DL32M斜床身數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)含SW三維及3張CAD圖
DL32M斜床身數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)含SW三維及3張CAD圖,dl32m,床身,數(shù)控機(jī)床,傳動(dòng)系統(tǒng),設(shè)計(jì),sw,三維,cad
一、選題依據(jù)
1、研究領(lǐng)域
機(jī)械裝備設(shè)計(jì)、CAD
2、論文(設(shè)計(jì))工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值
數(shù)控機(jī)床是指機(jī)床的操作命令以數(shù)值數(shù)字的形式描述工作過程按規(guī)定的程序自動(dòng)進(jìn)行的機(jī)床。采用數(shù)控機(jī)床,可以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度節(jié)省勞動(dòng)力,一個(gè)人可以看管多臺(tái)機(jī)床,減少工裝,縮短新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期,可對(duì)市場(chǎng)需求作出快速反應(yīng)。
數(shù)控機(jī)床作為我國機(jī)械制造業(yè)的重要機(jī)床對(duì)促進(jìn)機(jī)械制造業(yè)進(jìn)一步發(fā)展具有極為重要的作用。高速度、高精度是數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的重要指標(biāo),高速度、高精度加工技術(shù)可以極大地提高效率,提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次,縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化,可以提高主傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量,從而為提高機(jī)床整體運(yùn)行質(zhì)量和運(yùn)行效率奠基。
3、目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)
主傳動(dòng)系統(tǒng)一般由動(dòng)力源(電機(jī))、傳動(dòng)系統(tǒng)(定比傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、變速裝置)和運(yùn)動(dòng)控制裝置(離合器、制動(dòng)器等)以及執(zhí)行件(主軸)等組成,是用來實(shí)現(xiàn)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的。它將主電動(dòng)機(jī)的原動(dòng)力變成可供主軸上刀具切削加工的切削力矩和切削速度。為適應(yīng)各種不同的加工及各種不同的加工方法,數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具有較大的調(diào)速范圍,以保證加工時(shí)能選用合理的切削用量,同時(shí)主傳動(dòng)系統(tǒng)還需要有較高精度及剛度并盡可能降低噪聲,從而獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。
在數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)中,目前多采用交流伺服電動(dòng)機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng),可以大大簡(jiǎn)化機(jī)械機(jī)構(gòu),便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速、連續(xù)變速和負(fù)載下變速。為擴(kuò)大調(diào)速范圍,適應(yīng)低速大扭矩的要求,也經(jīng)常應(yīng)用齒輪有級(jí)調(diào)速和電動(dòng)機(jī)無級(jí)調(diào)速相結(jié)合的調(diào)速方式。 近年來,車床主軸出現(xiàn)了直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)。這種傳動(dòng)技術(shù)有兩種結(jié)構(gòu)方式:一種是
用交流變頻主軸電機(jī)通過剛性聯(lián)軸節(jié)直接傳動(dòng)車床主軸,另一種是采用內(nèi)裝式交流變頻主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸,國外也稱此為集成主軸。后一種結(jié)構(gòu)中,車床主軸就是電機(jī)轉(zhuǎn)子。目前主軸直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)推廣得很快,已成機(jī)床主傳動(dòng)的一種發(fā)展趨勢(shì)。如日本森精機(jī)公司生產(chǎn)的 SL 系列和 ZL 系列數(shù)控車床上就采用了交流變頻主軸電機(jī)通過剛性聯(lián)軸節(jié)直接傳動(dòng)車床主軸的形式,使產(chǎn)品性能得到了提高,又如大限鐵工所的 LR 系列和 FTL 系列數(shù)控車床上采用了內(nèi)裝式交流變頻主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸的結(jié)構(gòu),再如德國的埃馬格(EMAG)公司和日本山崎公司均在新產(chǎn)品上采用了直接驅(qū)動(dòng)主軸技術(shù)。
主傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì):
(1)高精度化
2
當(dāng)代工業(yè)產(chǎn)品對(duì)精度的要求越來越高,在計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下,各種加工精度補(bǔ)償技術(shù)得以發(fā)展和應(yīng)用;機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速的提高,大大提升了加工表面質(zhì)量;同時(shí), 各種高性能新型材料在機(jī)床結(jié)構(gòu)制造中的使用,使得數(shù)控機(jī)床的各項(xiàng)精度顯著提高。
(2)動(dòng)力功率高
由于對(duì)高效率日益增長(zhǎng)的要求,加之刀具材料和技術(shù)的進(jìn)步,大多數(shù) NC 機(jī)床均要求有足夠高的功率來滿足高速強(qiáng)力切削。一般 NC 機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)功率在 3.7~250
kW。
(3)調(diào)速范圍寬
調(diào)速范圍有恒扭矩、恒功率調(diào)速范圍之分?,F(xiàn)在,數(shù)控機(jī)床的主軸調(diào)速范圍一般在 100~10000r/min,且能無級(jí)調(diào)速。要求恒功率調(diào)速范圍盡可能大,以便在盡可能低的速度下,利用其全功率。變速范圍負(fù)載波動(dòng)時(shí),速度應(yīng)穩(wěn)定。
(4)控制功能的多樣化
主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的控制功能需要有:NC 車床車螺紋時(shí)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的同步控制功能,加工中心自動(dòng)換刀、NC 車床車螺紋時(shí)用主軸準(zhǔn)停功能,NC 車床在進(jìn)行端面加工時(shí)需要恒線速切削功能,在車削中心中,需要有 C 軸控制功能。
(5)性能要求高
電機(jī)過載能力強(qiáng)。要求有較長(zhǎng)時(shí)間(1~30min)和較大倍數(shù)的過載能力;在斷續(xù)負(fù)載下,電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)要小;速度響應(yīng)要快,升降速時(shí)間要短;電機(jī)溫升低,振動(dòng)和噪音??;可靠性高,壽命長(zhǎng),維護(hù)容易;體積小,質(zhì)量輕,與機(jī)床聯(lián)接容易。
5
二、論文(設(shè)計(jì))研究的內(nèi)容
1.重點(diǎn)解決的問題
(1)斜床身數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì);
(2)斜床身數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
2.擬開展研究的幾個(gè)主要方面(論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路) 設(shè)計(jì)思路:
(1)確定課題的研究目的,研究?jī)?nèi)容,以及目前的研究概況及其發(fā)展;
(2)電動(dòng)機(jī)的選擇:確定斜床身數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)構(gòu),確定相關(guān)電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù);
(3)斜床身數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的主要組成,進(jìn)行主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程概述, 確定主傳動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式;
(4)進(jìn)行主傳動(dòng)系統(tǒng)主要構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算及其校核:皮帶設(shè)計(jì)、軸承設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)軸的校核與計(jì)算等;
(5)設(shè)計(jì)出斜床身數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的整體裝配圖。
3.本論文(設(shè)計(jì))預(yù)期取得的成果
(1)一套完整的斜床身數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的裝配圖及零件圖;
(2)一份斜床身數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的說明書;
(3)一篇外文文獻(xiàn)翻譯。
三、論文(設(shè)計(jì))工作安排
1.擬采用的主要研究方法(技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù));
(1)查閱、整理參考文獻(xiàn),學(xué)習(xí)掌握斜床身數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理, 進(jìn)行主傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。
(2)斜床身數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、選型、校核計(jì)算。
主軸中心距床體上面 400mm;距床體上側(cè)面 85mm;最大轉(zhuǎn)速 1500rpm;最大回轉(zhuǎn)直徑 640mm。
2.論文(設(shè)計(jì))進(jìn)度計(jì)劃
第 1~4 周;明確畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù),查閱參考文獻(xiàn)并分析有關(guān)資料撰寫開題報(bào)告; 第 5 周;擬定斜床身數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案;
第 6~7 周;完成斜床身數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì); 第 8~9 周;進(jìn)行主要零件的設(shè)計(jì)及其計(jì)算校核;
第 10~12 周;繪制斜床身數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的組件圖;
第 13 周;書寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書,翻譯與本設(shè)計(jì)相關(guān)的英文文獻(xiàn); 第 14 周;完善畢業(yè)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)內(nèi)容。
13
四、 需要閱讀的參考文獻(xiàn)
[1] 徐立.淺談數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù),2016,42(05):49-52.
[2] 李春雷,王東輝.數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化[J].科技傳播,2016,8(05): 183+196.
[3] 焦炬.淺談數(shù)控機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,2011,3:16-18.
[4] 汪淑珍,賈輝.數(shù)控機(jī)床的發(fā)展?fàn)顩r與應(yīng)對(duì)政策[J].重慶文理學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012, 1:94-97.
[5] 陳嬋娟. 數(shù)控車床設(shè)計(jì)[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2006.
[6] 劉鎖.數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].民營(yíng)科技,2013,8:37.
[7] 蓋立武,韓東義,郭旭紅.大型數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)衍變可行性研究[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),2015,11:41-43.
[8] 蘇利曉.普通車床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控改造[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2017,10: 2017,10:159+161.
[9] 孔杰,覃嶺.數(shù)控車床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].機(jī)械傳動(dòng),2012,7: 59-61.
[10]恩溪弄.車床主傳動(dòng)系統(tǒng)精度可靠性及靈敏度研究[D]東北大學(xué),2014.
[11]蓋立武,韓東義,郭旭紅.大型數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)衍變可行性研究[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),2015,11:41-43.
[12]宋江波,劉宏昭,原大寧,吳子英,王建平.數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)精度可靠性研究
[J].中國機(jī)械工程,2011,22(07):785-789.
[13]馬玉瓊.CK6163 型數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].硅谷,2014,7(17):17-18.
[14]何發(fā)勝,陳義甫,劉瑜.普通車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào),2013,11:289.
[15]王東.數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)多檔變速傳動(dòng)比優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.電腦知識(shí)與技術(shù),2016,12 (35):267-269.
[16]柴寶新.數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2010,04(a)
-0072-02.
[17]葛寶淞.數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)能技術(shù)討論[J].科技展望,2015,4:169. [18]Xiaocong He.Recent development in reliability analysis of NC machine
tools[J].Int J Adv Manuf Techno,2016,85:115–131. [19]Yoshitaka Morimoto,Takayuki Moriyama,et al. Development of
linear-motor-driven NC table for high-speed machining of 3D surface by lathe turning[J].Procedia CIRP,2012,1:271 -276.
[20]Yuri Nikitin,Yuri Turygin,Ella Sosnovich,Pavol Bo?ek.Trends in Control of NC Machines[J].Procedia Engineering,2016,149.
附:文獻(xiàn)綜述
文獻(xiàn)綜述
1. 選題的目的和意義
機(jī)械加工系統(tǒng)以機(jī)床為主體,涉及到夾具、機(jī)床等工作原件,涵蓋機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、綜合控制系統(tǒng)等多種系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。數(shù)控機(jī)床是機(jī)床中的關(guān)鍵部件,其工作能力影響機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)。采用數(shù)控機(jī)床,可以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度節(jié)省勞動(dòng)力,一個(gè)人可以看管多臺(tái)機(jī)床,減少工裝,縮短新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期,可對(duì)市場(chǎng)需求作出快速反應(yīng)。
數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。中機(jī)生產(chǎn)力促進(jìn)中心焦炬[3]指出隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和材料科學(xué)的發(fā)展,機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備的技術(shù)含量會(huì)愈來愈高。數(shù)控機(jī)床作為我國機(jī)械制造業(yè)的重要機(jī)床,可以有效提高機(jī)械制造業(yè)生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量,對(duì)促進(jìn)機(jī)械制造業(yè)進(jìn)一步發(fā)展具有極為重要的作用。數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化,可以提高主傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量,從而為提高機(jī)床整體運(yùn)行質(zhì)量和運(yùn)行效率奠基。
東北林業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院葛寶淞[17]分析了數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)能的相關(guān)問題,先由數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的耗能特點(diǎn),分析了影響節(jié)能效果的相關(guān)要素,再根據(jù)空載狀態(tài)識(shí)別理論與△ /Y 轉(zhuǎn)換降壓節(jié)能技術(shù),對(duì)如何在數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)中進(jìn)行節(jié)能改造進(jìn)行分析。
2. 斜床身數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)和調(diào)速方式
(1)齒輪傳動(dòng)方式
一般大、中型數(shù)控機(jī)床多采用這種方式。它通過幾對(duì)齒輪降速,擴(kuò)大了輸出扭矩, 確保低速時(shí)主軸輸出扭矩特性的要求。有一小部分小型數(shù)控機(jī)床也采用這種傳動(dòng)方 式,以獲強(qiáng)力切削時(shí)所需要的扭矩。重慶工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王東[11]建立了數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)不產(chǎn)生功率缺口的數(shù)學(xué)模型,能夠有效方便快速求得各齒輪的齒數(shù)和各檔位速 度。蘇州市職業(yè)大學(xué)蓋立武[7]等通過對(duì)某大型數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分析計(jì)算, 找出影響主傳動(dòng)系統(tǒng)高速齒輪最高轉(zhuǎn)速偏高的因素。
(2)帶傳動(dòng)方式
這種方式主要應(yīng)用在轉(zhuǎn)速較高、變速范圍不大的小型數(shù)控機(jī)床上,電動(dòng)機(jī)本身的調(diào)速就能滿足要求,不用齒輪變速,可避免齒輪傳動(dòng)時(shí)引起震動(dòng)和噪聲的缺點(diǎn),但它只適用于低扭矩特性要求,通常有同步齒輪帶、V 帶、平帶、V 型帶。
(3)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)
這種主傳動(dòng)方式大大簡(jiǎn)化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu),有效地提高了主軸部件的剛度,主軸轉(zhuǎn)速高,但主軸輸出扭矩較小,電機(jī)發(fā)熱對(duì)主軸的精度影響較大。
(4)兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)主軸傳動(dòng)
高速時(shí),由一個(gè)電動(dòng)機(jī)通過帶傳動(dòng);低速時(shí),由另一個(gè)電動(dòng)機(jī)通過齒輪傳動(dòng),齒輪起到降速和擴(kuò)大變速范圍的作用,這樣就是恒功率區(qū)增大,擴(kuò)大了變速范圍,避免了低速時(shí)轉(zhuǎn)距不夠且電動(dòng)機(jī)功率不能充分利用的問題。
(5)內(nèi)裝式電主軸
機(jī)床主軸由內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng),從而把機(jī)床主傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度縮短為零,實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的零傳動(dòng)。
秦皇島北方管業(yè)有限公司劉鎖[6]指出數(shù)控機(jī)床需要自動(dòng)換刀、自動(dòng)變速,且在切削不同直徑的階梯軸,曲線螺旋面和端面時(shí),需要切削直徑的變化主軸必須通過自動(dòng)變速,以維持切削速度基本恒定。這些自動(dòng)變速又是無級(jí)變速,以利于在—定的調(diào)速范圍內(nèi)選擇理想的切削速度,這樣有利于提高加工精度,又有利于提高切削效率。無級(jí)
調(diào)速有機(jī)械、液壓和電氣等多種形式,數(shù)控機(jī)床一般采用由直流或交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源的電氣無級(jí)變速。由于數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)的調(diào)速范圍較大,單靠調(diào)速電機(jī)無法滿足這么大的調(diào)速范圍,另一方面調(diào)速電機(jī)的功率扭矩特性也難于直接與機(jī)床的功率和轉(zhuǎn)矩要求相匹配。因此,數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)變速系統(tǒng)常常在無級(jí)變速電機(jī)之后串聯(lián)機(jī)械有級(jí)變速傳動(dòng),以滿足機(jī)床要求的調(diào)速范圍和轉(zhuǎn)矩特性。
沈陽機(jī)床股份有限公司李春雷、王東輝[2]提出數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床重要組成部分,而對(duì)于主傳動(dòng)系統(tǒng)的配置方式比較多,一般可以分為分級(jí)變速系統(tǒng)和無級(jí)變速系統(tǒng)。為了提高數(shù)控機(jī)床的加工精度,充分實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)的重要作用,需要在主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候,在一定調(diào)速范圍內(nèi)選取最具經(jīng)濟(jì)性的主軸切削調(diào)速,只有這樣才能提高機(jī)械制造的經(jīng)濟(jì)效益。
3. 國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r
主傳動(dòng)系統(tǒng)一般由動(dòng)力源(電機(jī))、傳動(dòng)系統(tǒng)(定比傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、變速裝置)和運(yùn)動(dòng)控制裝置(離合器、制動(dòng)器等)以及執(zhí)行件(主軸)等組成,是用來實(shí)現(xiàn)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的。它將主電動(dòng)機(jī)的原動(dòng)力變成可供主軸上刀具切削加工的切削力矩和切削速度。為適應(yīng)各種不同的加工及各種不同的加工方法,數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具有較大的調(diào)速范圍,以保證加工時(shí)能選用合理的切削用量,同時(shí)主傳動(dòng)系統(tǒng)還需要有較高精度及剛度并盡可能降低噪聲,從而獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。東北大學(xué)恩溪弄[10]以 CA6140 車床為研究對(duì)象,進(jìn)一步分析研究了機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)精度可靠性設(shè)計(jì)問題。西安理工大學(xué)宋江波、劉宏昭[12]等利用靈敏度設(shè)計(jì)理論對(duì)影響傳動(dòng)精度因素的重要度進(jìn)行排序,找出精度可靠性的薄弱環(huán)節(jié)。
數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)中,目前多采用交流伺服電動(dòng)機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng),可以大大簡(jiǎn)化機(jī)械機(jī)構(gòu),便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速、連續(xù)變速和負(fù)載下變速。為擴(kuò)大調(diào)速范圍,適應(yīng)低速大扭矩的要求,也經(jīng)常應(yīng)用齒輪有級(jí)調(diào)速和電動(dòng)機(jī)無級(jí)調(diào)速相結(jié)合的調(diào)速方式。近年來,車床主軸出現(xiàn)了直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)。這種傳動(dòng)技術(shù)有兩種結(jié)構(gòu)方式:一種是用交流變頻主軸電機(jī)通過剛性聯(lián)軸節(jié)直接傳動(dòng)車床主軸,另一種是采用內(nèi)裝式交流變頻主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸,國外也稱此為集成主軸。后一種結(jié)構(gòu)中,車床主軸就是電機(jī)轉(zhuǎn)子。貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)孔杰、覃嶺[9]根據(jù)有限元分析結(jié)果,對(duì)主軸跨距變化對(duì)主軸動(dòng)態(tài)性能的影響進(jìn)行了動(dòng)態(tài)分析,得到了主軸的最優(yōu)跨距。目前主軸直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)推廣得很快,已成機(jī)床主傳動(dòng)的一種發(fā)展趨勢(shì)。如日本森精機(jī)公司生產(chǎn)的 SL 系列和 ZL 系列數(shù)控車床上就采用了交流變頻主軸電機(jī)通過剛性聯(lián)軸節(jié)直接傳動(dòng)車床主軸的形式,使產(chǎn)品性能得到了提高,又如大限鐵工所的 LR 系列和 FTL 系列數(shù)控車床上采用了內(nèi)裝式交流變頻主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸的結(jié)構(gòu),再如德國的埃馬格(EMAG)公司和日本山崎公司均在新產(chǎn)品上采用了直接驅(qū)動(dòng)主軸技術(shù)。
國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家對(duì)數(shù)控車床的研究時(shí)間較長(zhǎng),而且經(jīng)驗(yàn)豐富,技術(shù)水平較高, 其特點(diǎn)如下:
(1)高速高精與多軸加工成為數(shù)控車床的主流,納米控制已經(jīng)成為高速高效加工的潮流;
(2)多任務(wù)、多軸加工數(shù)控車床越來越多地應(yīng)用到航空航天、能源、汽車及船舶等行業(yè);
(3)智能化加工與監(jiān)測(cè)功能不斷擴(kuò)充,車間的加工監(jiān)測(cè)與管理可實(shí)時(shí)獲取機(jī)床本身的狀態(tài)信息,分析相關(guān)數(shù)據(jù),預(yù)測(cè)機(jī)床的狀態(tài),提前進(jìn)行相關(guān)的維護(hù),避免事故的發(fā)生,減少機(jī)床的故障率,提高機(jī)床的利用率;
(4)機(jī)床誤差檢測(cè)與補(bǔ)償功能越來越強(qiáng)大,能夠在較短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)機(jī)床的補(bǔ)償測(cè)量。與傳統(tǒng)的激光干涉儀相比,對(duì)機(jī)床誤差的補(bǔ)償精度能夠提高 3-4 倍,同時(shí)效率得到大幅度提升;
(5)最新的 CAD/CAM 技術(shù)為多軸、多任務(wù)數(shù)控車床提供了強(qiáng)有力的支持,可以大幅度提高加工效率。
天水星火機(jī)床有限責(zé)任公司汪淑珍、賈輝[4]以數(shù)控機(jī)床為主,對(duì)國外數(shù)控機(jī)床情況作出分析,在美國,由于美國首先結(jié)合汽車、軸承生產(chǎn)需求,充分發(fā)展了大量大批生產(chǎn)自動(dòng)化所需的自動(dòng)線,而且電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)在世界上領(lǐng)先,因此其數(shù)控機(jī)床的主機(jī)設(shè)計(jì)、制造及數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)扎實(shí),且一貫重視科研和創(chuàng)新,故其高性能數(shù)控機(jī)床技術(shù)在世界也一直領(lǐng)先;在德國,數(shù)控機(jī)床質(zhì)量及性能良好、先進(jìn)實(shí)用、貨真價(jià)實(shí), 出口遍及世界。其是大型、重型、精密數(shù)控機(jī)床。德國特別重視數(shù)控機(jī)床主機(jī)及配套件之先進(jìn)實(shí)用,其機(jī)、電、液、氣、光、刀具、測(cè)量、數(shù)控系統(tǒng)、各種功能部件,在質(zhì)量、性能上居世界前列。如西門子公司之?dāng)?shù)控系統(tǒng),均為世界聞名,競(jìng)相采用;在日本,自 1958 年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床后,1978 年產(chǎn)量(7342 臺(tái))超過美國(5688 臺(tái)),至今產(chǎn)量、出口量一直居世界首位(2001 年產(chǎn)量 46604 臺(tái),出口 27409 臺(tái),占 59%)。戰(zhàn)略上先仿后創(chuàng),先生產(chǎn)量大而廣的中檔數(shù)控機(jī)床,大量出口,占領(lǐng)世界廣大市場(chǎng)。在上世紀(jì) 8O 年開始進(jìn)一步加強(qiáng)科研,向高性能數(shù)控機(jī)床發(fā)展,日本 FANUC 公司針對(duì)性地發(fā)展市場(chǎng)所需各種低中高檔數(shù)控系統(tǒng),在技術(shù)上領(lǐng)先,在產(chǎn)量上居世界第一。
4. 發(fā)展趨勢(shì)
江蘇大學(xué)機(jī)電總廠徐立[1]對(duì)于主傳動(dòng)系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢(shì)做出了自己的分析。
(1)高精度化
當(dāng)代工業(yè)產(chǎn)品對(duì)精度的要求越來越高,在計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下,各種加工精度補(bǔ)償技術(shù)得以發(fā)展和應(yīng)用;機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速的提高,大大提升了加工表面質(zhì)量;同時(shí), 各種高性能新型材料在機(jī)床結(jié)構(gòu)制造中的使用,使得數(shù)控機(jī)床的各項(xiàng)精度顯著提高;
(2)動(dòng)力功率高
由于對(duì)高效率日益增長(zhǎng)的要求,加之刀具材料和技術(shù)的進(jìn)步,大多數(shù) NC 機(jī)床均要求有足夠高的功率來滿足高速強(qiáng)力切削。一般NC 機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)功率在3.7~250 kW。
(3)調(diào)速范圍寬
調(diào)速范圍有恒扭矩、恒功率調(diào)速范圍之分。現(xiàn)在,數(shù)控機(jī)床的主軸調(diào)速范圍一般在 100~10 000,且能無級(jí)調(diào)速。要求恒功率調(diào)速范圍盡可能大,以便在盡可能低的速度下,利用其全功率。變速范圍負(fù)載波動(dòng)時(shí),速度應(yīng)穩(wěn)定。
(4)控制功能的多樣化
主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的控制功能需要有:NC 車床車螺紋時(shí)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的同步控制功能,加工中心自動(dòng)換刀、NC 車床車螺紋時(shí)用主軸準(zhǔn)停功能,NC 車床和 NC 磨床在進(jìn)行端面加工時(shí)需要恒線速切削功能,在車削中心中,需要有 C 軸控制功能。
(5)性能要求高
電機(jī)過載能力強(qiáng)。要求有較長(zhǎng)時(shí)間(1~30 m in)和較大倍數(shù)的過載能力;在斷續(xù)負(fù)載下,電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)要?。凰俣软憫?yīng)要快,升降速時(shí)間要短;電機(jī)溫升低,振動(dòng)和噪音?。豢煽啃愿?,壽命長(zhǎng),維護(hù)容易;體積小,質(zhì)量輕,與機(jī)床聯(lián)接容易。
綜上所述,本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是通過對(duì)前人的數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行研究, 并分析主傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),確定自己所設(shè)計(jì)的主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),運(yùn)用 CAD 軟件把裝配圖及其原理圖繪制出。并進(jìn)行裝置的可實(shí)施性進(jìn)行分析判斷,最終完成本次銑床身數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
收藏