【摘要】：重型機(jī)床工作臺(tái)C軸分度裝置是工作臺(tái)進(jìn)行分度運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵機(jī)構(gòu),其傳動(dòng)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(jì)中,往往根據(jù)經(jīng)驗(yàn)保守地選擇傳動(dòng)鏈各級(jí)齒輪的尺寸和精度,造成齒輪尺寸過(guò)大、精度過(guò)高,導(dǎo)致成本大大提高。針對(duì)這個(gè)問題,本文對(duì)C軸分度裝置的傳動(dòng)誤差進(jìn)行了分析建模,并對(duì)C軸分度裝置傳動(dòng)鏈的優(yōu)化設(shè)計(jì)和精度分配方法進(jìn)行了探索。針對(duì)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(shí)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(shí)針對(duì)雙電機(jī)消隙在西門子840D數(shù)控系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)原理以及調(diào)試問題做了進(jìn)一步研究。通過(guò)對(duì)C軸傳動(dòng)鏈傳動(dòng)精度的分析,建立了C軸傳動(dòng)鏈的誤差模型;通過(guò)對(duì)雙伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)C軸工作臺(tái)的動(dòng)力學(xué)分析,建立了C軸工作臺(tái)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(duì)工作臺(tái)靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差進(jìn)行了仿真,對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了分析,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)工作臺(tái)靜態(tài)誤差進(jìn)行了驗(yàn)證。對(duì)C軸分度裝置傳動(dòng)鏈進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)和精度分配。結(jié)合重型機(jī)床工作臺(tái)傳動(dòng)鏈的誤差分析,提出了適用于重型機(jī)床工作臺(tái)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(jì),設(shè)計(jì)結(jié)果與現(xiàn)有設(shè)計(jì)對(duì)比分析表明優(yōu)化設(shè)計(jì)出的C軸體積和應(yīng)力厄余都有很大的改善。同時(shí)結(jié)合雙電機(jī)C軸傳動(dòng)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(duì)精度分配結(jié)果進(jìn)行了靈敏度分析,給出C軸傳動(dòng)鏈的制造和裝配意見。
【圖文】：

軸主要特點(diǎn)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(shí)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(diǎn)是伺服電機(jī)通過(guò)同步帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸回轉(zhuǎn)，這種結(jié)構(gòu)在加工零件時(shí)容易出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象，加工精度不高；Cf 主軸是利用伺服電機(jī)經(jīng)過(guò)減速器來(lái)驅(qū)動(dòng)主軸，這種主軸結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中適應(yīng)范圍比較廣[5]。重載高精度工作臺(tái)一般是采用靜壓軸承[6]，并且在其傳動(dòng)鏈中會(huì)有相應(yīng)的措施進(jìn)行消隙[7]。傳動(dòng)鏈的間隙會(huì)引起轉(zhuǎn)臺(tái)動(dòng)力學(xué)特性的變化[8]。齊重?cái)?shù)控的曹磊運(yùn)用 ANSYS 對(duì)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(yáng)機(jī)床集團(tuán)的楊國(guó)強(qiáng)、宋宇針對(duì) C 軸箱的安裝中出現(xiàn)的頂齒情況，在 840D 系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了主軸和 C 軸之間無(wú)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(duì)主軸與 C 軸之間的切換問題，設(shè)計(jì)了剎車來(lái)增加 C 軸阻尼，消除了銑削時(shí)的振動(dòng)[11]。首都航天機(jī)械公司的喻曉浩對(duì) BK3型六軸立式銑床的 C 軸在工作過(guò)程中的抖動(dòng)現(xiàn)象，進(jìn)行分析與研究，最終通過(guò)更換工作臺(tái)軸承來(lái)解決問題[12]。齊重?cái)?shù)控的王偉順針對(duì)大型工作臺(tái) C 軸雙伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)問題進(jìn)行研究，通過(guò)分析其結(jié)構(gòu)和原理，在西門子 840D 系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了雙電機(jī)的同步[13]。

軸主要特點(diǎn)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(shí)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(diǎn)是伺服電機(jī)通過(guò)同步帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸回轉(zhuǎn)，這種結(jié)構(gòu)在加工零件時(shí)容易出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象，加工精度不高；Cf 主軸是利用伺服電機(jī)經(jīng)過(guò)減速器來(lái)驅(qū)動(dòng)主軸，這種主軸結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中適應(yīng)范圍比較廣[5]。重載高精度工作臺(tái)一般是采用靜壓軸承[6]，并且在其傳動(dòng)鏈中會(huì)有相應(yīng)的措施進(jìn)行消隙[7]。傳動(dòng)鏈的間隙會(huì)引起轉(zhuǎn)臺(tái)動(dòng)力學(xué)特性的變化[8]。齊重?cái)?shù)控的曹磊運(yùn)用 ANSYS 對(duì)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(yáng)機(jī)床集團(tuán)的楊國(guó)強(qiáng)、宋宇針對(duì) C 軸箱的安裝中出現(xiàn)的頂齒情況，在 840D 系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了主軸和 C 軸之間無(wú)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(duì)主軸與 C 軸之間的切換問題，設(shè)計(jì)了剎車來(lái)增加 C 軸阻尼，消除了銑削時(shí)的振動(dòng)[11]。首都航天機(jī)械公司的喻曉浩對(duì) BK3型六軸立式銑床的 C 軸在工作過(guò)程中的抖動(dòng)現(xiàn)象，進(jìn)行分析與研究，最終通過(guò)更換工作臺(tái)軸承來(lái)解決問題[12]。齊重?cái)?shù)控的王偉順針對(duì)大型工作臺(tái) C 軸雙伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)問題進(jìn)行研究，通過(guò)分析其結(jié)構(gòu)和原理，在西門子 840D 系統(tǒng)中實(shí)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG502.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2573470