高速五軸加工中心萬能銑頭關(guān)鍵部件的可靠性分析及軟件開發(fā).pdf_第1頁
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1、主軸作為高速五軸加工中心萬能銑頭的關(guān)鍵部件之一,其可靠性指標(biāo)直接決定萬能銑頭的加工水平,并影響銑頭的加工精度。隨著技術(shù)的不斷改進(jìn),生產(chǎn)出更高精度、更高強(qiáng)度、更小振動(dòng)、更小變形及更低噪聲的萬能銑頭已成大勢(shì)所趨,因此對(duì)主軸的可靠性分析具有十分重要的意義。本文以某機(jī)床GMC2000A龍門加工中心萬能銑頭的主軸為研究對(duì)象,通過可靠性相關(guān)理論展開研究與分析,主要完成工作如下:
  (1)首先根據(jù)主軸的尺寸參數(shù)完成主軸有限元幾何模型的建立,其

2、次通過分析主軸系統(tǒng)的工作原理得到模型的約束及載荷主要有:軸承約束、主軸后端面約束、切削力載荷及轉(zhuǎn)速載荷等。在軸承約束的計(jì)算中,本文通過組合彈簧的形式對(duì)軸承進(jìn)行簡(jiǎn)化,并通過軸承軸徑向剛度系數(shù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式確定彈簧的彈性系數(shù)。此外,文中還通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算主軸在切削過程中所受切削力。
  (2)以主軸失效分析為切入點(diǎn),將熱失效和磨損失效作為主軸可靠性分析及性能評(píng)估的主要研究手段。對(duì)于主軸熱分析失效,本文首先明確主軸的熱源為軸承摩擦,進(jìn)而根

3、據(jù)熱源的位置制定主軸的溫度試驗(yàn)方案。此外,本文通過經(jīng)驗(yàn)公式分析求解得出主軸熱仿真載荷值,并通過有限元熱仿真得到主軸熱仿真結(jié)果。最后,通過仿真數(shù)據(jù)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比可得的結(jié)論有:主軸沒有發(fā)生熱失效且其有限元模型的建立是合理的。
  (3)對(duì)于主軸磨損失效,本文首先借助經(jīng)驗(yàn)公式建立主軸磨損量與振幅的關(guān)系,并制定主軸振動(dòng)試驗(yàn),由此獲取主軸在工作環(huán)境中振幅與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系,進(jìn)而推導(dǎo)出磨損量與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系式。此外根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可得,當(dāng)主軸發(fā)生磨損失

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