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高檔數(shù)控機床是發(fā)展我國先進制造技術(shù)及重大裝備的基礎(chǔ)，具有重大的經(jīng)濟和戰(zhàn)略地位。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，制造技術(shù)的進步以及現(xiàn)實需求的變化，現(xiàn)代數(shù)控機床向著高速、高效、高精度、高可靠性和工藝復(fù)合化的方向發(fā)展，其結(jié)構(gòu)朝著簡約和集成模塊化方向發(fā)展這對數(shù)控機床的設(shè)計提出了越來越高的要求，需要不斷采取新的有限元分析設(shè)計理論、方法、技術(shù)和手段支持創(chuàng)新產(chǎn)品的研發(fā)，其中高端機床關(guān)鍵功能部件的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化就是一個重要的方面。
數(shù)控平旋盤是數(shù)控鏜銑床的重要功能部件。在使用數(shù)控鏜銑床加工大直徑孔時，由于受到刀具的局限，大直徑孔的加工一般采用立銑刀圓弧插補的辦法進行。采用此種加工工藝方法雖然能夠獲得滿意的加工質(zhì)量；但存在加工軌跡長、效率低和機床插補精度對加工幾何精度影響大等問題，制約了數(shù)控鏜銑床的效率和效能。數(shù)控鏜銑床配備了數(shù)控平旋盤后可以將銑削變?yōu)檐囅鳎黾恿绥M削大直徑孔、平面、車削外圓、端面和切槽等功能，并且大幅度提高了加工效率。
作為平旋盤的主要功能部件，旋轉(zhuǎn)體在平旋盤的動、靜態(tài)特性方面起到了極為重要的作用，同時旋轉(zhuǎn)體的質(zhì)量大小、整體剛度直接影響了平旋盤的加工精度，所以研究旋轉(zhuǎn)體的靜態(tài)特性及受力變形情況，對于提高平旋盤整體的加工精度和效率，以及之后的改進設(shè)計具有重要的意義。
平旋盤是意大利丹德瑞刀具公司生產(chǎn)的大中型精密刀具。UT5系列平旋盤的 U 軸與機床其他數(shù)控軸（數(shù)控鏜床的W軸或V軸，數(shù)控龍門銑的Z軸或X 軸）聯(lián)動插補后，可實現(xiàn)鏜內(nèi)孔和內(nèi)球面，車外圓和車外球面，車端面、車背面和切槽（各種弧形或異型密封槽），鏜錐孔、凹凸面、錐管螺紋和圓柱螺紋，也能完成各種復(fù)雜型面的加工。其實物圖與效果模擬圖如圖所示。
平旋盤各零部件及旋轉(zhuǎn)體整體的剛度和強度是設(shè)計結(jié)構(gòu)時考慮的重點。平旋盤各零件及整體抵抗變形的能力，即其剛度，是平旋盤性能的重要指標(biāo)之一。旋轉(zhuǎn)體的質(zhì)量，大小和在整個平旋盤剛度中所占比例，直接影響到整個部件的剛度分布及性能；因此，合理地設(shè)計平旋盤旋轉(zhuǎn)體的結(jié)構(gòu)，以及外壁和筋板的厚度，并分析其動靜態(tài)剛度，可以提高設(shè)計效率，縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期。平旋盤旋轉(zhuǎn)體的三維實體模型如圖所示，具體結(jié)構(gòu)尺寸見表。
旋轉(zhuǎn)體是平旋盤的主要旋轉(zhuǎn)零件，一般通過定位孔固定在與主軸相連的連接體上，其隨主軸做旋轉(zhuǎn)運動。旋轉(zhuǎn)體工作時，一方面承受裝有銑刀的滑板軸向力及徑向力的作用，作用點在直線導(dǎo)軌的4個滑塊上，等效處理后為作用在旋轉(zhuǎn)體的4個定位孔塊上，并且當(dāng)滑塊位于底座的最底端時底座受力最大；另一方面還要承受絲杠所帶的壓力，絲杠主要承受電主軸及其附件的重力。對上述各力做簡化處理和力的平移變換，可得旋轉(zhuǎn)體內(nèi)側(cè)圓孔面承受絲杠轉(zhuǎn)化的壓力F=870N，4個等效受力為：靠近滑板一側(cè)圓孔受550N的拉力，遠離滑板一側(cè)圓孔受760N的壓力，小圓孔的等效面積約為200mm2。
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