【摘要】：重型機(jī)床工作臺C軸分度裝置是工作臺進(jìn)行分度運動的關(guān)鍵機(jī)構(gòu),其傳動精度直接影響到零件的加工精度。在C軸分度裝置的設(shè)計中,往往根據(jù)經(jīng)驗保守地選擇傳動鏈各級齒輪的尺寸和精度,造成齒輪尺寸過大、精度過高,導(dǎo)致成本大大提高。針對這個問題,本文對C軸分度裝置的傳動誤差進(jìn)行了分析建模,并對C軸分度裝置傳動鏈的優(yōu)化設(shè)計和精度分配方法進(jìn)行了探索。針對重型機(jī)床中五種C軸分度裝置進(jìn)行了機(jī)械結(jié)構(gòu)和消隙原理分析,并結(jié)合實際生產(chǎn)中的成本問題,提出了五種C軸結(jié)構(gòu)在重型機(jī)床中的選用原則。同時針對雙電機(jī)消隙在西門子840D數(shù)控系統(tǒng)中的實現(xiàn)原理以及調(diào)試問題做了進(jìn)一步研究。通過對C軸傳動鏈傳動精度的分析,建立了C軸傳動鏈的誤差模型;通過對雙伺服電機(jī)驅(qū)動C軸工作臺的動力學(xué)分析,建立了C軸工作臺的機(jī)電模型;將誤差模型加入到機(jī)電模型中,并利用該模型分別對工作臺靜態(tài)誤差和動態(tài)誤差進(jìn)行了仿真,對仿真結(jié)果進(jìn)行了分析,并通過實驗對工作臺靜態(tài)誤差進(jìn)行了驗證。對C軸分度裝置傳動鏈進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計和精度分配。結(jié)合重型機(jī)床工作臺傳動鏈的誤差分析,提出了適用于重型機(jī)床工作臺C軸分度裝置的精度函數(shù),并且結(jié)合體積和應(yīng)力厄余目標(biāo)函數(shù),共同進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,設(shè)計結(jié)果與現(xiàn)有設(shè)計對比分析表明優(yōu)化設(shè)計出的C軸體積和應(yīng)力厄余都有很大的改善。同時結(jié)合雙電機(jī)C軸傳動鏈的優(yōu)化結(jié)果,綜合成本、魯棒性、均衡性指標(biāo)定制了精度分配方案,并且對精度分配結(jié)果進(jìn)行了靈敏度分析,給出C軸傳動鏈的制造和裝配意見。
【圖文】：

軸主要特點就是車床的主軸就是轉(zhuǎn)子。這種結(jié)構(gòu)加工較小的零件時可以滿足精度要求，但是在重型機(jī)床上難以滿足精度要求；Cs 主軸的特點是伺服電機(jī)通過同步帶傳動帶動主軸回轉(zhuǎn)，這種結(jié)構(gòu)在加工零件時容易出現(xiàn)抖動現(xiàn)象，加工精度不高；Cf 主軸是利用伺服電機(jī)經(jīng)過減速器來驅(qū)動主軸，這種主軸結(jié)構(gòu)在實際應(yīng)用中適應(yīng)范圍比較廣[5]。重載高精度工作臺一般是采用靜壓軸承[6]，并且在其傳動鏈中會有相應(yīng)的措施進(jìn)行消隙[7]。傳動鏈的間隙會引起轉(zhuǎn)臺動力學(xué)特性的變化[8]。齊重數(shù)控的曹磊運用 ANSYS 對臥車主軸箱 C 軸模型進(jìn)行了有限元分析，保證了 C 軸箱的剛度和精度[9]。沈陽機(jī)床集團(tuán)的楊國強(qiáng)、宋宇針對 C 軸箱的安裝中出現(xiàn)的頂齒情況，在 840D 系統(tǒng)中實現(xiàn)了主軸和 C 軸之間無故障的嚙合[10]。甘肅天水星火機(jī)床有限責(zé)任公司的王艷艷針對主軸與 C 軸之間的切換問題，設(shè)計了剎車來增加 C 軸阻尼，消除了銑削時的振動[11]。首都航天機(jī)械公司的喻曉浩對 BK3型六軸立式銑床的 C 軸在工作過程中的抖動現(xiàn)象，進(jìn)行分析與研究，最終通過更換工作臺軸承來解決問題[12]。齊重數(shù)控的王偉順針對大型工作臺 C 軸雙伺服電機(jī)的驅(qū)動問題進(jìn)行研究，通過分析其結(jié)構(gòu)和原理，在西門子 840D 系統(tǒng)中實現(xiàn)了雙電機(jī)的同步[13]。

軸主要特點就是車床的主軸就是轉(zhuǎn)子。這種結(jié)構(gòu)加工較小的零件時可以滿足精度要求，但是在重型機(jī)床上難以滿足精度要求；Cs 主軸的特點是伺服電機(jī)通過同步帶傳動帶動主軸回轉(zhuǎn)，這種結(jié)構(gòu)在加工零件時容易出現(xiàn)抖動現(xiàn)象，加工精度不高；Cf 主軸是利用伺服電機(jī)經(jīng)過減速器來驅(qū)動主軸，這種主軸結(jié)構(gòu)在實際應(yīng)用中適應(yīng)范圍比較廣[5]。重載高精度工作臺一般是采用靜壓軸承[6]，并且在其傳動鏈中會有相應(yīng)的措施進(jìn)行消隙[7]。傳動鏈的間隙會引起轉(zhuǎn)臺動力學(xué)特性的變化[8]。齊重數(shù)控的曹磊運用 ANSYS 對臥車主軸箱 C 軸模型進(jìn)行了有限元分析，保證了 C 軸箱的剛度和精度[9]。沈陽機(jī)床集團(tuán)的楊國強(qiáng)、宋宇針對 C 軸箱的安裝中出現(xiàn)的頂齒情況，在 840D 系統(tǒng)中實現(xiàn)了主軸和 C 軸之間無故障的嚙合[10]。甘肅天水星火機(jī)床有限責(zé)任公司的王艷艷針對主軸與 C 軸之間的切換問題，設(shè)計了剎車來增加 C 軸阻尼，消除了銑削時的振動[11]。首都航天機(jī)械公司的喻曉浩對 BK3型六軸立式銑床的 C 軸在工作過程中的抖動現(xiàn)象，進(jìn)行分析與研究，最終通過更換工作臺軸承來解決問題[12]。齊重數(shù)控的王偉順針對大型工作臺 C 軸雙伺服電機(jī)的驅(qū)動問題進(jìn)行研究，通過分析其結(jié)構(gòu)和原理，在西門子 840D 系統(tǒng)中實現(xiàn)了雙電機(jī)的同步[13]。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG502.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2573470