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立式数控铣床
数控铣床传动系统
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立式数控铣床传动系统,立式数控铣床,数控铣床传动系统
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毕 业 设 计(论文) 外 文 翻 译 英文翻译题目一： SK60立式数控铣床设计 主轴部件设计 学 院 名 称： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机制084 姓 名： 胡青青 学 号 08403010411指 导 教 师： 尚伟燕 2012年2月24日英文题目一Evaluation of modelling approaches for machine tool design翻译内容 评价机床设计的建模方法指导教师评语 指导教师签字： 2012年2月4.1。 在TCP的静态顺应性 静态评估，当反作用力在Z方向机的基础上遵从相对的X，Y型和Z方向（FX，FY和FZ）工具中心点（TCP）的评估。在实验中，刀架和一个激光位移传感器（KEYENCE LK-G08号）是固定在Z滑块上的， 光学平面上的X滑块固定 。 Y轴是由中心的X滑块30毫米抵消。 力作用在加载刀架在角落，并通过使用力传感器测量。 同时测量位移之间的位移传感器和光学平面，DZ，在Z 轴 方向。测量位移传感器为TCP获得遵守。 在符合定义类似的模拟。位移传感器的分辨率为10纳米。 从A / D转换器所产生的力传感器的分辨率为约6mN。进行3次测量。 考虑的准确性和计算工作，列和Y基建模与10元素的ACK。 用有限元法，弹性组件建模与中间节点，L列的节点数目，列R和Y型基地561，330和688，分别测量位移和力的大小之间的关系位移和力的初始值设置为零由于 Fx 和 Fy由于位移是相似的，这是很难区分它们。以确定符合每个结果，由最小二乘法拟合线性曲率。 对FX，Fy和 FZ之间的关系符合 DZ / FX = 9.3米/千牛，DZ / FY = 11.5米/千牛和 DZ / FZ = 151米/千牛，分别。 逼近误差的标准偏差分别为0.10，0.17和0.20纳米 。图18。有限元分析与实验符合的弹性和偏差之间的关系图19。实验模态分析得到的模态的例子。（一）在80赫兹的模式1。 （二）在163赫兹的模式4。参照图17和图18 显示之间的关系，弹性和偏差ACK和实验符合的有限元，分别在 图17和图18大的偏差超过50，对 Fx 和 Fy符合观察。 Fx的 不同车型之间的对抗符合不同的超过100，由于弹性。 然而，在其他的变化低于50。 这一结果表明，弹性的影响取决于方向。18，大的偏差，超过50，也对 Fx 和 Fy符合观察。 由于偏差都在观察这两种方法，这些差异所造成的机器的简化模型。 Fx 对 FX 的比较符合与叶和有限元，约45存在差异。 差异都小于15，结果在其他。 考虑符合鉴定的准确性，ACK和有限元方法提供类似的结果。4.2 机器的模态分析为做出动态评价，对机器进行模态分析。 与ACK和有限元法得到的固有频率和模态进行了比较实验结果。 影响测试用冲击锤（PCB压电电子学，086C20）进行实验模态分析。 为了获得3D模式形状，三维加速度计（PCB压电电子学，356A16）是用来衡量在不同机器上的点加速度。 激振力和加速度之间的频率响应计算与FFT分析仪（小野测器，CF-3400）。 An 一个激发点被选中的刀架上。 . 测量点的数目是48，在这个实验中的带宽是500赫兹。列和Y基建模与ACK 20种元素。 与有限元分析，这些机构为蓝本，同样，如在 4.1 节中所述。固有频率和模态试验模态分析得到 表2 所示。 由于较低的结构模式，刚体模式和模式与集中的自然频率高于300赫兹被省略。 它可以观察模式1和4上的TCP在Z方向图的影响较大 。19（a）及（b）显示模式，模式1和4分别形状。 在模式1，列的变形是占主导地位。 另一方面，变形的Y基地是在模式4中占主导地位。 表3 显示了在模拟计算的固有频率的例子。灰色的细胞表明，模式，从研发，或在R缺席时的模式形状是通过实验分析得到的，其模数和自然频率从 表2 右列在被复制每一个模型。 ACK和有限元比较YCE的结果，自然频率都和模式形状吻合。据证实，这两种方法在其他4个模型，结果也类似。该模型不仅代表两个更高的模态，由于当地每个组件的方式在这些较高的模式占主导地位。 由于该模型包括更多的弹性，新模式的出现，更多的模式匹配与实验获得的模式。与ACK YCE结果，几乎所有的实验模态可以转载。 模式5的ACK和有限元包含模态的实验模式，6和7。 为什么模型不能代表模式5和7的原因之一，可能是刚性联轴器机器基地和列之间的影响。 在BE和CE的结果，自然频率模式3和4的实验结果相比高出约45。这是因为弹性的Y基地不考虑这些模型。4.3在时域的动态模拟 横向偏离直线运动路径的TCP ACK和与实验结果相比，在这个比较中，由于加速和减速的偏差都集中在评估机的动态模型。在试验中，在Z方向的X滑块的TCP相对位移测量光学平面和X轴正朝着积极的方向推动时，在4.1节的实验中使用的激光位移传感器（KEYENCE LK-G08号）。 也是衡量一个线性编码器使用了10nm的分辨率检测加速（减速）期间的X位置。各轴的位置是在4.1节中所描述的符合测量类似。同样的ACK成为相对位移计算在模拟，结构模型连接到其他组件代表重现的驱动的驱动和控制机床11。 图20。TCP的位移测量和模拟比较 设置在600和3000毫米/分钟进给位移测量。时间常数为加速（减速）设置为100毫秒，这相当于每个进给速度为0.1和0.5 m/s2加速度。测量距离为80mm。在实验中的采样频率设置为2.5 kHz 图20显示了比较的测量和计算的位移。 用一个低通滤波器的截止频率为300 Hz，因为在更高的频率振动时没有考虑到在模拟实验结果进行过滤。在测量结果的时间进行调整，使总时间相等，在3000毫米/分钟600毫米/分钟位移测量清楚地包含以下几部分组成：约0.1 微米 以上的测量时间，0.2秒内的周期性波动和更高频率的波动变化。 前两个变化，代表静态的直线度误差，由于可以引起变化规律电机转矩驱动系统.波动频率较高的几何误差。比较测量位移在600和3000毫米/分钟，约0.5纳米的区别是观察从0到0.4秒，另一个差距约0.1微米的观察从1.6到1.7小号。 这些都是动态路径偏差，由于加速和减速，分别。 比较的测量和模拟在3000毫米/分钟位移显示，ACK可以重现这些路径偏差。 然而，比测量剖面，由于减速的模拟偏差小，约0.1 M较大这些差异的原因尚不清楚。静态的直线度误差不观察在模拟的结果，因为直线度误差不考虑在模拟。结论 已与商用有限元软件IWFAxis成立套装。机床模型所需的时间已经比较评估的ACK的可用性。为了探讨两种方法的ACK，静态和动态行为的可靠性已经相互比较与基本束模型alytical计算。 T 的行为也已与上一个实际机tool.From的这项研究中的测量相比，可以得到以下结论。（1）轴建设套件需要，因为它在机建模的模块化有限元方法所需的总时间的30。（2）轴施工工具包提供了同等的精度基本弹性模拟的有限元。 为ACK所需的自由度数是小于有限元。(3) 在一个完整的机器上的静态和动态模拟，ACK可以得到相同的结果，有限元。 . 几乎所有较低的结构模式的形状和其自然频率可复制的ACK。. 由于在直线运动加速度的动态路径的偏差，可以复制的ACK。(4) 弹性体模拟，只有关键部件，是足以代表降低结构振动模式。 鸣谢作者要感谢博士约翰内斯海德汉公司，从瑞士联邦创新促进局，并在京都大学的加工，测量和控制实验室的成员。参考文献1 Altintas Y, Brecher C, Weck M, Witt S. Virtual machine tool. Annals of the CIRP 2005;54(2):115.2 Zaeh MF, Oertli Th, Milberg J. Finite element modelling of ball screw feed drive systems. Annals of the CIRP 2004;53(1):289.3 Altintas Y, Cao Y. Virtual design and optimization of machine tool spindles.Annals of the CIRP 2005;54(1):379.4 Cao Y, Altintas Y. Modeling of spindle-bearing and machine tool systems for virtual simulation of milling operations. International Journal of Machine Tools& Manufacture 2007;47(9):1342.5 Craig Jr RR, Bampton MCC. Coupling of substructures for dynamic analyses. AIAA Journal 1968;6(7):1313.6 Craig Jr RR. A brief tutorial on substructure analysis and testing. In: Proceedings of the SPIE, vol. 4062, Proceedings of IMAC-XVIII: A Conference on Structural Dynamics. 2000. p. 899.7 Bianchi G, Paolucci F, Van den Braembusshe P, Van Brussel H, Jovane F. Towards virtual engineering in machine tool design. Annals of the CIRP 1996;45(1):381.8 Zatarain M, Lejardi E, Egana F, Bueno R. 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