發(fā)布時間：2021-02-12 11:40

　　機床主軸回轉精度是決定機床加工精度的核心原因之一,研究分析主軸系統(tǒng)回轉精度及影響因素并采取合適的方法減小誤差,可以顯著提高機床的加工質(zhì)量。在目前制造業(yè)領域追求精密及超精密加工的大背景下,為響應國家對裝備制造業(yè)提出的要求,推動我國制造業(yè)高速發(fā)展,提高機床主軸回轉精度是很有必要且必需的。本文在分析國內(nèi)外學者對主軸技術研究的基礎上,分析目前發(fā)展存在的不足,提出“機床主軸回轉精度建模與精度互補償設計”研究課題。以MATLAB為主要工具建立主軸回轉精度數(shù)學模型,分析各誤差因素對主軸回轉精度的影響規(guī)律,并設計了可視化仿真分析界面,對回轉精度影響較大的誤差進行優(yōu)化,提出精度互補償方法,并編制了精度互補償軟件分析系統(tǒng)。本文的主要研究工作如下:第一,以常見的雙支承主軸結構為研究對象,通過對主軸物理結構的分析及簡化,分析其誤差源,并以多體系統(tǒng)理論及齊次坐標變換為基本原理,描述主軸誤差運動形式及誤差傳遞關系,建立主軸系統(tǒng)六個自由度方向的誤差運動數(shù)學模型。第二,利用建立的主軸回轉精度數(shù)學模型,結合誤差評定方法,分析各主要誤差因素對主軸端面徑向跳動的影響規(guī)律,以徑向跳動值大小作為評價主軸回轉精度的標準,并量化的... 

【文章來源】：重慶理工大學重慶市

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

論文研究技術路線

2主軸系統(tǒng)回轉精度建模原理及方法92主軸系統(tǒng)回轉精度建模原理及方法主軸系統(tǒng)是數(shù)控機床的最核心部件，主軸系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的誤差，經(jīng)過累積和傳遞，最終在主軸輸出端疊加進而對被加工部件的精度產(chǎn)生很大影響。在主軸系統(tǒng)的設計、制造、裝配以及加工過程中，各個環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生誤差，主軸回轉精度是由很多誤差因素決定的，這些誤差因素的存在會使得主軸回轉軸線偏離理想回轉軸線，從而引起主軸徑向跳動，還有些誤差因素會引起主軸軸向竄動及角度擺動，這三種主軸回轉誤差運動形式會導致主軸振動、發(fā)熱、使主軸發(fā)生變形，剛度降低，引起被加工件的形狀、精度的改變。主軸系統(tǒng)的誤差來源很廣，即使設計精度滿足要求，在制造、裝配過程中同樣會產(chǎn)生誤差，例如軸承的裝配、軸承間隙的大小，以及主軸系統(tǒng)實際結構中跨距和懸伸量的比值等都會造成不同程度的誤差。在加工過程中，這部分誤差就會綜合映射在被加工件上，此外加工過程中還有主軸轉速、刀具進給量、卡盤夾緊力、刀尖圓弧半徑等因素影響，這些誤差因素綜合作用，引起被加工件精度降低甚至報銷。為了更精確的得到各誤差因素對主軸回轉精度的影響程度，定量的分析它們的影響規(guī)律及疊加效應，建立各誤差因素對主軸回轉精度的影響模型是很有必要的。2.1主軸回轉精度的數(shù)學描述理想狀況下，主軸沿著其理想回轉軸線做周期性的回轉運動，實際中由于各種誤差的存在，主軸的回轉軸線會偏離理想回轉軸線而形成軸向竄動、角度擺動、徑向跳動這三種形式的誤差運動，這個運動過程包括六個自由度：分別沿x、y、z軸的平移運動以及分別沿x、y、z軸的旋轉運動。圖2.1主軸回轉誤差運動示意圖

重慶理工大學碩士學位論文10為分析方便起見，將這六個自由度方向的運動簡化為徑向誤差運動和軸向誤差運動，軸向運動只涉及一個自由度，即沿z軸的平移運動，分析起來較簡單。本文主要分析徑向運動，這個過程涉及4個自由度，即分別沿x、y軸的平動和沿x、y軸的轉動。將這4個自由度的運動形式繼續(xù)簡化，如下圖：圖2.2四自由度簡化圖在主軸回轉軸線上取兩點P、Q，且這兩點距離要足夠遠，分別過P、Q兩點做垂直于z軸的平面，此時，由于誤差運動的數(shù)值遠小于P、Q兩點間距離，可近似認為，P、Q兩點分別在平面1和平面2內(nèi)運動。通過這種方式將徑向誤差運動簡化為二維平面內(nèi)的運動。后面研究所提到的徑向跳動大小都指代二維平面運動的值的大校2.2機床主軸系統(tǒng)結構及誤差源分析2.2.1主軸系統(tǒng)結構分析多分析主軸物理結構是建模及誤差源規(guī)律分析的基礎，主軸系統(tǒng)是指主軸軸頸本身以及固定軸頸的前后支承（軸承、調(diào)整墊圈、隔套）以及密封蓋、鎖緊螺母、鍵、箱體等部件的綜合。如圖2.3所示為主軸系統(tǒng)結構示意圖。1、鎖緊螺母2、密封圈3、密封蓋4、前軸承5、箱體6、隔套7、調(diào)整墊圈8、端蓋9、主軸圖2.3主軸系統(tǒng)結構圖y

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于機器視覺的車床主軸徑向跳動誤差測量方法研究[J]. 彭凱,楊澤青,楊偉東,劉麗冰.  制造技術與機床. 2018(02)
[2]主軸回轉精度多步誤差分離研究[J]. 馬平,李健洪,歐建國,廖能解.  機械科學與技術. 2018(06)
[3]SL50型數(shù)控車床主軸回轉精度的可靠度研究[J]. 張麗萍,李業(yè)農(nóng),周開俊.  機械設計與制造. 2016(12)
[4]機床主軸徑向跳動測量方法的改進設計[J]. 陳佳炳,邵錚楊,徐華通,張中明,吳曉蘇.  現(xiàn)代制造技術與裝備. 2016(02)
[5]數(shù)控機床主軸回轉精度測試與劣化分析[J]. 么曼實,王紅軍,周玉飛.  北京信息科技大學學報(自然科學版). 2015(06)
[6]超精密機床主軸回轉誤差在線測試與評價技術[J]. 孫郅佶,安晨輝,楊旭,張清華,王健,畢果.  制造技術與機床. 2015(09)
[7]車床主軸跳動影響與改善方法[J]. 武欣竹.  電子制作. 2014(22)
[8]車床主軸軸頸精度的可視化分析方法[J]. 黃強,魏坤.  機床與液壓. 2013(07)
[9]主軸動態(tài)回轉誤差測試及分析[J]. 劉啟偉.  CAD/CAM與制造業(yè)信息化. 2013(Z1)
[10]高速電主軸徑向跳動及靜剛度測試方法[J]. 楊鋼.  重慶理工大學學報(自然科學). 2013(02)

博士論文
[1]高速電主軸動態(tài)加載可靠性試驗及其故障診斷研究[D]. 陳超.吉林大學 2016
[2]精密主軸系統(tǒng)回轉精度劣化機理研究[D]. 代曉明.機械科學研究總院 2015

碩士論文
[1]機床主軸動態(tài)回轉誤差檢測技術研究[D]. 郭學慶.沈陽工業(yè)大學 2018
[2]負載條件下機床主軸動態(tài)精度測量方法研究[D]. 鄭烽.電子科技大學 2018
[3]軸類零件徑向跳動誤差測量的機器視覺技術研究[D]. 張雅超.吉林大學 2017
[4]數(shù)控機床主軸動態(tài)性能檢測系統(tǒng)研究[D]. 孟奎.華中科技大學 2016
[5]機床主軸回轉精度在線檢測技術的研究[D]. 胡偉.昆明理工大學 2016
[6]轉軸徑向跳動和轉速實時檢測光電系統(tǒng)的研究[D]. 趙煒.哈爾濱工業(yè)大學 2008
[7]非連續(xù)回轉面徑向跳動測量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)研究[D]. 向勝梅.長春理工大學 2008
[8]高速電主軸回轉精度及靜剛度測試研究[D]. 楊鋼.重慶大學 2008
[9]高速高精密主軸回轉誤差在線動態(tài)測試技術研究[D]. 王少蘅.廣東工業(yè)大學 2006
[10]精密軸的徑向回轉誤差分析與三維仿真[D]. 荊瑞紅.蘇州大學 2006



本文編號：3030811