一种面向数控车床的刚度匹配设计方法技术

本发明专利技术公开了一种面向数控车床的刚度匹配设计方法，包括：包括以下步骤：S1、根据车床功能和参数要求，设计初始车床模型，S2、将初始车床模型在有限元仿真软件中前处理，在刀具端面和主轴端面施加三个方向载荷后进行静力学分析；S3、分别改变床身、X向滑鞍、Z向滑鞍和主轴箱的弹性模量，改变后重新加载荷进行静力学分析；S4、分别记录结构弹性模量改变前后在主轴端面和刀具端面的三个方向的变形量；S5、翻倍改变结构的弹性模量，进行刚度匹配分析后，根据仿真结果进行优化，得到新车床模型；通过观察机床各结构刚度变化对于整机刚度的影响找出机床的薄弱环节，本发明专利技术相比于传统的类比设计和经验设计，大幅提高了设计效率和准确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数控机床设备优化设计，尤其涉及一种面向数控车床的刚度匹配设计方法。

技术介绍

1、高速高精度数控机床是我国制造领域的薄弱环节，大多数国产机床是采用类比设计和经验设计的方法，没有考虑机床结构之间的刚度匹配性。机床结构的静刚度是用来描述在恒定载荷作用下机床结构抵抗变形的能力，对加工精度和加工表面质量有很大的影响。

2、专利(cn105005673a)提出了一种面向机床正向设计的整机静刚度匹配设计方法，在机床概念设计阶段，以用户给定的整机静刚度为目标，“自顶向下”的进行机床的静刚度设计；该方法采用多体系统理论，将整机抽象成典型体，首先推导出整机的静变形模型，然后将机床某个方向的刚度最大作为目标函数，利用matlab软件中的fmincon二次规划函数，求得各结构的刚度大小。

3、该方法存在两个主要问题：(1)理论门槛高，工程师在实际设计过程中不知如何建立变形特性矩阵，以及如何求解函数；(2)该方法最终得到各结构的目标刚度，但在设计结构过程中，当零件刚度与目标刚度差距比较大时，该方法没有给出结构优化方向，欠缺设计的指导意义。...

【技术保护点】

1.一种面向数控车床的刚度匹配设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种面向数控车床的刚度匹配设计方法，其特征在于：所述步骤S2中的建立有限元模型，将所述床身底部的若干地脚设置为固定边界条件，划分网格。

3.根据权利要求2所述的一种面向数控车床的刚度匹配设计方法，其特征在于：所述步骤S2中在划分网格后，在所述主轴端面与所述刀具端面沿X、Y、Z三个方向分别施加方向相反的一定作用力后，进行静力学分析计算，并记录每个结构弹性模量每次改变后的变形数据，进而得出具体结构的优化方向。

4.一种数控车床模型，基于权利要求1-3任一项所述的一种...

【技术特征摘要】

1.一种面向数控车床的刚度匹配设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种面向数控车床的刚度匹配设计方法，其特征在于：所述步骤s2中的建立有限元模型，将所述床身底部的若干地脚设置为固定边界条件，划分网格。

3.根据权利要求2所述的一种面向数控车床的刚度匹配设计方法，其特征在于：所述步骤s2中在划分网格后，在所述主轴端面与所述刀具端面沿x、y、z三个方向分别施加方向相反的一定作用力后，进行静力学分析计算，并记录每个结构弹性模量每次改变后的变形数据，进而得出具体结构的优化方向。

4.一种数控车床模型，基于权利要求1-3任一项所述的一种面向数控车床的刚度匹配设计方法，包括：床身，安装在所述床身上的主轴箱，以及安装在所述主轴箱一侧的加工组件，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的一种数控车床模型，其特征在于：若干所述z滑块上安装有一z向滑鞍，所述z向滑鞍上对称安装有若干x向线轨，且所述z向进给轴上套设安装有一传动块，所述传动块与所述z向滑鞍固...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁涛，
申请(专利权)人：威米精密机械苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：