CN105549421B - 一种能有效抑制爬行的机床物理模型 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种能有效抑制爬行的机床物理模型，属于机床领域。它包括传统机床工作台、驱动系统刚度及阻尼，在机床工作台与无质量的刚性框架之间结合部处引入摩擦副粗糙峰刚度以及接触阻尼，并构建数学模型经计算，选出合理摩擦副粗糙峰刚度ki以及接触阻尼c1和c2，该模型在仅改变传统机床模型结合部的情况下，根本上消除振动能量，有效的降低振动响应，达到抑制爬行的目标。

Description

一种能有效抑制爬行的机床物理模型
技术领域
本发明涉及一种能有效抑制爬行的机床物理模型，属于机床领域。
背景技术
目前，在机床行业中，数控机床进给系统的运动件在低速运行时，特别是质量大的机床，在移动时，极易产生爬行，严重地影响加工精度以及机床零件的使用寿命，缩短刀具的使用寿命，且当超精密机床在低速、重载的条件下工作时，出现爬行现象会使导轨运动不均匀，降低其定位精度和灵敏度，致使加工精度和加工工件表面质量下降，而且导轨的磨损也随之增大。
如今，国内外主要以三大方面研究为主，(1)机床爬行机理方面的研究。(2)机床爬行测试方面的研究。(3)防爬措施的研究。研究局限于研究爬行本身，主要研究爬行指标与机床性能参数之间的关系，没有以加工工件质量这一关键目标为出发点。
以往不同学者研究爬行机理所建立的爬行物理模型均没有考虑结合面的动态特性，没有把接触刚度、接触阻尼引入爬行模型，而机床上出现振动问题有60％以上是源自结合面，对于像机床等由刚性零件组成的结构，其总阻尼值的90％以上来源于结合部的阻尼。
传统处理爬行的做法：利用静压技术，多头泵产生横流液压油，产生浮起油膜，从而减小移动阻力，这样做增加了多头泵和液压部分，机构复杂，故障率高，油膜浮起量不易控制，运行介质为液压油，污染环境增加成本。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供一种能有效抑制爬行的机床物理模型。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该物理模型包括传统机床的工作台、驱动系统刚度部件、驱动系统阻尼部件和驱动件；在工作台下方加入无质量的刚性框架，在工作台与无质量的刚性框架之间结合部处加入摩擦副粗糙峰刚度部件和接触阻尼部件，驱动系统刚度部件和驱动系统阻尼部件连接无质量的刚性框架和驱动件，并构建数学模型
经计算，选出合理摩擦副粗糙峰刚度ki以及接触阻尼c1和c2。该数学模型中，m为工作质量，x为该模型横向位移，y为该模型纵向位移，c为驱动系统阻尼，k1为驱动系统刚度，uk为动摩擦系数。
本发明的有益效果是，在仅改变传统机床模型结合部的情况下，根本上消除振动能量，有效的降低振动响应，达到抑制爬行的目标。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是传统机床爬行物理模型
图2是本发明实施例1的结构示意图
图2中，1无质量的刚性框架，2工作台，3驱动系统刚度部件，4驱动件，5驱动系统阻尼部件，6接触阻尼部件，7摩擦副粗糙峰刚度部件。
具体实施方式
实施例1
在图2中，本实施例在无质量的刚性框架(1)与工作台(2)之间结合部处，加入摩擦副粗糙峰刚度部件(7)与接触阻尼部件(6)并导出该模型的数学模型，加入传统机床物理模型中驱动系统刚度部件(3)、驱动系统阻尼部件(5)以及工作台(2)质量，构建数学模型
该数学模型中，阻尼比
当ζ＞1，
当ζ＝1，
当0＜ζ＜1，
选取不同ki以及c1和c2的值带入公式使得和趋于稳定状态，选出最合理的ki以及c1和c2的用以设计结合部的摩擦副粗糙峰刚度部件(7)与接触阻尼部件(6)来消耗掉振动能量，从而有效地降低振动响应，以达到抑制爬行的目标。

Claims (1)

1.一种能有效抑制爬行的机床物理模型，它包括传统机床的工作台、驱动系统刚度部件、驱动系统阻尼部件和驱动件，其特征在于：在工作台下方加入无质量的刚性框架，在工作台与无质量的刚性框架之间结合部处加入摩擦副粗糙峰刚度部件和接触阻尼部件，驱动系统刚度部件和驱动系统阻尼部件连接无质量的刚性框架和驱动件，并构建数学模型，
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经计算，选出合理摩擦副粗糙峰刚度ki以及接触阻尼c1和c2；该数学模型中，m为工作质量，x为该模型横向位移，y为该模型纵向位移，c为驱动系统阻尼，k1为驱动系统刚度，uk为动摩擦系数。
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