CKS6125数控机床主轴动态特性研究
数控机床主轴加工过程中的动态特性控制方法
数控机床主轴加工过程中的动态特性控制方法数控机床主轴是数控机床中的关键组成部分,其加工过程中的动态特性控制方法对于保证加工质量和提高加工效率至关重要。
本文将介绍数控机床主轴加工过程中的动态特性,并探讨几种常用的动态特性控制方法。
首先,让我们了解数控机床主轴的动态特性是什么。
在数控机床加工过程中,主轴的动态特性主要包括振动、松动、热变形等问题。
振动是主轴加工过程中最常见的问题,会导致加工表面粗糙度增加、加工精度降低等质量问题。
松动是指主轴的连接件松动,造成主轴与机床的配合间隙增大,也会导致加工质量下降。
热变形是由于主轴在高速运转时会产生较大的摩擦热量,导致主轴变形,进而影响加工精度。
为了解决上述问题,可以采取一些动态特性控制方法。
首先,合理的刀具安装和主轴平衡是控制振动的重要方法。
在刀具安装过程中,要保证刀具与主轴的连接紧固,减少刀具的偏心,避免因刀具偏心引起振动。
同时,在主轴的制造和装配过程中,进行动平衡调整,以减小主轴在高速运转时的振动。
在实际应用中,还可以通过定期检查和校正来保持刀具安装的准确性和主轴平衡的状态。
其次,采用合适的切削参数和工艺策略也可以有效控制主轴的动态特性。
通过合理选择切削速度、进给速度和切削深度等切削参数,可以减小主轴的振动和噪音。
此外,采用合理的工艺策略,如切削过程中的半径补偿和切削力控制等,也能减小主轴的振动,提高加工质量和效率。
此外,还可以利用各种传感器来监测主轴的动态特性,并通过反馈控制方法进行控制。
例如,可以通过在主轴上安装加速度传感器来实时监测主轴的振动情况,并通过反馈控制方法来调整切削参数和工艺策略,从而实现主轴的动态特性控制。
最后,定期维护和保养主轴也是保证主轴动态特性稳定的重要手段。
定期清洗和润滑主轴的连接件,检查主轴的工作状态,及时更换磨损的零部件,可以延长主轴的使用寿命,保持其稳定的动态特性。
总结起来,数控机床主轴的动态特性控制方法包括合理的刀具安装和主轴平衡、采用合适的切削参数和工艺策略、利用传感器进行监测和反馈控制以及定期维护和保养主轴。
机床主轴系统的动态特性研究
机床主轴系统的动态特性研究引言:机床作为制造业中的重要设备,起着关键的作用。
而机床的核心部件之一,主轴系统,直接影响着机床的性能和精度。
因此,研究机床主轴系统的动态特性,对于优化机床设计和提高加工效率具有重要意义。
一、机床主轴系统简介机床主轴系统是机床的核心部件之一,主要由电机、轴承、刚性连接件等组成。
它承载着传递动力和负载的功能,同时具备高速运转和精确控制的要求。
二、机床主轴系统的动态特性1. 动态刚性机床主轴系统的动态刚性是指在外界作用下,主轴系统的变形程度。
它直接影响着机床的切削精度和表面质量。
动态刚性的研究中,需要考虑轴承、刚性连接件的刚性和主轴的轻负载刚度。
2. 动态特征频率机床主轴系统具有多个共振频率,它们对应着系统的固有振动频率。
在机床的实际工作中,共振频率的发生会导致机床的振动加剧,甚至发生共振破坏。
因此,研究机床主轴系统的动态特征频率,是保证机床运行安全和精度的重要手段。
3. 动态不平衡机床主轴系统在高速运转时,常常会出现动态不平衡现象。
不平衡会导致系统振动加剧,降低机床的加工精度和表面质量。
因此,研究机床主轴系统的动态不平衡特性,有助于提高机床的稳定性和加工质量。
三、机床主轴系统动态特性的研究方法1. 实验方法实验方法是研究机床主轴系统动态特性的常用手段。
通过在实验台上设置传感器,测量主轴系统的振动和共振频率。
同时,通过调整传动系统的参数,得到不同工况下的动态特性参数。
2. 数值模拟方法数值模拟方法是基于有限元理论和计算流体力学理论,对机床主轴系统进行模拟和分析。
通过建立数学模型,求解主轴系统的振动方程和流体流动方程,得到系统的动态特性。
3. 优化设计方法优化设计方法是通过改变机床主轴系统的结构参数,以优化系统的动态特性。
通过优化设计,可以提高系统的刚性、降低共振频率、减小不平衡量等,从而提高机床的性能和精度。
四、机床主轴系统动态特性研究的应用和前景1. 应用研究机床主轴系统的动态特性对于优化机床设计、提高加工效率和质量具有重要意义。
CNC机床加工中的机床刚性与动态特性
CNC机床加工中的机床刚性与动态特性CNC(Computer Numerical Control)机床是一种通过计算机控制的精密加工设备,被广泛应用于各种工业生产领域。
在使用CNC机床进行加工时,机床的刚性和动态特性是影响加工质量和效率的重要因素。
本文将深入探讨机床刚性和动态特性在CNC机床加工中的作用和影响。
一、机床刚性的意义机床刚性是指机床在受到外力作用时不发生形变的能力。
在CNC机床加工中,机床刚性对于保持加工精度和提高加工效率至关重要。
机床刚性的好坏直接影响加工件的尺寸精度和加工表面的质量。
在高速切削加工中,机床需要承受较大的切削力和振动力,如果机床刚性不足,就会导致机床变形和振动,进而引起加工精度下降和工具寿命减少。
因此,提高机床刚性是保证CNC机床加工质量和效率的重要手段。
二、机床刚性的影响因素机床刚性受多个因素的影响,下面列举几个主要的因素:1. 机床结构:机床的结构决定了机床的刚性。
一般来说,采用箱式或整体床身结构的机床刚性较好,而采用板式结构的机床刚性较差。
2. 机床材料:机床材料的选用对机床刚性有一定的影响。
常见的机床材料如铸铁和钢材,在机床设计中需要根据要求选择适当的材料。
3. 螺纹传动:螺纹传动对机床刚性有重要影响。
螺纹副的松动和磨损会导致机床的刚性下降,因此在使用螺纹传动时需要定期检查和维护。
4. 精密导轨:精密导轨是机床刚性的重要组成部分。
采用高精度的导轨可以提高机床的刚性,从而提高加工质量和效率。
三、机床动态特性的意义机床的动态特性是指机床在加工过程中产生的振动、冲击和响应等动态行为。
了解和控制机床的动态特性对于提高加工效率和延长工具寿命具有重要意义。
在高速切削和复杂轮廓加工中,机床的动态特性会显著影响加工表面的质量和工具的寿命。
振动会使切削过程不稳定,导致切削力波动,进而引起加工件表面的纹理和毛刺。
因此,通过调整加工参数和控制机床的动态特性,可以有效避免这些问题。
CK6125数控车床主传动系统设计
目录摘要 (II)ABSTRACT. (III)第一章前言 (1)1.1课题背景及目的 (1)1.2国内外研究现状及发展趋势 (1)1.2.1 数控系统的发展趋势 (1)1.2.2 我国数控车床的研究现状及发展趋势 (2)1.3课题研究内容及方法 (5)1.3.1 课题研究内容 (5)1.3.2 研究方法 (5)1.4论文构成 (5)第二章主传动系统的设计 (6)2.1主传动系统的设计要求 (6)2.2总体设计 (6)2.2.1 拟定传动方案 (6)2.2.2 选择电机 (7)2.2.3 主运动调速范围的确定 (9)2.2.4 转速图 (11)第三章传动系统零部件设计 (12)3.1传动皮带的设计和选定 (12)3.1.1.V带传动设计 (12)3.2轴系部件的结构设计 (14)3.2.1 I轴结构设计 (14)3.2.2 II轴结构设计 (17)3.2.3电磁摩擦离合器的计算和选择 (21)第四章主轴结构设计 (23)4.1对主轴组件的性能要求 (23)4.2轴承配置型式 (24)4.3主要参数的确定 (24)4.4主轴头的选用 (25)4.5编码器的选择与安装 (25)第五章结论 (27)参考文献 (28)致谢 (29)摘要:数控车床不仅能够车外圆还能用于镗孔、车端面、钻孔与铰孔。
与其他种类的机床相比,车床在生产中使用最广。
本论文首先介绍了我国数控机床发展的过程与现状,并分析了其存在的问题;对数控机床的发展趋势进行了探讨;并对c6140数控车床主轴箱传动系统进行了设计与计算。
主轴箱有安装在精密轴承中的空心主轴和一系列变速齿轮组成。
数控车床主轴可以获得在调速范围内的任意速度,以满足加工切削要求。
目前,数控车床的发展趋势是通过电气与机械装置进行无级变速。
变频电机通过带传动和变速齿轮为主轴提供动力。
通常变频电机调速范围3—5,难以满足主轴变速要求;串联变速齿轮则扩大了齿轮的变速范围。
本设计将原来的带轮不卸荷结构变为了带轮卸荷结构,使输入轴在带处只受转矩,将轴上的径向力传动到车床机体上,改善了输入轴的受力情况。
基于ANSYS的CKS6125数控机床主轴的模态分析
Wa gH n — ig , oR ij H a gH n k n n og bn A u-i , un a - u n
( . iy ealri l ni n et suc ee p n C . Ld XnuJ nx 3 80 ,hn ; 1Xnum t ugc v o m na r o r s vl m t o , t , i i g i 3 0 1 C i l ae r l e e d oe y a a
Ab t a t s r c :A h e - i n i n d lo S 2 c i e to p n e i e tb ih d t r e d me so a mo e fCK 61 5 ma hn o l i d s sa ls e .T e v b ai n mo a n l ssi d l s l h i r t d a ay i s ma e o l b s d o n t l me t t o a e n f ie ee n h d.T e f s v au a f q e c e n i r t n mo es o e C 6 2 c i e t o p n l i me h rtf e n t rl r u n is a d v b ai d l ft KS 1 5 ma h n o ls i de i i e o h
摘
要: 建立 C S 15机床 主轴 的三维实体模 型 , 于 A S S有 限元 分析 , C S 15机床 主轴进行 了模 态分析 , K62 基 NY 对 K 62 得 出了 C S 15机床主 轴 前 五 阶 固有 频 率 和振 型。掌握 C S 15机 床 主 轴各 阶振 动 模 态 的 特 点 , 利 于 K 62 K 62 有
数控机床主轴系统动力学特性分析
数控机床主轴系统动力学特性分析摘要:数控机床主轴系统的动力学特性直接影响着机床的加工精度、加工效率。
文章在总结前人研究成果的基础上,对数控机床主轴系统动力学分析方法进行了综述研究。
介绍了表征主轴系统动力学特性的参数,主要有静刚度、动刚度、极限切削宽度、固有频率及振型、阻尼特性和动响应。
对现有的关于主轴系统动力学特性分析方法进行了归纳与总结,主要包括有限元法、传递矩阵法、阻抗耦合法、实验法等。
关键词:主轴系统动力学分析方法数控机引言数控机床主轴系统包含主轴、轴承、刀柄、刀具(或工件)等零部件,是数控机床的重要子系统。
主轴系统的动力学特性,直接影响工件的加工精度、表面粗糙度和生产率,因而围绕主轴系统的动力学设计与分析,受到了企业界及学者的广泛关注。
特别地,近年来以高速加工为特点的高档数控机床需求量与日俱增,因而主轴系统的动态设计就显得更加重要了,良好的主轴系统动力学性能主要体现在高刚度、振动小、变形小、噪声低,即具有优越的抵抗受迫振动和自激振动的能力。
目前,我国国产的高档数控机床的总体性能与发达国家相比还有一定的差距。
其中主轴系统动力学性能差是一个重要的原因,因而,如何提高主轴部件的动态性能,就成了机床制造业中的一个重要研究问题。
一、动力学特性的关键问题及未来的研究趋势表征主轴系统动力学特性的参数主轴系统的动力学特性是一个广义的概念,泛指与主轴系统抗振性、稳定性相关的所有性能指标。
二、主轴系统动力学特性的分析方法主轴系统动力学分析的主要内容创建主轴系统的动力学模型;分析确定表征主轴系统动力学性能的各种参数;对主轴系统动力学性能进行评价与预估;设计调整影响主轴系统动力学性能的各种要素,即实施优化设计。
长期以来,学者们在不断探索与实践中,围绕数控机床的主轴系统,提出了多种动力学分析方法。
主要包括有限元法、传递矩阵法、阻抗耦合法、实验分析法等。
2.1主轴系统动力学特性的有限元分析法利用有限元分析法可以对主轴系统进行静力学分析获取静刚度,动力学分析获得固有频率、动响应以及实施优化设计。
数控机床主轴静动态特性分析与优化设计
数控机床主轴静动态特性分析与优化设计数控机床主轴的静动态特性分析与优化设计在机床设计中扮演着重要的角色。
主轴的质量、刚度和动力性能直接影响着数控机床的加工精度和生产效率。
因此,针对数控机床主轴的静动态特性进行分析和优化设计是非常必要的。
首先,对数控机床主轴的静态特性进行分析是基础。
静态特性主要包括主轴的刚度、负载能力和转速范围。
刚度是指主轴在受力时的变形能力,直接影响着机床的切削精度。
负载能力指主轴能够承受的最大切削力或轴向力,取决于主轴的结构和材料。
转速范围则指主轴的最大和最小可工作转速,根据机床加工要求和主轴的功率决定。
其次,对数控机床主轴的动态特性进行分析是优化设计的重要环节。
动态特性主要包括主轴的运行平稳性、动态刚度和各模态的特性频率。
运行平稳性是指主轴在工作状态下的振动情况,对加工表面质量和刀具寿命有重要影响。
动态刚度是指主轴在受力时的变形能力在一定频率下的响应能力。
各模态的特性频率则表征着主轴在不同振动模态下的响应频率和振动幅度。
针对数控机床主轴的静动态特性,可以采取以下优化设计措施。
首先是通过优选材料和适当加工工艺来提高主轴的刚度和负载能力。
其次是采用适当的轴承和润滑方式,减小主轴的摩擦和磨损,提高运行平稳性。
此外,还可以通过调整主轴的结构和参数来提高动态刚度和各模态的特性频率。
例如,增加主轴的直径、改变轴承支撑形式等。
在数控机床主轴静动态特性优化设计过程中,还需要考虑与其他系统和结构的配合,如主轴驱动装置、刀具系统等。
同时,结合实际工艺要求和机床制造能力,进行多种参数的优化设计,以实现最佳的综合性能。
总之,数控机床主轴的静动态特性分析与优化设计是非常重要的工作,直接关系到数控机床的加工质量和生产效率。
通过对主轴材料、结构和参数的优化设计,可以提高数控机床主轴的静态刚度、负载能力和动态性能,进而提高数控机床的加工精度和生产效率。
数控机床关键部件动态特性分析
数控机床关键部件动态特性分析【摘要】现代科学技术不断发展,数控机床已经应用于各个企业中,而主轴组件是数控机床的最重要组成部分,主轴部件的动态性能好与坏直接影响着数控机床加工性能的优劣,本文就是针对主轴部件的动态特性展开理论分析和研究。
【关键词】数控机床;主轴部件;动态分析一、前言随着社会的不断进步,市场需求量日益增多,人们对产品质量的追求提高,企业为了能够适应市场发展环境就必须提高自身的加工技术,因此数控机床得以被广泛应用。
主轴部件是机床的重要部件之一,其精度、抗震性和热变性对加工质量都有直接影响,特别是数控机床在加工过程中不进行人工调整,这些影响就更为严重。
数控机床主轴部件在结构上要解决好主轴的支承、主轴内刀具的自动装夹、主轴的定向停止等问题。
机床主轴的前部安装的刀柄刀具和被加工工件,直接参与切削加工的整个过程,其性能直接影响着精、表面粗糙度、加工质量及效率。
研究表明中型车床在不同频率的动载荷作用下,主轴部件在综合位移中所占的比例最大,未处共振状态下占30%~40%,共振状态下占60%~80%。
二、机床主轴动态研究的内容在数控机床当中无论哪一种类型的机床,其主轴同传动轴在使用的过程中,都是要进行运动和扭矩的传递来确保轴上的传动件以及轴承可以正常运作,二者的工作看起来很相似,但还是有区别的,主轴要直接去带动所要加工的工件或者刀具加工,因此主轴不仅仅具有一般传动轴的功能,还有更多的功能。
所以为了使整个主轴部件的整体精度可以得到保证,就必须要找出影响主轴质量的主要因素,消除各个因素当中不良的影响,只有这样主轴的整体质量才能不断的提升,查阅相关的资料可以知道,影响主轴质量的主要因素主要有以下的几个方面,分别是主轴的结构、主轴的主要参数、静刚度的设计验算、主轴材料及热处理和技术要求。
在这里需要特别说明的是主轴的硬度是直接影响主轴、主轴部件的精度和寿命的一个重要原因,同时也会影响机床的加工精度和使用寿命。
数控机床主轴系统动力学特性分析方法研究
等 。指 出 了主 轴 系统结 合部 的动 力 学建模 与 参数 辨 识 是研 究 主轴 系统 动 力 学特 性 的 关键 问题 。 最后 ,
简要 论述 了主 轴 系统 动 力 学研 究 的发展 趋 势 , 即未 来应从 主 轴 系统 的精 准 建模 、 力 学综 合优 化 和 动 态 动
测试及 分析 等 方面进 行 深入研 究 。 关 键词 : 主轴 系统 ; 力 学 ; 动 分析 方 法 ; 控机床 数 中图分 类号 : G 0 .4; H l T 52 1 T 13 文 献标 识码 : A
Re e r h o nay i e h d o sa c n A lss M t o fDyna i h a t rsi s f r S n e Sy t m f NC a h ne To l m c C ar c e itc o pi dl se o M c i o
c ai l n ier g& A tm t n N r es r nvr t, hn a g1 C ia h nc g ei aE n n uo ai , ot at nU i s y S ey n 18 hn ) o h e ei 1 0 9,
A bsr c :M c nng a c r c nd m a hnig e ce y f N C ta t a hii c u a y a c i n f inc o m a h e t lae i fu n e t e d a i i c i oo r l e c d by h yn m c n n
GUAN — o , S Xi来自 u。 UN e W i( . h n a gMa hn o l( ru ) Lmi d La i t Co a y,S e y n 4 1 S e y n c ie to go p i t ibly mp n e i h n a g 1 01 2,C ia . c o lo — 1 h n ;2 S h o fMe
精密数控机床主轴系统热动态特性分析与研究
振 型叠 加法 利用 结构 的振型 缩减 和解耦 运 动方
程, 对各 个模 态 响应 进行 叠加 , 到一定 外 载荷 时 间 得
较 为 明确 , 更便 于 利用 系统 较 低 的若 干 阶 固 有频 率
・
9 ・ 2
《 技术 新工 艺 》・ 加 工工 艺技 术与 材料 研 究 2 1 新 热 0 1年 第 7期
K 。选 择 时 间步长 △ 和参 数 0 形 成 系 统有 效 的系 , 数矩阵:
一
+ K
CNC , d e m i d r l ton hi b t e n c ng o e pe a ur nd he t r a d f m a i n f t s i e s t m , e t b etr ne e a i s p e w e ha e f t m r t e a t he m l e or to o he pndl yse sa
精 密 数 控 机 床 主轴 系 统 热 动 态 特 性 分析 与研 究
汪 红 波 ,王 建 强
( 浙江 师 范 大 学 机 电技 术 研 究 中心 , 江 金 华 3 1 1 ) 浙 2 0 9
摘 要 : 解决 了因主轴 热 变形 引起 的 数控 机 床 加 工 精度 下 降的 问题 , 立 了精 密数 控 机 床 主 轴 径 向 建 和 轴 向动 态 热 变形 的计 算机 精 细数值 计 算模 型 和主 轴热误 差动 态预 报 理 论模 型 , 以期 揭 示温 度 变化 对精 密数 控机床 加 工精 度 的影 响机 理 , 为精 密数 控机 床 综合误 差补 偿提 供 理 论依 据 和技 术 支撑 。本 文 采 用理
机床主轴动静态性能实验研究
机床主轴动静态性能实验研究主轴刚度是机床主轴系统重要性能指标,它反映了主轴单元抵抗静态外载荷的能力,与负荷能力及抗振性密切相关。
现对某型高精度数控卧式坐标镗床主轴刚度进行试验测试,验证理论模型的正确性,为进一步的理论分析及仿真提供可靠性依据。
标签:主轴刚度;坐标镗床;试验分析引言主轴作为机床的主要组成部分,其性能的好坏直接决定了机床的性能的高低。
主轴单元的动静态特性包括主轴的变形、共振频率、临界转速和动态响应等,其对主轴的速度和精度性能有极大的影响,主轴性能测试实验[1]是研究主轴动力学特性及工作性能的重要组成部分,在理论研究的基础上,通过实验测试验证理论模型的正确性和精确性,对于完善理论模型,进而使理论仿真结果可以直接指导主轴的设计计算以及推广理论仿真的应用研究具有重要意义。
1 主轴静刚度测试实驗主轴静刚度是主轴轴承和主轴刚度的综合反映,在高速运转过程中,机床主轴在静刚度值低的情况下,会出现挠度增加,变形加大,影响加工精度等问题。
掌握准确的主轴静刚度值是提高机床加工精度的前提条件之一,而对主轴进行静刚度测试是获得静刚度最直接,最有效的方法。
本文先后进行了主轴静刚度测试实验、模态测试实验、动态响应测试实验、频率响应函数测试实验1.1 实验内容和目的主轴静刚度[2]是指在切削力的作用下主轴抵抗变形的能力,通常以主轴前端产生单位位移时,在位移方向上所施加的作用力来表示。
现对某机床厂生产的TGK46100高精度数控卧式坐标镗床主轴进行静刚度测试,采用加载装置对主轴垂直方向进行加载,并利用千分表测量刀杆前端位移。
根据静刚度定义对测量数据进行拟合得到加载力与变形拟合曲线,其斜率即主轴系统的静刚度。
当在机床主轴与工作台之间,沿与X轴、Y轴和Z轴夹角为300的方向施加静载荷时,分别测量主轴相对工作台在X向、Y向、Z向的位移,以得到主轴部件相对于机床工作台的径向静刚度和轴向刚度。
在工作台和主轴系统之间施加作用力,测量主轴系统相对于工作台面的变形,寻找机床的受力薄弱环节。
精密数控机床的动态性能研究
精密数控机床的动态性能研究随着工业技术的不断进步,精密数控机床在制造业中起到了举足轻重的作用。
精密数控机床以其高精度、高质量以及高效率的优势,成为现代工业中不可或缺的设备之一。
然而,在实际应用中,如何提高精密数控机床的动态性能,已经成为工程师们面临的重要问题之一。
首先,我们来分析精密数控机床的动态性能研究的意义。
精密数控机床的动态性能直接关系到加工质量的高低、工作效率的提升以及对各类工件的适应性。
因此,提高精密数控机床的动态性能,不仅有助于提高生产效率,还能够降低成本,提升企业竞争力。
其次,精密数控机床的动态性能研究中,需要关注的关键问题有哪些?在研究精密数控机床的动态性能时,需要考虑机床在运行过程中受力情况、振动情况以及加工质量的稳定性。
首先,通过数学分析和仿真模拟,研究机床在不同工况下的受力情况,从而确定合理的结构设计和材料选择。
其次,利用振动测试技术和信号处理技术,分析机床在高速运动过程中的振动情况,从而优化结构设计,减少振动影响。
最后,通过实际加工试验,验证机床的加工质量的稳定性,为机床的动态性能评估提供有效的依据。
接下来,我们需要关注的是精密数控机床动态性能研究中的关键技术。
首先,需要关注机械结构设计方面的问题。
科学合理的机械结构设计是提高精密数控机床动态性能的前提。
其次,需要关注机床的驱动系统设计。
驱动系统的稳定性和精准性对于提高机床的动态性能至关重要。
此外,需要关注控制系统设计和优化。
控制系统的高效运行和精确控制可以提高机床的动态性能。
最后,需要关注精密数控机床的传感器技术和信号处理技术。
高精度的传感器和优化的信号处理技术可以提供准确的信息,为机床的动态性能研究提供有效的数据支持。
最后,我们需要关注的是精密数控机床动态性能研究的前景和挑战。
随着工业技术的不断进步,对精密数控机床的要求也越来越高。
因此,精密数控机床动态性能研究具有广阔的应用前景。
然而,实际中还存在一些挑战,如如何平衡机械结构的刚度和动态响应、如何提高控制系统的稳定性和响应速度等。
CK6125数控车床的主传动系统设计
目录设计简介 (1)第一章参数的确定 (2)1.1 车床的规格系列和类型 (2)1.2 参数确定 (4)1.2.1主传动的运动参数和动力参数确定 (4)①极限切削速度Umax,Umin (5)②公比ψ的选定 (5)③转数极数Z (5)④确定主轴转速数列 (6)1.2.2电机功率-动力参数的确定 (8)第二章主传动运动设计 (9)2.1 结构式、结构网与转速图的拟定 (9)2.1.1 结构式或结构网的拟定 (9)2.1.2 转速图的拟定 (10)第三章齿数及带轮直径的确定及相关验算 (13)3.1 齿轮齿数确定的原则和要求 (13)3.2带轮直径的确定 (14)3.3 确定齿轮齿数 (19)3.4 主轴转速系列的验算 (20)3.5 传片式摩擦离合器的选择和计算 (22)第四章传动件计算转速及其确定 (23)4.1主传动系统的功率特性及计算转速 (23)4.2其他传动件计算转速的确定 (24)第五章传动件的估算和验算 (26)5.1 三角带传动的计算 (26)5.2 齿轮模数的估算和计算 (28)5.3 传动轴的估算和验算 (30)第六章主传动结构设计 (33)6.1 主轴变速箱装配图 (33)总结 (36)参考文献 (37)附录:摘要机床是机械加工的重要设备,在机械制造中占有重要的地位。
在一般的机器制造中,机床所担负的加工工作量占总制造工作量的40%-60%,机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用。
本次设计的题目是机床主传动设计。
设计内容包括:确定有关尺寸参数、运动参数及动力参数;据所求得的有关运动参数及给定的公比,写出结构式,校验转速范围,绘制转速图;确定各变速组传动副的传动比值,定齿轮齿数、带轮直径,校验三联滑移齿轮齿顶是否相碰,校验各级转速的转速误差;绘制传动系统图。
关键词:参数;传动比;结构式;转速图;转速误差;传动系统图ABSTRACTLathe is an important machining equipment, machinery and holds an important position. In the general machinery manufacturing, machine processing shouldered by the total manufacturing work accounts for 40-60% of the workload. Machine modernization of the national economy building plays a major role. The design is Ordinary main drive design. Rebuild right design for the main drive to master machine side case design, and machine tools can reasonably determine the main technical parameters; Transmission master machine design and the calculation method; structural design and master the method of calculation, and so on. Design elements include: a parameter to determine the size, movement parameters and dynamic parameters; According to the two sought by the movement parameters and to the transmission ratio, as well structured and testing speed, rendering ageing period; to determine the variable speed drive Group Vice drive ratio gear teeth fixed, pulley diameter, Check triple Top Gear slip whether a collision speed calibration levels of speed error; Drawing drive system diagram.Keywords: parameter; transmission ratio; structured; ageing period; speed error; drive system diagram.第1章绪论一、毕业设计的目的1、毕业设计属于机械系统设计课的延续,通过设计实践,进一步学习掌握机械系统设计的一般方法。
机床主轴动静态特性分析项目讲义
机床主轴动静态特性分析机床主轴通常在高速状态下工作,因此其动静态特性必须很高,才能满足加工质量要求,因此对机床主轴进行静力学分析和模态分析是很有必要的。
静力学分析主要是得出机床主轴的刚度,并且得出在典型加工条件下,主轴前端的最大位移,看其是否满足静态要求;动力学分析得出主轴振型以及主轴固有频率,从而判断主轴设计是否合理,并且在此基础上优化结构设计。
机床主轴的动态特性包括临界转速、主振型和固有频率等方面,这是机床主轴动态特性的主要方面。
当机床主轴的转速达到或接近临界转速时,会引起机床的共振,使机床震动加剧,加快刀具的磨损,降低加工质量,恶化加工环境。
因此为了避免这种情况的发生,对机床主轴的临界转速的研究是很有必要的。
为了保证加工质量及加工安全要求,主轴的最高转速应该低于临界转速的百分之七十五。
1.机床主轴静态特性分析(1)建立模型打开proe软件界面,建立如图(1)所示模型,并导入ansys workbench中图1 主轴模型的建立(2)添加材料属性信息机床主轴的材料为40Cr,其相关参数见下表(1):(3)设定网格划分参数并进行网格划分制定网格尺寸为3mm,进行网格自动划分,划分结果如图(2)图2网格划分结果(4)施加载荷以及约束对有限元模型进行加载时,按照机床在典型加工工艺条件下工作进行计算,算出其在切削时的径向力,如在前面的3.2.2章节已经得出在此工况下轴的受力,在进行静态分析时,其唯一载荷为主轴前端施加的切削力的径向分量 Fr= 193.8 N 。
前轴承为固定端,故只约束其X 方向的移动自由度,后轴承在轴向(X 向)存在游动。
然后进行求解,最终得出机床主轴的静力变形如图(3)所示。
图3 机床主轴静力变形云图从图(3)中可以得出,主轴前端最大变形量为Max=1.14μm ,因此主轴静刚度为: MaxF rr =K 代入数值得:r K =170N/μm 。
在后期的参考文献的查找中以及老师的指导下,发现如果把前端三个轴承等效为一组弹簧时,结果误差很大。
数控机床的主轴加工过程中的动态特性调节方法
数控机床的主轴加工过程中的动态特性调节方法数控机床是现代制造业中非常重要的设备之一,它具有高精度、高效率和多功能等优点,在工业生产中得到广泛应用。
而数控机床的主轴作为一种重要的加工工具,其动态特性对加工质量和生产效率有着重要影响。
因此,如何调节数控机床的主轴动态特性成为提高加工质量和效率的关键。
在数控机床的主轴加工过程中,为了保持其稳定性和减少振动,可以采取以下动态特性调节方法:1. 振动分析和监测:通过使用振动传感器、加速度计等设备对数控机床主轴进行振动分析和监测。
这可以帮助我们了解主轴的振动频率、幅度以及工作过程中可能出现的问题。
通过准确分析振动数据,可以找到主轴振动的根本原因,并采取相应的措施来降低振动。
2. 动态平衡技术:主轴的不平衡是导致振动的主要原因之一。
为了解决这个问题,可以采取动态平衡技术。
动态平衡是通过在主轴上安装质量均匀的配重块,使主轴在工作时达到平衡状态。
这样可以减少振动产生的力矩,提高主轴的工作效率和加工质量。
3. 模态分析和优化设计:通过模态测试和分析,可以了解主轴在不同工作状态下的固有频率和模态形态。
基于模态分析的结果,可以通过对主轴结构进行优化设计,改善其刚度和降低共振频率。
这样可以减少主轴在工作过程中的振动和共振现象,提高加工质量和稳定性。
4. 主轴轴向力和轴向刚度控制:主轴轴向力和轴向刚度对于主轴动态特性的调节非常重要。
通过调整轴向力和刚度,可以使得主轴在不同工况下保持稳定的切削过程。
在实际应用中,可以采用电磁轴承等装置控制主轴的轴向力和轴向刚度,以实现主轴动态特性的调节。
5. 控制系统优化:数控机床的控制系统对于调节主轴动态特性也起着重要作用。
通过优化控制系统的算法和参数设置,可以在加工过程中动态调整主轴的速度、加速度和切削力等参数,以实现更高的加工质量和效率。
同时,控制系统还应具备实时监控和自适应调节的能力,以适应不同工况和加工要求。
总之,数控机床的主轴动态特性调节是保证加工质量和提高生产效率的关键。
数控机床的动态精确度定位问题研究
数控机床的动态精确度定位问题研究随着科技的不断进步,数控机床逐渐取代了传统机床,在各个工业领域发挥着重要的作用。
然而,在数控机床的运行过程中,其动态精确度定位问题一直是制约其发展的重要因素之一。
为了解决这个问题,需要对数控机床的动态特性进行深入研究。
首先,数控机床的动态精确度定位问题是由多个因素共同影响而产生的。
机械结构刚度、伺服系统的扭刚度、导轨滚珠螺母副的气动弹性以及传动系统的精度误差等都会对数控机床的动态精确度造成影响。
因此,要解决这个问题,需要从多个方面入手进行研究。
其次,数控机床动态精确度定位问题的研究可以从几个方面展开。
首先是机床的结构设计优化。
通过对机床结构进行合理的工程设计,可以提高机床的刚度和稳定性,从而改善其动态精确度定位问题。
其次是伺服系统的设计和调整。
伺服系统是决定机床运动控制精度的关键部分,因此需要对其进行优化设计,同时采取合适的调整方法,如PID控制等,以提高机床的动态精确度。
此外,还可以采用动态补偿技术,对机床的误差进行在线补偿,以进一步提高机床的动态精确度。
另外,数控机床动态精确度定位问题的研究还可以从数学模型建立的角度进行。
通过建立数学模型,可以对机床的动态特性进行描述和分析,进而找到影响机床动态精确度的关键因素。
然后,可以通过仿真和实验,验证数学模型的准确性,并提出改进方法。
通过数学模型的研究,可以为解决机床的动态精确度定位问题提供科学依据。
此外,数控机床动态精确度定位问题的研究还可以从传感器技术的角度进行。
传感器是获取机床运动状态信息的关键装置,因此需要采用高精度、高速响应的传感器,以准确获取机床的动态特性信息。
同时,还需要对传感器进行校准,以提高测量精度。
通过传感器技术的研究,可以提高机床动态精确度定位问题的解决能力。
综上所述,数控机床的动态精确度定位问题是一个综合性的研究课题。
通过从机床结构设计、伺服系统优化、数学模型建立和传感器技术等方面入手进行深入研究,可以逐步解决数控机床的动态精确度定位问题,提高机床的运行精度和稳定性,推动数控机床的发展。
数控机床动态特性测试与分析研究
常规 的机 床设 计通 常 只考 虑机 床结 构 的静 态特 性
加 2 表 面 的 恶 化 , 加 速 刀 具 的 磨 损 ,影 响 加 工 精 度 , 1 2
而忽 略 了其 动态 特 性 的研 究 , 机 床 的动 态性 能 对 机 而 床 的 加 工 精 度 和 加 工 效 率 都 有 直 接 的 影 响 。 别 是 对 特 于 高 转 速 、 效 率 的 高 档 数 控 机 床 ”】在 一 定 条 件 下 , 高 , 由 于 其 回 转 部 件 的 不 平 衡 、 削 力 变 化 时 ,会 产 生 激 切
参数。 测试 结果表明 , 主要薄弱环节 集中在 滑枕 、 滑板、 立柱处。 将现代测 试手段和模 态分析技术相 结合 , 在综合 分析 实验
结 果 的基 础 上 , 出在 滑 枕 处 增 加 镶 条 来提 高机 床 动 刚度 的 方 法 , 用 实验 验 证 了改 进 措 施 的 有 效 性 。 提 并 关键 词: 控机床 数 动态特性 试验模态 动 刚 度
e pe i n s x rme t .
K e W or y ds: N C ac n ol Dy m i r o m anc Ex r m e t o l Dy m i i ne s M hi e To na cPe f r e pe i n al M da na cStf s
石 石 - 、 石 、; 、 !
析 。 研 制 开 发 数 控 机 床 时 , 对 数 控 机 床 及 其 各 部 件 在 应
[ 】 N rs h n , t nf LK pi i n grg t Po ue n 2 aa i a r So o .O t z g g a r r m y m i A e e c me t
CKS6125数控机床主轴动态特性研究
! ! ( 8 ) 角接 触 球 轴 承 预 紧 力 对 主 轴 固 有 频 率 的 影
冷加工
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表 #" 中预紧时主轴的固有频率
阶次 频率 % ,+ (*1/ 1(0 ( 1 1+3/ + ) 1 )*0/ )
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冷加工
!% 结语
响! 随着预紧力的增加,角接触球轴承 的 径 向 刚 度 增 大。通常有三种预紧方式:轻预紧( 0 ) 、中预紧( . ) 。本节将研究预紧力的变化对主轴固有 和重预紧( 1) 频率的影响。轻预紧、中预紧和高预紧时主轴的固有频 率分别如表 ( 、表 ) 和表 * 所示。
表 !" 轻预紧时主轴的固有频率
支承位置
表 %* !"#$%&’ 轴承型号
前支承 后支承
轴承名称 双列圆柱滚子轴承 角接触球轴承 双列圆柱滚子轴承 轴承型号 998766<""= )766#>$? 998767<""=
CK6125数控车床主传动系统设计
目录摘要 (II)ABSTRACT. (III)第一章前言 (1)1.1课题背景及目的 (1)1.2国内外研究现状及发展趋势 (1)1.2.1 数控系统的发展趋势 (1)1.2.2 我国数控车床的研究现状及发展趋势 (2)1.3课题研究内容及方法 (5)1.3.1 课题研究内容 (5)1.3.2 研究方法 (5)1.4论文构成 (5)第二章主传动系统的设计 (6)2.1主传动系统的设计要求 (6)2.2总体设计 (6)2.2.1 拟定传动方案 (6)2.2.2 选择电机 (7)2.2.3 主运动调速范围的确定 (9)2.2.4 转速图 (11)第三章传动系统零部件设计 (12)3.1传动皮带的设计和选定 (12)3.1.1.V带传动设计 (12)3.2轴系部件的结构设计 (14)3.2.1 I轴结构设计 (14)3.2.2 II轴结构设计 (17)3.2.3电磁摩擦离合器的计算和选择 (21)第四章主轴结构设计 (23)4.1对主轴组件的性能要求 (23)4.2轴承配置型式 (24)4.3主要参数的确定 (24)4.4主轴头的选用 (25)4.5编码器的选择与安装 (25)第五章结论 (27)参考文献 (28)致谢 (29)摘要:数控车床不仅能够车外圆还能用于镗孔、车端面、钻孔与铰孔。
与其他种类的机床相比,车床在生产中使用最广。
本论文首先介绍了我国数控机床发展的过程与现状,并分析了其存在的问题;对数控机床的发展趋势进行了探讨;并对c6140数控车床主轴箱传动系统进行了设计与计算。
主轴箱有安装在精密轴承中的空心主轴和一系列变速齿轮组成。
数控车床主轴可以获得在调速范围内的任意速度,以满足加工切削要求。
目前,数控车床的发展趋势是通过电气与机械装置进行无级变速。
变频电机通过带传动和变速齿轮为主轴提供动力。
通常变频电机调速范围3—5,难以满足主轴变速要求;串联变速齿轮则扩大了齿轮的变速范围。
本设计将原来的带轮不卸荷结构变为了带轮卸荷结构,使输入轴在带处只受转矩,将轴上的径向力传动到车床机体上,改善了输入轴的受力情况。
CJK6125i数控车床改造后性能检测报告 1.主轴系统性能的检测 类 别
CJK6125i数控车床改造后性能检测报告
1.主轴系统性能的检测
1)用手动方式选择高、中、低三个主轴转速,连续进行5次正转和反转的启动和停止动作,试验主轴动作的灵活性和可靠性。
检测主轴系统单元时首先数控机床的工作状态切换到手动方式,按表1进行检测。
表1 手动方式检测主轴系统单元
2.进给系统性能的检测
1)分别对各坐标轴进行手动操作,试验正、反方向的低、中、高速进给和快速移动的启动、停止、点动等动作的平稳性和可靠性。
举例,将数控机床的工作状态切换到手动方式,按表3进行检测。
2)用数据输入方式,通过G00和G01 Fxx(xx为进给速度数值)测定各种进给速度,其允差值不超过±5%。
3)用手动操作和数据输入方式,检测各坐标轴在进给时软硬限位的可靠性。
4)用机床回零方式,检测各坐标轴回零的可靠性。
3.安全装置的检测
检查对操作者的安全性和机床保护功能的可靠性。
4.机床噪声的检测
当机床空运转时的总噪声为76 dB《标准规定的83dB。
5.电气装置的绝缘检测
通过对机床运转试验前、后分别作的绝缘检查,得出接地线质量及绝缘性能可靠。
6.数字控制装置的检测
通过检查数控柜的各种指示灯及程序输入/输出装置、操作面板、电柜冷却风扇等,这些功能正常可靠。
检查人:吴成宾刘晓冬
2010.11.10。
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沈 阳第一 机床厂 ( 辽宁 10 4 ) 卢 金丽 1 12 刘守胜 白 平
主轴部件是机床实现旋转运 动的执行部 件 ,主 轴精 度的好坏直接影响机床的加工精度 。本 文采用 有限元 分 析方法 ,运用 A S S软件 ,对 C S 15主轴 进行 了较 NY K 62 精确 的建 模 仿 真 ,并 在此 基 础上 ,主要 分 析 了 主轴跨 距 、轴承刚度 、前端集 中质量变化对 主轴动态 特性 的影
’
轴承的刚度随着 预紧力 的增 大而增 大 ,也就 是说 , 随着轴 承刚度的增大 ,主轴 的固有频率会相应的提高。 ( )主轴 动刚度 的计算 4 主轴 动态性能 的主要评价
翻
O 3 5 1
,i I… … u 1… ] in
指标就是动刚度。主轴 的动态性 能对主轴一 轴承组件 系 统 的工作精度和抗振能力有极为显著 的影响。
图 1 C S15主轴支承结构型式 K62
前支承采用 了双列圆柱滚子轴承 和一对背 对背组 配 的角接触球轴承 ,后支承采用 了双列 圆柱 滚子轴 承。轴
定单元后 ,对模型进行 网格划分并 加载 ,得 到如 图 2所示 有 限元 网格 模 型。该模 型共 有6 0 个单 元 、 225 1 9 个节点 。 42 8
最小动刚度 为
K= 6 2 0 114=1 1 1 ( /z F/ = 0/ .0 8 .6 N  ̄ m)
动 刚度 与静 刚度 197 / m 比较 ,刚度 仅下 降 了 8.N  ̄ z
图 5 三阶振 型
4 5 ,可 以满足高速加工 的要求 。 .% ( )主轴前端集 中质量变化对主轴动态特性的影响 5 主轴前端集中质量 的变化对主轴部件 的动态性 能也有较 大 的影 响。为此 ,在 主轴 前端 加 上 2 k 0 g的集 中质量 , 在其工作范 围内研究主轴动态性 能的变化情况 ,我们 可 以得出结论 :主轴前端 附加集 中质量后 ,主轴 的动态性 能明显下降。设计中应 当在结构允许 的情 况下适当减小
和效率 ,而且 为靠模 后续 的数 控加 工 提供 了数 据 信息 , 是解析法设计靠模轮廓 曲线 的有效方法 。MW
( 稿 日期 :2 10 0 ) 收 0 0 35
频 率 (l) rz 振 型
O 平 动
3 1 1 5. 4 弯 曲
l102 2 . 摆 动
14 64 5 . 扭 转
响。
支 承 位 置
表 1 C 62 KS 1 5轴 承 型 号
前支承 后 支承
轴 承 名 称 列 圆柱 滚 子 轴 承 接 触 球 轴 承 列 圆柱 滚 子轴 承 双 角 双
轴 承 型 号 N 32 K C N 02 C 9 72A D 02 T B N 32K C N 00 C 9
图 2 主轴 模态分析三维有限元 模型
3 .结语
将靠模理论廓 曲线 方程 式输 入 E cl xe 中计 算 出靠 模
( )模态分析 2
采用 Sbpc 态提取法 ,经 A - u sae模 N
SS Y 运行计算后 , 得到如图 3 图 6 一 所示 的前 四阶振型图。
由各图可得到主轴各 阶固有频率和振型,如表 2所示。
( )角接 触 球 轴 承 预 紧 力对 主 轴 固有 频率 的影 3
参磊 工冷 工 加
WWW. et wor ng 7 0 cor m al ki 95 , n
!笙 ■ 笪! 塑
c / Mc P 用』 f C/M A A c / P应 , DA A 口 A C /P DA CP
和重预紧 ( 。本 节将研 究预 紧力 的变 化对 主轴 固有 )
频率的影 响。轻预紧 、中预紧和高预紧时主轴 的固有 频
率分别如表 3、表 4和表 5所示 。
表 3 轻 预 紧 时 主 轴 的 固有 频 率
阶 次 频率/ z H 2 37 6 4 .6 3 l14 8 1. 4 l 1. 42 4
表 5 重 预 紧 时 主 轴 的 固有 频 率
阶 次 2 3 4
频 率/ z H
33 1 5.5
ll29 2 .
l 8 . 55 4
由以上各表可以看 出,随着轴 承预紧力的增加 ,主
轴各阶固有 频率都有一定程度 的提 高,且提 高的幅度大
致相同。
图 3 一阶振型
磊 工冷 工 加
2 C S 15 . K 62 主轴的有限元模态分析
为 了更真实 、准确 、有效地对 主轴单元进 行仿真 分 析 ,采用有 限元进行三维建模 。假设 每个轴 承均 由 4个
1 .主轴支承结构型式
为 了利用 有 限元方 法 分析 C S 15主 轴 的动 态 特 K 62
均布 的弹簧组成 ,为 了限制 主轴 的轴 向移 动 ,在与 弹簧 相联接 的 4 个主轴节点加上轴 向约束 ,在 弹簧 的另外一
l 6 3 5 9 1 2 l s 6 s 2 . 66 72 3 l 4’ 79 0 3
当主轴在工作频率范围内进行低频 激振 时 ,研 究其 动态响应情况 。随着频率 的增 大 ,主轴的动态位移 量呈 近似线性增加 ,即随着转速 的提高 ,主轴的刚度会有所
图4 二阶振型
降低 ; 7H ,即主轴 转速达到其极 限转速450/ i 在 5z r n 0 m 时, 主轴前端部 的最大位移量 为 11 t .0 x 4 m,因此主轴 的
黛瓣
图 6 四阶振型
主轴前端的附加集 中质量以增加主轴动刚度。
响
随着预 紧力 的增加 ,角接 触球 轴 承 的径 向刚度 增
3 .结语
本文采用有 限元 分析 方法 ,运 用 A S S软件 ,对 NY C S 15主轴进行 了较精确 的建模 仿真 ,进行 了主轴 的 K 62
大 。通常有三种 预紧方式 :轻 预紧 ( ) L 、中预紧 ( )
不是靠模真正工作 曲线 的基 圆半径 ,而是 理论轮 廓 曲线 基圆半径 。当理论轮廓 曲线绘制 完毕后 ,将 其用 创建边
界命令转换成边界 曲线 ,最后将 该边界 曲线用偏 移命令
向内偏移 ,距 离 为滚子 半径 1 . m 7 5 m,即 得到 靠模 的实 际轮廓 曲线 ,结果如 图 6 c中内侧 的曲线 。
( )在结构允许的情况下适 当减小主轴前端 的附加 2
集中质量以增加主轴动刚度。MW
( 收稿 日期 :2 10 1 ) 00 59
频率/ Hz
3 116 5 . 3
1l0 2 2 .
14 64 5 .
_
! 箜! 塑
W W W. e a| or ng1 50 c m t w ki 9 . om
端为完全 固接 。
性 ,首先分析主轴支承结构型式 ,如图 1 示。 所
( )单元 类 型 的选 择 与 网格 划 分 本 模 型选 用 1 S LD 5三维实体 结构 单元 对主轴 主 体进 行 网格 划分 , O I4 每个均布 的弹簧都用一个 弹簧一 阻尼单元 C MBN1 O I 4来
模态 分析 ,并 在此 基础 上 ,分 析 了主 轴跨 距 、轴 承刚
度 、前端集 中质量变化对主轴动态特性 的影 响 , 出如 得
下结论 :
( )预紧主轴轴承 ,提高轴承刚度 可提 高主轴整体 1
刚度 。
表 4 中预 紧 时主 轴 的 固 有 频 率
阶 次 2 3 4
表 2 主 轴 各 阶 固 有 频 率 和振 型
阶 次 1 2 3 4
轮廓 曲线各点坐标 ,其用在 A t A u C D中,可 以绘制 出精 o 度较高的靠模轮廓 曲线 。既解决 了作 图法 绘制轮 廓 曲线 误差较大 的问题 ,又极 大地提高 了轮廓 曲线 的设 计精 度