高精度重型数控机床C轴分度装置的设计及分析

作     者：吴贵成 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：富宏亚

授予年度：2008年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：回程误差 双伺服电机消隙 C轴控制 精密分度定位 

摘      要：在数控车铣加工中心中,C轴即绕主轴(Z轴)的回转轴,与其它进给轴联动进行插补,可以实现主轴的精确定位,完成特殊轨迹的加工。在一次装夹中,具有C轴插补功能的机床可实现多工序、复合化加工,大大地提高其加工范围,提高了大型复杂零件的加工精度。 高精度重型数控机床是实现大型精密零部件加工的必备设备,机床C轴分度进给系统的设计是提高零件加工精度的关键技术。同时,无间隙、传动刚度高、阻尼特性好、传动效率高的分度装置,是车铣加工中心C轴传动进给系统的必备条件。 本文通过对机床分度进给系统的发展和应用的回顾,总结了国内外机床C轴分度进给系统的发展状况,对西门子840D数控系统控制双伺服电机驱动双齿轮消隙、双导程蜗轮蜗杆消除传动间隙的原理分析研究后,初步设计了高精度重型数控机床C轴分度进给系统,并进行了有限元分析和优化设计,最后对机床主轴进行了综合分析、对比分析和算法验证。 本文基于Siemens 840D数控系统的预载功能、静力和模态有限元分析以及优化设计理论三者相结合,对机床C轴分度进给系统进行初步设计、有限元协同仿真分析和优化优化。 研究结果表明,本文提出的设计方法和分析方案满足机床C轴设计的要求,达到了高精度重型数控机床主轴定位的精度要求,其方法可应用于工程实际问题的分析和设计。