论文部分内容阅读
伺服转塔刀架是数控机床的重要部件之一,其性能直接影响了机床的切削性能。本文以伺服转塔刀架的关键部件端齿盘作为研究对象,重点研究了其精度与刚度。主要工作如下:(1)针对某公司的伺服转塔刀架建立了有限元模型。利用刚柔耦合的分析方法逐个分析各部件对于伺服转塔刀架切向刚度的影响,并确定端齿盘对于伺服转塔刀架的重要性。(2)以端齿盘的齿形角和内外齿盘的齿长比作为优化伺服转塔刀架切向刚度的齿形参数,分析得到了刀架切向刚度与这两个齿形参数的变化关系,最终确定了刀架具有最大切向刚度时的齿形角与齿长比。(3)分析了端齿盘的主要齿形加工误差,即齿距累积误差、齿宽误差和齿形半角误差,对于伺服转塔刀架精度的影响,计算得到了各误差与伺服转塔刀架精度的数学关系式。依据随机数学理论,提出了一种公差设计方法,该方法以齿形加工误差服从正态分布为前提,将伺服转塔刀架合格率大于等于99.99%为目标(合格率要求可以根据实际情况作相应修改),通过数学建模计算得到各个误差的公差值。本文利用所提出的方法,设计了三个齿形加工误差的公差,为实际设计生产提供了重要参考。(4)研究了端齿盘齿的弹性变形对伺服转塔刀架精度的影响。通过分析因齿形加工误差导致端齿盘啮合不完全(由于存在齿形加工误差,两端齿盘不能完全啮合,部分啮合齿面间存在空隙)时,在油压作用下齿的变形量,得到了齿的弹性变形对于伺服转塔刀架精度的影响,并根据分析结果对齿形加工误差的公差进行了补偿。(5)设计了伺服转塔刀架的重复定位精度的专用测试装置,选择合适的间隙配合,采用转动副的形式实现千分表的移动,同时设有定位件保证千分表两次测量位置一致。文中给出了测试装置的误差计算,从理论上验证了其合理性。本文利用所设计装置对国内外伺服转塔刀架进行了重复定位精度测试,并进行了对比。(6)设计了伺服转塔刀架的静刚度的测试方法,该测试方法,利用球副实现载荷的单向、直线和点加载,解决了载荷力的偏移问题。本文利用所设计的方法对国内外伺服转塔刀架进行了静刚度测试,并进行了对比。