提高数控龙门镗铣床镗铣头主轴转位、定位精度的研究

摘要

数控龙门镗铣床作为金属切削加工的主要装备之一，由于其自身具有先进的加工工艺、模块化组合后优越的功能扩展能力，得到了国内外用户和企业的广阔使用和长足发展。在企业拥有的主要设备中，数控龙门镗铣床占有的比重比较大。国内数控龙门镗铣床在使用过程中普遍存在镗铣头主轴转位、定位精度不高的问题，此问题的存在不但降低了数控龙门镗铣床的自动化程度，增加了机床维修时间，而且频繁的转位、定位故障降低了生产效率。
　　本文阐述了数控龙门镗铣床的性能特点，技术发展现状、提高主轴转位、定位精度研究的意义，介绍了数控龙门镗铣床镗铣头主轴转位、定位机构的组成、功用及满足的要求。提出了武汉重型机床厂数控龙门镗铣床现有产品在镗铣头主轴转位、定位过程中存在的问题。针对问题存在的原因和目前产品状况，从主传动机构、主轴回转精度、主轴信号测量、反馈等方面作了分析和探讨。针对主传动链既要实现传递主电机功率，主轴带动刀具旋转，同时又兼顾分度链在分度时要保证高的分度精度，实现这两种要求，势必对主传动链有极高的设计精度和加工精度要求。在实际应用中，分度精度也不理想。因此，提出了主传动链和分度链单独设计的思路;因镗铣头主轴回转精度超差问题，利用改善主轴传动布置形式的方法，增加自动分度装置来加以改善;因主轴测量装置的安装存在传动侧隙和定位元件加工不易保证问题，将影响定位精度的圆柱定位面改为圆锥定位面，在设计结构上加以优化，达到改善传动的目的，并介绍了一种消除传动间隙的机械结构来提高主轴转位、定位精度。最后，将改善措施应用到产品中加以验证。
　　研究发现，将该机床主传动链与分度传动链相分离和缩短传动链能有效改善机床主轴转位、定位精度。利用新材料、新工艺能明显提高该机床主轴装配精度。

目录

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摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 数控龙门镗铣床特点及其应用

1．3 数控龙门镗铣床的现状和发展

1．3．1 工作台移动式数控龙门镗铣床结构布局

1．3．2 龙门移动式数控龙门镗铣床结构布局

1．3．3 数控龙门镗铣床的性能特点

1．4 数控龙门镗铣床技术发展状况

1．5 主轴转位、定位精度的定义

1．6 主轴转位、定位的精度评定

1．7 提高转位、定位精度的意义

1．8 本文的主要研究工作

第2章 数控龙门镗铣床主轴转位、定位机构

2．1 数控龙门镗铣床主轴转位、定位机构的组成功用

2．2 附件铣头常用的转位形式

2．3 附件铣头与镗铣头连接、定位形式

2．4 武汉重型机床厂现有转位、定位机构存在的问题

2．4．1 自动4×90°转位形式

2．4．2 自动1×360°转位形式

2．4．3 自动4×90°转位机构常见问题

2．4．4 自动1×360°转位常见问题

2．5 本章小结

第3章 影响分度、转位、定位机构的因素

3．1 自动4×90°转位、定位机构

3．2 自动1×360°转位、定位机构

3．3 分度、转位定位机构组成

3．3．1 动力部分

3．3．2 传动部分

3．3．3 测量、信息反馈环节

3．3．4 定位环节

3．4 影响转位、定位精度的因素

3．4．1 主轴电机动态特性

3．4．2 主轴传动齿轮传动机构传动误差

3．4．3 数控龙门镗铣床主轴回转误差

3．4．4 镗铣头内零部件加工及装配精度

3．4．5 主轴编码器安装误差

3．4．6 定位元件误差

3．5 本章小结

第4章 提高附件转位、定位精度的一些措施

4．1 针对龙门镗铣床镗铣头传动误差

4．1．1 分度机构动力源由伺服电机实现

4．1．2 缩短分度运动传动链

4．1．3 动力机构传动链与分度机构传动链相分离

4．2 针对镗铣头主轴回转精度超差的措施

4．2．1 改善主轴分度传动件的布置形式

4．2．2 增加自动分度驱动装置

4．3 针对镗铣头内零部件加工及装配误差采取的措施

4．3．1 采用新材料、新工艺提高装配精度

4．3．2 增加延时程序段

4．4 针对主轴编码器安装误差的措施

4．4．1 圆柱面定位面改为圆锥定位面

4．4．2 采用一种新的机械结构设计

4．5 检查镗铣头主轴分度精度

4．6 本章小结

第5章 一种提高附件转位、定位精度的结构设计

5．1 机械双齿轮消隙原理

5．2 主传动链结构设计

5．3 消隙结构设计

5．4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢