本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于多體動(dòng)力學(xué)分析的數(shù)控車床主軸抖動(dòng)優(yōu)化系統(tǒng)，屬于數(shù)控車床主軸抖動(dòng)優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，本方案通過(guò)建立斜軌數(shù)控車床多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析模型，開展了主軸箱多體動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，探明了主軸箱各領(lǐng)部件在重載或高速切削狀態(tài)下的振動(dòng)規(guī)律及其相互間的耦合關(guān)系，優(yōu)化了主軸箱結(jié)構(gòu)與減振裝置，解決了高速切削和重切削的抖動(dòng)問(wèn)題，降低了主軸磨耗，提高主軸系統(tǒng)使用壽命與零件加工精度，并在分析主機(jī)溫度升高后，過(guò)熱保護(hù)機(jī)構(gòu)在一次次過(guò)熱時(shí)，帶動(dòng)連接刀體一次次的割破橡膠球，使干冰粉末升華，吸熱降溫，使其不易受到損壞，且警示更換機(jī)構(gòu)在干冰粉末在使用完后，警示提醒工作人員進(jìn)行添加，便于后續(xù)的降溫保護(hù)。便于后續(xù)的降溫保護(hù)。便于后續(xù)的降溫保護(hù)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種基于多體動(dòng)力學(xué)分析的數(shù)控車床主軸抖動(dòng)優(yōu)化系統(tǒng)
[0001]本專利技術(shù)涉及數(shù)控車床主軸抖動(dòng)優(yōu)化
，更具體地說(shuō)，涉及一種基于多體動(dòng)力學(xué)分析的數(shù)控車床主軸抖動(dòng)優(yōu)化系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
[0002]主軸箱是數(shù)控車床的重要的部件，是用于布置車床工作主軸及其傳動(dòng)零件和相應(yīng)的附加機(jī)構(gòu)的。主軸箱是一個(gè)復(fù)雜的傳動(dòng)部件，包括主軸組件、換向機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、制動(dòng)裝置、操縱機(jī)構(gòu)和潤(rùn)滑裝置等。其主要作用是支承主軸并使其旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)主軸啟動(dòng)、制動(dòng)、變速和換向等功能。
[0003]主軸箱是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵零部件，其支撐范圍小，傳遞的載荷大，在非均勻性切削過(guò)程中經(jīng)常受到?jīng)_擊載荷的作用，容易發(fā)生抖動(dòng)，導(dǎo)致加工精度下降。主軸箱由多種零部件組成，它們對(duì)主軸箱的影響各不相同，切削加工過(guò)程中各部件發(fā)生振動(dòng)，再加上進(jìn)給運(yùn)動(dòng)與背吃刀量等工藝參數(shù)具有很強(qiáng)的非線性特點(diǎn)，因此主軸箱的抖動(dòng)分析較為麻煩，計(jì)算量大，使得分析設(shè)備的運(yùn)行量增大，帶動(dòng)其溫度升高，其內(nèi)部的散熱有限，熱量散發(fā)不出去，從而影響其工作狀態(tài)，降低其工作效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0004]1．要解決的技術(shù)問(wèn)題針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本專利技術(shù)的目的在于提供一種基于多體動(dòng)力學(xué)分析的數(shù)控車床主軸抖動(dòng)優(yōu)化系統(tǒng)，本方案通過(guò)建立斜軌數(shù)控車床多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析模型，開展了主軸箱多體動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，探明了主軸箱各領(lǐng)部件在重載或高速切削狀態(tài)下的振動(dòng)規(guī)律及其相互間的耦合關(guān)系，優(yōu)化了主軸箱結(jié)構(gòu)與減振裝置，解決了高速切削和重切削的抖動(dòng)問(wèn)題，降低了主軸磨耗，提高主軸系統(tǒng)使用壽命與零件加工精度，并在分析主機(jī)運(yùn)行量增大，溫度升高，過(guò)熱保護(hù)機(jī)構(gòu)在一次又一次過(guò)熱時(shí)，帶動(dòng)連接刀體一次又一次的割破橡膠球，使干冰粉末升華，吸熱降溫，使分析主機(jī)不易受到損壞，且警示更換機(jī)構(gòu)在橡膠球和干冰粉末在使用完后，進(jìn)行警示，提醒工作人員進(jìn)行添加，便于后續(xù)的降溫保護(hù)。
[0005]2．技術(shù)方案為解決上述問(wèn)題，本專利技術(shù)采用如下的技術(shù)方案。
[0006]一種基于多體動(dòng)力學(xué)分析的數(shù)控車床主軸抖動(dòng)優(yōu)化系統(tǒng)，包括操作臺(tái)，所述操作臺(tái)上固定連接有安裝板，且安裝板的上端安裝有分析主機(jī)，所述操作臺(tái)的上端安裝有顯示終端，且顯示終端與分析主機(jī)電性連接，所述分析主機(jī)與顯示終端之間設(shè)有分析優(yōu)化系統(tǒng)，所述安裝板與分析主機(jī)之間設(shè)有過(guò)熱保護(hù)機(jī)構(gòu)，且過(guò)熱保護(hù)機(jī)構(gòu)的內(nèi)部設(shè)有警示更換機(jī)構(gòu)，本方案通過(guò)建立斜軌數(shù)控車床多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析模型，開展了主軸箱多體動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，探明了主軸箱各領(lǐng)部件在重載或高速切削狀態(tài)下的振動(dòng)規(guī)律及其相互間的耦合關(guān)系，優(yōu)化了主軸箱結(jié)構(gòu)與減振裝置，解決了高速切削和重切削的抖動(dòng)問(wèn)題，降低了主軸磨耗，提高主軸系統(tǒng)使用壽命與零件加工精度，并在分析主機(jī)運(yùn)行量增大，溫度升高，過(guò)熱
保護(hù)機(jī)構(gòu)在一次又一次過(guò)熱時(shí)，帶動(dòng)連接刀體一次又一次的割破橡膠球，使干冰粉末升華，吸熱降溫，使分析主機(jī)不易受到損壞，且警示更換機(jī)構(gòu)在橡膠球和干冰粉末在使用完后，進(jìn)行警示，提醒工作人員進(jìn)行添加，便于后續(xù)的降溫保護(hù)。
[0007]進(jìn)一步的，所述操作臺(tái)的上端分別放置有鍵盤和鼠標(biāo)，所述鍵盤和鼠標(biāo)均與分析主機(jī)電性連接，通過(guò)鍵盤和鼠標(biāo)的設(shè)置，方便工作人員操作和分析數(shù)據(jù)。
[0008]進(jìn)一步的，所述分析優(yōu)化系統(tǒng)的內(nèi)部設(shè)有模型構(gòu)建模塊，所述分析優(yōu)化系統(tǒng)的內(nèi)部設(shè)有信號(hào)選取模塊，且信號(hào)選取模塊的外端設(shè)有變換處理模塊，所述變換處理模塊與模型構(gòu)建模塊之間設(shè)有對(duì)比分析模塊，所述分析優(yōu)化系統(tǒng)通過(guò)信號(hào)連接有斜軌數(shù)控車床，所述分析優(yōu)化系統(tǒng)與斜軌數(shù)控車床之間設(shè)有現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)?zāi)K，所述現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)?zāi)K與模型構(gòu)建模塊之間設(shè)有數(shù)據(jù)分析模塊，所述數(shù)據(jù)分析模塊與對(duì)比分析模塊的外端之間設(shè)有防抖建立模塊，信號(hào)選取模塊以主軸箱動(dòng)力傳動(dòng)線路為基礎(chǔ)，選取軸箱、主軸和傳動(dòng)齒輪的振動(dòng)加速度信號(hào)，變換處理模塊對(duì)其進(jìn)行傅里葉變換處理，分別得到軸箱、主軸和傳動(dòng)齒輪的振動(dòng)主頻，對(duì)比分析模塊比較不同部位的振動(dòng)主頻，結(jié)合模型構(gòu)建模塊構(gòu)建的斜軌數(shù)控車床多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析模型，分析振動(dòng)傳遞關(guān)系，從而確定各零部件的振動(dòng)形式及其對(duì)主軸振動(dòng)的影響，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)?zāi)K針對(duì)數(shù)控機(jī)床高速重載切削狀態(tài)開展模態(tài)試驗(yàn)，數(shù)據(jù)分析模塊通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)分析，對(duì)切削過(guò)程中主軸的振動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行描述與分析與動(dòng)力學(xué)分析，探明其在其一個(gè)周期內(nèi)力學(xué)性能的衍化規(guī)律，揭示其抖動(dòng)原因，使防抖建立模塊建立主軸箱防抖動(dòng)方法，并開發(fā)了主軸箱防抖動(dòng)裝置。
[0009]進(jìn)一步的，所述信號(hào)選取模塊的內(nèi)部分別設(shè)有軸箱選取模塊、主軸選取模塊和傳動(dòng)齒輪選取模塊，所述模型構(gòu)建模塊的構(gòu)建采用多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析軟件，所述變換處理模塊為傅里葉變換處理，信號(hào)選取模塊通過(guò)軸箱選取模塊、主軸選取模塊和傳動(dòng)齒輪選取模塊依次選取軸箱、主軸和傳動(dòng)齒輪的振動(dòng)加速度信號(hào)，使后續(xù)的分析處理更加全面多樣，使分析更加充分全面，增強(qiáng)分析效果。
[0010]進(jìn)一步的，所述過(guò)熱保護(hù)機(jī)構(gòu)包括安裝在安裝板和分析主機(jī)之間的兩個(gè)導(dǎo)熱框，兩個(gè)所述導(dǎo)熱框的內(nèi)頂端均安裝有間歇式伺服電機(jī)，所述安裝板的上端嵌設(shè)安裝有溫度傳感器，且溫度傳感器與分析主機(jī)固定連接，所述溫度傳感器與間歇式伺服電機(jī)電性連接，兩個(gè)所述導(dǎo)熱框的內(nèi)底端均轉(zhuǎn)動(dòng)連接有螺紋桿，且螺紋桿的上端與間歇式伺服電機(jī)的輸出端固定連接，所述螺紋桿的外端螺紋連接有活動(dòng)塊，且活動(dòng)塊的外端固定連接有連接刀體，所述導(dǎo)熱框的內(nèi)壁固定連接有前通直框，所述前通直框的內(nèi)壁粘接有多個(gè)均勻分布的橡膠球，且橡膠球的內(nèi)部設(shè)有干冰粉末，所述前通直框靠近連接刀體的一端開鑿有活動(dòng)通槽，且連接刀體穿過(guò)活動(dòng)通槽，并延伸至前通直框的內(nèi)部，分析主機(jī)對(duì)于大量數(shù)據(jù)的處理，使得其運(yùn)行計(jì)算量增大，產(chǎn)生大量熱量，其內(nèi)部的散熱有限，熱量散發(fā)不出去，帶動(dòng)溫度升高，過(guò)熱保護(hù)機(jī)構(gòu)通過(guò)溫度傳感器監(jiān)測(cè)到溫度升高后，反饋到間歇式伺服電機(jī)上，使其帶動(dòng)螺紋桿進(jìn)行間歇式的轉(zhuǎn)動(dòng)，使活動(dòng)塊和連接刀體在間歇式轉(zhuǎn)動(dòng)期間內(nèi)向下運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)至與第一個(gè)橡膠球處，并割破其釋放干冰粉末，借助干冰粉末的升華來(lái)吸熱降溫，使分析主機(jī)內(nèi)部的熱量被快速吸收，從而進(jìn)行快速降溫，保證其穩(wěn)定運(yùn)行，減少高溫干擾，待下次溫度傳感器監(jiān)測(cè)到溫度升高后，間歇式伺服電機(jī)再次帶動(dòng)螺紋桿進(jìn)行間歇式的轉(zhuǎn)動(dòng)，使活動(dòng)塊和連接刀體在第一次運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)再次向下運(yùn)動(dòng)至與第二個(gè)橡膠球接觸，并割破其釋放干冰粉末，升華降溫，如此反復(fù)，活動(dòng)塊和連接刀體的運(yùn)動(dòng)距離與兩個(gè)橡膠球之間的距離相同，在分析主
機(jī)一次次過(guò)熱時(shí)，進(jìn)行一次次降溫保護(hù)，使分析主機(jī)不易受到損壞，延長(zhǎng)其使用壽命。
[0011]進(jìn)一步的，兩個(gè)所述導(dǎo)熱框的外端均為開口設(shè)置，且兩個(gè)導(dǎo)熱框的外端均轉(zhuǎn)動(dòng)連接有活動(dòng)框門，兩個(gè)所述活動(dòng)框門的外端均固定連接有拉手，通過(guò)活動(dòng)框門和拉手的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱框內(nèi)部的開合，實(shí)現(xiàn)其內(nèi)部部件的更換。
[0012]進(jìn)一步的，兩個(gè)所述活動(dòng)塊相互遠(yuǎn)離的一端均通過(guò)短桿固定連接有滑塊，兩個(gè)所述導(dǎo)熱框的內(nèi)壁均開鑿有滑槽，所述滑塊位于滑槽內(nèi)，并與其滑動(dòng)連接，通過(guò)滑塊和滑槽的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)活動(dòng)塊的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行輔助，使其保持線性運(yùn)動(dòng)，不易發(fā)生偏移，提高穩(wěn)定性。
[0013]進(jìn)一步的，兩個(gè)所述導(dǎo)熱框相互靠近的一端均導(dǎo)熱銅粉層，多個(gè)所述橡膠球的內(nèi)壁均設(shè)有隔溫棉層，通過(guò)導(dǎo)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于多體動(dòng)力學(xué)分析的數(shù)控車床主軸抖動(dòng)優(yōu)化系統(tǒng)，包括操作臺(tái)（100），其特征在于：所述操作臺(tái)（100）上固定連接有安裝板（200），且安裝板（200）的上端安裝有分析主機(jī)（300），所述操作臺(tái)（100）的上端安裝有顯示終端（400），且顯示終端（400）與分析主機(jī)（300）電性連接，所述分析主機(jī)（300）與顯示終端（400）之間設(shè)有分析優(yōu)化系統(tǒng)（500），所述安裝板（200）與分析主機(jī)（300）之間設(shè)有過(guò)熱保護(hù)機(jī)構(gòu)（600），且過(guò)熱保護(hù)機(jī)構(gòu)（600）的內(nèi)部設(shè)有警示更換機(jī)構(gòu)（700）。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多體動(dòng)力學(xué)分析的數(shù)控車床主軸抖動(dòng)優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于：所述操作臺(tái)（100）的上端分別放置有鍵盤（101）和鼠標(biāo)（102），所述鍵盤（101）和鼠標(biāo)（102）均與分析主機(jī)（300）電性連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多體動(dòng)力學(xué)分析的數(shù)控車床主軸抖動(dòng)優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于：所述分析優(yōu)化系統(tǒng)（500）的內(nèi)部設(shè)有模型構(gòu)建模塊（501），所述分析優(yōu)化系統(tǒng)（500）的內(nèi)部設(shè)有信號(hào)選取模塊（502），且信號(hào)選取模塊（502）的外端設(shè)有變換處理模塊（503），所述變換處理模塊（503）與模型構(gòu)建模塊（501）之間設(shè)有對(duì)比分析模塊（504），所述分析優(yōu)化系統(tǒng)（500）通過(guò)信號(hào)連接有斜軌數(shù)控車床，所述分析優(yōu)化系統(tǒng)（500）與斜軌數(shù)控車床之間設(shè)有現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)?zāi)K（505），所述現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)?zāi)K（505）與模型構(gòu)建模塊（501）之間設(shè)有數(shù)據(jù)分析模塊（506），所述數(shù)據(jù)分析模塊（506）與對(duì)比分析模塊（504）的外端之間設(shè)有防抖建立模塊（507）。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于多體動(dòng)力學(xué)分析的數(shù)控車床主軸抖動(dòng)優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于：所述信號(hào)選取模塊（502）的內(nèi)部分別設(shè)有軸箱選取模塊（5021）、主軸選取模塊（5022）和傳動(dòng)齒輪選取模塊（5023），所述模型構(gòu)建模塊（501）的構(gòu)建采用多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析軟件，所述變換處理模塊（503）為傅里葉變換處理。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多體動(dòng)力學(xué)分析的數(shù)控車床主軸抖動(dòng)優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于：所述過(guò)熱保護(hù)機(jī)構(gòu)（600）包括安裝在安裝板（200）和分析主機(jī)（300）之間的兩個(gè)導(dǎo)熱框（601），兩個(gè)所述導(dǎo)熱框（601）的內(nèi)頂端均安裝...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：林金軒，楊承，姜發(fā)，孔魯峰，鄭海鵬，吳振波，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：浙江重力智能裝備有限公司，
類型：發(fā)明
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