薄弱环节分析及改进方案

4.5薄弱环节分析及改进方案
总体看各个主振型分析，VMC1060立式加丄屮心的动态特性还是比较理想的，并且模态试验前的各项性能试验测出加1:过程屮其精度也迠非常高，能满足一般生产的各项基本要求。但是通过前十阶的模态主振型分析吋以看出该机床主轴箱问题明显，从一阶到十阶几乎每阶都会科主轴箱的扭转、摆动等现象。主轴箱X方向和上下摆动比较明显，而且扭转问题突出，可知主轴箱刚度不足，易造成振动，而主轴箱振动将直接影响镗铣粘度和铣削表面质量，主轴箱是本机床薄弱环节和需要改进部件。此外工作台有上下摆动现象，这与工作台和床身结合面有关，相比较此方面影响较小，为了 PJ■操作性和经济性考虑考虑，不对其做任何处理。主要问题还是在主轴筘上面。
该加工中心也是经过数次改进后的成熟产品，但是后期经客户反映在加工过程中35〇Orpm、5000rpm、5500rpm、6000rpm四个转速段机器噪声过大且加工精度不够的问题明显，反复找寻原因无果。通过整机模态试验一系列工作并且分析该主轴箱结构发现，这几个转速正是机床前几阶的固有频率对应的转速。设计h的某些缺陷导致了加工过程中固有频率与加工频率相同发生了共振从而引发了该问题。
该主轴箱箱体为平行四边形结构，在空间上平行四边形本身就是不稳定结构, 而且外形上跟主轴座相连的装主轴的盒子过大，于是我们针对此缺陷提出改变箱体外形形状，尺寸减小，把主轴箱箱体平行四边形结构改为三角形结构，筋板筋板的布置进行加强，在内部布置加强筋从上部贯穿到底部，增加铸件壁厚，通过改变外形形状优化结构自身不稳定的问题，合理的布置加强筋加强肋则可以很大程度上的优化刚度不足的问题，进而提高刚度，使得机器固有频率与加工频率不等，避开加工零件时的共振区，进而提高机床动态特性达到提高机床精度的目的。
在方案提出后企业有针对性的对主轴箱进行相应的改进，.后续还需要对机床进行相应的性能试验，主要包括机床空运转绝对振动试验；空运转相对振动试验；切削抗振性试验；正弦绝对激振试验。其中机床空运转绝对振动试验是机床主轴分别在正、反转各级转速下，且试验时主轴从低转速至高转速，逐级对机床主轴箱部件在三个坐标方向的绝对振动情况按点位进行测量，并在最大振动状态下，做出绝对振动频谱分析。由于机床在空运转状态下的绝对振动大小直接影响到机床零件的疲劳使用寿命和机床精度的可保持性。机床振动在一定形态上反映出机床结构设计水平，制造零件质量水平，装配质量水平，它的好坏直接反应在加工零件的精度和表面粗糙度。空运转相对振动试验是机床主轴在各级转速下正、反转时，测量主轴相对于刀架的振动，并在最大幅值的运动状态下，做相对振动的频谱分析。机床主轴相对于刀架的振动大小直接影响到被加工零件的表面粗糙度和精度，是机床主要动态性能指标之一。切削抗振性试验是对短件及长试件分别进行极限切宽试验，以不产生颤振的最大切削宽度定义极限切削宽度，试验过程中用仪器监测机床各部件的低阶共振频率。机床切削颤振试验是评价机床动态，特性的主要方法之一，其好坏直接影响机床利用效率、零件加工粗糙度等。正弦绝对激振试验是通过激振找出各主要部件的最大动柔度和薄弱环节，并以此评价各主要部件的动刚度是否匹配。激振试验与切削试验互为补充，是评价机床动态特性的主要方法之一，通过试验可间接评价机床的切削抗振性，对低阶共振固有特性进行优化改进，可大幅度提高机床切削抗振能力。通过上述四种试验对改进后的机床进行试验验证，评价薄弱环节是否确实改善。遗憾的是由于时间关系，截止到论文完结该机床的结构改进尚未完成，无法得到详细的检测数据，但是本论文对整个试验理论及实验方案设计、步骤的进行、改进的意见以及改进后的验证试验均做了详细说明，可以为机床行业各工作者今后的类似工作提供借鉴参考。
4.6本章小结
本章先简单介绍了对VMC1060立式加工中心进行试验模态分析所需的仪器设备，以及试验过程中的相关传递函数测试。通过模态分析软件对传递函数进行曲线拟合，识别得到机床整机的试验模态参数。最后对机床的薄弱环节进行了简单分析，并提出了初步的修改意见。

本文采摘自“VMC1060型立式加工中心试验模态分析”，因为编辑困难导致有些函数、表格、图片、内容无法显示，有需要者可以在网络中查找相关文章！本文由伯特利数控整理发表文章均来自网络仅供学习参考，转载请注明！

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