一种基于多体动力学分析的数控车床主轴抖动优化系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多体动力学分析的数控车床主轴抖动优化系统，属于数控车床主轴抖动优化技术领域，本方案通过建立斜轨数控车床多体系统动力学分析模型，开展了主轴箱多体动力学与运动学分析，探明了主轴箱各领部件在重载或高速切削状态下的振动规律及其相互间的耦合关系，优化了主轴箱结构与减振装置，解决了高速切削和重切削的抖动问题，降低了主轴磨耗，提高主轴系统使用寿命与零件加工精度，并在分析主机温度升高后，过热保护机构在一次次过热时，带动连接刀体一次次的割破橡胶球，使干冰粉末升华，吸热降温，使其不易受到损坏，且警示更换机构在干冰粉末在使用完后，警示提醒工作人员进行添加，便于后续的降温保护。便于后续的降温保护。便于后续的降温保护。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多体动力学分析的数控车床主轴抖动优化系统


[0001]本专利技术涉及数控车床主轴抖动优化
，更具体地说，涉及一种基于多体动力学分析的数控车床主轴抖动优化系统。

技术介绍

[0002]主轴箱是数控车床的重要的部件，是用于布置车床工作主轴及其传动零件和相应的附加机构的。主轴箱是一个复杂的传动部件，包括主轴组件、换向机构、传动机构、制动装置、操纵机构和润滑装置等。其主要作用是支承主轴并使其旋转，实现主轴启动、制动、变速和换向等功能。
[0003]主轴箱是数控机床的关键零部件，其支撑范围小，传递的载荷大，在非均匀性切削过程中经常受到冲击载荷的作用，容易发生抖动，导致加工精度下降。主轴箱由多种零部件组成，它们对主轴箱的影响各不相同，切削加工过程中各部件发生振动，再加上进给运动与背吃刀量等工艺参数具有很强的非线性特点，因此主轴箱的抖动分析较为麻烦，计算量大，使得分析设备的运行量增大，带动其温度升高，其内部的散热有限，热量散发不出去，从而影响其工作状态，降低其工作效果。

技术实现思路

[0004]1．要解决的技术问题针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于多体动力学分析的数控车床主轴抖动优化系统，本方案通过建立斜轨数控车床多体系统动力学分析模型，开展了主轴箱多体动力学与运动学分析，探明了主轴箱各领部件在重载或高速切削状态下的振动规律及其相互间的耦合关系，优化了主轴箱结构与减振装置，解决了高速切削和重切削的抖动问题，降低了主轴磨耗，提高主轴系统使用寿命与零件加工精度，并在分析主机运行量增大，温度升高，过热保护机构在一次又一次过热时，带动连接刀体一次又一次的割破橡胶球，使干冰粉末升华，吸热降温，使分析主机不易受到损坏，且警示更换机构在橡胶球和干冰粉末在使用完后，进行警示，提醒工作人员进行添加，便于后续的降温保护。
[0005]2．技术方案为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。
[0006]一种基于多体动力学分析的数控车床主轴抖动优化系统，包括操作台，所述操作台上固定连接有安装板，且安装板的上端安装有分析主机，所述操作台的上端安装有显示终端，且显示终端与分析主机电性连接，所述分析主机与显示终端之间设有分析优化系统，所述安装板与分析主机之间设有过热保护机构，且过热保护机构的内部设有警示更换机构，本方案通过建立斜轨数控车床多体系统动力学分析模型，开展了主轴箱多体动力学与运动学分析，探明了主轴箱各领部件在重载或高速切削状态下的振动规律及其相互间的耦合关系，优化了主轴箱结构与减振装置，解决了高速切削和重切削的抖动问题，降低了主轴磨耗，提高主轴系统使用寿命与零件加工精度，并在分析主机运行量增大，温度升高，过热
保护机构在一次又一次过热时，带动连接刀体一次又一次的割破橡胶球，使干冰粉末升华，吸热降温，使分析主机不易受到损坏，且警示更换机构在橡胶球和干冰粉末在使用完后，进行警示，提醒工作人员进行添加，便于后续的降温保护。
[0007]进一步的，所述操作台的上端分别放置有键盘和鼠标，所述键盘和鼠标均与分析主机电性连接，通过键盘和鼠标的设置，方便工作人员操作和分析数据。
[0008]进一步的，所述分析优化系统的内部设有模型构建模块，所述分析优化系统的内部设有信号选取模块，且信号选取模块的外端设有变换处理模块，所述变换处理模块与模型构建模块之间设有对比分析模块，所述分析优化系统通过信号连接有斜轨数控车床，所述分析优化系统与斜轨数控车床之间设有现场试验模块，所述现场试验模块与模型构建模块之间设有数据分析模块，所述数据分析模块与对比分析模块的外端之间设有防抖建立模块，信号选取模块以主轴箱动力传动线路为基础，选取轴箱、主轴和传动齿轮的振动加速度信号，变换处理模块对其进行傅里叶变换处理，分别得到轴箱、主轴和传动齿轮的振动主频，对比分析模块比较不同部位的振动主频，结合模型构建模块构建的斜轨数控车床多体系统动力学分析模型，分析振动传递关系，从而确定各零部件的振动形式及其对主轴振动的影响，同时现场试验模块针对数控机床高速重载切削状态开展模态试验，数据分析模块通过现场测试数据分析，对切削过程中主轴的振动现象进行描述与分析与动力学分析，探明其在其一个周期内力学性能的衍化规律，揭示其抖动原因，使防抖建立模块建立主轴箱防抖动方法，并开发了主轴箱防抖动装置。
[0009]进一步的，所述信号选取模块的内部分别设有轴箱选取模块、主轴选取模块和传动齿轮选取模块，所述模型构建模块的构建采用多体系统动力学分析软件，所述变换处理模块为傅里叶变换处理，信号选取模块通过轴箱选取模块、主轴选取模块和传动齿轮选取模块依次选取轴箱、主轴和传动齿轮的振动加速度信号，使后续的分析处理更加全面多样，使分析更加充分全面，增强分析效果。
[0010]进一步的，所述过热保护机构包括安装在安装板和分析主机之间的两个导热框，两个所述导热框的内顶端均安装有间歇式伺服电机，所述安装板的上端嵌设安装有温度传感器，且温度传感器与分析主机固定连接，所述温度传感器与间歇式伺服电机电性连接，两个所述导热框的内底端均转动连接有螺纹杆，且螺纹杆的上端与间歇式伺服电机的输出端固定连接，所述螺纹杆的外端螺纹连接有活动块，且活动块的外端固定连接有连接刀体，所述导热框的内壁固定连接有前通直框，所述前通直框的内壁粘接有多个均匀分布的橡胶球，且橡胶球的内部设有干冰粉末，所述前通直框靠近连接刀体的一端开凿有活动通槽，且连接刀体穿过活动通槽，并延伸至前通直框的内部，分析主机对于大量数据的处理，使得其运行计算量增大，产生大量热量，其内部的散热有限，热量散发不出去，带动温度升高，过热保护机构通过温度传感器监测到温度升高后，反馈到间歇式伺服电机上，使其带动螺纹杆进行间歇式的转动，使活动块和连接刀体在间歇式转动期间内向下运动，运动至与第一个橡胶球处，并割破其释放干冰粉末，借助干冰粉末的升华来吸热降温，使分析主机内部的热量被快速吸收，从而进行快速降温，保证其稳定运行，减少高温干扰，待下次温度传感器监测到温度升高后，间歇式伺服电机再次带动螺纹杆进行间歇式的转动，使活动块和连接刀体在第一次运动的基础再次向下运动至与第二个橡胶球接触，并割破其释放干冰粉末，升华降温，如此反复，活动块和连接刀体的运动距离与两个橡胶球之间的距离相同，在分析主
机一次次过热时，进行一次次降温保护，使分析主机不易受到损坏，延长其使用寿命。
[0011]进一步的，两个所述导热框的外端均为开口设置，且两个导热框的外端均转动连接有活动框门，两个所述活动框门的外端均固定连接有拉手，通过活动框门和拉手的设置，实现导热框内部的开合，实现其内部部件的更换。
[0012]进一步的，两个所述活动块相互远离的一端均通过短杆固定连接有滑块，两个所述导热框的内壁均开凿有滑槽，所述滑块位于滑槽内，并与其滑动连接，通过滑块和滑槽的设置，实现对活动块的运动进行辅助，使其保持线性运动，不易发生偏移，提高稳定性。
[0013]进一步的，两个所述导热框相互靠近的一端均导热铜粉层，多个所述橡胶球的内壁均设有隔温棉层，通过导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多体动力学分析的数控车床主轴抖动优化系统，包括操作台（100），其特征在于：所述操作台（100）上固定连接有安装板（200），且安装板（200）的上端安装有分析主机（300），所述操作台（100）的上端安装有显示终端（400），且显示终端（400）与分析主机（300）电性连接，所述分析主机（300）与显示终端（400）之间设有分析优化系统（500），所述安装板（200）与分析主机（300）之间设有过热保护机构（600），且过热保护机构（600）的内部设有警示更换机构（700）。2.根据权利要求1所述的一种基于多体动力学分析的数控车床主轴抖动优化系统，其特征在于：所述操作台（100）的上端分别放置有键盘（101）和鼠标（102），所述键盘（101）和鼠标（102）均与分析主机（300）电性连接。3.根据权利要求1所述的一种基于多体动力学分析的数控车床主轴抖动优化系统，其特征在于：所述分析优化系统（500）的内部设有模型构建模块（501），所述分析优化系统（500）的内部设有信号选取模块（502），且信号选取模块（502）的外端设有变换处理模块（503），所述变换处理模块（503）与模型构建模块（501）之间设有对比分析模块（504），所述分析优化系统（500）通过信号连接有斜轨数控车床，所述分析优化系统（500）与斜轨数控车床之间设有现场试验模块（505），所述现场试验模块（505）与模型构建模块（501）之间设有数据分析模块（506），所述数据分析模块（506）与对比分析模块（504）的外端之间设有防抖建立模块（507）。4.根据权利要求3所述的一种基于多体动力学分析的数控车床主轴抖动优化系统，其特征在于：所述信号选取模块（502）的内部分别设有轴箱选取模块（5021）、主轴选取模块（5022）和传动齿轮选取模块（5023），所述模型构建模块（501）的构建采用多体系统动力学分析软件，所述变换处理模块（503）为傅里叶变换处理。5.根据权利要求1所述的一种基于多体动力学分析的数控车床主轴抖动优化系统，其特征在于：所述过热保护机构（600）包括安装在安装板（200）和分析主机（300）之间的两个导热框（601），两个所述导热框（601）的内顶端均安装...

【专利技术属性】
技术研发人员：林金轩，杨承，姜发，孔鲁峰，郑海鹏，吴振波，
申请(专利权)人：浙江重力智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：