一种卧式加工中心立柱的力载荷参数化求解方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及力载荷方法，特别是一种邸式加工中屯、立柱的力载荷参数化求解方 法。
【背景技术】
[0002] 机床静力学是机床动力学和热力学的基础。一般，在对机床进行热力学分析前，首 先对机床载荷进行分配计算，求出各连接面形成支反力、力矩，从而然后应用摩擦学原理建 立机床生热模型，形成整机热特性计算边界条件，从而为机床热分析提供准备基础。
【发明内容】
[0003] 本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种邸式加工中屯、立柱的力载 荷参数化求解方法。
[0004] 本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
[0005] -种邸式加工中屯、立柱的力载荷参数化求解方法，包括如下步骤：
[0006] 步骤一 邸式加工中屯、立柱为研究对象，取导轨安装面的形屯、为坐标原点，W参 数化的形式列出平衡方程，求出合力和合力矩；
[0007] 步骤二邸式加工中屯、滑块为研究对象，取导轨安装面的形屯、为坐标原点，将所 受合力和合力矩分配到滑块上，从而求出滑块的分力。
[000引进一步地，所述步骤一和步骤二中的各个零部件的载荷值和载荷作用点坐标值均 是通过CAD软件自动提取。
【附图说明】
[0009] 图1为邸式加工中屯、结构示意图；
[0010]图2为立柱-溜板受力示意图
[0011] 图3为立柱-溜板Ξ维受力示意图
[0012] 图4为滑块受力示意图
【具体实施方式】
[0013] 为能进一步了解本发明的
【发明内容】
、特点及功效，兹例举W下实施例，并配合附图 详细说明如下：
[0014] W某邸式加工中屯、为例，该加工中屯、由床身、工作台、立柱、立柱、滑台、主轴箱等 结构件组成，采用框中框结构形式。Χ，γ，ζ轴均采用双直线滚动导轨平行分布，滑台带动工 作台在导轨上沿床身作Ζ向运动;立柱在导轨上沿立柱作X向运动，主轴箱在导轨上沿立柱 作Υ向运动。将邸式加工中屯、用化eo参数化建模，其Ξ维结构图请参阅图1。
[0015] 取立柱、溜板、主轴箱、主轴及其上的其他组件为研究对象，其受力示意图请参阅 图2~图3。W化-X3Y3Z3为坐标系，根据静力学平衡原理列出平衡方程：
[0016]
[0017] 式中，Go:主轴重力，N;Gi:主轴箱重力，N;G2:立柱重力，N;
[001引 Fqx:X向丝杠牵引力，N;
[0019] Fx、Fy、Fz:切削力的X向分力、Y向分力、Z向分力，N;
[0020] 化、化、Zf :切削力的X坐标、Y坐标、Z坐标，mm;
[0021] XG日、YG日、ZG日：主轴重屯、的X坐标、Y坐标、Z坐标，mm;
[0022] Xgi、Ygi、Zgi :主轴箱重屯、的X坐标、Y坐标、Z坐标，mm;
[0023] Xg2、Yg2、Zg2 :立柱重屯、的X坐标、Y坐标、Z坐标，mm;
[0024] Xqx、Yqx、Zqx : X向丝杠牵引力的X坐标、Y坐标、Z坐标，mm;
[0025] T:主轴电机扭矩，Nm;
[0026] Rx_3、Rγ_3、Rz_3:所有力X向合力、Y向合力、Z向合力，N;
[0027] Mx_3、My_3、Mz_3:所有力对X轴合力矩、对Y轴合力矩、对巧自合力矩，N m;
[002引取滑块为研究对象，受力分析请参阅图4, W化-X3Y3Z3为坐标系，将所受合力分配 到四个滑块上，列出方程：
[0029]
[0030] 式中，1^_3、1^_3瓜_3:所有力乂向合力、￥向合力、2向合力斯
[00川 Mx_3、My_3、Mz_3:所有力对X轴合力矩、对巧由合力矩、对巧由合力矩，抓m;
[0032] Lx、Wx:分别为X向滑块的间距、跨距，mm;
[0033] Fy_31、Fy_32、Fy_33、Fy_34:四个X向滑块的Y向分力，N;
[0034] Fz_31、Fz_32、Fz_33、Fz_34 :四个X向滑块的Z向分力，N;
[0035] 在不考虑工件重力、刀具切削力、主轴转矩的条件下，W溜板和主轴箱都处于中间 位置为例，进行具体说明。W下各大件的重力值(N)、重屯、坐标(mm)、导轨跨距(mm)、间距 (mm)均可用化eo软件提取。
[0036] 已知主轴重力为3150,重屯、坐标为(0,-115,717.17);主轴箱重力为15383.3,重屯、 坐标为(-0.006，-50.57，303.3);溜板重力为87084.3，重屯、坐标为(-10.61，5.5，135.56); 丝杠牵引点坐标为(-363，5，38.5);坐标原点坐标为(0，2340，-10)。X向滑块的间距为1080， 跨距为2300。
[0037] 根据公式，则输出丝杠牵引力为0,导轨滑块Z向分力均为4256.8,只是上导轨滑块 分力为Z轴正向，下导轨滑块为Z轴负向。上下导轨右滑块Y向分力为25976.6，左滑块Y向分 力为 26832.2。
【主权项】
1. 一种卧式加工中心立柱的力载荷参数化求解方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一：以卧式加工中心立柱为研究对象，取导轨安装面的形心为坐标原点，列出参数 化平衡方程，求出合力和合力矩； 步骤二：以卧式加工中心滑块为研究对象，取导轨安装面的形心为坐标原点，将所受合 力和合力矩分配到滑块上，从而求出滑块的分力。 进一步地，所述步骤一和步骤二中的各个零部件的载荷值和载荷作用点坐标值均是通 过CAD软件自动提取。
【专利摘要】本发明公开了一种卧式加工中心立柱的力载荷参数化求解方法，包括如下步骤：步骤一：以卧式加工中心立柱为研究对象，取导轨安装面的形心为坐标原点，列出参数化平衡方程，求出合力和合力矩；步骤二：以卧式加工中心上的滑块为研究对象，以导轨安装面的形心为坐标原点，将所受合力和合力矩分配到滑块上，从而求出滑块的分力。本发明对机床载荷进行分配计算，求出各连接面形成支反力、力矩，从而为机床热分析边界条件提供准备基础。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105447275
【申请号】CN201510990918
【发明人】国冬, 吕术亮
【申请人】鼎奇(天津)主轴科技有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年12月25日