搜索刀具磨損自動補償精密鏜削結構設計與研究（下）
2017-01-05 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
刀具磨損自動補償精密鏜削結構設計與研究(下)
為了分析的便利,對鏜桿模型進行簡化:忽略倒角、倒圓等對分析結果影響不大的細部結構。簡化后鏜桿模型如圖6所示。
鏜桿采用40Cr,其材料屬性為:彈性模量E=211 GPa(20 ℃),密度為7 900 kg/m3,泊松比為0.28。
本文利用HyperMesh軟件對鏜桿進行有限元分析,在此軟件中三維實體單元網格以四面體、六面體及多面體單元為主[9]。本文采用的是四面體單元。網格劃分的基本過程是先在實體表面上生成二維網格,然后通過“擠壓”的方式生成實體網格單元。采用此方法劃分網格的鏜桿有限元模型如圖7。
鏜桿工作時的受力已在前面求出,將鏜桿凸臺處的4個沉頭孔進行約束(鏜桿與主軸是剛性連接),分別在鏜削刀及倒角刀處添加力及扭矩后,求解得到鏜桿工作受力最大時的瞬時位移變形云圖,如圖8。
鏜桿靜力分析位移變形統計見表1。
鏜桿所示的坐標系中,Z向與Y向的位移變形會影響缸孔精鏜時缸孔的圓度與圓柱度的精度,是鏜孔時的誤差敏感方向,其Z向與Y向位移引起缸孔圓度與圓柱度原始誤差經計算為Δ=0.347 μm,即鏜桿原始誤差遠小于缸孔圓度及圓柱度精度要0.008 mm,知鏜桿剛度滿足工藝系統剛度要求。
對鏜桿進行加載約束分析,得到的前六階固有頻率,文中只給出鏜桿的前兩階固有頻率云圖,如圖9。
鏜桿前六階固有頻率及振型統計如表2所示。
由表2可知,最小固有頻率為934.982 Hz,遠大于機床工作轉速1944 r/min引起的激振頻率32.4 Hz,在機床正常工作時不會出現共振的情況,鏜桿滿足動態使用要求。
圖10為設計的鏜削結構在某專用鏜床上的應用,通過機床的成功開發,并對缸體缸孔進行加工實驗,經過實測,缸孔的尺寸精度與形位精度均達到或超過了企業的設計要求。鏜削結構在專機上應用1年多以來,各項性能均保持良好,大大縮短了輔助時間,提高了生產效率,為企業節約了成本,創造了較高的經濟效益。
(1)設計了某缸孔精加工刀具磨損自動補償鏜削結構,補償位移精度為±1 μm,行程為0.1 mm。
(2)分析了微位移機構的位移特性,在精加工時需要考慮恒定徑向切削力對自動補償機構位移的影響;對整個鏜削結構的靜動態特性做了分析,設計的結構滿足使用要求。
(3)所設計的鏜削結構在某專用鏜床上使用1年多以來,各項精度保持良好,生產效率提高了近30%,生產成本降低了將近兩成,為企業帶來了較好的經濟效益。
作者:黃娟等
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