A-C軸雙擺角數(shù)控萬(wàn)能銑頭結(jié)構(gòu)特性分析與優(yōu)化.pdf

1、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床作為加工復(fù)雜曲面的關(guān)鍵設(shè)備,在航空航天、汽車(chē)、模具等各領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。A/C軸雙擺角數(shù)控萬(wàn)能銑頭是五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵功能部件,其結(jié)構(gòu)動(dòng)靜態(tài)特性是影響整機(jī)加工精度的重要因素,對(duì)銑頭進(jìn)行結(jié)構(gòu)特性的分析和優(yōu)化,具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和工程現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文以國(guó)內(nèi)某公司設(shè)計(jì)的精密齒輪傳動(dòng)A/C軸雙擺角數(shù)控萬(wàn)能銑頭為研究對(duì)象,針對(duì)企業(yè)提高銑頭加工精度的需要,在銑頭結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上,運(yùn)用有限元理論及現(xiàn)代優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

2、對(duì)銑頭靜態(tài)結(jié)構(gòu)特性和動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行了深入分析,指出了銑頭結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié),并針對(duì)薄弱環(huán)節(jié)對(duì)銑頭關(guān)鍵零部件的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了優(yōu)化。
　　首先,分析了銑頭的總體結(jié)構(gòu)、A軸與 C軸傳動(dòng)系統(tǒng)及精度控制結(jié)構(gòu),給出了銑頭總體布局圖、A/C軸傳動(dòng)系統(tǒng)圖、伺服控制系統(tǒng)框圖及主要傳動(dòng)件的具體參數(shù),對(duì)銑頭主要傳動(dòng)件齒輪的模數(shù)及伺服傳動(dòng)系統(tǒng)負(fù)載慣量與電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量匹配關(guān)系進(jìn)行了驗(yàn)算,建立了銑頭的三維實(shí)體模型。
　　其次,建立了銑頭的靜態(tài)特性分析有限

3、元模型,分析了銑頭在重力與切削力的作用下的變形,計(jì)算了銑頭在A軸0°及A軸90°兩種工況下的靜剛度。指出銑頭在A軸90°工況下靜剛度高于A軸0°工況下靜剛度,銑頭殼的靜剛度是影響銑頭整體剛度的薄弱環(huán)節(jié)。
　　再次,給出了銑頭的動(dòng)態(tài)特性分析方案,得到銑頭在非制動(dòng)約束與制動(dòng)約束、A軸不同工況下的固有頻率及振型。通過(guò)與實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)對(duì)比分析驗(yàn)證了銑頭有限元模型的正確性。分析表明銑頭低階固有頻率過(guò)低,有發(fā)生共振的可能,銑頭殼是影響銑頭整體動(dòng)態(tài)性