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多轴加工系统闭链刚度场建模与刚度性能分析
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:机械工程学报
  • 时间:0
  • 页码:177-184
  • 分类:TP242[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心,武汉430074, [2]华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室,武汉430074
  • 相关基金:国家自然科学基金(51075168 50835004); 国家重点基础研究发展计划(973计划 2011CB706803)资助项目
  • 相关项目:大型复杂曲面零件的数字化设计-加工-测量一体化理论与技术
中文摘要:

在复杂曲面多轴加工中,刀具可以在一定范围内以不同姿态加工复杂曲面,刀具姿态的改变直接影响整体加工系统的综合刚度特性,从而影响到加工性能。建立与刀具位姿相关的综合刚度场模型,可用于分析整体加工系统的综合刚性分布规律。提出多轴加工系统刚度场半解析计算方法,其中针对机床运动轴及其传动部位、刀具、工件等关键部件的力学特性分别采用了雅可比矩阵法、点传递矩阵法、有限元法等方法建立相应的刚度矩阵,并根据多体小变形理论建立了多轴加工工艺系统闭链刚度场模型。根据该模型解耦得到三维空间的力椭球,从力椭球提取整体加工系统的刚度性能指标,绘制刚度性能等值线图,分析工作空间中多轴加工系统的刚度特性分布规律,可用于指导刀具运动规划。

英文摘要:

During multi-axis machining process,complex surface can be machined flexibly while cutter's posture is changeable in available workspace,which directly affects general stiffness characteristics of multi-axis machining system and also machining performance.By establishing general stiffness model related to cutter posture,the distribution of stiffness performance of whole machining system is analyzed.Based on multi-body small deflection theory,a semi-analytic method about closed-loop stiffness modeling for multi-axis machining system is proposed,in which Jacobi matrix method,point transformation matrix method and finite element method are applied.The force ellipsoid corresponding to the decoupling stiffness model is established in 3D space.Stiffness index is derived from force ellipsoid,which is used to plot isolines of general stiffness performance of multi-axis machining system.The result of analysis about the distribution of stiffness performance can help direct tool motion planning.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603