平面二次包絡(luò)四軸四聯(lián)動數(shù)控磨床建模及精度分析.pdf

1、平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動是我國二十世紀(jì)70年代首創(chuàng)的一種新型傳動方式，與其它蝸桿傳動相比，它具有承載能力大、傳動效率高、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，因而具有廣闊的發(fā)展空間。但由于設(shè)計(jì)和制造較復(fù)雜，阻礙了其推廣和應(yīng)用。為此西華大學(xué)數(shù)控技術(shù)研究所與重慶大學(xué)機(jī)械傳動國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合開發(fā)了平面二次包絡(luò)四軸四聯(lián)動數(shù)控磨床。與傳統(tǒng)加工方法相比，該磨床加工工藝范圍大、機(jī)床調(diào)整方便、加工效率高。由于這種新型磨床聯(lián)動軸數(shù)多，影響蝸桿精度的誤差因素多，所以有必要對

2、其進(jìn)行精度分析。 本文首先介紹了平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿的傳統(tǒng)加工方法，闡述了新型平面二次包絡(luò)四軸四聯(lián)動數(shù)控磨床的加工原理，分析了各聯(lián)動軸的運(yùn)動參數(shù)。通過對比，指出了新型四聯(lián)動加工工藝的優(yōu)點(diǎn)。 其次，采用剛體運(yùn)動學(xué)法建立了理想狀態(tài)下的該磨床的數(shù)學(xué)加工模型，以及蝸桿齒面的瞬時(shí)接觸線方程、一界、二界界限曲線方程。通過計(jì)算可以精確的確定數(shù)控加工過程中任意時(shí)刻蝸桿齒面任意點(diǎn)的坐標(biāo)值，為精度檢測提供標(biāo)準(zhǔn)值依據(jù)。 針對環(huán)面蝸桿參

3、數(shù)多的特點(diǎn)，開發(fā)了參數(shù)設(shè)計(jì)和仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了Visual Basic、Excel、Matlab三者間的無縫鏈接。在設(shè)計(jì)階段就可以進(jìn)行仿真分析，查看蝸桿的齒面形狀和各界限曲線圖形。通過觀察界限曲線的分布，可以判斷嚙合質(zhì)量的好壞，以便改進(jìn)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)一步提高嚙合質(zhì)量。利用該系統(tǒng)可以明顯縮短計(jì)算時(shí)間，提高設(shè)計(jì)效率。 介紹了影響數(shù)控機(jī)床加工精度的誤差因素——幾何誤差、熱致誤差和力致誤差。建立了含24項(xiàng)幾何誤差的四聯(lián)動數(shù)控磨床綜合誤差數(shù)學(xué)模

4、型。重點(diǎn)分析了A軸的幾何偏心誤差、回轉(zhuǎn)誤差，X、Z軸的插補(bǔ)誤差，以及Y軸的回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響。在磨床設(shè)計(jì)和制造階段，已經(jīng)采取一系列措施，使機(jī)床精度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。針對不同誤差對蝸桿加工精度影響不同，今后應(yīng)重點(diǎn)提高Z軸傳動精度和砂輪回轉(zhuǎn)臺繞Y軸的轉(zhuǎn)動精度。 提高加工精度的方法主要有誤差防止技術(shù)和誤差補(bǔ)償技術(shù)兩種。隨著精加工要求的不斷提高，采用誤差防止來提高加工精度變得越來越困難。誤差補(bǔ)償技術(shù)作為一種經(jīng)濟(jì)、有效的方法，可以在六個(gè)