《運行工況下數控工具機結構動力學特性的溫度影響機制》是依託東莞理工學院，由尹玲擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：運行工況下數控工具機結構動力學特性的溫度影響機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：尹玲
- 依託單位：東莞理工學院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
現代工具機動力學理論認為在確定的工具機結構下模態參數是固有不變的，然而申請者和國內外研究學者發現運行中數控工具機的模態參數會隨工況溫度變化而改變，對工具機加工穩定性產生直接影響，但目前運行工況下溫度變化對工具機動態特性的影響機制尚不完全清楚。項目擬通過對數控工具機部件和結合部熱特性對整機結構動力學特性的影響機理研究，提出溫度相關的整機結構動力學建模與分析方法，並採用基於應變回響的工具機熱特徵參數與結構模態參數同步解耦的創新方法和慣性激勵的空間濾波動力學特性線上辨識新方法，獲取熱敏感點溫度對整機結構固有頻率等動力學特性的影響規律，分析工具機結構的敏感環節，建立熱敏感點溫度與整機結構多階模態回響特徵間的映射關係，揭示運行工況下溫度變化對工具機動力學特性的影響規律。預期將豐富和發展工具機動力學和熱力學理論，為數控工具機的最佳化設計、智慧型控制、安全評定和試驗檢測提供理論依據和方法，具有重要的理論和工程套用價值。
結題摘要
數控裝備是國民經濟重點行業尤其是國防工業的關鍵基礎裝備，是先進制造的重要組成部分，隨著高加速、高回響、精密/超精密等高性能加工要求的持續提升，數控工具機運行工況複雜多變導致工具機內外部熱源互動作用的熱載荷變化複雜，致使工具機結構內部產生時變的溫度梯度，引起結構熱變形及熱應力，影響到結構固有動力學特性，帶來工具機固有頻率的變化，甚至會引起工具機振動，溫度影響因素已經成為了阻礙高性能數控工具機加工效率和加工質量持續提升的瓶頸問題。為此，本項目對溫度熱影響下數控工具機的模態、動力學等進行了比較系統和深入的探討，提出了一種運行工況下數控工具機溫度相關的結構動力學特性的研究理論和方法，探究數控工具機運行工況下結構模態參數隨溫度動態變化的影響機制。內容主要包括以下幾個方面： （1）以傳熱學和熱變形相關理論為基礎，開展變工況條件下的工具機熱特性有限元方法研究，分析不同工況下的數控工具機溫度場、熱變形場的變化規律。（2）通過大尺度的工具機整機熱特性、剛度特性的研究， 分析大尺度範圍的整機溫度場、熱變形與整機剛度特性之間的關聯關係，確定大尺度整機剛度、固有頻率的溫度敏感區域。（3）基於工具機結合部柔性結合特性，圍繞可動結合部滑塊、導軌等部位的剛度、阻尼特性，研究其在構件間結合力作用下的能量變化特性與變形引起的結合部預緊力、接合面特性的變化規律，探究結合部模態參數對整機結構動力學特性的影響機理。 （4）以普通數控加工中心為研究對象，開展數控工具機整機結構動力學特性的溫度相關運行狀態實驗研究和驗證。研究熱載荷作用下，基於內外多熱源環境下數控工具機整機結構模態參數辨識，研究時變溫度場工況下數控工具機主振模態數量、模態頻域的變化規律。
