球面磨床磨头动力部件的模态分析与优化.pdf

2012年9月
机床与液压
2012
第40卷第17期
MACHINE TOOL& HYDRAULICS
Vol 40 No. 17
DOI:10.3969/jisn1001-3881.2012.17.04
球面磨床蘑头动力部件的模态分析与优化
粪肖新,席晨飞2,卢强2,马金雷2
(1.苏州工业职业技术学院机电工程系,江苏苏州215104;
2.纽威数控装备有限公司苏州纽威机床设计研究院,江苏苏州215163)
摘要:利用Pro/ ENGINEER与 ANSYS Workbench软件的无缝集成,建立SIMC63H型数控球面磨床磨头动力部件的三维
模型和有限元模型并进行模态分析,根据模态分析结果以及实际磨削过程中存在的颜振现象,发现结构设计的薄弱环节,
提出优化改进设计方案。通过有限元分析和对比,采用改进磨头结构形式,缩短磨头悬伸长度和增大主轴轴径等揹施提高
了磨头动力部件的固有频率,优化了动态特性,为该型机床的进一步动力学研究及优化设计提供参考。
关键词:球面磨床;磨头动力部件;模态分析;优化
中图分类号:TC580.23文献标识码
文章编号:1001-3881(2012)17-141
Modal Analysis and Optimization for Grinding Power Head of Spherical Grinder
GONG Xiaoxin XI Chenfei", LU Qiang",MA Jinlei'
(1. Department of Mechanieal and Electrical Engineering, Suzhou Institute of Industrial Technology
Suzhou Jiangsu 215104, Chi
2. Neway CNC Equipment(Suzhou )Co, Ltd, Suzhou Neway Machine Tool Design and Research Jnstitute
Suzhou Jiangsu 215 163, China)
Abstract By using seamless integation with Pro/ENGINEER and ANSYS Workbench software, three-dimensional model and fi-
nite element model were built for grinding power head of MGH numeral ontrol (NC) spherical grinder, and modal analysis was
made. From modal analysis results and flutter phenomenon existed in grinding practical process, the weak link of structural design was
found, and the modified and optimized design was proposed. By finite element analysis and comparison, the natural frequency of the
grinding power head was improved, and the dynamic characteristics was optimized through modifying indin head structure, reducing
length of overhang of grinding ead, inceasin s ine diamter and ther measures. It provides reference for further kinetic studies
and optimization to the machine tool
Keywords Spherical grinder; Grinding power head; Modal Analysis; Optimization
磨头动力部件是精密数控球面磨床的关键部件,
磨头动力部件几何模型构建
在实际磨削过程中往往存在颤振现象,其工作时产生
SMG63H数控球面磨床磨头动力部件为卧式安装
的振动对球阀球体工件的加工精度和表面质量影响较形式,主要由磨头、主轴、主轴箱和电机等组成。磨
大。为了适应高精度、高效率加工要求,球面磨床磨头上均匀分布6个垂直安装夹头,通过螺钉将金刚石
头动力部件应具有较高刚性和良好的动态特性,这就砂条与磨头固定联接;磨头与主轴采用法兰连接;主
要求对磨头动力部件设计方案进行改进与优化。因此轴与主轴箱之间依靠轴承支承连接:;主轴箱大端面后
有必要对磨头动力部件进行模态分析,掌握其结构本侧通过滑块安装在立柱导轨上,主轴箱由丝杠与螺母
身具有的固有频率,获得磨头动力部件振型,找到振驱动作上下运动。
动最厉害的位置,然后对其薄弱部位进行优化设计,
利用Pro/ ENGINEER软件建立磨头动力部件的
采用改进磨头结构形式,缩短磨头恳伸长度和増大主实体模型,并对实体模型进行简化,在不影响分析
轴轴径等措施以达到提高磨头动力部件固有频率,降精度的前提下,去除尺寸较小的联接孔、台阶和凹
低振动,保证加工质量和效率的目的。
槽等细小结构,球面磨床磨头动力部件几何模型
收稿日期:2011-07-20
基金项目:苏州市科技计划项目(SYC201120)
作者简介:龚肖新(1965-),女,副教授,研究方向为机械设计与制造、数控机床结构优化设计等。E-mail: gongxi@
siit. edu. cn