大型数控龙门铣床主轴柔性传动系统设计,这是一篇与龙门铣床论文范文相关的免费优秀学术论文范文资料,为你的论文写作提供参考。
龙门铣床论文参考文献：
摘 要：相对于大型数控龙门铣床而言,主轴在铣床整体中占据关键地位,和铣床使用年限、加工精度等存在密切关联.大型数控龙门铣床内的主轴装置在滑枕处,和传动轴直接连接,而传动轴另侧和减速器连接,减速器相连于驱动电机,借助传动轴将驱动电机旋转运动传至主轴.主轴传动系统和传动轴的质量性能的高效和否,对大型数控机床龙门铣床的整体性能产生直接作用,其主轴柔性传动系统的创新设计显得尤为重要.
关键词：主轴；传动系统；创新设计
铣床指的是通过铣刀对工件展开铣削加工,可以在铣床中展开平面、沟槽、分齿零件、螺旋形表面和不同曲面的加工工作.和此同时,铣床还能够切断、加工回转体表面和内孔.因大型数控龙门铣床的生产效率和生产质量均高,在机械制造领域的应用较为广泛.
1 铣床及铣床滑枕研究现状
1.1 铣床研究现状
在1884年间,龙门铣床得以发明；随着现代社会的高速发展,半自动铣床出现并得到应用,通过挡块工作台可实现“进给-快速”,以及“快速-进给”的自动转换.在龙门铣床的应用过程中,其加工精度和使用年限得到飞速提升.随着数字化控制的广泛应用,在提高铣床自动化方面做出较大贡献.
早在七十年代,微处理数字控制系统和自动换刀系统在铣床方面得到广泛应用,在丰富其加工功能的同时,有效提高了效率和质量.在机械事业的成熟发展下,大部分机床操作开始采用数据编程,降低了劳动强度.同时,其适用范围和布局形式得到多元化发展,包括升降台铣床、龙门铣床、单柱铣床、单臂铣床等.
1.2滑枕研究现状
龙门铣床在加工大型工件斜面、平面中的应用较为广泛,尤其是大批量生产制造.大型龙门铣床的门式框架有立柱、顶梁构建而成,横梁可沿立柱导轨升降,装有铣头的滑枕装配在横梁上方,能够沿着横梁导轨进行横向运动.此外,部分铣床立柱还可以安装有水平主轴的铣头,能沿立柱导轨展开升降.这部分铣头能够对多个表面一同加工.每一铣头都装有相应的变速设备和驱动电机、主轴附件等.加工过程中,工作台中的工件可以随着操纵位置展开运动.
滑枕为大型数控龙门铣床的主要构件,其性能高效和否对机床工作效率产生直接影响.在机械制造领域一步步走向成熟的过程中,对大型零部件的要求逐渐提高.利用该零部件,能够实现对端面、内孔和外圆的车削加工,并丰富其平面、沟槽、曲面、斜面、内孔及外圆的铣削加工工作.可以从滑枕材料和主传结构等方面提升龙门铣床的强度,考虑到球墨铸铁的工艺性能,其强度、塑性、动负荷性能；相对于一般灰铸铁而言,其弯曲疲劳限度可超出1倍以上.自传统滑枕的工作过程中,其传动轴两侧的轴承支撑容易出现摩擦起热,阻碍铣床的安全运作.为解决这一难题,可以在铣床滑枕传动轴的构架中采用有限元分析技术,进一步改善传动轴的性能和结构,利用相关程序避免计算流程的复杂化,有利于提高设计质量,控制设计时间.
2铣床滑枕柔性传动轴设计
2.1主轴传动系统结构改良方案
考虑到主轴传动系统的不同影响要素,可以着手于结构进行改善,为提高大型数控龙门铣床的使用年限和加工精度,对主轴柔性传动系统展开研究.一般来说,传统主轴系统传动系统为刚性,传动轴两侧有轴承作为支撑,在加工、安装过程中要注意相应孔的同轴度；因传动轴的长度值较高,很难保障相应孔的同轴度.
此外,经改善后的主轴柔性传动系统,去除传动轴两侧的轴承支撑.通过柔性传统系统的自主调整,使得两侧位置不对应时能够自行调节,保证扭矩的可靠性.该传统系统仅需两个待加工的孔,利于传动系统加工精度和工艺性能的提高,合理控制了费用支出.
2.2材料选择
在材料选择过程中,需明确零部件的使用标准,考虑到载荷部位的危险性,要明确材料的重量比值、抗疲劳和抗断裂性能.大型数控龙门铣床主轴柔性传动系统的创新设计,突出了扭矩强度和韧度.例如：钛,外形类似于钢铁,材质却坚韧轻盈,密度较低；和铂金熔点相似,在1675℃之间,在军工及航天精密零部件中得到广泛应用.因钛的抗腐蚀特性明显,能够完整放置于任一强碱、强酸内,具备太空金属的使用优势.
现阶段,在龙门铣床主轴柔性传动系统所用的材料中,钛合金的强度最高.钛合金以钛为前提,融入相应的合金元素,具备良好的工艺性能和韧度.能够在两侧不对心的状况中传递转矩,利于延长系统的使用年限,合理控制对心难度和成本支出,及时消除风险隐患.
2.3过渡曲线确定
在计算机技术高速发展的背景下,有限元方法的应用逐渐普遍.通过对每一过渡曲线进行有限元分析,核对分析内容,可有效避免传统轴间过渡的圆角应力集中现象.在分析过程中,可采用由下至上的建模形式（点-线-面-体）；可构建二维面积网络,通过旋转得到相关三维映射网络有限元模型,该构建流程较繁琐,却有利于提升计算速率,保障计算数据的精准度.大型数控龙门铣床主轴若星传动系统的过渡主要采取样条曲线,利用过渡端和两侧轴承的连接,不仅能够控制应力集中,还能延长其使用年限.
3传动轴结构设计
3.1传动系统模型元件确定
一方面,惯性元件.主要指的是每一轴的旋转质量,即皮带轮、齿轮、卡盘等零部件.在传动系统运作过程中,这部分零部件的动力学原理,着重体现在转动惯量中.通常来说,一根轴中的惯性元件,能将这部分质量集中至轴两侧,出现等效圆盘,扭转变形忽略不计,则可以作为刚性圆盘使用,转动惯量主要为：
（1）
为转动惯量；m为等效圆盘质量；p为等效圆盘的等效直径.
另一方面,弹性元件,即两大等效圆盘间的轴段,对传动系统的作用主要体现在自身的扭转刚度.利用轴段间的转动惯量,能够在刚性圆盘中重叠,来控制轴扭转刚度的精准度.
3.2参数转换
具体参考主轴传动系统的建模知识,可以将轴扭转刚度值和转动惯量有效转至输出轴3,转换之后的惯量为164.01×103、146.06×103、8.71×103；其扭转刚度则为45.63×105、4.21×105、1.93×105.
3.3模态参数计算
以相关数学模型为基础,模态参数的计算则需要程序编写,并详细解出固有振幅、频率及模态柔度、势能分布率,绘制相关程序图.计算内容主要有元件总数、频率方程、扫频初值、扫频终值、扫频步长、频率方程、系统模态柔度、动能分布率、势能分布率、固有频率等；此外,要划分相应的性能参数数组、状态矢量数组、传递矩阵数组、矩阵数组等.合理控制模态柔度和势能分布率、扭转固有频率；参考动能分布率,适当降低质量.
3.4传动系统动态设计
以模态参数计算为前提,适当提升、降低元件刚度和质量.参考建模流程,合理分配齿轮和输出轴惯量.切实考虑轴自身刚度,轴承刚度、跨距等影响要素；在提高轴刚度的同时,需要适当增加其直径、刚度,降低跨距.此外,要适当降低轴、齿轮质量,如缩短轴长、缩小直径、改善齿轮构架.
另一方面,要参考能量平衡理论和模态柔度设计相关内容,科学分配阻尼.通过品质因素、阻尼比、粘性阻尼系数和对数减缩、损耗因子,呈现振动系统的阻尼特征.因阻尼均小,科学增强相应模态的弹性能分布率中的子结构阻尼.通常为了表征系统阻尼特性,会涉及到粘性阻尼系数c、损耗因子η、对数减缩δ等,它们间存在一定等效关系：
（2）
其中,V、D分别代表系统振动过程中的最大弹性能和每一振动周期中所耗散的阻尼能；Q是品质因数；为阻尼比.
4总结
本文着重分析了大型数控龙门铣床主轴柔性传动系统的创新设计,就传动轴结构、参数等提出进一步的改善方法.利用有限元计算方法,论证设计内容的可行性；分析传动轴的模态,不断寻找设计弊端,改善模拟技术,来保证计算数据的精准性,做到具体问题具体分析,控制实验成本.
参考文献：
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结论：适合龙门铣床论文写作的大学硕士及相关本科毕业论文，相关龙门数控铣床价格开题报告范文和学术职称论文参考文献下载。
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