臥式車床床身的結構分析

前言

本文采用有限元的方法對機床部件進行分析具有結果準確，設計周期短，降低設計投入的優點。

1.臥式數控車床的工況分析

對數控機床進行有限元分析時，需根據機床所受的載荷進行邊界條件的加載。因此，在有限元分析之前先要得到各種載荷的大小。

1.1機床主軸最大輸出扭矩的計算

（1）當電機低速繞阻輸出時其額定扭矩TL電機（最大扭矩）的計算：在低速繞阻輸出時，當電機轉速為n電機時，電機輸出功率為額定功率，電機輸出扭矩為額定扭矩，在此工況下電機的額定扭矩計算如下：

式中：TL電機為電機低速繞阻的額定扭矩；P為電機的額定功率；n電機為電機轉速。

（2）當電機高速繞阻輸出時其額定扭矩Th電機（最大扭矩）的計算：高速繞阻輸出時，當電機轉速為n電機時，電機輸出功率為額定功率，電機輸出扭矩為額定扭矩，在此工況下電機的額定扭矩計算如下：

式中：Th電機為電機高速繞阻的額定扭矩；

（3）當電機低速繞阻輸出時主軸額定扭矩（最大扭矩）TL主軸的計算：當電機低速繞阻輸出時主軸扭矩按下式計算：

式中：TL主軸為電機低速繞阻運行時主軸的額定扭矩；n主軸為主軸轉速；Po為機床空運轉功率；D電機為電機皮帶輪直徑。

1.2機床主軸主切削抗力及切削深度的計算

機床主軸的主切削抗力按下式計算：

式中：F為主軸切削抗力；T主軸為主軸額定扭矩；r為工件半徑；p為單位切削力；a為切削深度；f為進給量；KfFz、KvFZ、KvFz、KkFz、KbYlFz、KrFz、KyFz、KvBFz分別代表進量改變時、切削速度改變時、車刀前角改變時、車刀主前角改變時、車刀負倒棱角與進給量的比值改變時、刃傾角改變時、刀尖圓弧半徑改變時、后刃傾角改變時刀削力的修下系數。……