采用PATRAN/NASTRAN的滚刀主轴频率响应分析

采用有限元分析方法,运用PATRAN/NASTRAN软件,对零传动滚齿机YK3610的滚刀主轴进行模态分析,获得固有频率和振型。在此基础上分析滚刀主轴切削点在工作频率附近及其共振区的频率响应;研究滚刀主轴系统部分节点在其共振区的频率响应。分析结果表明:在工作频率内,主轴切削点的径向响应位移都比较小,能满足设计需求;滚刀主轴低阶固有频率均高于其工作频率,不会发生共振现象;通过在共振区的位移频响分析,发现主轴系统在共振的时候,主轴的后端振动幅值最大,是最危险点,由此提出几点提高主轴系统动静态特性的措施。

Savitzky Golay-WPT在滚刀主轴振动信号降噪中的应用

为消除滚齿机在加工过程中,滚刀主轴振动信号因环境影响而产生的噪声信号,提出一种基于Savitzky Golay-WPT的信号降噪方法。对原信号进行计算,得其最佳小波包分解树;根据最佳分解树,进行小波包变换(WPT),得小波包系数;利用阈值函数对小波包系数进行筛选;结合最小二乘拟合方法对小波包筛选后系数进行重构。结果表明:与传统小波包和CEEMDAN相比,所提方法降噪性能分别提高31.35%和22.71%;在实际加工数据中,与传统小波包方法对比,该方法可减少中心频率周边干扰,使中心频率特征更突出,降噪效果更明显。

交变冲击载荷下高速干切滚刀主轴系统振动响应特性研究

与传统湿切滚齿相比,高速干切滚齿更加绿色高效,但其主轴转速大且加工参数变化范围广的特性直接影响着滚刀主轴系统的动态特性。为了解不同主轴转速和进给量对高速干切滚刀主轴系统加工过程中振动响应的影响规律,进行多参数混合影响的切削载荷作用下滚刀主轴系统振动响应分析。建立高速干切滚刀主轴系统的有限元模型并进行模态分析,得到各阶固有频率和振型。通过试验获得了在不同主轴转速和进给量下的主切削力,并将其对滚刀主轴系统的激励简化为单频谐波激励。根据不同的加工参数对激扰切削载荷的频率和幅值进行设置,采用分频段的振动谐响应分析方法,得到了滚刀主轴系统的振动响应规律。进行了主轴敲击试验获得了滚刀主轴系统的频响曲线,开展了不同加工参数组合下的加工过程振动响应测试,试验结果验证了仿真分析的可靠性。所得到的振动响应规律可以指导高速干切滚刀主轴系统的加工参数优化。

数控滚齿机滚刀主轴振动特性研究

为了探寻滚齿机滚削振动特性,根据机床滚刀主轴结构、工艺参数及Euler-Bernoulli梁振动理论,建立了滚刀主轴X向的振动响应函数模型,开展了振动试验测试,得到了滚齿机滚刀主轴振动频率、X向振动加速度及位移数据曲线。经分别比较滚刀主轴振动加速度与位移最大幅值的理论与测试数据,两者相对误差均小于5%,表明理论与试验值的一致性较好,验证了该型号滚齿机滚刀主轴振动响应函数模型推导的正确性;并且由测试数据分析可知,该研究对滚齿机主轴结构、加工工艺参数选择与优化及加工误差预测具有指导意义,为该系列其他滚齿机主轴振动特性理论与试验研究提供经验借鉴与参考价值,且也为滚齿机振动特性的后期深入与实用性研究奠定理论与试验基础工作。

谱图小波阈值降噪及其在滚刀主轴振动信号分析中的应用

通过分析谱图小波变换在平面图像、三维实体分析中的应用,提出一种用于一维数字信号分析的谱图小波阈值降噪方法。该方法将一维数字信号定义到路图上,利用谱图小波变换将其分解成尺度系数和谱图小波系数,对谱图小波系数进行阈值过滤处理,再进行谱图小波逆变换得到降噪信号。首先,利用四种典型仿真信号进行降噪试验,并分析不同分解层数对降噪性能的影响;接着,将其与经典小波阈值降噪方法进行仿真对比;最后,采用该方法进行滚刀主轴振动信号降噪,并与经典小波阈值降噪方法对比。仿真及试验结果表明,该方法实现了一维数字信号的快速非迭代降噪,且降噪信号平滑度高、畸变小,优于经典小波阈值降噪方法。

滚刀主轴振动位移与加速度响应模型研究与验证

滚齿机振动难以避免,研究滚刀主轴的振动特性可为滚齿加工工艺参数优化和滚齿加工振动自补偿研究提供理论基础。为实现滚齿机振动控制、提高滚齿加工质量,基于欧拉梁理论建立滚刀主轴振动平衡方程,推导滚刀主轴各阶固有频率和各阶主振型计算公式。由模态分析法推导滚刀主轴坐标系下滚刀主轴沿任意方向的振动位移计算公式,并基于坐标变换原理建立工件坐标系X方向和Z方向的振动位移和加速度响应函数模型。针对横向不受力和加工两种振动状态开展测试实验,并对比加工状态下振动位移和加速度的仿真值与测试值,相对误差均小于5%,验证滚刀主轴固有频率和振动响应函数模型的正确性。综合分析振动测试数据与振动响应函数模型仿真数据,得出滚刀主轴振动量与振动方向、振动阶次的变化关系。最终基于振动响应函数模型提出了一种加工工艺参数优化的思路。