基于ANSYS Workbench的立式加工中心主轴箱静动态特性分析

罗春刚,杨喜海

(青海青重机床制造有限责任公司,青海 西宁 810016)

随着数控技术和主轴技术的发展,同时具备低速和高速加工功能的数控机床越来越普及,主轴箱作为承载数控机床主轴的关键部件,有必要了解其静动态特性。

近年来,国内外学者针对机床关键部件的静动态特性,开展了广泛的研究。蒲凡等[1]运用有限元软件对典型工况下的立式加工中心主轴箱进行静力学分析与模态分析,优化了主轴箱的结构,提高了主轴箱低阶固有频率。丁国龙等[2]通过有限元软件与实验相结合的分析方法,对刮齿机立柱进行静力学分析和模态分析,优化并提高了立柱的强度和刚度。杨建交等[3]通过建立立柱受力模型,对立柱进行静动态特性分析,确定了立柱静动刚度薄弱的部位和方向。范晋伟等[4]运用软件分析了砂轮架和主轴在磨削力作用下的静动态特性,提高了曲轴随动磨床的磨削效率,避免了曲轴在加工过程中发生振动。Subbarao等[5]使用软件对在不同切削力和不同速度下工作的主轴进行静动态特性分析,根据总变形、等效应力和应变等参数对比确定了主轴的最优材料。综上所述,国内外学者主要通过软件分析和实验分析的方法研究机床关键部件的静动态特性。本文主要借助ANSYS Workbench软件对立式加工中心主轴箱进行静动态特性分析,主要包括切削加工状态下主轴箱的结构静力学情况和主轴箱的模态情况。

1 主轴箱的模型建立

ANSYS Workbench软件分析模型的建立主要涉及实体模型和有限元模型的建立。……