基于動(dòng)態(tài)特性分析的框形箱體切削工藝參數(shù)優(yōu)化

郭召

西安大醫(yī)集團(tuán)股份有限公司 陜西西安 710000

1 序言

一種摩擦輪驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)機(jī)架如圖1所示，其底部支撐為框形箱體結(jié)構(gòu)。框形箱體頂部安裝4組摩擦輪傳動(dòng)箱，共同托舉滾筒做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。摩擦輪安裝后要求同側(cè)摩擦輪同軸，兩側(cè)摩擦輪平行。框形箱體頂部安裝結(jié)合面的加工精度是保證裝配精度的基礎(chǔ)。

圖1 摩擦輪驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)機(jī)架

在精密加工過(guò)程中切削振動(dòng)會(huì)造成加工精度及表面質(zhì)量降低，還會(huì)加劇刀具磨損[1]。對(duì)于大型箱體類(lèi)零件，采用盤(pán)狀多齒刃銑刀加工，切削力會(huì)發(fā)生周期性變化，加工過(guò)程中的激振頻率對(duì)箱體加工面的影響不容忽視[2]。本文針對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)架框形箱體支撐結(jié)構(gòu)的頂部安裝結(jié)合面加工表面質(zhì)量不高的問(wèn)題，對(duì)其進(jìn)行模態(tài)分析，識(shí)別出振型及模態(tài)，并核算不同工藝參數(shù)的激振頻率，進(jìn)行諧響應(yīng)分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)切削工藝參數(shù)及裝夾方式進(jìn)行優(yōu)化，避免了切削振動(dòng)對(duì)加工精度的影響。

2 框形箱體模態(tài)分析

對(duì)框形箱體三維模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，去除不影響分析精度的螺孔、圓角和倒角等特征。將模型導(dǎo)入有限元分析軟件，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，建立的有限元模型如圖2所示，共計(jì)30413個(gè)單元和87831個(gè)節(jié)點(diǎn)。

圖2 框形箱體有限元模型

模擬框形箱體在加工過(guò)程中的裝夾方式，對(duì)箱體底部四角與機(jī)床工作臺(tái)的固定結(jié)合面施加固定約束，對(duì)框形箱體進(jìn)行模態(tài)分析，獲取前6階模態(tài)。箱體前6階模態(tài)信息見(jiàn)表1，前6階模態(tài)振型如圖3所示。第1階模態(tài)，頻率210.11Hz，箱體在水平面內(nèi)先收縮后向外膨脹，最大位移1.86mm，發(fā)生在箱體中部。……