超精密机床隔振地基模型建立与分析.pdf

2 0 1 3年 1月 第 4 1 卷 第 2期 机床与液压 MACHI NE TOOL HYDRAULI CS J a n ． 2 01 3 Vo 1 ． 41 No ． 2 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 3 ． 0 2 ． 0 0 9 超精密机床隔振地基模型建立与分析 张明 ，赵鹏 宁 中国工程物理研究院机械制造工艺研 究所，四川绵阳 6 2 1 9 0 0 摘要低频信号对超精密加工机床的影响较大，必须将其隔除。介绍一例精密机床隔振地基的模型，并对该模型的隔 振性能进行了一些探讨。 关键词精密机床 ；隔振地基；模型 中图分类号T G 6 5 9 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 3 2 0 2 8 2 M o d e l Bui l di ng a n d Ana l y s i s f o r a S up e r Pr e c i s i o n M a c hi ne To o l I s o l a t i o n Fo u nda t i o n Z HANG Mi n g， Z HAO P e n g n i ng I n s t i t u t e o f Ma c h i n e r y Ma n u f a c t u r i n g T e c h n o l o g y ，C h i n a A c a d e m y o f E n g i n e e r i n gP h y s i c s ， M i a n y a n g S i c h u a n 6 2 1 9 0 0，C h i n a Ab s t r a c t L o w f r e q u e n c y s i g n a l h a s g r e a t i n fl u e n c e o n u l t r a p r e c i s i o n ma c h i n e t o o l s ， S O i t mu s t b e i s o l a t e d ． A p r e c i s i o n ma - c h i n e t o o l i s o l a t i o n f o u n d a t i o n mo d e l w a s i n t r o d u c e d ． T h e i s o l a t i o n p e r f o r ma n c e s o f t h e mo d e l W e r e d i s c u s s e d 。 Ke y wo r d s P r e c i s i o n ma c h i n e t o o l s ； I s o l a t i o n f o u n d a t i o n； Mo d e l 环境振动的干扰不仅会引起机床本体的振动 ，更 主要 的是会 引起切削刀具与被加 工零件 间的相对振动 位移 ，后者将直接反映到被加工零件的精度和表面质 量上，因此超精密加工机床必须设置性能优 良的隔振 装置。机床避免振动有 3级模式 1 逃避振源， 将超精密机床建设在远离振源的地方； 2 建设隔 地 基 防振沟，高度1 8 0 0 mm， 左右 填充物为泡沫或橡 第5 层 ，混凝 土地 基 ， 振地基，通过隔振地基隔除振动信号，主要是低频信 号； 3 机床 自身隔振，在机床 自身装置上设置隔 振装置，如空气弹簧等。 1 一种二 自由度隔振地基实例 一 种二 自由度隔振地基结构如图 1 所示。 地基 封装 砖 A- A隔 振 地 基 图 1 二 自由度隔振地基结构 该隔振地基总共由7层组成，其中第4和第 6 层 聚苯 乙烯层主要起隔振作用 ，双层 聚苯 乙烯层 中间夹 混凝土。聚苯乙烯阻尼较大，底层用阻尼较小的碳花 和砂垫底 。 图2是此隔振地基的动力学模型图，它实际上是 一 个动力减振器。 第2 层 隔振 碳花 ，厚 度1 0 0 1 5 0mm ml 中 m 2 辜 中 图2 二自由度隔振模型 收稿日期2 0 1 1 一l 1一 l 4 作者简介张明 1 9 8 2 一 ，男，工程师，主要从事机床故障与诊断、机械装配等工作。Em a i l 0 1 9 8 2 2 2 0 0 4 1 6 3 ． c o rn。 第 2期 张明 等超精密机床隔振地基模型建立与分析 2 9 2测试结果 隔振地基的水平与垂直方向测试数据见图 3 。 0 l 0 2 0 3 0 4 0 ∥Hz a 垂直方向位移幅值与频率的关系 8 6 暑 4 2 0 ．2 2 0 1 6 1 2 鲁 8 4 0 4 1 0 2 0 3 0 4 0 flHz b 水平 方 向位 移幅 值 与频 率 的关系 Hz ， ， Hz c 垂直方 向加速度幅值与频率的关系 d 水平方向加速度幅值与频率的关系 图 3 隔振地基的水平与垂直方向测试数据 测试结果统计表见表 1 。 表 1 测试结 果统计表 由测试数据可以看出该地基不能很好地隔出低 频信号 ，其频率范围值在 0～ 3 5 H z ，幅值和加速度 在 1 6 ． 6 H z 时达到最大值 ，可以初步推测地基周围主 要振动源集中在 1 0 0 0 r ／ m i n 左右 对应频率为 1 6 ． 6 H z 。 3 总结 地基中的低频信号对机床的加工性能影响最大， 也最不易隔除。文中给出的隔振地基模型对振动信号 的隔除有一定作用 。 参考文献 【 1 】 郭春亮 ， 王娜， 王金亮， 等． 数控机床避免干扰方法研究 [ J ] ． 齐齐哈尔大学学报 ， 2 0 0 9， 2 5 2 8 1 ． 【 2 】 满楠 ， 张新娜， 李东升． 空气弹簧隔振系统试验研究号眭 能分析[ J ] ． 噪声与振动控制， 2 o 1 0 ， 3 0 4 8 9 9 2 ． 上接第 4 5页 G O O X O Y O Z 1 0 0 ； ／ ／ 返回至安全高度 M 0 5 ；／ ／ 主轴停 止 M 0 2 ；／ ／ 程序结束 6 结束语 使用球刀分层切削椭圆台侧面，适用于半精加工 和精加工。通过工艺分析和计算 ，给出了刀心轨迹方 程 ，它不仅适用于椭圆台侧面加工 ，也适用于变椭圆 台、圆台、椭圆柱、圆柱侧面的数控加工。给出根据 允许残留高度及轮廓度计算下刀步距和角步距的方 法。通过编写宏程序 ，使该类零件加工程序参数化 ， 并设置成椭圆台侧面加工固定循环功能 ，使数控系统 功能得到扩展。 参考文献 【 1 】王锋波， 孙士彬． F A N U C系统宏程序在抛物线类零件中 的应用[ J ] ． 煤矿机械 ， 2 0 1 1 1 0 1 4 81 5 0 ． 【 2 】 张健 ， 赵玉刚， 于光伟． 等误差法直线逼近椭圆自 动编程 的实现[ J ] ． 机床与液压 ， 2 0 1 0， 3 8 6 2 1 2 3 ． 【 3 】 王秋红 ， 葛胜兰， 陈德华． 利用 F A N U C 宏程序铣削半球零 件的3种方法[ J ] ．机床与液压， 2 0 1 1 ， 3 9 1 6 8 1 8 4 ． 【 4 】刘传绍． 机械制造工艺学[ M] ． 北京 机械工业出版社， 2 0 1 1 1 6 8 。 【 5 】陈益林， 卢端敏． 系统变量在数控铣削加工中的应用研 究[ J ] ． 组合机床与自动化加工技术， 2 0 1 1 6 8 1 8 4 ． 【 6 】B E I J I N G F A N U C ． F A N U C S e r i e s 0 i M O D E L D车床系 加工 中心系统通用用户手册 ， B一 6 4 3 0 4 C M ／ 0 1 [ M] ． 2 0 1 0 2 6 32 8 4 ． 8 6 4 2 O 2 I【 暑昌 0 _l _