高速立式加工中心滾珠絲杠螺母副動態(tài)特性分析

桂 翔，汪永明

(安徽工業(yè)大學機械工程學院，安徽馬鞍山 243032)

現(xiàn)代數(shù)控機床正向著高速化、高精度化、復合化和環(huán)保化方向飛速發(fā)展［1］，這對高速立式加工中心的進給系統(tǒng)提出了越來越高的要求。國內(nèi)外學者對滾珠絲杠副的動態(tài)特性做了許多研究，如寧懷明等［2］運用有限元分析軟件對絲杠進行了模態(tài)分析，研究了無阻尼自由振動時的絲杠，得到了系統(tǒng)的固有頻率和振型;謝黎明等［3］考慮軸承結(jié)合部對絲杠動態(tài)特性的影響，對絲杠進行了模態(tài)分析和諧響應分析，驗證了絲杠在有效轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不會發(fā)生共振，得出了諧響應振幅最大時的頻率;侯秉鐸等［4］以超精密滾珠絲杠進給系統(tǒng)試驗臺為研究對象，提出了一種新的進給系統(tǒng)有限元模型，對其工作臺進行了諧響應分析;安琦瑜等［5］針對某數(shù)控龍門鏜銑床滾珠絲杠進給系統(tǒng)，探討了有限元模型中結(jié)合面的建模方法，并進行了動態(tài)特性分析。以上文獻的研究均未能全面考慮滾珠絲杠螺母副的支撐方式及運動狀態(tài)等因素。本文以某型號高速立式加工中心為研究對象，通過對高速立式加工中心滾珠絲杠螺母副的不同支撐方式和螺母運動狀態(tài)分別進行有限元模態(tài)分析，并對兩端固定支撐方式下的多種螺母運動狀態(tài)進行軸向正弦載荷激勵下的諧響應分析，為今后的設計提供理論依據(jù)。

1 滾珠絲杠螺母副的有限元建模

有限元計算的準確性取決于正確有效的有限元模型的建立［6］。……