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考虑模态特性的高速机床进给系统刚度匹配研究
【作者】 刘海涛 ; 王磊 ; 赵万华
【关键词】 高速机床 模态特性 进给系统 匹配设计
【摘要】为了得到进给系统的最优动态特性，建立了进给系统的动力学模型。采用有限元法对高速机床进给系统的部件与结合面进行刚度设计，通过分析进给系统的振动形式，找出了在各种因素下系统模态参数的变化规律，以工作台的结构设计为例，进行了合理的刚度匹配。进给系统在低频段沿进给方向振动，最显著的影响因素是工作台的质量、丝杠-螺母副接触刚度、轴承副接触刚度和丝杠自身的拉压刚度，当系统沿垂直于工作台的方向振动时，受导轨-滑块结合面刚度的影响较大。在不同导轨、滑块跨距组合参数下，对系统模态的特性变化规律进行了分析，当滑块跨距为400mm、导轨跨距为300mm时，系统模态为最优分布。研究表明，该刚度匹配设计方法可使工作台的质量减小10％，进给系统的1阶固有频率提高9％，从而验证了该方法的准确性。
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