精密数控机床及典型结合面理论建模与实验研究

体会发生弹性形变，形变程度可根据几何关系进行计算，在实际分析时，轴承外圈被视为参照物，而轴承内圈与轴固定，当轴运动时，轴承与之同步运动，相对于外圈产生位移，轴承运行状态描述可从三个平动参量和两个方向的转动参量展开。利用矩阵相关知识，进行计算推导，可获得与轴承刚度相关的表达式，将给定轴承的几何参数带入表达式，即可获得轴承结合部的动态特性参数值。

1.2.2 等效动力学模型的建立 机床动态特性分析时，通常用黏弹性单元等效轴承结合面。轴承的轴向振动和径向振动是互相独立的，可建立两个方向的振动模型。轴向方面分布前后两圈，每圈分布4个黏弹性单元等效，若获得轴向刚度和阻尼分别为Ka和Ca，则等效刚度分别为以上数值的八分之一。径向动力学特性可由前后两圈弹簧阻尼单元进行替代，替代方式与轴向同;前后两圈弹簧阻尼单元的数值与单元位置有关，因此数值存在差异。在进行表达式推导时，需要借助牛顿的惯性定律相关知识，从而推导出能计算出轴承几何尺寸相关数据的表达式。利用表达式，可由弹性阻尼单元距离质心的位置，确定其他相关物理量，如前后两圈弹簧阻尼单元的数值、质心位置等。

2 轴承结合面的实验研究

轴承结合面性能测试包括静态特性测试和动态特性测试，由于本文篇幅所限，现以静态特性测试为例，对其实验研究进行简单阐述。

2.1 轴承结合面静态参数测试步骤 在轴的一侧施加轴向力，对轴承内圈相对于轴承座的变形、轴承外圈相对变形量进行测量，由此得到轴承的轴向刚度和结合面的刚度;更换施加力的大小，重复上述操作，记录测量数据。

2.2 实验分析 对3种类型、4种预紧力、7种布置方式进行组合面静态刚度测试实验，结果表明：①接触角和组合方式相同时，轴承内径和预紧力增加，轴承的轴向刚度和径向刚度随之增大;②轴承类型相同，预紧力和组合方式不同时，预紧力增加，结合面的轴向刚度和径向刚度增加。③轴承列数对结合面的刚度影响较大，而组合方式对结合面的刚度影响较小。

3 结语

精密数控机床设计过程中面临的难题是典型结合面的建模问题，由于该类型数控机床的精密度受静态、动态、热态等多种因素的影响，因此在建立典型结合面的理论模型时，应从以上三个方面进行综合考虑，以确保理论模型的有效性。当然，由于理论水平所限，笔者所建立的理论模型和实验方法中会存在一定的缺陷，需要根据实践结果对其进行持续改进和完善。

参考文献：

[1]方兵.精密数控机床及其典型结合面理论建模与实验研究[D].吉林大学，2012.

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