高速五軸加工中心萬能銑頭關(guān)鍵部件的可靠性分析及軟件開發(fā).pdf

1、主軸作為高速五軸加工中心萬能銑頭的關(guān)鍵部件之一,其可靠性指標(biāo)直接決定萬能銑頭的加工水平,并影響銑頭的加工精度。隨著技術(shù)的不斷改進,生產(chǎn)出更高精度、更高強度、更小振動、更小變形及更低噪聲的萬能銑頭已成大勢所趨,因此對主軸的可靠性分析具有十分重要的意義。本文以某機床GMC2000A龍門加工中心萬能銑頭的主軸為研究對象,通過可靠性相關(guān)理論展開研究與分析,主要完成工作如下:
　　(1)首先根據(jù)主軸的尺寸參數(shù)完成主軸有限元幾何模型的建立,其

2、次通過分析主軸系統(tǒng)的工作原理得到模型的約束及載荷主要有:軸承約束、主軸后端面約束、切削力載荷及轉(zhuǎn)速載荷等。在軸承約束的計算中,本文通過組合彈簧的形式對軸承進行簡化,并通過軸承軸徑向剛度系數(shù)經(jīng)驗計算公式確定彈簧的彈性系數(shù)。此外,文中還通過經(jīng)驗公式計算主軸在切削過程中所受切削力。
　　(2)以主軸失效分析為切入點,將熱失效和磨損失效作為主軸可靠性分析及性能評估的主要研究手段。對于主軸熱分析失效,本文首先明確主軸的熱源為軸承摩擦,進而根

3、據(jù)熱源的位置制定主軸的溫度試驗方案。此外,本文通過經(jīng)驗公式分析求解得出主軸熱仿真載荷值,并通過有限元熱仿真得到主軸熱仿真結(jié)果。最后,通過仿真數(shù)據(jù)與試驗數(shù)據(jù)對比可得的結(jié)論有:主軸沒有發(fā)生熱失效且其有限元模型的建立是合理的。
　　(3)對于主軸磨損失效,本文首先借助經(jīng)驗公式建立主軸磨損量與振幅的關(guān)系,并制定主軸振動試驗,由此獲取主軸在工作環(huán)境中振幅與時間的函數(shù)關(guān)系,進而推導(dǎo)出磨損量與時間的函數(shù)關(guān)系式。此外根據(jù)經(jīng)驗可得,當(dāng)主軸發(fā)生磨損失