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数控落地铣镗床主轴箱动力学分析与结构设计研究

畅越星  
【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。


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