2011年11月
第39卷第21期
机床与液压
MACHINE TOOL & HYDRAULICS
D0I; 10.3969/j. issn.1001 3881.2011.21.005
重型数控卧式车床进给系统动力学分析
杨培林，郑万里，郝术壮，陈琨
（西安交通大学机械工程学院，陕西西安710049）
Nov.2011 Vol.39 No.21
摘要：重型数控卧式机床进给系统在低速运行时，易产生爬行现象，严重影响机床的加工精度、表面粗糙度和定位精度。应用齿轮系统动力学理论分析进给系统的爬行机理，建立进给系统动力学模型，利用Newmark数值方法求解该动力学模型，并采用LMSVirtual.LabMotion软件模拟进给系统拖板箱的进给位移，为爬行间题的解决奠定基础。
关键词：重型数控卧式车床；进给系统；动态响应；爬行；LMSVirtalLabMotion软件
中图分类号：0313.7
文章编号：10013881（2011）21019=4
文献标识码：A
TheDynamicsAnalysisofCNCHeavy-dutyHorizontalLatheFeedSystem
YANGPeilin，ZHENGWanli，HAOShuzhuang，CHENKun
(College of Mechanical Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an Shaanxi 710049, China)
Abstract: When CNC heavy-duty horizontal lathe feed systems is running at a low speed, the crawl phenomenon will be pro-duced, The crawl phenomenon will seriously affect the working aceuracy, workpiece surface roughness and position accuracy. Gear system dynamics was proposed to analyze the crawl mechanism of the feed system. The dynamics model of the feed system was estab lished and solved by the Newmark method. The displacement of the tank carriage of the feed system was simulated by LMS Virtal. Lab Motion software. All these provide basis for the settlement of crawl phenomenon.
Keywords: CNC heavy-duty horizontal lathe; Feed system; Dynamic response; Crawl; LMS Virtal. Lab Motion software
数控机床进给系统的拖板箱移动速度较低或重载时，尽管驱动速度是匀速的，却出现忽快忽慢或者时而停顿时而跳跃的现象，这种现象被称之为“爬行” 现象）。爬行的位移波动量很小，一般在几个微米到零点几毫米之间，爬行额率一般不超过10Hz。重型机床的爬行严重影响机床的加工精度、表面粗糙度和定位精度。
作者针对某公司重型数控卧式车床展开研究，该机床z向进给系统在低速运行时（进给速度5mm/ min），产生了爬行现象。该机床的导轨采用静压导轨，摩擦因数约为0.0005，此种情况下进给系统仍然产生爬行现象，这就不涉及到以往众多文献所研究探讨的导轨摩擦因数过大是产生爬行现象的原因。作者从进给系统的动力学出发，探讨机床的爬行机理。
1动力学模型的建立 1.1物理模型
图1为重型数控卧式车床进给系统结构简图，该车床进给传动系统由拖板箱和六级平行轴齿轮传动（如图2所示）构成，并在传动轴4处有一对称分支。进给系统工作时，由电机驱动传动轴1，顺级传
动至传动轴6，轴6上面的斜齿轮11就会沿着固定在床身上的齿条做滚动，固连于板箱上的传动轴6就
会和拖板箱起沿着：向作进给运动。实际的进给系统在传动轴4 有两个对称分布的分支传动链，为了方便研究进给系统动力学
特性，将另一对称传动链忽略，这不影响动力学研究的结果。
图1进给系统结构简图
图2六级齿轮传动系统结构筒图
收稿日期：2010-10-20
基金项目：“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项（2009ZX04002-043）
作者简介：杨培林（1963一），男，教授，主要研究方向为多体系统动力学和可靠性工程。E-mail：plyang@mail.xitueduen。
通信作者：郑万里，Email：wl.zheng@stu.xjtu.edu.cn。