機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度是決定機(jī)床加工精度的核心原因之一,研究分析主軸系統(tǒng)回轉(zhuǎn)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(jī)床的加工質(zhì)量。在目前制造業(yè)領(lǐng)域追求精密及超精密加工的大背景下,為響應(yīng)國(guó)家對(duì)裝備制造業(yè)提出的要求,推動(dòng)我國(guó)制造業(yè)高速發(fā)展,提高機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度是很有必要且必需的。本文在分析國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)主軸技術(shù)研究的基礎(chǔ)上,分析目前發(fā)展存在的不足,提出“機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度建模與精度互補(bǔ)償設(shè)計(jì)”研究課題。以MATLAB為主要工具建立主軸回轉(zhuǎn)精度數(shù)學(xué)模型,分析各誤差因素對(duì)主軸回轉(zhuǎn)精度的影響規(guī)律,并設(shè)計(jì)了可視化仿真分析界面,對(duì)回轉(zhuǎn)精度影響較大的誤差進(jìn)行優(yōu)化,提出精度互補(bǔ)償方法,并編制了精度互補(bǔ)償軟件分析系統(tǒng)。本文的主要研究工作如下:第一,以常見(jiàn)的雙支承主軸結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象,通過(guò)對(duì)主軸物理結(jié)構(gòu)的分析及簡(jiǎn)化,分析其誤差源,并以多體系統(tǒng)理論及齊次坐標(biāo)變換為基本原理,描述主軸誤差運(yùn)動(dòng)形式及誤差傳遞關(guān)系,建立主軸系統(tǒng)六個(gè)自由度方向的誤差運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型。第二,利用建立的主軸回轉(zhuǎn)精度數(shù)學(xué)模型,結(jié)合誤差評(píng)定方法,分析各主要誤差因素對(duì)主軸端面徑向跳動(dòng)的影響規(guī)律,以徑向跳動(dòng)值大小作為評(píng)價(jià)主軸回轉(zhuǎn)精度的標(biāo)準(zhǔn),并量化的... 

【文章來(lái)源】：重慶理工大學(xué)重慶市

【文章頁(yè)數(shù)】：92 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

論文研究技術(shù)路線

2主軸系統(tǒng)回轉(zhuǎn)精度建模原理及方法92主軸系統(tǒng)回轉(zhuǎn)精度建模原理及方法主軸系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的最核心部件，主軸系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的誤差，經(jīng)過(guò)累積和傳遞，最終在主軸輸出端疊加進(jìn)而對(duì)被加工部件的精度產(chǎn)生很大影響。在主軸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、裝配以及加工過(guò)程中，各個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生誤差，主軸回轉(zhuǎn)精度是由很多誤差因素決定的，這些誤差因素的存在會(huì)使得主軸回轉(zhuǎn)軸線偏離理想回轉(zhuǎn)軸線，從而引起主軸徑向跳動(dòng)，還有些誤差因素會(huì)引起主軸軸向竄動(dòng)及角度擺動(dòng)，這三種主軸回轉(zhuǎn)誤差運(yùn)動(dòng)形式會(huì)導(dǎo)致主軸振動(dòng)、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(lái)源很廣，即使設(shè)計(jì)精度滿足要求，在制造、裝配過(guò)程中同樣會(huì)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(shí)際結(jié)構(gòu)中跨距和懸伸量的比值等都會(huì)造成不同程度的誤差。在加工過(guò)程中，這部分誤差就會(huì)綜合映射在被加工件上，此外加工過(guò)程中還有主軸轉(zhuǎn)速、刀具進(jìn)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(bào)銷。為了更精確的得到各誤差因素對(duì)主軸回轉(zhuǎn)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(yīng)，建立各誤差因素對(duì)主軸回轉(zhuǎn)精度的影響模型是很有必要的。2.1主軸回轉(zhuǎn)精度的數(shù)學(xué)描述理想狀況下，主軸沿著其理想回轉(zhuǎn)軸線做周期性的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)際中由于各種誤差的存在，主軸的回轉(zhuǎn)軸線會(huì)偏離理想回轉(zhuǎn)軸線而形成軸向竄動(dòng)、角度擺動(dòng)、徑向跳動(dòng)這三種形式的誤差運(yùn)動(dòng)，這個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程包括六個(gè)自由度：分別沿x、y、z軸的平移運(yùn)動(dòng)以及分別沿x、y、z軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。圖2.1主軸回轉(zhuǎn)誤差運(yùn)動(dòng)示意圖

重慶理工大學(xué)碩士學(xué)位論文10為分析方便起見(jiàn)，將這六個(gè)自由度方向的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為徑向誤差運(yùn)動(dòng)和軸向誤差運(yùn)動(dòng)，軸向運(yùn)動(dòng)只涉及一個(gè)自由度，即沿z軸的平移運(yùn)動(dòng)，分析起來(lái)較簡(jiǎn)單。本文主要分析徑向運(yùn)動(dòng)，這個(gè)過(guò)程涉及4個(gè)自由度，即分別沿x、y軸的平動(dòng)和沿x、y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。將這4個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)形式繼續(xù)簡(jiǎn)化，如下圖：圖2.2四自由度簡(jiǎn)化圖在主軸回轉(zhuǎn)軸線上取兩點(diǎn)P、Q，且這兩點(diǎn)距離要足夠遠(yuǎn)，分別過(guò)P、Q兩點(diǎn)做垂直于z軸的平面，此時(shí)，由于誤差運(yùn)動(dòng)的數(shù)值遠(yuǎn)小于P、Q兩點(diǎn)間距離，可近似認(rèn)為，P、Q兩點(diǎn)分別在平面1和平面2內(nèi)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)這種方式將徑向誤差運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為二維平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。后面研究所提到的徑向跳動(dòng)大小都指代二維平面運(yùn)動(dòng)的值的大校2.2機(jī)床主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及誤差源分析2.2.1主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析多分析主軸物理結(jié)構(gòu)是建模及誤差源規(guī)律分析的基礎(chǔ)，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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)圖y

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3030811