重型机床工作台C轴分度装置传动精度分析与设计
发布时间：2020-01-27 01:17
【摘要】：重型机床工作台C轴分度装置是工作台进行分度运动的关键机构,其传动精度直接影响到零件的加工精度。在C轴分度装置的设计中,往往根据经验保守地选择传动链各级齿轮的尺寸和精度,造成齿轮尺寸过大、精度过高,导致成本大大提高。针对这个问题,本文对C轴分度装置的传动误差进行了分析建模,并对C轴分度装置传动链的优化设计和精度分配方法进行了探索。针对重型机床中五种C轴分度装置进行了机械结构和消隙原理分析,并结合实际生产中的成本问题,提出了五种C轴结构在重型机床中的选用原则。同时针对双电机消隙在西门子840D数控系统中的实现原理以及调试问题做了进一步研究。通过对C轴传动链传动精度的分析,建立了C轴传动链的误差模型;通过对双伺服电机驱动C轴工作台的动力学分析,建立了C轴工作台的机电模型;将误差模型加入到机电模型中,并利用该模型分别对工作台静态误差和动态误差进行了仿真,对仿真结果进行了分析,并通过实验对工作台静态误差进行了验证。对C轴分度装置传动链进行了优化设计和精度分配。结合重型机床工作台传动链的误差分析,提出了适用于重型机床工作台C轴分度装置的精度函数,并且结合体积和应力厄余目标函数,共同进行优化设计,设计结果与现有设计对比分析表明优化设计出的C轴体积和应力厄余都有很大的改善。同时结合双电机C轴传动链的优化结果,综合成本、鲁棒性、均衡性指标定制了精度分配方案,并且对精度分配结果进行了灵敏度分析,给出C轴传动链的制造和装配意见。
【图文】：
轴主要特点就是车床的主轴就是转子。这种结构加工较小的零件时可以满足精度要求，但是在重型机床上难以满足精度要求；Cs 主轴的特点是伺服电机通过同步带传动带动主轴回转，这种结构在加工零件时容易出现抖动现象，加工精度不高；Cf 主轴是利用伺服电机经过减速器来驱动主轴，这种主轴结构在实际应用中适应范围比较广[5]。重载高精度工作台一般是采用静压轴承[6]，并且在其传动链中会有相应的措施进行消隙[7]。传动链的间隙会引起转台动力学特性的变化[8]。齐重数控的曹磊运用 ANSYS 对卧车主轴箱 C 轴模型进行了有限元分析，保证了 C 轴箱的刚度和精度[9]。沈阳机床集团的杨国强、宋宇针对 C 轴箱的安装中出现的顶齿情况，在 840D 系统中实现了主轴和 C 轴之间无故障的啮合[10]。甘肃天水星火机床有限责任公司的王艳艳针对主轴与 C 轴之间的切换问题，设计了刹车来增加 C 轴阻尼，消除了铣削时的振动[11]。首都航天机械公司的喻晓浩对 BK3型六轴立式铣床的 C 轴在工作过程中的抖动现象，进行分析与研究，最终通过更换工作台轴承来解决问题[12]。齐重数控的王伟顺针对大型工作台 C 轴双伺服电机的驱动问题进行研究，通过分析其结构和原理，在西门子 840D 系统中实现了双电机的同步[13]。
轴主要特点就是车床的主轴就是转子。这种结构加工较小的零件时可以满足精度要求，但是在重型机床上难以满足精度要求；Cs 主轴的特点是伺服电机通过同步带传动带动主轴回转，这种结构在加工零件时容易出现抖动现象，加工精度不高；Cf 主轴是利用伺服电机经过减速器来驱动主轴，这种主轴结构在实际应用中适应范围比较广[5]。重载高精度工作台一般是采用静压轴承[6]，并且在其传动链中会有相应的措施进行消隙[7]。传动链的间隙会引起转台动力学特性的变化[8]。齐重数控的曹磊运用 ANSYS 对卧车主轴箱 C 轴模型进行了有限元分析，保证了 C 轴箱的刚度和精度[9]。沈阳机床集团的杨国强、宋宇针对 C 轴箱的安装中出现的顶齿情况，在 840D 系统中实现了主轴和 C 轴之间无故障的啮合[10]。甘肃天水星火机床有限责任公司的王艳艳针对主轴与 C 轴之间的切换问题，设计了刹车来增加 C 轴阻尼，消除了铣削时的振动[11]。首都航天机械公司的喻晓浩对 BK3型六轴立式铣床的 C 轴在工作过程中的抖动现象，进行分析与研究，最终通过更换工作台轴承来解决问题[12]。齐重数控的王伟顺针对大型工作台 C 轴双伺服电机的驱动问题进行研究，通过分析其结构和原理，在西门子 840D 系统中实现了双电机的同步[13]。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG502.3
本文编号：2573470
【图文】：
轴主要特点就是车床的主轴就是转子。这种结构加工较小的零件时可以满足精度要求，但是在重型机床上难以满足精度要求；Cs 主轴的特点是伺服电机通过同步带传动带动主轴回转，这种结构在加工零件时容易出现抖动现象，加工精度不高；Cf 主轴是利用伺服电机经过减速器来驱动主轴，这种主轴结构在实际应用中适应范围比较广[5]。重载高精度工作台一般是采用静压轴承[6]，并且在其传动链中会有相应的措施进行消隙[7]。传动链的间隙会引起转台动力学特性的变化[8]。齐重数控的曹磊运用 ANSYS 对卧车主轴箱 C 轴模型进行了有限元分析，保证了 C 轴箱的刚度和精度[9]。沈阳机床集团的杨国强、宋宇针对 C 轴箱的安装中出现的顶齿情况，在 840D 系统中实现了主轴和 C 轴之间无故障的啮合[10]。甘肃天水星火机床有限责任公司的王艳艳针对主轴与 C 轴之间的切换问题，设计了刹车来增加 C 轴阻尼，消除了铣削时的振动[11]。首都航天机械公司的喻晓浩对 BK3型六轴立式铣床的 C 轴在工作过程中的抖动现象，进行分析与研究，最终通过更换工作台轴承来解决问题[12]。齐重数控的王伟顺针对大型工作台 C 轴双伺服电机的驱动问题进行研究，通过分析其结构和原理，在西门子 840D 系统中实现了双电机的同步[13]。
轴主要特点就是车床的主轴就是转子。这种结构加工较小的零件时可以满足精度要求，但是在重型机床上难以满足精度要求；Cs 主轴的特点是伺服电机通过同步带传动带动主轴回转，这种结构在加工零件时容易出现抖动现象，加工精度不高；Cf 主轴是利用伺服电机经过减速器来驱动主轴，这种主轴结构在实际应用中适应范围比较广[5]。重载高精度工作台一般是采用静压轴承[6]，并且在其传动链中会有相应的措施进行消隙[7]。传动链的间隙会引起转台动力学特性的变化[8]。齐重数控的曹磊运用 ANSYS 对卧车主轴箱 C 轴模型进行了有限元分析，保证了 C 轴箱的刚度和精度[9]。沈阳机床集团的杨国强、宋宇针对 C 轴箱的安装中出现的顶齿情况，在 840D 系统中实现了主轴和 C 轴之间无故障的啮合[10]。甘肃天水星火机床有限责任公司的王艳艳针对主轴与 C 轴之间的切换问题，设计了刹车来增加 C 轴阻尼，消除了铣削时的振动[11]。首都航天机械公司的喻晓浩对 BK3型六轴立式铣床的 C 轴在工作过程中的抖动现象，进行分析与研究，最终通过更换工作台轴承来解决问题[12]。齐重数控的王伟顺针对大型工作台 C 轴双伺服电机的驱动问题进行研究，通过分析其结构和原理，在西门子 840D 系统中实现了双电机的同步[13]。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG502.3
【参考文献】
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，本文编号：2573470
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