摘要
超高速磨削对提高生产效率、降低加工表面质量有显著效果，是当前磨削技术的发展趋势。开发和研制性能优良的超高速磨床是发展超高速磨削加工的首要条件。
本文阐述了国内外高速加工、尤其是超高速磨削技术的发展状况和目前设计开发高速机床采用的先进方法。并探讨了超高速磨床区别于普通磨床的构造特征、开发设计超高速平面磨床的技术路线、其结构的性能要求和其高刚度支撑结构的设计要点。在此基础上，提出了提高磨床动态特性的三种方法。
用有限元法研究机床整机的动态性能是当前优化并改进机床结构、设计开发机床新产品的现代设计方法，而超高速磨削的高速性和更高的动态性能要求更需要如此。本文重点以150m／s超高速平面磨床为研究对象，建立其整机的有限元模型，并进行模态分析，得到前几阶的固有频率和振型。从提高整机的抗振性能出发，根据计算结果，分析得到改进床身结构可改善整机的动态性能，并提出了床身的改进方案，并研究了结合部参数对整机性能的影响。
本文还以提高床身和立柱的刚度为目标，分析它们不同结构对其动力特性的影响。通过研究指出床身可通过减少开窗的数目以及封闭其中纵向的筋板，立柱可通过加翼的方法来改善其动力特性。这些结论为超高速平面磨床结构的优化设计提供了可靠的依据。
The ultra high-speed grinding is the current trend in grinding owing to its higher productive efficiency and lower surface roughness. Designing the ultra high-speed grinder of good performance is a principal condition.
In this paper, the development of HSM technology at home and abroad, especially of the ultra high-speed grinding and the advanced methods for designing high-speed grinder are introduced, as well as the structural characteristic of the ultra speed-high speed grinder which is quiet different from the conventional ones, the technical line for developing the high-speed surface grinder, the structural performance requirement and some points designing its based structure of high rigidity. What's more, three methods to improve the dynamic behavior of the grinder are presented.
In the current state of the art, calculation of static and dynamic behaviour of machine tools requires the modeling of the complete structure and components by the Finite Element Method. It is a good way to improve and optimize the machine tool's structure and develop new products, which is badly needed for developing ultra high-speed grinder because of its high speed and higher dynamic behaviour requirement. The ultra high-speed surface grinder which running at 150m/s is our research object. Firstly, its Finite Element Model of the complete machine is created, mode analysis is carried out, and then its several lowest natural frequencies and modeshapes are obtained. Secondly, for improving its vibration resistance ability, the bed structure must be improved according to the calculation results. Hence the improvement project of bed is put forward. In addition, the effect of the joint's parameters on the grinder's dynamics behavior is also involved in this paper.
Aimed at the rigidity improvement of the bed and column, the effects of different structures are analyzed .By studies, it is indicated that better dynamic behavior can be obtained by reducing the number of windows and closing the lengthways ribs for bed and adding wings for column respectively. All these conclusions offer reliable foundations for the optimization design of structures of the ultra high-speed surface grinder.
引文
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