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作者：范然然昆明理工大学

学位级别：硕士

高端数控机床现已成为航空航天、汽车、装备制造等制造领域发展的核心装备。万能铣头作为数控加工中心的主要工作部件起到了非常关键的作用。通过对万能铣头球轴承-螺旋锥齿轮系统动力学性能分析,以此来改进万能铣头系统性能,进而提高... 详细信息

高端数控机床现已成为航空航天、汽车、装备制造等制造领域发展的核心装备。万能铣头作为数控加工中心的主要工作部件起到了非常关键的作用。通过对万能铣头球轴承-螺旋锥齿轮系统动力学性能分析,以此来改进万能铣头系统性能,进而提高机床系统运行稳定性与可靠性具有重要的意义。本文来源于国家自然科学基金项目“高性能滚动轴承-螺旋锥齿轮系统柔性多体接触动力学研究”(11462008)。基于多体动力学(Multi Body Dynamics,MBD)理论和有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)方法,建立了考虑球轴承保持架柔性变形以及主轴柔性变形的万能铣头球轴承-螺旋锥齿轮系统的多体动力学模型,分析了系统的动力学特性。主要研究工作如下:(1)运用经典Hertz接触理论,在ADAMS中建立了考虑保持架柔性化的角接触球轴承刚柔耦合多体动力学模型。分析了不同径向载荷和轴向载荷对角接触球轴承动力学特性的影响。分析发现:轴向载荷的增大对提高轴承运行稳定性具有明显的作用;径向载荷的增加会降低轴承运行的稳定性。(2)建立了成对双联角接触球轴承多刚体动力学模型以及双列角接触球轴承多刚体动力学模型,对比分析了两种不同类型的角接触球轴承在同一边界条件下的动态响应。研究发现:成对双联角接触球轴承与双列角接触球轴承动态响应具有一定的相似性,但是后者运行稳定性更好。(3)基于UG所建立的螺旋锥齿轮装配关系,利用角接触球轴承结合部整体等效为弹簧-阻尼的方法,建立了常见的45°、90°轴交角的角接触球轴承完全整体等效结合部-螺旋锥齿轮传动系统模型,分析了在不同等效刚度值下系统的动态响应,发现随着轴承整体等效刚度的增加,系统的动态性能更加稳定。通过对比基于MBD方法所建立的真实角接触球轴承-螺旋锥齿轮多刚体接触动力学模型,表明球轴承内部多体动态接触特性对螺旋锥齿轮传动系统动态性能有着重要的影响,这是传统的轴承结合部等效弹簧-阻尼建模方法所不能探究的。(4)建立了计及柔性保持架以及柔性主轴的万能铣头球轴承-螺旋锥齿轮系统刚柔耦合多体动力学模型,分析了低速重载和高速轻载下的万能铣头球轴承-螺旋锥齿轮系统的动力学特性。通过对齿轮振动加速度、齿轮接触力、球轴承内部接触力和保持架运行稳定性等计算结果分析表明:螺旋齿轮振动加速度频谱成分均表现为啮合频域及其倍频,低速重载时螺旋锥齿轮啮合特性较高速轻载时要稳定;轴承的动力学特性在高速轻载时较低速重载时不稳定。

关键词：万能铣头角接触球轴承刚柔耦合螺旋锥齿轮多体动力学

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双摆角数控万能铣头静力学分析

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机械设计与制造 2017年第5期 116-118,122页

作者：汪上杰郭旭红吉文正陆历历苏州大学机电工程学院江苏苏州215006 苏州江源精密机械有限公司江苏苏州215143

数控万能铣头作为五轴联动数控机床的核心部件,其结构和性能在很大程度上决定了整台机床的性能。利用ANSYS Workbench有限元分析软件,将不必要的零件简化为质量点添加到模型中,并考虑A轴摆动时的不同工况,分两步对铣头进行静力学分析。... 详细信息

数控万能铣头作为五轴联动数控机床的核心部件,其结构和性能在很大程度上决定了整台机床的性能。利用ANSYS Workbench有限元分析软件,将不必要的零件简化为质量点添加到模型中,并考虑A轴摆动时的不同工况,分两步对铣头进行静力学分析。结果表明铣头末端的最大位移由于A轴的摆动存在波动,C轴轴承联接处应力最大,是铣头的薄弱环节。另外,提出了一种新的施载、试验方法,并通过试验得到了铣头承受不同载荷时的实际变形,同时有效的验证了仿真的可行性与正确性。为万能铣头的设计及优化提供有效的技术支持,对解决万能铣头加工精度问题也具有一定的指导意义。

关键词：万能铣头 ANSYS Workbench 质量点静力学分析试验

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高速五轴加工中心万能铣头关键部件的可靠性分析及软件开发

高速五轴加工中心万能铣头关键部件的可靠性分析及软件开发

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作者：黄卓宏电子科技大学

学位级别：硕士

主轴作为高速五轴加工中心万能铣头的关键部件之一,其可靠性指标直接决定万能铣头的加工水平,并影响铣头的加工精度。随着技术的不断改进,生产出更高精度、更高强度、更小振动、更小变形及更低噪声的万能铣头已成大势所趋,因此对主轴的... 详细信息

主轴作为高速五轴加工中心万能铣头的关键部件之一,其可靠性指标直接决定万能铣头的加工水平,并影响铣头的加工精度。随着技术的不断改进,生产出更高精度、更高强度、更小振动、更小变形及更低噪声的万能铣头已成大势所趋,因此对主轴的可靠性分析具有十分重要的意义。本文以某机床GMC2000A龙门加工中心万能铣头的主轴为研究对象,通过可靠性相关理论展开研究与分析,主要完成工作如下:(1)首先根据主轴的尺寸参数完成主轴有限元几何模型的建立,其次通过分析主轴系统的工作原理得到模型的约束及载荷主要有:轴承约束、主轴后端面约束、切削力载荷及转速载荷等。在轴承约束的计算中,本文通过组合弹簧的形式对轴承进行简化,并通过轴承轴径向刚度系数经验计算公式确定弹簧的弹性系数。此外,文中还通过经验公式计算主轴在切削过程中所受切削力。(2)以主轴失效分析为切入点,将热失效和磨损失效作为主轴可靠性分析及性能评估的主要研究手段。对于主轴热分析失效,本文首先明确主轴的热源为轴承摩擦,进而根据热源的位置制定主轴的温度试验方案。此外,本文通过经验公式分析求解得出主轴热仿真载荷值,并通过有限元热仿真得到主轴热仿真结果。最后,通过仿真数据与试验数据对比可得的结论有:主轴没有发生热失效且其有限元模型的建立是合理的。(3)对于主轴磨损失效,本文首先借助经验公式建立主轴磨损量与振幅的关系,并制定主轴振动试验,由此获取主轴在工作环境中振幅与时间的函数关系,进而推导出磨损量与时间的函数关系式。此外根据经验可得,当主轴发生磨损失效时,主轴磨损量U与磨损面积S的比例通常在003左右,即当00U?3 S时,主轴发生磨损失效。最终通过上述失效条件,估算出主轴的平均无故障时间MTBF为2248.2h。(4)最后本文基于可靠性分析理论开发出一款机械可靠性分析软件UESTORE。除外,介绍软件各个功能模块的实现流程,并以万能铣头的主轴为分析对象,测试软件随机性分析、可靠性指标计算、热失效分析以及磨损失效分析等功能的运行情况。

关键词：万能铣头主轴可靠性热失效磨损失效软件开发

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万能铣头45°面检测研刮及计算

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机械工人（冷加工） 1998年第11期 22-23页

作者：张吉士徐健民胡毅齐齐哈尔第二机床厂工艺处 161005

万能铣头是铣镗床制造难度较大的机床附件之一,它用于扩大主机的加工范围。铣头上体与下体结合面为45°,见图1。斜面的接触面积要求每25mm×25mm不少于6～8个点。上体孔轴线与底面平行不大于0.015/500,旋转180°后处于垂直状态(图2)。... 详细信息

万能铣头是铣镗床制造难度较大的机床附件之一,它用于扩大主机的加工范围。铣头上体与下体结合面为45°,见图1。斜面的接触面积要求每25mm×25mm不少于6～8个点。上体孔轴线与底面平行不大于0.015/500,旋转180°后处于垂直状态(图2)。要求孔轴线垂直于底面不大于0.015/500,以上要求机械加工是达不到的,必须两件合研通过研制才能达到要求。

关键词：万能铣头精度检测研刮铣镗床

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万能铣头工作角度的计算

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华侨大学学报（自然科学版） 1999年第1期20卷 105-108页

作者：朱明阳华侨大学产业处

万能铣床在机械加工的过程中经常用到，特别在加工斜面的时候，可以通过万能铣头的水平轴和斜轴的旋转来获得各种不同的主轴工作位置，以适应加工中各种零件的不同要求．利用立体几何学的方法，分析主轴空间位置的形成原理；推导出加工... 详细信息

万能铣床在机械加工的过程中经常用到，特别在加工斜面的时候，可以通过万能铣头的水平轴和斜轴的旋转来获得各种不同的主轴工作位置，以适应加工中各种零件的不同要求．利用立体几何学的方法，分析主轴空间位置的形成原理；推导出加工任意斜面时万能铣头水平轴和斜轴旋转角度和所要加工的斜面角度间的关系．对万能工作台角度的计算，具有直接的参考价值．

关键词：万能铣床万能铣头工作角度计算

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