精密数控螺母磨床直驱转台设计及整机可靠性试验方法研究

摘要

随着滚珠丝杠副在各种自动化加工设备中的广泛使用，对滚珠丝杠副的精度要求越来越高。精密数控螺母磨床作为加工丝杠螺母的主要设备，其加工性能对螺母精度有直接影响。本文以提高精密数控螺母磨床整体工作性能为目标，从提高加工精度和提高可靠性两方面入手，重点进行螺母磨床关键零部件砂轮架主轴回转工作台的设计与精度分析以及整机可靠性试验方法的研究。
　　 要提高螺母磨床的加工精度，其内螺纹磨削角定位精度的提高至关重要，目前内螺纹磨削角定位精度主要靠砂轮架所在回转工作台的定位精度来保证。为了提高回转工作台的定位精度，设计采用高精度的力矩电机进行直接驱动，去除中间的传动环节，并采用带角度测量系统的转台轴承进行回转支撑以及测量反馈，取代之前常用的主轴连接角度编码器的结构，使整体在结构精简，成本降低的同时，加工精度得到提高。
　　 为达到高精度的要求，同时合理控制生产成本，对直驱回转工作台进行精度优化分析，以传统的设计经验数据为参考，利用多体系统理论，结合回转工作台的结构特征及工作方式，对其进行几何误差建模，并根据不同的使用要求提出有针对性的精度优化方法，使回转工作台的经济性和工作性能得到良好的统一。
　　 同时，为提高螺母磨床产品可靠性，进行可靠性试验方法研究，借助FMEA理论分析螺母磨床的薄弱环节，采用威布尔分布分析可靠性试验数据，获得螺母磨床的可靠性数据表达方法，为精密数控螺母磨床制造后期的可靠性试验提供理论基础。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的研究意义和应用前景

1．2 课题来源与项目介绍

1．3 国内外发展现状

1．3．1 国内外螺纹磨床发展现状

1．3．2 国内外直驱回转工作台发展现状

1．3．3 国内外精度分析发展现状

1．3．4 国内外可靠性试验研究发展现状

1．4 本课题的主要研究内容

1．5 本章小结

2 高精数控直驱回转工作台设计与分析

2．1 设计要求与性能参数指标

2．2 高精数控直驱回转工作台的总体机械结构设计

2．2．1 设计原则

2．2．2 整体结构设计

2．3 高精数控直驱回转工作台电机选型

2．3．1 直接驱动技术

2．3．2 电机选型

2．4 高精数控直驱回转工作台轴承选型

2．4．1 轴承类型选择

2．4．2 轴承的寿命计算

2．5 高精数控直驱回转工作台液压夹紧部分设计

2．5．1 夹紧装置结构设计

2．5．2 夹紧装置工作原理

2．5．3 夹紧装置设计计算

2．6 高精数控直驱回转工作台冷却系统设计

2．6．1 冷却方式选择

2．6．2 发热量计算

2．7 高精数控直驱回转工作台台面静刚度分析

2．7．1 台面有限元模型的建立

2．7．2 台面载荷计算

2．7．3 台面刚度分析

2．8 本章小结

3 高精数控直驱回转工作台精度分析

3．1 高精数控直驱回转工作台误差建模

3．1．1 回转工作台拓扑结构分析

3．1．2 回转工作台几何空间误差分析

3．1．3 回转工作台相邻体变换矩阵分析

3．1．4 回转工作台误差模型建立

3．2 高精数控直驱回转工作台精度优化分配

3．2．1 回转工作台精度优化设计变量

3．2．2 回转工作台精度分配优化目标函数

3．2．3 回转工作台精度分配约束条件

3．2．4 回转工作台精度分配优化

3．3 高精数控直驱回转工作台精度改善

3．3．1 回转工作台主要加工误差产生原因

3．3．2 回转工作台精度提高方法

3．4 本章小结

4 精密数控螺母磨床整机可靠性试验与分析方法

4．1 概述

4．2 精密数控螺母磨床可靠性试验设计

4．2．1 螺母磨床可靠性试验内容

4．2．2 螺母磨床可靠性试验表格设计

4．3 精密数控螺母磨床可靠性试验数据处理

4．3．1 故障定义及判定

4．3．2 可靠性试验结果分析

4．4 本章小结

5 总结

5．1 本文主要研究成果

5．2 展望

致谢

参考文献

附录A

附录B