在我國(guó)制造業(yè)中,數(shù)控雕銑機(jī)作為數(shù)控機(jī)床的一種,廣泛應(yīng)用于模具加工、航空航天、汽車(chē)制造等領(lǐng)域。而數(shù)控機(jī)床主軸動(dòng)態(tài)剛度是影響加工精度和效率的關(guān)鍵因素。本文將從DY400數(shù)控雕銑機(jī)主軸動(dòng)態(tài)剛度測(cè)試的原理、方法、設(shè)備以及結(jié)果分析等方面進(jìn)行詳細(xì)介紹。
一、數(shù)控雕銑機(jī)主軸動(dòng)態(tài)剛度測(cè)試原理
數(shù)控雕銑機(jī)主軸動(dòng)態(tài)剛度測(cè)試主要是通過(guò)測(cè)量主軸在受到外部激振力作用時(shí)的振動(dòng)響應(yīng),進(jìn)而計(jì)算主軸的動(dòng)態(tài)剛度。動(dòng)態(tài)剛度是指主軸在受到周期性激振力作用時(shí),單位變形量所對(duì)應(yīng)的激振力大小。動(dòng)態(tài)剛度測(cè)試原理如圖1所示。
圖1 數(shù)控雕銑機(jī)主軸動(dòng)態(tài)剛度測(cè)試原理
1. 激振力產(chǎn)生:通過(guò)激振器對(duì)主軸施加周期性激振力,激振力頻率與主軸振動(dòng)頻率相等。
2. 振動(dòng)響應(yīng)采集:利用傳感器采集主軸振動(dòng)位移信號(hào),通過(guò)信號(hào)處理得到振動(dòng)位移頻譜。
3. 動(dòng)態(tài)剛度計(jì)算:根據(jù)振動(dòng)位移頻譜,利用頻率響應(yīng)函數(shù)(FRF)計(jì)算主軸動(dòng)態(tài)剛度。
二、數(shù)控雕銑機(jī)主軸動(dòng)態(tài)剛度測(cè)試方法
1. 測(cè)試方法一:?jiǎn)吸c(diǎn)激振法
單點(diǎn)激振法是在主軸上選擇一個(gè)點(diǎn)作為激振點(diǎn),通過(guò)激振器對(duì)該點(diǎn)施加周期性激振力,采集振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)。該方法操作簡(jiǎn)單,但測(cè)試結(jié)果受激振點(diǎn)位置和方向的影響較大。
2. 測(cè)試方法二:多點(diǎn)激振法
多點(diǎn)激振法是在主軸上選擇多個(gè)點(diǎn)作為激振點(diǎn),通過(guò)激振器同時(shí)對(duì)這些點(diǎn)施加周期性激振力,采集振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)。該方法可以消除激振點(diǎn)位置和方向的影響,提高測(cè)試精度。
3. 測(cè)試方法三:頻域分析法
頻域分析法是通過(guò)對(duì)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換(FFT)得到頻譜,然后利用頻率響應(yīng)函數(shù)(FRF)計(jì)算主軸動(dòng)態(tài)剛度。該方法可以分析主軸在不同頻率下的動(dòng)態(tài)剛度,為優(yōu)化主軸設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
三、數(shù)控雕銑機(jī)主軸動(dòng)態(tài)剛度測(cè)試設(shè)備
1. 激振器:激振器是主軸動(dòng)態(tài)剛度測(cè)試的核心設(shè)備,用于產(chǎn)生周期性激振力。常見(jiàn)的激振器有電磁激振器、壓電激振器等。
2. 傳感器:傳感器用于采集主軸振動(dòng)響應(yīng)信號(hào),常見(jiàn)的傳感器有加速度傳感器、位移傳感器等。
3. 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng):數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于將傳感器采集的信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī),并進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和分析。
4. 計(jì)算機(jī)軟件:計(jì)算機(jī)軟件用于對(duì)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析、動(dòng)態(tài)剛度計(jì)算等。
四、數(shù)控雕銑機(jī)主軸動(dòng)態(tài)剛度測(cè)試結(jié)果分析
1. 動(dòng)態(tài)剛度測(cè)試結(jié)果
通過(guò)對(duì)DY400數(shù)控雕銑機(jī)主軸進(jìn)行動(dòng)態(tài)剛度測(cè)試,得到主軸在不同頻率下的動(dòng)態(tài)剛度曲線。如圖2所示,主軸動(dòng)態(tài)剛度在低頻段較高,隨著頻率的增加逐漸降低。
圖2 DY400數(shù)控雕銑機(jī)主軸動(dòng)態(tài)剛度曲線
2. 動(dòng)態(tài)剛度分析
從測(cè)試結(jié)果可以看出,DY400數(shù)控雕銑機(jī)主軸的動(dòng)態(tài)剛度在低頻段較高,有利于提高加工精度。但在高頻段,動(dòng)態(tài)剛度較低,可能導(dǎo)致加工過(guò)程中的振動(dòng)和噪聲增加。需要對(duì)主軸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),提高其在高頻段的動(dòng)態(tài)剛度。
3. 主軸優(yōu)化設(shè)計(jì)
針對(duì)DY400數(shù)控雕銑機(jī)主軸動(dòng)態(tài)剛度在低頻段較高、高頻段較低的問(wèn)題,可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì):
(1)改進(jìn)主軸結(jié)構(gòu),提高主軸的剛度;
(2)優(yōu)化主軸軸承,降低軸承的振動(dòng)和噪聲;
(3)提高主軸材料的質(zhì)量,降低材料在加工過(guò)程中的變形。
五、結(jié)論
本文對(duì)DY400數(shù)控雕銑機(jī)主軸動(dòng)態(tài)剛度測(cè)試進(jìn)行了詳細(xì)介紹,包括測(cè)試原理、方法、設(shè)備以及結(jié)果分析。通過(guò)測(cè)試結(jié)果可以看出,主軸的動(dòng)態(tài)剛度在低頻段較高,有利于提高加工精度。但在高頻段,動(dòng)態(tài)剛度較低,可能導(dǎo)致加工過(guò)程中的振動(dòng)和噪聲增加。需要對(duì)主軸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),提高其在高頻段的動(dòng)態(tài)剛度。這將有助于提高DY400數(shù)控雕銑機(jī)的加工質(zhì)量和效率。
發(fā)表評(píng)論
◎歡迎參與討論,請(qǐng)?jiān)谶@里發(fā)表您的看法、交流您的觀點(diǎn)。