数控落地铣镗床主轴箱动力学分析与结构设计研究

【摘要】： 在数控机床中，进给伺服系统是数控装置和机床的中间联接环节，是数控系统的重要组成部分。通常设计进给伺服系统时必须满足一定的使用要求，才能保证进给系统的定位精度和静态、动态性能，从而确保机床的加工精确度。现代数控机床朝着高速、高效率和高精度的方向发展，进给系统的设计要求也就越来越高，因此深入研究数控机床进给系统的结构和伺服系统的动静态特性，这对数控机床性能的提高具有重要的理论和工程应用价值。本论文主要研究内容和结果有： (1)系统介绍了数控机床进给机械部件和伺服驱动系统组成的基础上，分析了进给系统的一些运动特性；(2)针对滚珠丝杠传动的进给机构，深入研究了进给机构中的摩擦、刚度、反向间隙等因素对进给系统动态性能的影响，并提出了相应的改进措施；(3)研究了滚珠丝杠进给机构的运动特性，提出了一个动态模型；(4)运用PRO／E软件建立了滚珠丝杠、镗轴、立柱实体模型，并运用有限元分析软件ANSYS进行模态分析，得到了系统的固有频率和振型；(5)基于机械振动理论，建立了进给系统的数学模型并对其进行了动力学分析，为伺服系统的动、静态性能分析提供理论依据；(6)通过对TK6915进给系统模型的仿真研究，获得了反映系统性能的仿真曲线，研究和分析了机械参数和间隙、死区等非线性因素对系统精确度的影响，提出了相应改进性能的措施，通过分析进给系统动静态性能的变化，给出了各设计变量对动态特性的影响规律。 本文的研究结果为数控机床进给伺服系统的设计、参数的选择及性能的改进提供了理论依据。