斜拉索锚具螺纹机床传动系统设计

斜拉索锚具螺纹机床传动系统设计

如图1所示，该桥的倾斜提升桥具有专用于螺距螺钉加工的床，主要用于对倾斜提升桥上的整体拉伸螺钉两端进行tr300x12-1000的梯形螺钉。其功能是加工梯形螺纹回转表面,加工时采用工件固定不动、刀具运动的加工方式。它的主要加工功能需要主轴绕其自身的轴线(C轴)回转、刀具沿着平行于工件轴线方向(z轴)和垂直于工件轴线方向(x轴)移动等3个运动来实现的。当加工螺纹时,刀具在z轴和C轴方向的移动必须保证严格的协同运动关系,在该机床内是通过坐标轴联动来实现的,x轴能周期性进给。1d/cae/cda产品的应用EDS公司的UnigrphicsNX(简称UGNX)是世界顶级的CAD/CAE/CAM产品研发解决方案,广泛应用于机械、汽车、航空、航天等工业制造领域;UGNX自带的机构运动分析模块Motion提供机构仿真分析和文档生成功能,可以极其方便地对机械设计方案进行模拟、验证、修改、优化。2机床主轴部件是加工实体,双轮驱动的横向进给运动机理桥梁斜拉索锚具大螺距螺纹加工专用机床作为一种自动化程度较高的专用机床,具有一般工作机床的共性,在结构上包括驱动元件、工作机构、传动机构和自动控制装置等几部分。根据桥梁斜拉索锚具大螺距螺纹加工专用机床的功能需求和工作原理,设计的桥梁斜拉索锚具大螺距螺纹加工专用机床总体传动进给如图2所示。机床主轴部件是保证机床加工精度的核心,桥梁斜拉索锚具大螺距螺纹加工专用机床主轴采用空心轴结构,此种结构的机床在加工时可包容工件,使机床的整体结构更加紧凑。为了便于横向进给的驱动,将主轴设计成两层,利用两层之间的行星差动来进行横向进给。主运动是由伺服电机M2通过同步齿形带驱动主轴I;轴向进给运动由伺服电机M3带动滚珠丝杆副拖动主轴箱完成;横向进给运动的传动链是:伺服电机M1——小锥齿轮1——大锥齿轮2——内齿圈2′——齿轮3——齿轮3′——齿条4,其中刀具安装在法兰盘上齿条4中,大锥齿轮2和内齿圈2′固定在主轴II两端,齿轮3与齿轮3′固定在与主轴I连接的法兰盘上,伺服电机M1、M2与主轴箱一起运动。当主轴I的转速与主轴II的转速相同时,主轴I和主轴II可视为同一根轴,行星轮不转动,刀具没有横向进给。当主轴I转速为n1,主轴II转速为n2时,刀具横向进给量h取值为:式中:h取正值代表进刀,取负值代表退刀。3循环运动学仿真螺纹加工机床装配模型如图3示。建立好装配模型后,根据机床的运动情况,在建立的刚体之间创建约束副,确定刚体之间的运动关系,在运动副上添加运动学驱动,以时间函数形式确定刚体之间进行平动或转动的运动学方程。至此,就可以成功建立梯形螺纹加工机床的运动学仿真系统,从而模拟出机床在加工中的运动情况。如图4螺纹切削循环分4个工步:(1)快进;(2)切削;(3)径向退刀;(4)回到起始点。在刀尖处和工件圆心处分别建立【maikers】点A001、A002,再建立【sensors】传感器,分别测量A001与A002两点间的位移,从而可以对生成的位移点图进行分析判断。3.1径向进给仿真分析主轴进给加载驱动为18(°)/s;轴向进给加载驱动为400(°)/s;径向进给加载驱动为140(°)/s。运动仿真的分析结果如图5所示。由于刀具同时径向和轴向进给,刀具的运动轨迹在坐标系中是z方向位移线为斜直线,x\y方向位移线为向原点靠近。获得曲线符合规定的走刀路线。3.2运动仿真结果主轴进给加载驱动为180(°)/s;轴向进给加载驱动为400(°)/s;径向进给加载驱动为1080(°)/s。运动仿真的分析结果如图6所示。虽然刀具有径向进给驱动,但刀具的运动轨迹中x\y方向位移线为相差90°相位角的两条周期曲线,表明刀尖在绕圆心做圆周运动,同时z方向位移线为斜直线,说明刀尖沿z轴方向做匀速直线运动,通过运动合成可以判断出刀尖的运动轨迹为螺旋线。3.3运动仿真仿真结果主轴进给加载驱动为0(°)/s;轴向进给加载驱动为0(°)/s;径向进给加载驱动为-18(°)/s(逆时针旋转),此种状态下运动仿真的分析结果如图7所示。可见:由于刀具只有径向进给,刀具在x方向运动轨迹为斜直线。获得曲线符合规定的走刀路线,机床的模拟仿真结果和加工情况是相吻合的。综上所述:仿真曲线符合规定的走刀路线,说明机床的模拟仿真结果和加工情况是完全吻合的。4机床仿真及分析根据实际条件和要求,完成了梯形螺纹加工机床整体方案的设计,确定了机床的总体布局和机床参数,同时利用UGNXMotion的分析功能对机床加工过程进行了运动