方頭軸端車削機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) (2)帶CAD圖,方頭軸端車削機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),(2)帶CAD圖,方頭,車削,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì),CAD 可 車 方 的 經(jīng) 濟(jì) 型 數(shù) 控 車 床魯南機(jī)床廠李鶴侯夫啟摘要對經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì), 利用齒輪傳動(dòng)和電磁離合器控制, 可使其具有車方形截面的功能,從而可提高六方等零件的加工效率和表面加工質(zhì)量。關(guān)鍵詞數(shù)控車床車方原理傳動(dòng)系統(tǒng)1引言在油泵油嘴行業(yè)中, 噴油器體系列零件( 圖 1) 的兩平行平面是銑削成形, 效率低, 表面質(zhì)量差; 緊帽系列零件( 圖 2) 的六方雖是車削成形, 但使用的設(shè)備多是舊車床改造的專機(jī), 設(shè)備笨重, 操作不便。我們對本廠生產(chǎn)的CLK6130 數(shù)控車床進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì), 使之兼有車平行平面和六方的功能。圖 1噴油器體零件圖圖 2緊帽零件圖2原理2. 1刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡車方的基本原理是依靠刀具與工件的轉(zhuǎn)速差, 使刀尖在切削段的復(fù)合運(yùn)動(dòng)軌跡為近似的直線段。刀具與工件分別以角速度 ?1和 ?2逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)( 圖3) , 工件的旋轉(zhuǎn)中心為坐標(biāo)系原點(diǎn) O, 刀具的旋轉(zhuǎn)中心到 O 的距離為 a, 旋轉(zhuǎn)半徑為 b, 假設(shè)工件不旋轉(zhuǎn), 則相當(dāng)于刀具除了以 ?1逆時(shí)針自轉(zhuǎn)外, 還以 ?2順時(shí)針繞 O 公轉(zhuǎn)。令刀具旋轉(zhuǎn)中心位于A0時(shí), 刀尖也位于y 軸上 P0點(diǎn)。當(dāng)?shù)毒咧行墓D(zhuǎn) ?位于 A 點(diǎn)時(shí), 則刀尖同時(shí)逆時(shí)針自轉(zhuǎn)?1?2?至 P 點(diǎn)。設(shè)P 點(diǎn)坐標(biāo)為( x, y)則: x= OA sinOA B+ A PsinPA Ey= OA cosOA B- A PcosPA E因: OA = a A P= b OAB= ?PAE= OA P- OAB=?1?2? - ?可得:x = asin? + bsin(?1?2- 1) ?y= acos? - bcos(?1?2- 1) ?( 1)圖 3原理分析圖1. 刀尖的旋轉(zhuǎn)軌跡, 圓心位于 2 上( 半徑為 b) , 逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。2. 刀盤中心的相對運(yùn)動(dòng)軌跡( 半徑為 a) , 圓心為工件的旋轉(zhuǎn)中心O, 順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。2. 2誤差分析由式( 1) 可知, 采用不同的轉(zhuǎn)速比, 其軌跡具有不同的曲線形式。若取?1?2= 2 時(shí), 式( 1) 可簡化為x2/ ( a + b)2+ y2/ ( a - b)2= 1( 2)即變成( a+ b) 為長軸、 ( a- b) 為短軸的橢圓。 圖4 為當(dāng)a= 60mm, b= 53mm時(shí), 式( 2) 的軌跡和圓x2+ y2=8. 52mm 的軌跡。 橢圓被圓所截取的曲線段, 即為切削工件( 圖 2) 時(shí)刀尖在切削段的運(yùn)動(dòng)軌跡, 它與直線段的誤差僅為 0. 0064mm, 完全能滿足工件加工精度要20 制造技術(shù)與機(jī)床求。顯然, 要獲得六方必須采用三把刀具, 且刀尖要在同一圓周上均布。圖 4誤差分析圖3結(jié)構(gòu)圖 5 為主傳動(dòng)系統(tǒng)圖。9、 10、 16 為三個(gè)電磁離合器, 當(dāng) 9 吸合, 10 放開時(shí), 主軸經(jīng)齒輪 7、 5、 4、 1 獲得高速, 可進(jìn)行正常的車削加工。當(dāng) 9 放開, 10 吸合時(shí), 主軸經(jīng)齒輪 3、 2、 8、 6 獲得低速, 同時(shí)轉(zhuǎn)矩經(jīng)齒輪 11、 12從主軸箱輸出, 當(dāng) 16 同時(shí)吸合時(shí), 刀盤 15 經(jīng)齒輪 13、14、 19、 20、 17、 18 獲得兩倍于主軸的轉(zhuǎn)速, 此時(shí)可車方。刀盤軸的支承固定于橫溜板上, 而齒輪 19 的支座固定于大溜板上, 齒輪副 19/ 20, 17/ 18 間為活動(dòng)鉸鏈支承, 使刀盤可縱向和橫向進(jìn)給。改進(jìn)后的 CLK6130 數(shù)控車床, 不僅增加了車方功能, 而且將數(shù)控刀架改為排刀座, 并配以自動(dòng)夾緊和自動(dòng)上下料裝置, 功能和效率大為提高。如圖 1 所示零件, 僅需 20s, 即可完成螺紋部分和兩平行平面的加工。圖 5傳動(dòng)系統(tǒng)圖18、 1114、 1720. 齒輪9、 10、 16. 電磁離合器15. 刀盤第一作者: 李鶴, 山東滕州市魯南機(jī)床廠技術(shù)開發(fā)部, 郵編: 277500( 編輯劉茹貴) ( 收修改稿日期: 19980105) ( 上接第 6 頁)于伺服系統(tǒng)的多樣性, 目前還沒有較為成熟的裝置。4. 3反饋修正型目前的數(shù)控機(jī)床絕大多數(shù)實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)和半閉環(huán)控制, 采用碼盤或光柵作為反饋檢測元件。 反饋修正的策略是將誤差計(jì)算量轉(zhuǎn)換成反饋測量傳感器的當(dāng)量數(shù)據(jù), 反向疊加到反饋系統(tǒng)中, 利用數(shù)控系統(tǒng)位置調(diào)節(jié)功能實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。 當(dāng)然, 這也只能補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)方向上的傳動(dòng)誤差( 單項(xiàng)) , 修正不了空間誤差。 90 年代初, 在 NIST( 美國國家標(biāo)準(zhǔn)) 支持下, 美國 Michigan 大學(xué)成功地開發(fā)出三坐標(biāo)反饋修正裝置。4. 4其它方法機(jī)床構(gòu)件各點(diǎn)溫度差異導(dǎo)致熱變形, 在關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行溫度監(jiān)控, 通過在一定位置布置加熱元件或冷卻系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)溫度場的均衡, 減少熱誤差。德國 WaldrichCoburg 公司、 Hauser 公司及日本的安田工業(yè)公司都在機(jī)床中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。5誤差補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用和發(fā)展誤差補(bǔ)償技術(shù)在 CMM 上已經(jīng)得到了較廣泛的應(yīng)用。德國著名的 ZEISS 公司用該技術(shù), 產(chǎn)品精度提高40%。意大利的 DEA 公司、 美國的 GIDDINGS &LEWIS 公司及國內(nèi)有關(guān)廠家等都應(yīng)用了該技術(shù)。相比之下, 數(shù)控加工機(jī)床工況復(fù)雜、 環(huán)境惡劣, 且需要對空間軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償, 特別是由于數(shù)控系統(tǒng)的封閉性和多樣性, 該技術(shù)還處于試用階段。 隨著新一代開放型數(shù)控系統(tǒng)的推廣和普及, NC 型補(bǔ)償將變得簡單實(shí)用, 該技術(shù)已呈現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力和發(fā)展前景。CAQC 技術(shù)已成為加工過程的重要組成部分( 在美國發(fā)展 QIA 技術(shù): Qualify in Automation) , 使高精度的在機(jī)監(jiān)控技術(shù)得到迅速發(fā)展, 誤差分析和補(bǔ)償是該技術(shù)的基礎(chǔ)。 目前, 天津大學(xué)在國家自然科學(xué)基金支持下, 對此進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究, 最終目標(biāo)是將數(shù)控機(jī)床發(fā)展成高精度加工和檢測的集成設(shè)備。參考文獻(xiàn)1Liu Youwu, Zhang Qing etc. The Compensative T echnique of Posi-tioning Errors for NC M achine Tools. International Conference onIntelligent Manufacturing.Wuhan, 1995: 8438462Sheng Bohao. Comprehensive Dynamic Compensation Technologyfor Error of CNC M achine T ools.Asian Industrial TechnologyCongress. Hong Kong , 1997.3Zhang Qing , Liu Youwu etc. A Method of Enhancing the Position-ing Accuracy for NC M achine Tools. Chinese Journal of M echanicalEngineering. 1996,9( 4)4J.S.Chen etc.Real-time Compensation for Time-variant Volumet-ric Errors on a M achining Center. ASM E. 1993, 115: 4724795盛伯浩 . 數(shù)控機(jī)床誤差的綜合動(dòng)態(tài)補(bǔ)償 .WM EM. 1995( 2)6章青 . 數(shù)控機(jī)床定位誤差建模、 參數(shù)辨識(shí)及補(bǔ)償技術(shù)的研究 . 天津大學(xué)博士論文, 1995.第一作者: 劉又午, 天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院, 郵編:300072( 編輯徐鴻根) ( 收稿日期: 1998- 05- 07) 211998 年第 12 期