机床与液压

作者：姜志伟，段方，徐康，刘禹

单位：江南大学机械工程学院；中国工程物理研究院机械制造工艺研究所；中国工程物理研究院机械制造工艺研究所；江南大学机械工程学院；中国工程物理研究院机械制造工艺研究所；江南大学机械工程学院

关键词：五轴车床;振动;多轴耦合;主轴-进给系统

基金：四川省科技厅项目（2023NSFSC0852）

深入分析五轴超精密车床多轴耦合振动特性，能提高机床的加工精度并对机床的抗耦合设计提供参考。针对某研究所自研的五轴车床的主轴-进给系统 (SFS)展开研究。通过对主轴的五自由度动力学模型建模与求解，发现不平衡量与切削力对主轴的振动均有影响，但影响的方式不同。开展主轴振动测试实验验证仿真结果，仿真和实验获得X向振动最大振幅误差为12.3%，均方根误差为1.3%；Y向最大振幅误差为12.3%，均方根误差16.6%。借助有限元分析获得主轴机械振动激励下的SFS响应，仿真结果表明：主轴振动传递到SFS的瞬间，直线方向X轴与Y轴均会产生短暂剧烈的耦合振动，振动会随着时间逐渐衰减并趋于稳定状态，但稳定状态的振幅大于最初静止情况。最后对五轴机床开展多轴耦合动态实验，实验结果与仿真结果吻合。得到结论：对于超精密机床而言，主轴的机械振动影响下的SFS直线轴耦合响应比较明显，会降低直线轴的运动精度，因此在设计和调试阶段均应该设法提高机床直线轴运动敏感方向的抗耦合能力。

来源：2025年第13期

《机床与液压》期刊编辑部

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