ANSYS数控机床双驱动直线进给系统性能测试试验台的设计(2)

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表2.2 各当量切削力和重力在滑块上的作用力 13

表3.1 铸铁件的推荐壁厚 21

表4.1 模态分析对比表45

1 引言

1.1 课题研究的意义和目的

随着科学技术的发展，现代机床已经开始逐渐向着高精、高速的高稳定的方向前进，但传统的机床已经渐渐不能满足现代加工技术的种种要求，因此逐渐被越来越先进的数控机床取代。随着数控机床在制造、汽车、航空、军工等多个领域大放异彩，数控机床的技术水平成为了衡量国家生产能力和工业实力的标准，我国为了提高数控机床技术水平投入了大量的资源与人力，在“十二五”规划中，已明确将数控机床的自主创新战略作为最主要的一个组成部分，着重强调了要以技术创新工程来支撑和引领行业发展。但我国数控机床的发展先天不足，一方面是欧美日等传统科技强国对我国采取数控机床高端技术的封锁，另一方面是国内市场竞争激烈，高端市场依赖进口，我国自主研发的数控机床一直落于主流之外，中低端市场则逐渐萎缩，还受到国外产品的低价冲击。种种因素都反映出我国数控机床发展正处于外忧内患的状况，这将严重制约我国在制造、汽车、船舶、军工、航天等重大领域的发展，因此，研究机床动态性能对于自主创新的要求具有十分重要的意义。

众所周知，一台数控机床要想稳定高效工作就必须有一套完善可靠的进给系统。目前，数控机床较常见的进给系统依旧是传统的单丝杠驱动直线进给系统。早在上个世纪60年代，国外学者就已经对单丝杠驱动直线进给系统进行了理论建模，有限元分析以及试验测试，国内也有诸多的学者对其进行了深入的研究与试验，可以说单丝杠驱动直线进给系统是一种非常成熟的机械进给系统。随着对单丝杠驱动直线进给系统的研究深入，单丝杠在表现出其安装便捷，设计简便等诸多优点的同时，也暴漏出它的许多不足，在载荷较大的情况下，单丝杠驱动直线进给系统易产生较大的扭转，导致结构不稳定，进而影响加工精度，为了应对逐渐向高精、高速、高稳定性发展的现代加工要求，具有更多优点的双丝杠驱动直线进给系统也应运而生。双丝杠驱动直线进给系统在面对大载荷或高进给速度要求的工况下，具有更高的加工精度和更稳定的系统性能,能极大的提升机床的生产效率。根据南京理工大学丁喜合[1]等人对单丝杠驱动与双丝杠驱动的对比研究，我们可以清楚的知道双驱动直线进给系统具有以下几个优点:文献综述

（1）双丝杠驱动直线进给系统相对于单丝杠驱动直线进给系统轴向静态刚度有34%-37%的提升；

（2）双丝杠驱动直线进给系统的应用可较好的提升进给系统沿丝杠轴向的动刚度，有利于提高系统的负载能力和使用寿命；

（3）使用双丝杠驱动直线进给系统可有效抑制机床绕工作台法向的扭转振动，从而减少甚至消除不良力矩对机床运行精度的影响；

（4）双丝杠驱动直线进给系统沿丝杠轴向的薄弱环节刚度要高于单丝杠驱动直线进给系统，有利于提高进给系统的稳定性与使用寿命。

但由于双丝杠驱动直线进给系统和传统的单丝杠驱动直线进给系统结构上的不同，在它带来诸多优点的同时，也带来了更多的新问题。在使用双丝杠驱动直线进给系统的同时，我们还要面对双丝杠由于设计、制造、安装而带来的不对称问题，由于外力作用导致双丝杠出现异步而出现振动问题，因此准确的了解双丝杠驱动直线进给系统的精度、动态性能对研究了解双丝杠驱动直线进给系统具有十分重要达到意义。为了便于测量双驱动直线进给系统进度、动态性能等具体参数，一个合适的试验台就显得十分必要。本课题的主要目的是依据给定的设计要求设计出的双丝杠驱动直线进给系统，再根据双丝杠驱动直线进给系统设计出相应的试验台，以便于测量双丝杠驱动直线进给系统精度、动态新等参数，为之后的研究提供便利。