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加工工件质量及安装位置对滚珠丝杠进给系统动态特性的影响

王晨升 冯裕海 苏芳 王舒玮

王晨升, 冯裕海, 苏芳, 王舒玮. 加工工件质量及安装位置对滚珠丝杠进给系统动态特性的影响[J]. 制造技术与机床, 2023, (4): 169-173. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.04.026
引用本文: 王晨升, 冯裕海, 苏芳, 王舒玮. 加工工件质量及安装位置对滚珠丝杠进给系统动态特性的影响[J]. 制造技术与机床, 2023, (4): 169-173. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.04.026
WANG Chensheng, FENG Yuhai, SU Fang, WANG Shuwei. Influence of mass and installation location of workpiece on dynamic characteristics of ball screw feed system[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2023, (4): 169-173. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.04.026
Citation: WANG Chensheng, FENG Yuhai, SU Fang, WANG Shuwei. Influence of mass and installation location of workpiece on dynamic characteristics of ball screw feed system[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2023, (4): 169-173. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.04.026

加工工件质量及安装位置对滚珠丝杠进给系统动态特性的影响

doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.04.026
基金项目: 山西省高校科技创新项目(2022L433, 2022L434);山西大同大学基金项目(2022K27, 2020Q8)
详细信息
    作者简介:

    王晨升,男,1985年生,硕士,副教授,研究方向为数控机床动态精度,已发表论文20余篇。E-mail:w_chens@163.com

    通讯作者:

    王晨升,男,1985年生,硕士,副教授,研究方向为数控机床动态精度,已发表论文20余篇。E-mail:w_chens@163.com

  • 中图分类号: TH133.1

Influence of mass and installation location of workpiece on dynamic characteristics of ball screw feed system

  • 摘要: 滚珠丝杠进给系统是数控机床的关键部件,其动态特性与运动精度紧密相关,对数控机床加工精度有重要影响。滚珠丝杠进给系统的动态特性具有明显的时变特征,为探究工件质量及放置位置对滚珠丝杠进给系统动态特性的影响规律,基于集中质量法构建了滚珠丝杠进给系统动力学模型,并利用有限元方法验证了模型精确度。基于所构建的动力学模型开展了工件质量及放置位置对滚珠丝杠进给系统动态特性的影响规律分析,构建了其响应面,结果显示,随着工件质量的增加,滚珠丝杠进给系统固有频率降低;工件位置离工作台重心越近,对系统固有频率影响越小。结果可用于实际加工过程中,指导工件的在工作台面的放置位置选择。

     

  • 图  1  滚珠丝杠进给系统等效模型

    图  2  运动副等效单元

    图  3  仿真结果

    图  4  工件质量对工作台重心位置的影响

    图  5  无工件的全行程系统首阶固有频率

    图  6  工件质量对系统首阶固有频率影响

    图  7  工作台面内系统首阶固有频率分布

    表  1  滚珠丝杠进给系统结构参数

    零件参数
    丝杠参数长度、根径/m3.2、0.06491
    导程、行程/m0.016、2.8
    弹性模量E/MPa2.06×1011
    工作台参数长、宽、高/m重量 /kg2.8、1.2、0.224431
    工件参数边长/m质量/kg0.354200
    运动副参数轴承刚度/(N/μm、N·mm/rad)[526, 232, 232,0, 216, 216]
    丝杠螺母刚度/(N/μm、N·mm/rad)[664, 286, 286, 0, 276, 276]
    导轨滑块刚度/(N/μm、N·mm/rad)[0, 325, 325, 88.5, 88.5, 88.5]
    下载: 导出CSV

    表  2  模型首阶固有频率计算结果对比 Hz

    模型位置1位置2位置3位置4位置5无工件
    数值模型40.70540.70540.70540.70540.70643.33
    有限元模型37.12837.12837.38337.38337.28641.655
    误差/(%)9.639.638.898.899.174.02
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-11-20
  • 录用日期:  2023-02-16

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