加工中心主轴组件结构设计开题报告

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数控立式加工中心的主轴箱设计设计开题报告

数控立式加工中心的主轴箱设计设计开题报告

数控立式加工中心的主轴箱设计设计开题报告1 开题依据机床是将金属毛坯加工成机器零件的机器,它是制造机器的机器,所以又称为”工作母机”或”工具机”,习惯上简称机床。

现代机械制造中加工机械零件的方法很多:除切削加工外,还有铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等。

在一般的机器制造中,机床所担负的加工工作量占机器总制造工作量的40%-60%,机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用。

所以此次提出数控立式加工中心的设计。

2 文献综述2.1 数控机床的基本概况数控(numerical control,NC)机床,顾名思义,是一类由数字程序实现控制的机床。

与人工操作的普通机床相比,它具有适应范围广、自动化程度高、柔性强、操作者劳动强度低、易于组成自动生产系统等优点[2]。

数控机床也就是一种装了程序控制系统的机床,该系统能逻辑处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序 [8]。

1952年,美国PARSON公司与麻省理工学院(MIT)合作,研制出世界上第一台数控机床。

从此机床行业,乃至整个制造业和相关产业进入了一个新的发展阶段。

在机床行业,由于采用了数控技术,许多过去在普通机床上无法完成的工艺内容得以完成,大量普通机床为数控机床所代替,这就极大地促进了机床行业的技术进步和行业发展。

对于整个制造业,由于大量引用数控机床,使得产品质量大幅度提高,新产品开发周期明显缩短,满足了广大消费者求新和追求个性化的要求,从而形成了制造业与市场相互促进的发展趋势。

一段时期内机床行业在技术发展上曾被视为“夕阳工业”,如今再度受到全世界的高度重视。

在这一历史转变中,数控机床的产生与发展功不可没。

此外,数控机床的发展,还带动了众多相关产业和技术的发展。

随着科学技术的发展,机械产品的结构越来越合理,其性能、精度和效率日趋提高,更新换代频繁,生产类型由大批大量生产向多品种小批量生产转化。

因此,对机械产品的加工相应地提出了高精度、高柔性与高度自动化的要求。

高速五轴动梁龙门加工中心滑枕及主轴设计-开题报告讲解

高速五轴动梁龙门加工中心滑枕及主轴设计-开题报告讲解

一、引言:开题报告主要由 A题目分析、B国内外技术资料、C主要设计内容、D方案、E设计日程安排、五个基本方面组成。

提纲:A题目分析B国内外技术资料 1、五轴介绍2、高速切削技术3、加工中心4、数控部分5、小结C主要设计内容 1、适用范围2、技术参数3、结构特点D 方案 1、整机设计方案2、具体设计方案(1)主轴部分(2)进给部分E 设计日程安排二、正文:A 题目分析:本次毕业设计题目为--五轴高速动梁龙门加工中心。

主要特点:本产品与传统的三轴联动数控龙门加工中心的最大区别是在刀头上增加了A 、C 轴的联动。

由于A、 C 轴联动的参入,实现五轴联动加工。

该机床具有很强的数控功能,可一次装夹工件在多种空间角度进行铣、镗、钻等工序加工,加工各种具有复杂轮廓表面或型腔的工件,广泛适用于多种机械加工领域。

特别适用于模具和凸轮及航天航空等超复杂零件的机械加工。

主要性能要求:1,整机采用龙门式结构,刚性好上下工件操作方便2,可实现五轴控制、五轴联动3,主轴采用高速电主轴、主轴转速高、加工效率高4,工作台面及三向行程大、加工范围广、整机刚性高、承载重量大B 国内外技术资料:本部分内容主要由五个方面组成:1、五轴的介绍 2、高速切削技术 3、加工中心 4、切削数据库 5、数控部分下面一一展开:1、五轴的介绍几十年来,人们普遍认为五轴数控加工技术是加工连续、平滑、复杂曲面的惟一手段。

一旦人们在设计、制造复杂曲面遇到无法解决的难题,就会求助五轴加工技术。

早在20世纪60年代,国外航空工业生产中就开始采用五轴数控铣床。

目前五轴数控机床的应用仍然局限于航空、航天及其相关工业。

五轴联动数控是数控技术中难度最大、应用范围最广的技术,它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体,应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工。

国际上把五轴联动数控技术作为一个国家生产设备自动化水平的标志。

由于其特殊的地位,特别是对于航空、航天、军事工业的重要影响,以及技术上的复杂性,西方工业发达国家一直把五轴数控系统作为战略物资实行出口许可证制度,对我国实行禁运。

主轴组件

主轴组件

加工中心主轴组件分析报告一、主轴组件概述1.主轴组件定义加工中心主传动系统是由主轴电动机、主轴传动系统以及主轴组件组成,而主轴组件是加工中心的主传动部分的主要组成部分,在机床上,主轴主要作用是夹持工件或刀具旋转,提供足够的驱动功率或输出转矩,能在整个速度范围内提供切削所需功率和转矩,以满足机床强力切削时的要求,直接参加表面成形运动。

(应附图)主轴被比喻为“机床的心脏”,这是再恰当不过了,人们期望它输出更高的转速、更大的扭矩、更强劲的功率、更小的主轴跳动、更低的磨损率、更少的故障及更低的价格。

目前国内机床主轴的水平还未满足用户的要求。

2.国内外主轴现状比较在国外,主轴单元的设计大多是可以公开的,一些大轴承公司甚至公开出版书籍,教人们如何设计适合的主轴单元具体到使用什么轴承、轴承的精度等级、相应的配合公差、形位公差、主轴单元可以达到的精度、润滑方式、润滑油、密封方法、动平衡精度等,有的公司还会介绍如何装配,应在什么环境下装配等。

设计可以公开,但加工工艺就很少见诸文献。

大多数公司对工艺都严守秘密,好多出国考察的人士就反映主轴单元零件的精加工场所,甚至装配场所几乎都不允许参观。

因此很难叙述目前国外的工艺水平,只能从一些间接的现象来评估。

例如有时我们采用相同的设计、相同的材料、用同一轴承公司的型号、精度等级相同的轴承,而做不出相同精度或相同速度的主轴单元来。

对铣削加工中心,主轴跳动在1um已经是国内用户购买高精度机床的一个标淮,这对于国外的机床来说,也已经是一个非常普通的参数,甚至于价位很低的机床,反观我们国内的情况,还没有哪个厂家明确地在产品样本上标明主轴跳动为lum,而实际的情况更糟糕,机床的主轴指标往往是5um。

情况为什么会是这样呢?原因主要的还是主轴的结构设计、加工工艺、热处理工艺、装配工艺的问题。

这个也是以后开发主轴的技术难点。

此处至少应就主轴类技术指标、材料及热处理的差距列表,差距比较是表现技术水平高低的重要形式,必须有数据,国外在主轴方面的发展方向是什么,必须在文中有回答(并提供一些参考资料作为支持)二主轴组件的分类、功能、性能要求以下以铣加工中心作为例子介绍(1)主轴组件的分类:皮带式主轴、直结式主轴、内藏式主轴(电主轴)(应附图)三类主轴使用环境:皮带式主轴广泛用于小型机床上,并能满足机床对转矩特性的要求;直结式主轴虽然简化了主轴结构,有效地提高了主轴刚度,但主轴输出转矩小,电动机发热对主轴精度影响大;内藏式主轴是集皮带式主轴和直结式主轴优点,具有高速度,高精度,以及良好的稳定性能等多项优点,广泛用于数控钻铣设备,精密雕刻、雕铣、木工机械、精密磨床及其他数控高速机械。

立式加工中心主轴组件的结构设计开题报告

立式加工中心主轴组件的结构设计开题报告

立式加工中心主轴组件的结构设计开题报告立式加工中心主轴组件的结构设计立式加工中心主轴组件的结构设计1 综述1.1 本课题研究的目的和意义装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度,数控技术及装备是发展高新技术产业和尖端工业(如:信息技术及其产业,生物技术及其产业,航空、航天等国防工业产业)的使能技术和最基本的装备。

制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料,而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。

当今世界各国制造业广泛采用数控技术,以提高制造能力和水平,提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。

此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资,不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业,而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。

总之,大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

加工中心是典型的集高新技术于一体的机械加工设备,它的发展代表了一个国家设计、制造的水平,因此在国内外企业界都受到了高度重视。

本课题的目的是进行立式加工中心主轴组件的结构设计,主轴组件作为加工中心的执行元件,它带动刀具进行切削加工、传递运动、动力及承受切1立式加工中心主轴组件的结构设计削力等,并需满足相关的技术指标要求。

1.2 本课题拟解决的关键问题各类机床对其主轴组件的要求,主要是精度问题,就是要保证机床在一定的载荷与转速下,主轴能带动工件或刀具精确地、稳定地绕其轴心旋转,并长期地保持这一性能。

主轴组件的设计和制造,都是围绕着解决这个基本问题出发的。

为了达到相应的精度要求,通常,主轴组件应符合以下几点设计要求:1) 旋转精度指机床在空载低速旋转时,主轴前端安装工件或刀具部位的径向和轴向跳动值满足要求。

目的是保证加工零件的几何精度和表面粗糙度。

2) 刚度指主轴组件在外力的作用下,仍能保持一定工作精度的能力。

主轴开题报告

主轴开题报告

主轴开题报告主轴开题报告一、引言在当今快速发展的社会中,人们对于主轴开题报告的重要性越来越重视。

主轴开题报告是一种对于研究项目的初步探索和规划,它能够为研究者提供一个清晰的方向和目标。

本文将探讨主轴开题报告的重要性以及如何撰写一个高质量的主轴开题报告。

二、主轴开题报告的重要性1. 提供研究方向:主轴开题报告能够帮助研究者明确自己的研究方向,从而避免在研究过程中迷失方向。

通过深入分析现有的研究成果和问题,研究者可以确定自己的研究目标和方法。

2. 确定研究问题:主轴开题报告是研究问题的起点。

通过对已有研究的综述和分析,研究者可以确定自己的研究问题,并提出相应的研究假设。

这有助于研究者在后续的研究中更加明确地探索和解决问题。

3. 规划研究方法:主轴开题报告也需要详细说明研究的方法和步骤。

通过对研究方法的规划,研究者可以合理安排研究的时间和资源,提高研究的效率和质量。

三、主轴开题报告的撰写要点1. 研究背景和意义:首先,需要介绍研究的背景和意义。

研究背景可以是某个领域的前沿问题或者是社会现实中的研究需求。

研究意义则是对研究结果的预期效益和应用前景进行说明。

2. 文献综述:接下来,需要进行文献综述。

文献综述是对已有研究成果和观点的梳理和总结。

通过对文献的综述,可以发现已有研究的不足之处,并为自己的研究提供一个切入点。

3. 研究目标和问题:在主轴开题报告中,需要明确研究的目标和问题。

研究目标是研究者希望达到的预期结果,而研究问题则是为了实现研究目标而需要解决的具体问题。

4. 研究方法和步骤:在主轴开题报告中,还需要详细说明研究的方法和步骤。

研究方法包括实验设计、数据采集和分析方法等,而研究步骤则是按照一定的顺序进行研究的过程。

5. 预期成果和创新点:最后,需要对研究的预期成果和创新点进行说明。

预期成果是指研究者希望在研究过程中获得的具体结果,而创新点则是指研究者在研究中所做出的新的贡献和发现。

四、结论主轴开题报告是研究项目的重要组成部分,它能够为研究者提供一个清晰的方向和目标。

数控加工中心开题报告

数控加工中心开题报告

数控加工中心开题报告数控加工中心开题报告一、引言数控加工中心是一种高精度、高效率的加工设备,广泛应用于各个制造行业。

本文将探讨数控加工中心的发展历程、工作原理以及未来的发展趋势。

二、数控加工中心的发展历程数控加工中心的起源可以追溯到20世纪50年代,当时美国麻省理工学院的研究人员首次提出了数控加工的概念。

随着计算机技术的快速发展,数控加工中心得以实现,从而取代了传统的手工操作和传统的机械加工设备。

数控加工中心的出现,使得零件加工的精度大幅提高,同时也提高了生产效率。

三、数控加工中心的工作原理数控加工中心的工作原理可以简单概括为:将设计好的零件图纸输入到计算机中,通过计算机软件进行加工路径的规划和优化,然后将加工程序传输给数控加工中心进行加工。

数控加工中心通过自动控制刀具的运动轨迹和工件的位置,实现对工件的精确加工。

四、数控加工中心的应用领域数控加工中心广泛应用于汽车制造、航空航天、电子设备、模具制造等领域。

在汽车制造行业中,数控加工中心可以用于加工发动机零部件、车身结构等;在航空航天领域,数控加工中心可以用于加工飞机零部件、导弹外壳等。

数控加工中心的应用领域不断扩大,为各个行业提供了高质量、高效率的加工解决方案。

五、数控加工中心的发展趋势随着科技的不断进步,数控加工中心也在不断发展。

未来,数控加工中心将朝着更高的精度、更快的加工速度、更广泛的应用领域发展。

一方面,随着材料科学的发展,新材料的出现将对数控加工中心的加工能力提出更高的要求;另一方面,人工智能技术的应用将使得数控加工中心具备更智能化的功能,提高生产效率和自动化程度。

六、结论数控加工中心作为一种高精度、高效率的加工设备,已经在各个制造行业得到广泛应用。

通过不断的技术创新和发展,数控加工中心将继续发挥重要作用,为制造行业提供更高质量、更高效率的加工解决方案。

我们将继续深入研究数控加工中心的工作原理和应用技术,以期在未来的工作中能够更好地发挥其优势,推动制造业的发展。

数控加工中心开题报告

数控加工中心开题报告

毕业设计(论文)开题报告题目:立式加工中心设计(总体设计、主轴箱设计、Z方向进给系统设计)学生姓名:许丽松学号: *********专业:机械设计制造及其自动化指导教师:陈征宇(副教授)2011年月日1 文献综述1.1 数控加工中心的概述及发展随着计算机技术的高速发展,传统的制造业开始了根本性变革,各工业发达国家投入巨资,对现代制造技术进行研究开发,提出了全新的制造模式。

目前,数控技术正在由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。

数控加工中心也应运而生。

在现代制造系统中,数控技术是关键技术,它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体,具有高精度、高效率、柔性自动化等特点,对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。

加工中心(Machining Center,简称MC)是一种备有刀库,具有自动换刀功能,是对工件一次装夹后进行多工序加工的数控机床。

它是适应省力、省时和节能的时代要求而迅速发展起来的,它是综合了机械技术、电子技术、计算机软件技术、起动技术、拖动技术、现代控制理论、测量及传感技术以及通讯诊断、刀具和应用编程技术的高技术产品,将数控铣床、数控镗床、数控钻床的功能并聚集在一台加工设备上,且增设有自动换刀装置和刀库,可在一次安装工件后,数控系统控制机床按不同工序自动选择和更换刀具,自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的轨迹及其他辅助功能;依次完成多面和多工序的端平面、孔系、内外倒角、环形槽及攻螺纹等加工。

由于加工中心能集中完成多种工序,因而可减少工件装夹、测量和调整时间,减少工件周转、搬运存放时间,使机床的切削利用率高于通用机床3~4倍,达80%以上。

所以说,加工中心不仅提高了工件的加工精度,而且是数控机床中生产率和自动化程度的综合性机床。

1.2 加工中心的特点与应用1.2.1 加工中心的特点加工中心是典型的集高新技术于一体的机械加工设备,它的发展代表了一个国家的设计、制造水平,因此,在国内外企业界都受到高度重视。

【开题报告】电主轴 开题报告

【开题报告】电主轴 开题报告

电主轴开题报告随着科技的飞速发展,机械制造领域对高精度、高效率的设备需求日益增长。

电主轴作为机械加工的核心部件,其性能的优劣直接影响着整个加工过程的品质与效率。

本课题旨在深入研究电主轴的结构设计、材料选择、控制策略等方面,以期推动我国电主轴技术的发展。

一、背景与意义电主轴作为现代加工中心的核心部件,其技术发展已成为衡量一个国家机械制造业水平的重要标志。

当前,国内外电主轴技术发展迅速,但我国在高端电主轴领域仍存在一定差距。

本课题的研究,对于提升我国电主轴技术水平,满足国家战略需求,具有重要的理论意义和现实价值。

二、国内外研究现状1. 国外研究现状国外电主轴技术起步较早,技术相对成熟。

德国、日本等发达国家在电主轴设计、制造、应用等方面具有丰富的经验。

如德国西门子、日本电产等企业在电主轴领域具有较强的市场竞争力。

2. 国内研究现状近年来,我国电主轴技术取得了长足进步。

国内一些科研机构和高校对电主轴进行了深入研究,取得了一系列创新成果。

然而,与国外先进水平相比,我国电主轴在精度、稳定性、寿命等方面仍有较大差距。

三、研究内容与目标1. 研究内容(1)电主轴结构设计优化:研究电主轴的结构优化设计,提高其刚度和抗振性。

(2)高性能材料选择与应用:研究新型高性能材料在电主轴中的应用,提高其耐磨性和抗腐蚀性。

(3)电主轴控制策略研究:研究电主轴的控制策略,提高其动态性能和稳定性。

2. 研究目标(1)设计出具有较高刚度和抗振性的电主轴结构。

(2)实现新型高性能材料在电主轴中的应用,提高其使用寿命。

(3)提出有效的电主轴控制策略,提高其动态性能和稳定性。

四、研究方法与技术路线1. 研究方法(1)理论分析:运用力学、电磁学等理论对电主轴进行建模和分析。

(2)仿真研究:利用仿真软件对电主轴进行仿真实验,验证设计方案的可行性。

(3)实验验证:通过实际加工实验,验证电主轴的性能。

2. 技术路线(1)电主轴结构设计:根据力学、电磁学等理论,进行电主轴结构设计。

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加工中心主轴组件结构设计1 综述1.1 本课题研究的意义装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度,数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备。

马克思曾经说过“各种经济时代的区别,不在于生产什么,而在于怎样生产,用什么劳动资料生产”。

制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料,而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。

因此,专家们预言: 机械制造的竞争,其实质是数控技术的竞争。

数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术;是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础;是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的物质手段;是国防现代化的重要战略物质;是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业。

当今世界各国制造业广泛采用数控技术,以提高制造能力和水平,提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。

大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资,不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业,而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。

根据国民经济发展和国家重点建设工程的具体需求,设计制造“高、精、尖”重大数控装备,打破国外封锁,掌握数控装备关键技术,创出中国数控机床品牌,提高市场占有率是全面提升我国基础制造装备的核心竞争力的关键所在。

1.2本课题要解决的问题主轴组件是机床的一个重要组成部分,它包括主轴,轴承以及安装在主轴上的传动件。

主轴要求传递扭矩,直接承受切削力且还要满足通用机床,专用机床,数控机床各自不同的要求。

主轴组件设计应满足的要求:1)旋转精度是指轴类工件在装配后,在无负载、低速旋转的条件下,工件前端的径向跳动和轴向窜动量的大小。

2)刚度指主轴组件在外力的作用下,仍能保持一定工作精度的能力。

刚度不足时,不仅影响加工精度和表面质量,还容易引起振动。

恶化传动件和轴承的工作条件。

设计时应在其他条件允许的条件下,尽量提高刚度值。

3)抗震性指主轴组件在切削过程中抵抗强迫振动和自激振动保持平稳运转的能力。

抗震性直接影响加工表面质量和生产率,应尽量提高。

4)温升和热变形温升会引起机床部件热变形,使主轴旋转中心的相对位置发生变化,影响加工精度。

并且温度过高会改变轴承等原件的间隙、破坏润滑条件,加速磨损。

5)耐磨性指长期保持其原始精度的能力。

主要影响因素是材料热处理、轴承类型和润滑剂方式。

设计时应综合考虑以上几点要求,注意吸收新技术,以获得满意的设计方案。

1.3 加工中心的发展现状1.31 加工中心在国内的发展我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代,通过“六五”期间引进数控技术,“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”,我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。

特别是最近几年,我国数控产业发展迅速,1998~2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%34.9%。

尽管如此,进口机床的发展势头依然强劲,从2002年开始,中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国,2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元,但进出口逆差严重,国产机床市场占有率连年下降,1999年是33.6%,2003年仅占27.7%。

1999年机床进口额为8.78亿美元(7624台),2003年达27.1亿美元(23320台),相当于同年国内数控机床产值的2.7倍。

国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显,70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。

由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力,究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。

我们应看清形势,充分认识国产数控机床的不足,努力发展先进技术,加大技术创新与培训服务力度,以缩短与发达国家之间的差距。

1.32 数控机床发展趋势1 高速化随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等新材料的应用,对数控机床加工的高速化要求越来越高。

(1)主轴转速:机床采用电主轴(内装式主轴电机),主轴最高转速达200000r/min;(2)进给率:在分辨率为0.01μm时,最大进给率达到240m/min且可获得复杂型面的精确加工;(3)运算速度:微处理器的迅速发展为数控系统向高速、高精度方向发展提供了保障,开发出CPU已发展到32位以及64位的数控系统,频率提高到几百兆赫、上千兆赫。

由于运算速度的极大提高,使得当分辨率为0.1μm、0.01μm时仍能获得高达24~240m/min的进给速度;(4)换刀速度:目前国外先进加工中心的刀具交换时间普遍已在1s左右,高的已达0.5s。

德国Chiron公司将刀库设计成篮子样式,以主轴为轴心,刀具在圆周布置,其刀到刀的换刀时间仅0.9s。

2 高精度化数控机床精度的要求现在已经不局限于静态的几何精度,机床的运动精度、热变形以及对振动的监测和补偿越来越获得重视。

(1)提高CNC系统控制精度:采用高速插补技术,以微小程序段实现连续进给,使CNC 控制单位精细化,并采用高分辨率位置检测装置,提高位置检测精度(日本已开发装有106脉冲/转的内藏位置检测器的交流伺服电机,其位置检测精度可达到0.01μm/脉冲),位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法;(2)采用误差补偿技术:采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技术,对设备的热变形误差和空间误差进行综合补偿。

研究结果表明,综合误差补偿技术的应用可将加工误差减少60%~80%;(3)采用网格解码器检查和提高加工中心的运动轨迹精度,并通过仿真预测机床的加工精度,以保证机床的定位精度和重复定位精度,使其性能长期稳定,能够在不同运行条件下完成多种加工任务,并保证零件的加工质量。

3 功能复合化复合机床的含义是指在一台机床上实现或尽可能完成从毛坯至成品的多种要素加工。

根据其结构特点可分为工艺复合型和工序复合型两类。

工艺复合型机床如镗铣钻复合——加工中心、车铣复合——车削中心、铣镗钻车复合——复合加工中心等;工序复合型机床如多面多轴联动加工的复合机床和双主轴车削中心等。

采用复合机床进行加工,减少了工件装卸、更换和调整刀具的辅助时间以及中间过程中产生的误差,提高了零件加工精度,缩短了产品制造周期,提高了生产效率和制造商的市场反应能力,相对于传统的工序分散的生产方法具有明显的优势。

加工过程的复合化也导致了机床向模块化、多轴化发展。

德国Index公司最新推出的车削加工中心是模块化结构,该加工中心能够完成车削、铣削、钻削、滚齿、磨削、激光热处理等多种工序,可完成复杂零件的全部加工。

随着现代机械加工要求的不断提高,大量的多轴联动数控机床越来越受到各大企业的欢迎。

在2005年中国国际机床展览会(CIMT2005)上,国内外制造商展出了形式各异的多轴加工机床(包括双主轴、双刀架、9轴控制等)以及可实现4~5轴联动的五轴高速门式加工中心、五轴联动高速铣削中心等。

4 控制智能化随着人工智能技术的发展,为了满足制造业生产柔性化、制造自动化的发展需求,数控机床的智能化程度在不断提高。

具体体现在以下几个方面:(1)加工过程自适应控制技术:通过监测加工过程中的切削力、主轴和进给电机的功率、电流、电压等信息,利用传统的或现代的算法进行识别,以辩识出刀具的受力、磨损、破损状态及机床加工的稳定性状态,并根据这些状态实时调整加工参数(主轴转速、进给速度)和加工指令,使设备处于最佳运行状态,以提高加工精度、降低加工表面粗糙度并提高设备运行的安全性;(2)加工参数的智能优化与选择:将工艺专家或技师的经验、零件加工的一般与特殊规律,用现代智能方法,构造基于专家系统或基于模型的“加工参数的智能优化与选择器”,利用它获得优化的加工参数,从而达到提高编程效率和加工工艺水平、缩短生产准备时间的目的;(3)智能故障自诊断与自修复技术:根据已有的故障信息,应用现代智能方法实现故障的快速准确定位;(4)智能故障回放和故障仿真技术:能够完整记录系统的各种信息,对数控机床发生的各种错误和事故进行回放和仿真,用以确定错误引起的原因,找出解决问题的办法,积累生产经验;(5)智能化交流伺服驱动装置:能自动识别负载,并自动调整参数的智能化伺服系统,包括智能主轴交流驱动装置和智能化进给伺服装置。

这种驱动装置能自动识别电机及负载的转动惯量,并自动对控制系统参数进行优化和调整,使驱动系统获得最佳运行;(6)智能4M数控系统:在制造过程中,加工、检测一体化是实现快速制造、快速检测和快速响应的有效途径,将测量(Measurement)、建模(Modelling)、加工(Manufacturing)、机器操作(Manipulator)四者(即4M)融合在一个系统中,实现信息共享,促进测量、建模、加工、装夹、操作的一体化。

5 体系开放化(1)向未来技术开放:由于软硬件接口都遵循公认的标准协议,只需少量的重新设计和调整,新一代的通用软硬件资源就可能被现有系统所采纳、吸收和兼容,这就意味着系统的开发费用将大大降低而系统性能与可靠性将不断改善并处于长生命周期;(2)向用户特殊要求开放:更新产品、扩充功能、提供硬软件产品的各种组合以满足特殊应用要求;(3)数控标准的建立:国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准ISO14649(STEP-NC),以提供一种不依赖于具体系统的中性机制,能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型,从而实现整个制造过程乃至各个工业领域产品信息的标准化。

标准化的编程语言,既方便用户使用,又降低了和操作效率直接有关的劳动消耗。

6 驱动并联化并联运动机床克服了传统机床串联机构移动部件质量大、系统刚度低、刀具只能沿固定导轨进给、作业自由度偏低、设备加工灵活性和机动性不够等固有缺陷,在机床主轴(一般为动平台)与机座(一般为静平台)之间采用多杆并联联接机构驱动,通过控制杆系中杆的长度使杆系支撑的平台获得相应自由度的运动,可实现多坐标联动数控加工、装配和测量多种功能,更能满足复杂特种零件的加工,具有现代机器人的模块化程度高、重量轻和速度快等优点。

并联机床作为一种新型的加工设备,已成为当前机床技术的一个重要研究方向,受到了国际机床行业的高度重视,被认为是“自发明数控技术以来在机床行业中最有意义的进步”和“21世纪新一代数控加工设备”。

7 极端化(大型化和微型化)国防、航空、航天事业的发展和能源等基础产业装备的大型化需要大型且性能良好的数控机床的支撑。

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