數(shù)控刀架是數(shù)控機床中核心的功能部件,作為一個集多種刀具裝夾、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間,可有效降低加工過程中帶來的誤差,刀架本身的性能會對機床整體水平的評判起到關(guān)鍵的作用。我國作為數(shù)控刀架產(chǎn)業(yè)的后起之秀,近些年持續(xù)加大對中高檔數(shù)控刀架的投入和研究,我國刀架產(chǎn)品在取得了較大進步的同時也暴露出了諸多不足之處。本論文以一臺國產(chǎn)新型高檔數(shù)控刀架為研究對象,采用有限元仿真與動靜態(tài)測試相結(jié)合的方法對刀架對動靜態(tài)特性做出評估;針對刀架端齒盤螺栓連接可靠性進行了分析優(yōu)化;對端齒盤疲勞強度及由嚙合面磨損帶來的精度退化問題進行了建模分析。本文的主要研究內(nèi)容及成果歸納總結(jié)如下:（1）對刀架進行了動靜態(tài)有限元分析,首先在三維軟件SolidWorks中對刀架模型進行了必要的簡化及裝配。結(jié)合數(shù)控刀架本身的結(jié)構(gòu)特性和工作特點,在HyperMesh中建立起刀架的有限元模型,在對刀架動態(tài)特性影響較大環(huán)節(jié)的處理上,本文對螺栓連接采取了等效粘接的建模方法,運用虛擬材料的方法對軸承連接進行了建模,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入Ab... 

【文章來源】：東南大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

國內(nèi)數(shù)控機床檔次分布

東南大學碩士學位論文2綜合能力，作為機床行業(yè)皇冠上的明珠，全球范圍內(nèi)能夠制造的國家數(shù)量極少[10]。從圖1.2中可以看出，在國內(nèi)使用的高檔數(shù)控機床產(chǎn)品中，進口產(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，一是國內(nèi)對高端數(shù)控產(chǎn)品受眾面較小，二是國內(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)水平與國外同類型產(chǎn)品相比差距明顯[11][12]。圖1.2進口/國產(chǎn)產(chǎn)品在國內(nèi)高檔數(shù)控機床的占比現(xiàn)代工業(yè)制造體系的不斷向前發(fā)展，用戶對數(shù)控機床的要求隨之提升。從機床本身的加工性能到設備的可靠性再到綜合使用成本都與過去的模式大不相同，目前正逐步形成功能部件的專業(yè)配套研制、機床主機廠按需采購，最后裝配集成的生產(chǎn)模式[13]。在這種模式下，由于機床主要結(jié)構(gòu)件，如床身、工作臺、主軸箱等其本身制造工藝成熟，質(zhì)量較為穩(wěn)定，因此與機床配套的各功能部件的可靠性成為左右機床整機可靠性水平的重要因素[14]。實際上，國內(nèi)機床行業(yè)多年以來都存在著“重主機輕配套”的現(xiàn)象，數(shù)控機床功能部件的發(fā)展跟不上世界先進產(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題，這也成為限制國內(nèi)高端數(shù)控機床產(chǎn)品發(fā)展的短板所在[15]。隨著數(shù)控機床中各部件不斷發(fā)展，數(shù)控機床與數(shù)控刀架的結(jié)合使機床技術(shù)水平得到質(zhì)的飛躍[16]。數(shù)控車床是數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架與數(shù)控機床相結(jié)合的產(chǎn)物。而若數(shù)控床身與功能更加強大的數(shù)控動力刀架相結(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、切削進刀運動可控自由度的增加、被切削工件裝夾基準的統(tǒng)一等方面極大的提升了機床的作業(yè)效率和作業(yè)能力，數(shù)控機床在設備制造業(yè)上的核心地位進一步得到提升[18][19]，這也是符合數(shù)控刀架組件系統(tǒng)在機床切削加工整體動力學

、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)品種類齊全，覆蓋了轉(zhuǎn)塔刀架，動力刀架，帶Y軸刀架，帶B軸刀架及皇冠刀架等諸多產(chǎn)品類型。藍色電動刀架系列采用電機驅(qū)動和鎖緊，具有簡易的控制系統(tǒng)，性能可靠，可實現(xiàn)中速定位；橙色液壓刀架系列采用液壓馬達驅(qū)動液壓鎖緊，具有極佳的溫度穩(wěn)定性，可實現(xiàn)高速定位，適合進行大批量的機械加工；紅色數(shù)控刀架系列采用伺服電機驅(qū)動液壓鎖緊，是一款高性能的刀架，可實現(xiàn)超高速定位，采用超載保護裝置可有效避免發(fā)生撞車事故。適合進行大批量的機械加工。SAUTER公司的產(chǎn)品如圖1.3~1.5所示圖1.3藍色系列電動刀架圖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)務以來生產(chǎn)的摩托車剎車裝置為主[44]，由于數(shù)控產(chǎn)品市場的發(fā)展，BARUFFALDI逐漸轉(zhuǎn)向數(shù)控刀架，變速箱和雙速機電數(shù)控車床刀架組件的設計制造。BARUFFALDI公司研制的動力刀塔，由高強度的齒輪組合，與同類產(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)動靜態(tài)剛度良好更堅固，振動現(xiàn)象更小；在高速運行時內(nèi)部的4觸點角球型軸承比普通滾柱軸承更可靠；齒輪箱在安裝、維護操作過程中，不需要對齒輪軸進行預熱，大大方便

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[2]伺服刀架結(jié)構(gòu)力學分析及穩(wěn)健性優(yōu)化設計研究[D]. 陶亞楠.東南大學 2016
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[4]基于試驗的國產(chǎn)數(shù)控刀架性能研究[D]. 崔政.東南大學 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 2015
[6]SLT160伺服刀架靜動態(tài)特性分析與優(yōu)化[D]. 王奎.東南大學 2015
[7]基于分形接觸的車床靜態(tài)特性分析[D]. 王云.大連理工大學 2014
[8]動力伺服刀架齒輪傳動系統(tǒng)靜動態(tài)特性研究[D]. 馬海杰.東北大學 2013
[9]直驅(qū)伺服數(shù)控刀架關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 璩國偉.東北大學 2012
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本文編號：3360040