义齿雕铣机整机分析与实验


引 言
我国患有口腔疾病的人群在不断上升, 通过自主研究开发新型的义齿加工系统,不断提高加工的水平与效率,最可能的减少投入的成本,对我国口腔患病人群来说具有至关重要的意义 [1]。义齿雕铣机的特点主要体现在其精度高、效率高还有稳定性能佳这几个方面,良好的性能是确保机器能够正常开展工作的关键所在 [2]。通过有效的市场调查之后发现,目前我国许多企业都能够自主设计与生产义齿雕铣机这一机器,但是所生产出来的机器普遍存在振动严重这一现象,这会导致机器的加工精准程度、机器的表面质量以及使用周期受到严重的影响。课题从义齿雕铣机整机理论基础以及建模分析来进行分析说明,从机器的特点这一视角来研究雕铣机的动态性能。
2 结构模态分析理论基础
义齿雕铣机的系统十分复杂,主要由以下几个方面构成:①质量;②阻尼;③刚度矩阵;④相应的加速度⑤速度;⑥位移;⑦ 外作用力。其对应的动力学表达式 [3]:
    (1) 式中代表的是质量代表的是阻尼;代表的是刚度矩阵;代表的是相应的加速度  代表的是速度;代表的是位移代表的是外作用力。
结构模态主要用于明确结构的振动性能, 获得所需的参数,除此之外,还是动力学分析前提条件 [3]。课题所研究的义齿雕铣机在进行有限元分析的时候,几乎相当于线性系统,阻尼作用对其基本上不起任何作用。所以,本文在进行建模分析的时候,能够认为所振动是无阻尼运动的,原始的动力学表达式为:

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通过表 4 可以得知模态试验与有限元仿真分析的固有频率对比情况。此次试验分析了雕铣机前 9 阶固有频率,在下表 4 内可以知道,通过分析试验模态可以得知所得固有频率和有限元模态分析所得固有频率的偏差值都处于 10.7% 之内。
经过试验和有限元分析的模态振型进行对比,前 9 阶振型一致性都比较好。将前两阶的试验振型和模态振型相互比较,第一阶振型都是电主轴绕 Y 轴上下进行振动,第二阶振型都是电主轴绕 Z 轴左右进行摆动,其它阶模态的振型都基本保持一致。通过试验可以得知所取得的模态参数都比较精确,能够给义齿雕铣机工艺参数的选择进行指导, 并且对已建立的理论模型进行了验证,同时也将实际机械结构的动态特性很好地体现出来,给实际优化带来精确的计算模型。

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