高速立式加工中心结构动态设计

建立XK 713-A型高速立式加工中心的CAD/CAE模型。基于有限元法,以提高整机的低阶固有频率和减轻重量为优化目标,运用结构优化的方法,开展加工中心整机的动态分析与结构设计。通过结构动态分析,得出机床床身与立柱是影响整机动态特性的关键部件,完成了结构修改,从而降低了机床的重心,提高了整机刚性。

高速立式加工中心主轴箱热态分析

高速立式加工中心在加工过程中产生的热效应对机床加工精度的影响日益凸显。XH714B高速立式加工中心在高速加工过程中会出现主轴轴线热偏转现象,机床行业俗称为"闷头",影响了机械加工表面的完整性,降低了粗糙度。主轴箱作为加工中心的重要热源,为了解决立式加工中心出现"闷头"现象的主要原因,对主轴箱的热态分析就显得尤为重要,采用有限元方法建立了XH714B高速立式加工中心主轴箱热态特性分析模型,分析计算了主轴箱在额定转速下的稳态热特性。与传统观点"滚动轴承为主轴主要热源"不同,提出主轴电动机的热损耗是导致机床主轴轴线在y-z平面内发生偏转的主要原因。

高速立式加工中心床身结构动态设计

床身是机床结构的重要组成部分,对机床整机的动态特性具有重要影响。为了提高床身结构的动态特性,建立高速立式加工中心床身的CAD/CAE模型,借助有限单元法,运用灵敏度分析和结构优化的方法,对加工中心床身开展以提高床身的低阶固有频率为目标的动态结构优化设计,得到床身筋板厚度和壁厚的最佳匹配值,使床身前两阶固有频率较优化前的结构分别提高了11.44%和1.69%,床身动态特性得到明显提高。

减小主轴箱体热变形的方法

立式加工中心几何精度检验标准JB/T8771.2-1998中,第G12项是主轴轴线和Z轴轴线运动间的平行度。该标准的精度公差是在300mm测量长度上为0.015mm。图1为平行于Y轴轴线的YZ平面内的平行度，图2为平行于X轴轴线的XZ平面内的平行度。