數(shù)控刀架是數(shù)控機(jī)床中核心的功能部件,作為一個(gè)集多種刀具裝夾、快速轉(zhuǎn)換刀位和直接參與切削作業(yè)的裝置,數(shù)控刀架的出現(xiàn)大大縮短了切削加工的輔助時(shí)間,可有效降低加工過(guò)程中帶來(lái)的誤差,刀架本身的性能會(huì)對(duì)機(jī)床整體水平的評(píng)判起到關(guān)鍵的作用。我國(guó)作為數(shù)控刀架產(chǎn)業(yè)的后起之秀,近些年持續(xù)加大對(duì)中高檔數(shù)控刀架的投入和研究,我國(guó)刀架產(chǎn)品在取得了較大進(jìn)步的同時(shí)也暴露出了諸多不足之處。本論文以一臺(tái)國(guó)產(chǎn)新型高檔數(shù)控刀架為研究對(duì)象,采用有限元仿真與動(dòng)靜態(tài)測(cè)試相結(jié)合的方法對(duì)刀架對(duì)動(dòng)靜態(tài)特性做出評(píng)估;針對(duì)刀架端齒盤(pán)螺栓連接可靠性進(jìn)行了分析優(yōu)化;對(duì)端齒盤(pán)疲勞強(qiáng)度及由嚙合面磨損帶來(lái)的精度退化問(wèn)題進(jìn)行了建模分析。本文的主要研究?jī)?nèi)容及成果歸納總結(jié)如下:（1）對(duì)刀架進(jìn)行了動(dòng)靜態(tài)有限元分析,首先在三維軟件SolidWorks中對(duì)刀架模型進(jìn)行了必要的簡(jiǎn)化及裝配。結(jié)合數(shù)控刀架本身的結(jié)構(gòu)特性和工作特點(diǎn),在HyperMesh中建立起刀架的有限元模型,在對(duì)刀架動(dòng)態(tài)特性影響較大環(huán)節(jié)的處理上,本文對(duì)螺栓連接采取了等效粘接的建模方法,運(yùn)用虛擬材料的方法對(duì)軸承連接進(jìn)行了建模,把非線性連接做了等效線性處理,取得了較好的仿真效果。隨后將有限元模型導(dǎo)入Ab... 

【文章來(lái)源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：89 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床檔次分布

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文2綜合能力，作為機(jī)床行業(yè)皇冠上的明珠，全球范圍內(nèi)能夠制造的國(guó)家數(shù)量極少[10]。從圖1.2中可以看出，在國(guó)內(nèi)使用的高檔數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品中，進(jìn)口產(chǎn)品的比例仍占據(jù)絕大多數(shù)。造成這一現(xiàn)狀的原因有兩個(gè)，一是國(guó)內(nèi)對(duì)高端數(shù)控產(chǎn)品受眾面較小，二是國(guó)內(nèi)大量生產(chǎn)中低端數(shù)控產(chǎn)品，中高端產(chǎn)品起步晚產(chǎn)量低，技術(shù)水平與國(guó)外同類(lèi)型產(chǎn)品相比差距明顯[11][12]。圖1.2進(jìn)口/國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)高檔數(shù)控機(jī)床的占比現(xiàn)代工業(yè)制造體系的不斷向前發(fā)展，用戶對(duì)數(shù)控機(jī)床的要求隨之提升。從機(jī)床本身的加工性能到設(shè)備的可靠性再到綜合使用成本都與過(guò)去的模式大不相同，目前正逐步形成功能部件的專業(yè)配套研制、機(jī)床主機(jī)廠按需采購(gòu)，最后裝配集成的生產(chǎn)模式[13]。在這種模式下，由于機(jī)床主要結(jié)構(gòu)件，如床身、工作臺(tái)、主軸箱等其本身制造工藝成熟，質(zhì)量較為穩(wěn)定，因此與機(jī)床配套的各功能部件的可靠性成為左右機(jī)床整機(jī)可靠性水平的重要因素[14]。實(shí)際上，國(guó)內(nèi)機(jī)床行業(yè)多年以來(lái)都存在著“重主機(jī)輕配套”的現(xiàn)象，數(shù)控機(jī)床功能部件的發(fā)展跟不上世界先進(jìn)產(chǎn)品的步伐，產(chǎn)品可靠性的不足精度較差則是尤為突出的問(wèn)題，這也成為限制國(guó)內(nèi)高端數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品發(fā)展的短板所在[15]。隨著數(shù)控機(jī)床中各部件不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床與數(shù)控刀架的結(jié)合使機(jī)床技術(shù)水平得到質(zhì)的飛躍[16]。數(shù)控車(chē)床是數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架與數(shù)控機(jī)床相結(jié)合的產(chǎn)物。而若數(shù)控床身與功能更加強(qiáng)大的數(shù)控動(dòng)力刀架相結(jié)合則能形成功能更加齊全的數(shù)控加工中心[17]。數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架的裝備，從換刀速度的提高、切削進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)可控自由度的增加、被切削工件裝夾基準(zhǔn)的統(tǒng)一等方面極大的提升了機(jī)床的作業(yè)效率和作業(yè)能力，數(shù)控機(jī)床在設(shè)備制造業(yè)上的核心地位進(jìn)一步得到提升[18][19]，這也是符合數(shù)控刀架組件系統(tǒng)在機(jī)床切削加工整體動(dòng)力學(xué)

、橙色系列的液壓刀架、紅色系列的伺服刀架性能優(yōu)異、產(chǎn)品種類(lèi)齊全，覆蓋了轉(zhuǎn)塔刀架，動(dòng)力刀架，帶Y軸刀架，帶B軸刀架及皇冠刀架等諸多產(chǎn)品類(lèi)型。藍(lán)色電動(dòng)刀架系列采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)和鎖緊，具有簡(jiǎn)易的控制系統(tǒng)，性能可靠，可實(shí)現(xiàn)中速定位；橙色液壓刀架系列采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)液壓鎖緊，具有極佳的溫度穩(wěn)定性，可實(shí)現(xiàn)高速定位，適合進(jìn)行大批量的機(jī)械加工；紅色數(shù)控刀架系列采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓鎖緊，是一款高性能的刀架，可實(shí)現(xiàn)超高速定位，采用超載保護(hù)裝置可有效避免發(fā)生撞車(chē)事故。適合進(jìn)行大批量的機(jī)械加工。SAUTER公司的產(chǎn)品如圖1.3~1.5所示圖1.3藍(lán)色系列電動(dòng)刀架圖1.4橙色系列液壓刀架圖1.5紅色系列伺服刀架意大利的BARUFFALDI公司成立于1927年，初始業(yè)務(wù)以來(lái)生產(chǎn)的摩托車(chē)剎車(chē)裝置為主[44]，由于數(shù)控產(chǎn)品市場(chǎng)的發(fā)展，BARUFFALDI逐漸轉(zhuǎn)向數(shù)控刀架，變速箱和雙速機(jī)電數(shù)控車(chē)床刀架組件的設(shè)計(jì)制造。BARUFFALDI公司研制的動(dòng)力刀塔，由高強(qiáng)度的齒輪組合，與同類(lèi)產(chǎn)品相比嚙合面接觸面更大；一體化制造成型的齒輪箱構(gòu)造使結(jié)構(gòu)動(dòng)靜態(tài)剛度良好更堅(jiān)固，振動(dòng)現(xiàn)象更��；在高速運(yùn)行時(shí)內(nèi)部的4觸點(diǎn)角球型軸承比普通滾柱軸承更可靠；齒輪箱在安裝、維護(hù)操作過(guò)程中，不需要對(duì)齒輪軸進(jìn)行預(yù)熱，大大方便

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]機(jī)床刀架端齒盤(pán)精度與剛度分析[D]. 張誠(chéng).東南大學(xué) 2016
[2]伺服刀架結(jié)構(gòu)力學(xué)分析及穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D]. 陶亞楠.東南大學(xué) 2016
[3]數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架零部件加工一致性研究[D]. 馮旭克.重慶大學(xué) 2016
[4]基于試驗(yàn)的國(guó)產(chǎn)數(shù)控刀架性能研究[D]. 崔政.東南大學(xué) 2016
[5]數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架可靠性關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 喻春.重慶大學(xué) 2015
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[7]基于分形接觸的車(chē)床靜態(tài)特性分析[D]. 王云.大連理工大學(xué) 2014
[8]動(dòng)力伺服刀架齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)靜動(dòng)態(tài)特性研究[D]. 馬海杰.東北大學(xué) 2013
[9]直驅(qū)伺服數(shù)控刀架關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 璩國(guó)偉.東北大學(xué) 2012
[10]動(dòng)力伺服刀架轉(zhuǎn)位系統(tǒng)的可靠性研究[D]. 楊波.東北大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3360040