数控机床静刚度有限元分析*

2012-10-23刘启伟王海滨朱春雨

制造技术与机床 2012年4期

刘启伟王海滨朱春雨

(①沈阳机床(集团)有限责任公司，辽宁沈阳 110142;②沈阳铁路机械学校，辽宁沈阳 110036)

机床的静刚度是指在切削力或其他外力作用下抵抗变形的能力，亦指刀具和工件间的刚度［1］。数控机床比普通机床要求具有更高的静刚度和动态特性，有标准规定数控机床的刚度系数应比类似的普通机床高50%左右。

分析材料和结构的刚度是工程设计中的一项重要工作，对于一些须严格限制变形的结构(如床身、主轴、刀架等)，须通过刚度分析来控制变形，许多结构也要通过控制刚度以防止发生共振、颤振或失稳。对于具有复杂结构的装配体来说，其工艺系统的静刚度不仅要考虑各个零件的材料属性，还要将装配方式和结合面特性包含进来，因此提高了分析的难度。国内外对装配结构的分析和研究工作广泛，有针对结合面参数识别和建模方法研究的［2－3］，有针对关键部件进行分析的［4－7］，也有进行整机建模分析的［8－9］。

现代加工条件需求的变化和科学技术的不断发展，使数控机床愈来愈向高速、高精度、高强度的方向发展，如何保证和提高机床的刚度是设计人员需要面对的问题。本文通过静刚度试验和有限元分析技术，结合数控机床串联刚度场理论，分析了数控车床的整体静刚度和各个部件对整机的刚度影响情况，对机床的性能分析和结构优化具有很好的参考价值。