铣床（加工中心）关键机身结合面的特性
伯特利数控 加工中心 钻攻中心
前言：
伴随着工业生产和科技的持续发展，机械装备制造领域对铣床（加工中心）的运行性能提出了*的要求，要求铁床要具备足够的精确度和自动化水平。为满足实际需求，不仅要应用当前*的科学技术，还要注重铣床（加工中心）性能的有效提升，所以深入研究铣床（加工中心）性能是开发新型铣床（加工中心）的重要前提。与此同时，在对铣床（加工中心）动态特性进行优化设计时，通常都会忽略各个结合面造成的实际影响，这与工程实际是极不相符的。当前的优化设计方法得到了十分广泛的应用，通过分析铣床（加工中心）特性，将传统的静态设计替换为动态设计己经是铣床（加工中心）设计工作的发展趋势。现围绕铣床（加工中心）关键结合面的动态特性，以xk8150铣床（加工中心）为研宄对象，对其造成的实际影响进行分析，具体内容如下。
1铣床（加工中心）关键结合面参数识别技术1.1模态分析技术
模态分析技术的主要作用在于求得系统的各阶模态参数，其中，各阶模态参数指的是系统振型与固有频率。在对较大的复杂结构进行处理时，需要从理论上算出模态系数，这一计算难度较大。通常情况下，会与实验分析法共同使用，以此充分发挥分析技术的作用和效果。此次研究主要针对部件对应的模态参数实施识别，与系统相比，部件模态密度相对较低，因此使用共振峰值的方法即可满足精准度方面的要求。
1.2参数识别理论
将ansys作为基础优化设计，主要运用弹簧阻尼单元combinl4,对各个零部件和结合部进行建模，再进行模态分析，取设计的主要变量为等效阻尼与等效刚度。对于状态变量，主要取模态频率。本次研宄只取前5阶，对应的目标函数如下所示:
式（1)中：的为各阶频率占有的权重，可根据函数贡献确定；fi为模态频率，即状态变量；为不同零件对应的模态频率。
由于是在整机装配条件下测出的，存在较大的误差，因此需采用优化设计方法进行计算，以此得出精确度更高的参数。在对目标函数进行优化并得出小值后，此时combln14对应的阻尼系数与刚度系数即为铣床（加工中心）关键结合面的参数。
2对部件动态特性造成的实际影响
结合部会对机械结构造成一定影响，主要体现在两个方面，分别是固有振型与固有频率。对于铣床（加工中心）而言，导轨是十分重要的组成部分。为保证铣床（加工中心）的稳定运行，导轨需具有较好的静态特性与动态特性。其中，动态特性不仅有零件自身带来的固有特性影响，还会受到结合部的实际影响，而且模态频率造成的影响也不可忽略。本次研宄的主要对象为xk8150铣床（加工中心），根据铣床（加工中心）的装配关系，对铣床（加工中心）结合面的动态特性进行了分析研究。2.1结合面动态特性参数与部件模态频率
铣床（加工中心）水平主轴体的模态频率伴随等效刚度、阻尼的变化曲由图1可知，模态频率的变化曲线为非线性关系。总体上看，随着刚度值的不断增大，部件的模态频率也有所增大，但增幅相对较小。此外，模态频响的变化曲线也为非线性关系，但等效阻尼存在不变的区间值。
2.2整机动态特性
按照整机装配图在优化分析软件当中装配，结合面相应参数需采用combmm进行模拟。经过模态分析得出模态频率，如表1所示。再对非结合面参数进行布尔加运算，得出实测值。相对误差指的是考虑结合面和不考虑结合面的测试结果差异。
从表1中可以看出，在存在结合面的情况下，整机对应的模态频率和实测结果较为接近，相对误差可保持在10%以内，所以充分考虑结合面的参数可更好地契合工程实际情况。通过深入的分析得知，如果考虑结合面的实际影响，则会大幅降低模态频率，这显然是不利的。这是因为如果固有频率有所降低，就会对整机动态特性造成十分严重的影响。基于此，在实际情况中应不断提升模态频率，在设计工作中，就要对结合面带来的影响进行分析和考虑。
图2为存在结合面时不同阶的模态振型，由于篇幅有限，其它阶的模态振型在此不一一赘述。从图2中可以看出，模态振型大多集中在局部结构当中，这一特征和部件的模态振型*不同。从应用角度来看，这对整机优化设计有着十分重要的指导作用和意义。
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1铣床（加工中心）关键结合面参数识别技术1.1模态分析技术
模态分析技术的主要作用在于求得系统的各阶模态参数，其中，各阶模态参数指的是系统振型与固有频率。在对较大的复杂结构进行处理时，需要从理论上算出模态系数，这一计算难度较大。通常情况下，会与实验分析法共同使用，以此充分发挥分析技术的作用和效果。此次研究主要针对部件对应的模态参数实施识别，与系统相比，部件模态密度相对较低，因此使用共振峰值的方法即可满足精准度方面的要求。
1.2参数识别理论
将ansys作为基础优化设计，主要运用弹簧阻尼单元combinl4,对各个零部件和结合部进行建模，再进行模态分析，取设计的主要变量为等效阻尼与等效刚度。对于状态变量，主要取模态频率。本次研宄只取前5阶，对应的目标函数如下所示:
式（1)中：的为各阶频率占有的权重，可根据函数贡献确定；fi为模态频率，即状态变量；为不同零件对应的模态频率。
由于是在整机装配条件下测出的，存在较大的误差，因此需采用优化设计方法进行计算，以此得出精确度更高的参数。在对目标函数进行优化并得出小值后，此时combln14对应的阻尼系数与刚度系数即为铣床（加工中心）关键结合面的参数。
2对部件动态特性造成的实际影响
结合部会对机械结构造成一定影响，主要体现在两个方面，分别是固有振型与固有频率。对于铣床（加工中心）而言，导轨是十分重要的组成部分。为保证铣床（加工中心）的稳定运行，导轨需具有较好的静态特性与动态特性。其中，动态特性不仅有零件自身带来的固有特性影响，还会受到结合部的实际影响，而且模态频率造成的影响也不可忽略。本次研宄的主要对象为xk8150铣床（加工中心），根据铣床（加工中心）的装配关系，对铣床（加工中心）结合面的动态特性进行了分析研究。2.1结合面动态特性参数与部件模态频率
铣床（加工中心）水平主轴体的模态频率伴随等效刚度、阻尼的变化曲由图1可知，模态频率的变化曲线为非线性关系。总体上看，随着刚度值的不断增大，部件的模态频率也有所增大，但增幅相对较小。此外，模态频响的变化曲线也为非线性关系，但等效阻尼存在不变的区间值。
2.2整机动态特性
按照整机装配图在优化分析软件当中装配，结合面相应参数需采用combmm进行模拟。经过模态分析得出模态频率，如表1所示。再对非结合面参数进行布尔加运算，得出实测值。相对误差指的是考虑结合面和不考虑结合面的测试结果差异。
从表1中可以看出，在存在结合面的情况下，整机对应的模态频率和实测结果较为接近，相对误差可保持在10%以内，所以充分考虑结合面的参数可更好地契合工程实际情况。通过深入的分析得知，如果考虑结合面的实际影响，则会大幅降低模态频率，这显然是不利的。这是因为如果固有频率有所降低，就会对整机动态特性造成十分严重的影响。基于此，在实际情况中应不断提升模态频率，在设计工作中，就要对结合面带来的影响进行分析和考虑。
图2为存在结合面时不同阶的模态振型，由于篇幅有限，其它阶的模态振型在此不一一赘述。从图2中可以看出，模态振型大多集中在局部结构当中，这一特征和部件的模态振型*不同。从应用角度来看，这对整机优化设计有着十分重要的指导作用和意义。
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