五軸雕刻機(jī)機(jī)電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告
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- J40- 五軸雕刻機(jī)機(jī)電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告一、五軸雕刻機(jī)的簡(jiǎn)介
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展, 普通的三軸雕刻機(jī)床已滿(mǎn)足不了人們對(duì)加工零件的更高要求。在20世紀(jì)60年代, 一些發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始研制五軸數(shù)控機(jī)床。五軸雕刻機(jī)集計(jì)算機(jī)控制、高性能伺服驅(qū)動(dòng)和精密加工于一體, 可高效、準(zhǔn)確完成復(fù)雜曲面的加工, 特別是在曲軸等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。由于五軸技術(shù)難度較大, 國(guó)際上通常把五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控技術(shù)作為衡量一個(gè)國(guó)家生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。長(zhǎng)期以來(lái), 西方發(fā)達(dá)國(guó)家一直把五軸聯(lián)動(dòng)作為重要的戰(zhàn)略物資控制出口, 發(fā)展中國(guó)家在研發(fā)和引進(jìn)兩方面都碰到了很大的困難，為打破國(guó)外的技術(shù)封鎖, 需要我們自主創(chuàng)新 !
二、工作原理
五軸加工是指在一臺(tái)機(jī)床上至少有五個(gè)坐標(biāo)軸，三個(gè)直線(xiàn)坐標(biāo)和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)，而且可以在計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的控制下同時(shí)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行加工。五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控技術(shù)，是數(shù)控技術(shù)難度最大、適用范圍最廣的技術(shù)，其集計(jì)算機(jī)控制、高性能伺服驅(qū)動(dòng)和精密技術(shù)于一體，主要應(yīng)用于加工品質(zhì)要求很高的自由曲面的高效、精密、自動(dòng)加工，是目前解決葉輪、葉片、螺旋槳等復(fù)雜曲面加工的重要手段。這樣五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工與一般的三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工相比，主要有1)提高加工質(zhì)量和效率，2)擴(kuò)大工藝范圍，可以用于復(fù)雜曲面和斜空斜面的加工；同時(shí)，五軸加工也存在很多難點(diǎn)，需要在開(kāi)發(fā)的過(guò)程中重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。
三、機(jī)床設(shè)計(jì)
1、五軸聯(lián)動(dòng)現(xiàn)狀及其分析
大多數(shù)高級(jí)的數(shù)控銑床的數(shù)控裝置都可控六根基本軸,即X, Y, Z三根運(yùn)動(dòng)軸和繞X, Y, Z 三根運(yùn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)的A、B、C三根回轉(zhuǎn)軸。五軸聯(lián)動(dòng)指的是在六根基本軸中, 機(jī)
床數(shù)控裝置能控制其中五根軸同時(shí)達(dá)到空間某一點(diǎn), 通俗的講就是指其中五根軸能同時(shí)對(duì)某一點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)加工。根據(jù)機(jī)床實(shí)際情況, 五軸聯(lián)動(dòng)通常是在X、Y、Z三根運(yùn)動(dòng)軸基礎(chǔ)上增加由A、B、C 三個(gè)回轉(zhuǎn)軸中任意兩個(gè)回轉(zhuǎn)軸所組合的運(yùn)動(dòng), 2個(gè)回轉(zhuǎn)軸可以都配置在刀具切削頭部位( 通常稱(chēng)擺動(dòng)軸)或工件安裝部位(通常稱(chēng)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)), 也可在這兩個(gè)部位上分別配置1個(gè)回轉(zhuǎn)軸。
根據(jù)這些配置方式可以組合出的有效布局方案共有:
雙旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的高速五軸機(jī)床, 它應(yīng)用比較多的是銑鏜類(lèi)機(jī)床。這種機(jī)床也有多個(gè)類(lèi)型和品種, 較簡(jiǎn)單的是在數(shù)控鏜銑床的工作臺(tái)上附加A /B軸轉(zhuǎn)臺(tái), 配上相應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)X、Y、Z三個(gè)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和A /B軸兩個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并可聯(lián)動(dòng)。這種配置由于接合層次多, 剛性差些, 因此有專(zhuān)門(mén)將A /B轉(zhuǎn)軸的支座與工作臺(tái)或床身做成一體的。由于受安裝工件的轉(zhuǎn)臺(tái)的尺寸和重量的制約, 這種機(jī)床僅適用于加工中小這種機(jī)床僅適用于加工中小型工件。
在刀具切削頭部位和工件安裝部位, 都配置1個(gè)回轉(zhuǎn)軸。這種五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床由于轉(zhuǎn)臺(tái)可以是A 軸、B 軸或C 軸,擺頭也是一樣, 可以分別是A軸、B軸或C 軸, 所以轉(zhuǎn)臺(tái)加上擺頭式結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床可以有各種不同的組合, 以適應(yīng)不同的加工對(duì)象, 如加工汽輪發(fā)電機(jī)的葉片, 需要A 軸加上B軸, 其中A 軸需要用尾座頂尖配合頂住工件, 如果工件較長(zhǎng)同時(shí)直徑又細(xì), 則需要兩頭夾住并且拉伸工件來(lái)進(jìn)行加工, 當(dāng)然這里一個(gè)必要條件是兩個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)必須嚴(yán)格同步旋轉(zhuǎn)。這種型式配置的機(jī)床把旋轉(zhuǎn)軸分別放置于切削頭部位和工作臺(tái)安裝部位, 與使用雙旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的機(jī)床相比較, 優(yōu)點(diǎn)是剛性高, 工作臺(tái)的承載能力強(qiáng)。雙旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)為一個(gè)串聯(lián)機(jī)構(gòu), 而且空間上受到限制, 無(wú)法設(shè)計(jì)得足夠健壯, 導(dǎo)致整體剛性不足, 若將旋轉(zhuǎn)軸分開(kāi)在主軸頭和工作臺(tái)兩個(gè)部位,那么結(jié)構(gòu)剛性的問(wèn)題便得到很好的解決, 工作臺(tái)的工作臺(tái)面積與承載能力也遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的雙旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)。
雙擺頭式結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床, 由于結(jié)構(gòu)本身的原因: 擺頭中間一般有一個(gè)帶有松拉刀結(jié)構(gòu)的電主軸, 所以雙擺頭自身的尺寸不容易做小, 一般在400~ 500 mm 左右, 加上雙擺頭活動(dòng)范圍的需要, 所以雙擺頭結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的加工范圍不宜太小, 而是越大越好, 一般為龍門(mén)式或動(dòng)梁龍門(mén)式, 龍門(mén)的寬度在2000 ~ 3000 mm 以上為好。...
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