loadingCNC320 型加工中心回转工作台的固有频率研究
陆瑞成，张建育*
【摘 要】摘 要:文中采用有限元仿真法，利用ANSYS Workbench 有限元工具对工作台进行模态分析得到固有频率，为CNC320 回转工作台的结构参数设计提供理论参考依据。【期刊名称】青海大学学报（自然科学版）【年(卷),期】2014(032)001【总页数】7
【关键词】关键词:回转工作台；固有频率；ANSYS Workbench
随着生产力水平的发展，数控技术为数控机床的发展提供了有利的技术支持。而数控回转工作台作为数控机床的重要基础部件可以实现圆周进给和分度运动的工作台，它常被使用于加工中心上，并可提高加工效率。固有频率是回转工作台的一个非常重要的动态性能参数，提高其固有频率，可以提高系统的响应速度，减少上升时间、峰值时间和调整时间［1］，而且在加工过程中，当控制系统的指令信号频率与工作台系统的固有频率接近时，加工过程中将会引起共振，严重影响零部件的加工精度，所以对工作台系统的固有频率进行研究非常有意义。本文采用有限元仿真法，利用ANSYS Workbench有限元工具对工作台进行模态分析计算得到固有频率，从而求得系统总刚度，根据总刚度设计系统各零部件的刚度，为CNC320 型回转工作台的结构参数设计提供理论参考依据。
1 回转工作台的工作原理
加工中心回转工作台系统由伺服电机、传动机构及工作台组成，传动机构在电机和工作台之间进行运动和动力传动，并实现工作台的转动。在研究中，电机根据设计要求采用FNAUC 伺服电机，工作台为T 形槽工作台，传动机构由蜗轮蜗杆传动和齿轮传动组成。回转工作台系统的工作原理是电机接收数控系统信号，通过联轴器带动蜗杆转动，蜗轮蜗杆传动装置将电机转速减低，传递给蜗轮上方的小齿轮，小齿轮和大齿圈传动机构带动工作台转动，从而实现工作台的回转或分度。其工作原理图如图1 所示。
2 工作台系统动力学模型
2.1 回转工作台的数学建模
如图1 所示，回转工作台系统在传动过程中，传动机构零部件非常多，如果将各部件的动态性能影响因素全部考虑在内进行研究不现实。本研究将电机、联轴器、蜗轮蜗杆、大小齿轮和工作台的刚度和惯量简化成一个扭簧装置，如图2 所示，并建立动力学微分方程，电机提供扭矩T，通过扭簧装置K(表示电机、联轴器、蜗轮蜗杆、大小齿轮和工作台等部件的扭转刚度)和转动惯量J(表示电机、