DY400 數(shù)控雕銑機(jī) 數(shù)控機(jī)床主軸動(dòng)態(tài)剛度測(cè)試

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。