机床刚度可行性分析报告 新

机床刚度可行性分析报告目录一、机床刚度的概念与简介二、机床刚度分析建模方法三、提高机床刚度的可行性分析四、所需设备支持机床刚度的概念一、机床刚度概念与简介机床刚度(机床的主轴、导轨、丝杠等承受压力的抗变力。)刚度(受外力作用的材料、构件或结构抵抗变形的能力,刚度=作用力/变形量。)其他刚度机床刚度概念与简介2、机床刚度的分析机床刚度分析刚度特性评价指标刚度性能分布规律工作空间数及结构机床的参为提高机床性能提供依据机床刚度概念与简介3、分类机床刚度静刚度---静载荷下抵抗变形的能力,是在受静载荷情况下发生的位移量,在静载荷作用下的变形多少来衡量动刚度---动载荷下抵抗变形的能力,用结构的固有频率来衡量,它是衡量机床的指标。基础静刚度只是动刚度在激振频率为零时的一个特例3.1静刚度机床刚度概念与简介静刚度结构刚度(取决于材料性质、几何形状、尺寸)接触刚度(取决于接触材料、接触的几何形状及硬度)综合刚度3.2机床动刚度机床刚度概念与简介可见，系统的动刚度取决于系统的静刚度、激振力、频率、系统本身固有的质量、阻尼比、固有角频率等。3.2.1机床振动机床振动自由振动—其频率为系统的固有频率,对机床加工部件的影响小。受迫振动--在外界激振力的持续作用下，弹性系统被迫产生的振动。自激振动—自发振动,没有任何外界干扰力对其发生作用时,自身发生的振动。机床刚度概念与简介Logo二、机床刚度分析建模方法分析建模方法直接法(通用性受限)刚度矩阵法有限元法分析法实验法(干扰因素多、工作量大)综合法（通用性局限）通过刚度模型来分析机床的末端变形(微位移),从而分析机床刚度对加工精度的影响1、刚度矩阵法机床刚度分析建模方法①简介:以建立机床的整体刚度矩阵为基础来分析机床综合刚度的一种方法，也是目前最常用的建模方法。②意义:方便地求出工作空间内任一点所对应的末端载荷与变形的关系，并表明刚度在整个工作空间的分布规律，在刚度的应用方面也起着极为重要的作用。刚度矩阵法的基本思路：将结构划分为有限个单元外力——内力（应力）——应变——位移——节点位移平衡方程本构方程几何方程位移模式刚度矩阵法机床刚度分析建模方法刚度矩阵法的基本步骤：1、建立单元刚度矩阵2、引入边界条件3、求解刚度方程组4、求解应力

2、有限元法机床刚度分析建模方法对分析单元的位移量进行假设对分析单元所受力进行假设对分析单元位移和受力假设1、高度适应复杂几何、物理模型2、具有严格的理论基础变分原理特点机床刚度分析建模方法2.1有限元法的基本思路第一步第二步第三步将整体复杂问题离散化单独分析离散单元对整体分析机床刚度分析建模方法1.选取有限元单元。

2.设定网格密度。3.进行网格的划分。2.2有限元建模的过程及简化机床刚度分析建模方法立式加工中心有限元模型整机装配模型ANSYS软件三、提高机床刚度的可行性分析从机床振动（受迫振动）方面1、缩小或者根除受迫振动振源的激振力；2、调整振源频率；3、大力采用隔振措施。如可以将机床的电机与床身进行柔性联接、对液压系统加装缓冲装置、在机床地基等部位安装厚橡皮或者木材等具备缓冲性的物质，将地基与机床进行隔离等；4、提高升传动装置的稳定性。如皮带接头要完善、尽量不使用平皮带、机床中的正齿轮，尽量用斜齿轮或者人字齿轮替换。5、合理选用刀具的几何参数；6、提高工艺系统的抗震性。如对接触面进行刮研、通过相关措施缩小主轴系统的轴承间隙、对机床所使用的滚动轴承施加一定的预紧力；7、采用减震装置；8、调整振型的刚度比。提高机床刚度的可行性分析从机床振动（自激振动）方面三、提高机床刚度的可行性分析1提高机床构件的静刚度和固有频率；2改善机床结构的阻尼特性；3变更振型的振动方向；4采取补偿构件变形的结构措施。从机床结构方面提高机床刚度的可行性分析具体措施

1)合理布置构件的筋板和筋条，以及筋板孔的尺寸，能显著提高其刚度和固有频率；

2)改善构件间或构件与地基联结处的刚度；3）提高构件的局部刚度；选用焊接结构的构件；

4)充分利用接合面间的摩擦阻尼；5)采用泥芯和混凝土等阻尼材料充填机床支承件内的空腔，在振动时利用相对摩擦来消耗振动能量；