盘铣刀装配状态下的动态特性分析研究*

耿超绪，杨赫然，孙兴伟，董祉序，王海燕

(1.沈阳工业大学 机械工程学院，辽宁 沈阳 110870；2.沈阳白云机械有限公司，辽宁 沈阳 110027)

0 引言

螺杆转子在石油、船舶等行业应用越来越广泛，且拥有十分重要的地位[1]。在螺杆转子加工过程中，刀具质量和振动直接影响工件的加工质量和加工精度[2,3]，为此有必要对加工过程中的振动进行分析，而振动主要是由加工过程中刀具和工件系统产生，因此分析盘铣刀的动态特性是十分必要的。模态分析是动态特性分析中的一个重要环节[4,5]，它以获取分析对象的固有频率、阻尼比、模态质量和模态刚度等模态参数为目的，从而获取振动与响应的关系[6]。除模态分析外，动态特性分析的另一个重要环节为谐响应分析。

本文通过有限元分析软件对盘铣刀装配状态进行模态分析，计算出盘铣刀装配状态下的固有频率及对应的模态振型，并在模态分析的基础上进行谐响应分析，分析共振频率主要集中的位置。

1 盘铣刀的机械结构

盘铣刀的直径为Φ290 mm，包括24个硬质合金刀片，盘铣刀的主体材料为40Cr。盘铣刀中心通孔直径为Φ60 mm，盘铣刀主体4个螺栓孔用于连接主轴法兰，刀片采用螺栓与盘铣刀连接。根据盘铣刀的结构对其进行合理简化，应用SolidWorks软件建立的盘铣刀三维模型如图1所示。

图1 盘铣刀三维模型

2 盘铣刀有限元模型建立与仿真分析

2.1 盘铣刀装配状态下模态仿真分析

将盘铣刀和主轴装配三维模型导入ANSYS软件中。主轴结构相当于简支梁，两端由轴承提供支撑，根据安装原理设置边界条件。……