[發明專利]一種激光切割機床的結構設計方法有效

申請號：	201410128590.6	申請日：	2014-04-01
公開（公告）號：	CN103942368B	公開（公告）日：	2017-07-21
發明（設計）人：	萬虹;范國成;肖俊君;陳根余;陳燚;高云峰	申請（專利權）人：	大族激光科技產業集團股份有限公司
主分類號：	G06F17/50	分類號：	G06F17/50
代理公司：	深圳市道臻知識產權代理有限公司44360	代理人：	陳琳
地址：	518000 廣東***	國省代碼：	廣東;44
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種激光切割機床結構設計方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及激光加工機床設計領域，尤其涉及一種激光切割機床的結構設計方法。

背景技術

高速高精機床保證加工精度非常重要的一個因素是機構在高速運行過程中的動態性能。在高速激光切割機床結構中，機械結構的動態性能直接影響切割精度。在一定動態力的作用下，機械結構的動態性能越好，其抗振能力越好，產生的振幅越小，加工精度越高。

在三維五軸激光切割機床結構中，其大件結構如切割頭連桿、橫梁、床身等結構的動態性能對整機的動態性能是決定性的。因此對大件結構進行合理優化設計，是很有必要的。

目前利用有限元仿真和振動測試方法對各個大件結構單獨進行模態、靜力學分析及優化是常規而有效的方法。但是單獨對各個結構件進行分析和改進常常只能提高單個結構件的性能，而整機的性能是不確定的。當從整機考慮改進時就涉及到各個結構件的“相互匹配”問題，即找出性能較差的結構環節及結構的弱點，有針對性的進行加強，提高整機的性能。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術無法提高整機性能的缺陷，提供一種提高整機性能的激光切割機床的結構設計方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種激光切割機床的結構設計方法，所述機床包括切割頭和多個結構件，假定多個結構件分別為結構件P₁，結構件P₂…結構件P_n,其中，n≥2；所述方法包括以下步驟：

步驟a.根據所述機床的設計方案，所述多個結構件從所述切割頭處按照順序開始標記和定義，假定結構件P₁為與所述切割頭直接固聯的結構件，結構P_n為與地面直接固聯的結構件；

步驟b.逐個增加結構件建立多個模態分析有限元模型，并根據有限元分析計算得到每個模態分析有限元模型在所述切割頭X方向擺動的模態頻率值f_n1以及在所述切割頭Y方向擺動的模態頻率值f_n2,假定多個模態分析有限元模型分別為模態分析有限元模型M₁,模態分析有限元模型M₂…模態分析有限元模型M_n；

步驟c.根據下述公式1和公式2分別計算在所述切割頭X方向擺動的模態頻率值f_n1所對應的遞減率v_n1以及在所述切割頭Y方向擺動的模態頻率值f_n2所對應的遞減率v_n2，其中，

公式1：v_n1=(f_(n-1)1-f_n1）/f_(n-1)1，

公式2：v_n2=(f_(n-1)2-f_n2）/f_(n-1)2；

步驟d.根據遞減率v_n1和遞減率v_n2判定每個結構件性能的強弱以及每個結構件在所述切割頭X方向和Y方向的強弱；

步驟e.分別對性能較弱的結構件以及結構件中較弱的方向進行改進。

在本發明所述的激光切割機床的結構設計方法中，n=4。

在本發明所述的激光切割機床的結構設計方法中，結構件P₁為連桿，結構件P₂為滑座，結構件P₃為橫梁，結構件P₄為床身。