为了探索提高机床床身综合性能的新途径,采用钢纤维增强树脂混凝土材料代替铸铁床身,通过“HORSFIELD最密堆积理论”、“贝雷法”以及排水法等理论确定钢纤维树脂混凝土组分质量分数,以优化其综合性能,并测试复合材料强度和阻尼性能参数。以铸铁床身为比对原型,设计了同款的钢纤维树脂混凝土床身新结构,借助于有限元软件对两种材料的床身进行了静、动态特性及轻质性分析和计算,并进行对比。结果表明:与铸铁床身相比,钢纤维树脂混凝土床身质量降低17.78%,最大整体变形和最大等效应力分别降低23%和76.83%,前6阶固有频率均有提升,在X、Y、Z三个方向最大振动幅值分别降低85.96%、68.49%、50.30%。以响应面优化方法对钢纤维树脂混凝土床身进行优化设计,与原设计方案相比,在保证床身轻量化的同时,其静、动态特性均有不同程度改善。

利用正交试验法,设计并制作了不同配合比的混杂纤维人造花岗岩试件,并对试件进行了抗压强度测试。利用SolidWorks建立了超精密摆线轮成形磨床三维模型,在ANSYS Workbench平台对相似结构的混杂纤维人造花岗岩、未添加纤维人造花岗岩以及铸铁(HT250)摆线轮成形磨床床身分别进行有限元分析。结果表明:(1)添加混杂纤维可以提高人造花岗岩材料强度;(2)混杂纤维人造花岗岩床身的等效变形最小,等效应力低,床身前5阶固有频率最高。