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数控刀架的动态特性研究及齿轮传动系分析

左建军  
【摘要】:数控刀架既是用来装夹刀具的一种部件,也是用于转位换刀的一种装置。因此数控刀架不仅影响刀具的安装效果,也会影响机床的加工精度和加工效率。为改善国产数控刀架的品质,提升其国际竞争力,本课题开展了基于数控刀架的动态特性研究及齿轮传动系分析。归纳起来,本文的主要研究内容及成果如下:(1)对某伺服刀架的结构组成及工作原理进行了阐明,对刀架动态特性试验平台做了多样化且精细化的设计,通过发明制造相关的实验辅助装置及部件,选择合适的结构动态测试仪器,完成了刀架动态特性试验平台的主体搭建。这一系列的设计和发明,既确保了试验台的合理性,也方便了实验的操作且减少了偶然因素对实验结果的影响。(2)对不同安装方式和不同状态下的伺服刀架进行了多组动态测试,获得了较为全面的刀架动态特性参数,并对比分析了国产某刀架与国外某型号刀架的频率特性。这些动态特性参数既评估了在特定状况下的刀架动态特性,也为刀架的后续优化工作指引了方向。(3)对国产某新型伺服刀架虚拟样机建立了有限元模型,运用有限元分析软件进行了动力学仿真计算分析,包括模态分析和谐响应分析。通过分析该刀架的前六阶模态参数,既熟悉了刀架的振动特性,也发现了刀架结构的薄弱环节。(4)针对国产某型号伺服刀架在连续运转时齿轮传动系统辐射出异常噪声的问题,对刀架整机进行了连续运转时的振动测试,并对测试数据进行了频谱分析,找出其中的一个主要振动噪声源为一对啮合齿轮。并对该对问题齿轮进进行了校核和修形,有效改善了该对齿轮的啮合传动特性。


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