伺服转塔/动力刀架端齿盘分度精度研究

摘要

伺服转塔/动力刀架的刚度和精度直接影响了数控机床的加工精度，其中端齿盘是保证刀架刚度和定位精度的关键部件。本文开展了伺服转塔/动力刀架端齿盘分度精度的研究工作，采用有限元方法对端齿盘切向啮合刚度及刀架整机刚度进行了优化，提出了端齿盘结构参数优化设计方法;对端齿盘分度误差理论进行了研究，制定了齿形加工公差;另外，对端齿盘齿形加工误差检验、重复定位精度和分度精度检验提出了设计方案。主要工作如下:
　　(1)采用非线性有限元分析软件ABAQUS建立了伺服刀架整机模型，分析了刀架的刚度状况，发现了刀架切向刚度不足的问题。同时进行了刀架静刚度实验，仿真和实验结果对比验证了有限元模型的准确性。
　　(2)对刀架主要部件和连接处进行了灵敏度分析，确定端齿盘是影响整机切向刚度的关键部件。提出了端齿盘结构参数优化设计方法，通过仿真计算发现优化设计参数的端齿盘切向啮合刚度比传统设计有所提高，优化后的刀架整机切向变形减小了50％。
　　(3)基于误差正态分布理论推导了端齿盘齿形加工误差与分度精度的关系，制定了端齿盘齿形加工公差，并设计了齿形加工误差的检验方案。
　　(4)设计了伺服刀架端齿盘重复定位精度检测装置，提出了重复定位精度和分度精度的实验方案，进行了国内外刀架重复定位精度对比实验。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景与意义

1．2 国内外刀架发展现状

1．2．1 国外刀架发展现状

1．2．2 国内刀架发展现状

1．2．3 伺服刀架发展趋势

1．3 国内外端齿盘研究现状

1．4 本文主要研究内容

第二章 伺服刀架整机静刚度分析

2．1 伺服刀架的工作原理

2．2 刀架整机有限元静刚度分析

2．2．1 有限元方法简介及软件选用

2．2．2 刀架三维CAD模型简化

2．2．3 有限元分析前处理

2．2．4 有限元分析静刚度计算

2．2．5 静刚度计算结果分析

2．3 刀架整机静刚度实验

2．3．1 实验目的

2．3．2 实验方法

2．3．3 实验数据及分析

2．4 本章小结

第三章 伺服刀架切向刚度优化

3．1 各部件对刀架切向刚度的灵敏度分析

3．2 端齿盘关键结构参数的优化设计

3．2．1 端齿盘结构简介

3．2．2 内外齿长比的优化设计

3．2．3 齿形角的优化设计

3．2．4 端齿盘结构参数优化设计值

3．3 端齿盘有限元切向啮合刚度优化设计

3．3．1 端齿盘有限元模型建立

3．3．2 端齿盘切向啮合刚度优化目标函数及变量

3．3．3 端齿盘强度校核

3．3．4 端齿盘切向啮合刚度比较

3．4 端齿盘优化后的伺服刀架刚度

3．5 本章小结

第四章 端齿盘分度误差理论与公差设计

4．1 端齿盘齿形加工误差与分度误差理论

4．1．1 端齿盘分度原理

4．1．2 齿距累积偏差引起的分度误差

4．1．3 齿向偏差引起的分度误差

4．1．4 齿形半角偏差引起的分度误差

4．2 端齿盘齿形加工公差设计

4．2．1 齿距累积偏差公差设计

4．2．2 齿向偏差公差设计

4．2．3 齿形半角偏差公差设计

4．2．4 齿形加工误差综合公差设计

4．3 齿盘齿形加工精度检验

4．3．1 齿距偏差检验

4．3．2 齿向偏差检验

4．3．3 齿形半角偏差检验

4．4 本章小结

第五章 伺服刀架端齿盘重复定位精度与分度精度实验

5．1 重复定位精度测量原理

5．1．1 重复定位精度的定义和误差产生机理

5．1．2 重复定位精度的测量原理

5．1．3 重复定位精度测量装置设计

5．2 重复定位精度测试方案

5．2．1 测试要求

5．2．2 测试装置

5．2．3 测试方法

5．3 重复定位精度实验

5．3．1 进口刀架重复定位精度测试

5．3．2 国产刀架重复定位精度测试

5．4 分度精度测量原理

5．5 分度精度测试方案

5．5．1 测试要求

5．5．2 测试仪器与调整

5．5．3 测试方法

5．5．4 数据处理

5．6 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

致谢