一種能有效抑制爬行的機(jī)床物理模型的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種能有效抑制爬行的機(jī)床物理模型，屬于機(jī)床領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在機(jī)床行業(yè)中，數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)件在低速運(yùn)行時(shí)，特別是質(zhì)量大的 機(jī)床，在移動(dòng)時(shí)，極易產(chǎn)生爬行，嚴(yán)重地影響加工精度以及機(jī)床零件的使用壽命，縮短刀具 的使用壽命，且當(dāng)超精密機(jī)床在低速、重載的條件下工作時(shí)，出現(xiàn)爬行現(xiàn)象會(huì)使導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)不 均勻，降低其定位精度和靈敏度，致使加工精度和加工工件表面質(zhì)量下降，而且導(dǎo)軌的磨損 也隨之增大。
[0003] 如今，國內(nèi)外主要以三大方面研究為主，（1)機(jī)床爬行機(jī)理方面的研究。（2)機(jī)床爬 行測(cè)試方面的研究。（3)防爬措施的研究。研究局限于研究爬行本身，主要研究爬行指標(biāo)與 機(jī)床性能參數(shù)之間的關(guān)系，沒有以加工工件質(zhì)量這一關(guān)鍵目標(biāo)為出發(fā)點(diǎn)。
[0004] 以往不同學(xué)者研究爬行機(jī)理所建立的爬行物理模型均沒有考慮結(jié)合面的動(dòng)態(tài)特 性，沒有把接觸剛度、接觸阻尼引入爬行模型，而機(jī)床上出現(xiàn)振動(dòng)問題有60%以上是源自結(jié) 合面，對(duì)于像機(jī)床等由剛性零件組成的結(jié)構(gòu)，其總阻尼值的90%以上來源于結(jié)合部的阻尼。
[0005] 傳統(tǒng)處理爬行的做法:利用靜壓技術(shù)，多頭栗產(chǎn)生橫流液壓油，產(chǎn)生浮起油膜，從 而減小移動(dòng)阻力，這樣做增加了多頭栗和液壓部分，機(jī)構(gòu)復(fù)雜，故障率高，油膜浮起量不易 控制，運(yùn)行介質(zhì)為液壓油，污染環(huán)境增加成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種能有效抑制爬行的機(jī)床物理模型。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：該物理模型包括傳統(tǒng)機(jī)床的工作 臺(tái)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)剛度、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)阻尼和驅(qū)動(dòng)件;在工作臺(tái)下方加入無質(zhì)量的剛性框架，在工作 臺(tái)與無質(zhì)量的剛性框架之間結(jié)合部處加入摩擦副粗糙峰剛度和接觸阻尼，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)剛度和 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)阻尼連接無質(zhì)量的剛性框架和驅(qū)動(dòng)件，并構(gòu)建數(shù)學(xué)模型
[0009] 經(jīng)計(jì)算，選出合理摩擦副粗糙峰剛度匕以及接觸阻尼cdPc2。該數(shù)學(xué)模型中，m為工 作質(zhì)量，X為該模型橫向位移，y為該模型縱向位移，c為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)阻尼，h為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)剛度，u k 為動(dòng)摩擦系數(shù)。
[0010] 本發(fā)明的有益效果是，在僅改變傳統(tǒng)機(jī)床模型結(jié)合部的情況下，根本上消除振動(dòng) 能量，有效的降低振動(dòng)響應(yīng)，達(dá)到抑制爬行的目標(biāo)。
【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0012]圖1是傳統(tǒng)機(jī)床爬行物理模型
[0013] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖
[0014] 圖2中，1無質(zhì)量的剛性框架，2工作臺(tái)，3驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)剛度，4驅(qū)動(dòng)件，5驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)阻尼，6 接觸阻尼，7摩擦副粗糙峰剛度。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 實(shí)施例1
[0016] 在圖2中，本實(shí)施例在無質(zhì)量的剛性框架（1)與工作臺(tái)（2)之間結(jié)合部處，加入摩擦 副粗糙峰剛度(7)與接觸阻尼(6)并導(dǎo)出該模型的數(shù)學(xué)模型，加入傳統(tǒng)機(jī)床物理模型中驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)剛度(3)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)阻尼(5)以及工作臺(tái)（2)質(zhì)量，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型

[0028] 選取不同1^以及cdPc2的值帶入公式使得x和y趨于穩(wěn)定狀態(tài)，選出最合理的1^以 及(^和(：2的用以設(shè)計(jì)結(jié)合部的摩擦副粗糙峰剛度(7)與接觸阻尼(6)來消耗掉振動(dòng)能量，從 而有效地降低振動(dòng)響應(yīng)，以達(dá)到抑制爬行的目標(biāo)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種能有效抑制爬行的機(jī)床物理模型，它包括傳統(tǒng)機(jī)床的工作臺(tái)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)剛度、驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)阻尼和驅(qū)動(dòng)件，其特征在于:在工作臺(tái)下方加入無質(zhì)量的剛性框架，在工作臺(tái)與無質(zhì) 量的剛性框架之間結(jié)合部處加入摩擦副粗糖峰剛度和接觸阻尼，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)剛度和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 阻尼連接無質(zhì)量的剛性框架和驅(qū)動(dòng)件， 并構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，經(jīng)計(jì)算，選出合理摩擦副粗糖峰剛度kiW及接觸阻尼C1和C2;該數(shù)學(xué)模型中，m為工作質(zhì) 量，X為該模型橫向位移，y為該模型縱向位移，C為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)阻尼，k功驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)剛度，uk為動(dòng) 摩擦系數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明是一種能有效抑制爬行的機(jī)床物理模型，屬于機(jī)床領(lǐng)域。它包括傳統(tǒng)機(jī)床工作臺(tái)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)剛度及阻尼，在機(jī)床工作臺(tái)與無質(zhì)量的剛性框架之間結(jié)合部處引入摩擦副粗糙峰剛度以及接觸阻尼，并構(gòu)建數(shù)學(xué)模型<maths num="0001"></maths>經(jīng)計(jì)算，選出合理摩擦副粗糙峰剛度ki以及接觸阻尼c1和c2，該模型在僅改變傳統(tǒng)機(jī)床模型結(jié)合部的情況下，根本上消除振動(dòng)能量，有效的降低振動(dòng)響應(yīng)，達(dá)到抑制爬行的目標(biāo)。
【IPC分類】G05B17/02
【公開號(hào)】CN105549421
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510980485
【發(fā)明人】朱培浩, 鄭清春, 劉嘯宇, 王收軍, 牛興華, 葛為民, 胡亞輝, 涂歡, 朝家齊
【申請(qǐng)人】天津理工大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月22日