木材加工中心是由金屬加工中心演變而來的木材加工設備,其技術水平代表了木工機械的發展狀況[1,2]。近年來,隨著研發的持續投入,木材加工中心的種類逐漸豐富,技術水平不斷提高。目前,木材加工中心以龍門式為主,但綜合近年的發展趨勢,懸臂式木材加工中心將是未來的發展方向[3]。
懸臂梁作為木材加工中心的主要部件,其結構模態是影響木材加工中心精度和使用壽命的主要因素。當外界激勵頻率與懸臂梁固有頻率接近或重合時,加工中心產生共振,使刀具磨損加劇、工件表面質量下降、形狀誤差和位置誤差增大,嚴重時將影響木材加工中心的使用壽命。對懸臂梁的動態特性進行研究, 可為加工中心的設計優化及振動排查提供一定的依據和參考。
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結論
通過Ansys軟件對數控木材加工中心懸臂梁的模態進行數值計算,根據計算結果對其固有頻率和振型進行分析,并提出相應的設計和優化建議。研究表明, 外部激勵頻率與懸臂梁7階和8階自由模態、4階約束模態的固有頻率接近,此時由于懸臂梁的彎曲和扭轉變形,造成工件的形狀誤差和位置誤差。基于此,設計時應對懸臂梁薄弱位置的剛度進行加強,盡可能使外部激勵頻率遠離懸臂梁的固有頻率。所得研究成果可為木材加工中心的設計優化提供一定的參考和依據。
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