五轴联动数控加工中心的设计

0引言
当前国内航空航天复杂零件加工的需求和技术的限制,大多数采用进口五轴联动加工中心[1-2]。然而,进口的机床价格高昂、维修周期长及费用高,且易带来一定的风险,针对技术需求,开发的五轴联动加工中心在保证产品性能和加工质量的基础上,将尽量降低成本,以形成对进口机床的优势。
针对航空航天领域中的机匣、叶轮等有复杂型面的零件加工的加工难度大、精度难保证以及效率低的难题,本文对五轴联动数控加工中心进行结构设计,详细设计了床身、立柱、主轴、回转工作台、润滑系统、液压系统和控制系统,为实现五轴联动数控加工中心技术的国产化及在航空航天领域的推广应用提供技术支持。
1机械结构设计
五轴联动数控加工中心采用先进设计理念,通过各个部件合理布局,对机床进行系统设计,床身、立柱等铸件采用箱中箱的结构,提高了设备的工作稳定性及精度[3],主要由床身、立柱、主轴、回转工作台、润滑系统、液压系统、控制系统等部分组成。
1.1床身、立柱设计床身、立柱采用“box in box ”框架结构,该结构是将最高加速度与由恒定质量关系提供的最佳精度结合在一起,有效抑制机床共振,提高加工表面的质量,其结构如图1和2所示。
1.2主轴设计
主轴的内部结构采用了主电动机置于主轴前、后轴承之间的机构,如图3所示。这种结构是一般电主轴的基本结构形式,其优点是主轴单元的轴向尺寸较短,主轴刚度大,功率大,较适合于大、中型高速数控机床。主轴壳体直径Ф190mm ,法兰直径Ф228mm ,总长约600mm ,安装长度约452mm ,整备质量约70kg 。
1.3回转工作台设计
该设备共有3个工作台,中间为回转工作台,其结构如图4所示。机床回转工作台采用力矩电机直接驱动,具有高度、高动态、连续旋转、任意角度定位、无背隙、精度保持性好等特点,且配有液压夹紧刹车系统,可满足大力矩的要求。
2控制系统设计
2.1润滑系统设计
五轴联动数控加工中心润滑系统分为稀油润滑和干油润滑。干油润滑为锂基润滑脂润滑,每两年加注一次润滑脂,主要用于滚动轴承、滚珠丝杠。Y 、Z 坐标导轨的润滑均由南京贝奇尔集中装置来润滑各点,由一个集中润滑站分两路单独润滑,润滑站实现YZ 轴进给箱和直线导轨的润滑,润滑大小由定
时定量控制器来设定。
2.2液压系统设计
五轴联动数控加工中心液压系统由以下4个部分组成:
①提供机床精度补偿,含平衡补偿、附件重量补偿。②提供实现机床功能和动作,含B 轴夹紧与松开、主
五轴联动数控加工中心的设计
路朝留;唐鸿雁;张玉冰;万齐访
(上海新力机器厂,上海200000)
摘要:五轴联动数控加工中心是航空航天用复杂零件加工的主要手段,本文对五轴联动数控加工中心进行结构设计,详细设计
了床身、立柱、主轴、回转工作台、润滑系统、液压系统和控制系统,为实现五轴联动数控加工中心技术的国产化及在航空航天领域的推广应用提供技术支持。
关键词:数控加工中心;航空航天;结构设计;
国产化
图1床身模型图2
立柱模型
图3
主轴模型
图4回转工作台模型
Internal Combustion Engine&Parts
0引言
汽车保险杠其在实际中不仅可以对汽车的外观进行装饰,还可以有效吸收外界对其所产生的作用力,降低这些冲击力对乘员的影响,可以说汽车保险杠是非常重要的安全装置。为了保证在实际的汽车保险杠制造中可以对其各项操作要点及关键技术进行掌握,本文结合保险杠系统的特点对其进行了深入分析,从而使汽车保险杠的制造质量得到提升。
1汽车保险杠系统构成分析
1.1汽车保险杠中的蒙皮系统
在汽车保险杠的制造中只有对其系统组成部分进行了解及掌握才能确保其制造工作的顺利展开。蒙皮系统其主要的构成材质为塑料,一般其在使用中具有较高的强度,可以对汽车进行外部装饰作用,并且在汽车发生碰撞时,其可以有效缓冲此部分的冲击力,减小事故所带来的危害。同时在蒙皮系统的制造中必须要保证其强度及延展性可以满足规定要求,以此来对车体及零件进行保护。稀油润滑
1.2汽车保险杠中的横梁系统
横梁系统属于汽车保险杠中主要的安全系统部分,在机车发生碰撞时所产生的作用力可以由横梁系统进行有效传递,并对此部分能力进行吸收,其可以实现将能量传递给其它车体部件的效果,减小碰撞所产生冲击影响。而在横梁系统的制造中要保证其主梁元件可以具备良好的吸能效果,这样不仅可以提升行车的安全性,还可以防止对汽车部件产生严重的影响及损坏。在横梁系统中其所占汽车总重量的比例仅为0.3%,但是以一般汽车保险杠的制造标准来看,横梁系统其抗拉强的能力需要达到
1600MPa左右,因此在制造中必须要保证横梁钢板的强度
汽车保险杠的相关制造问题探讨
祝睿哲
(一汽-大众汽车有限公司佛山分公司,佛山528200)
摘要:保险杠作为汽车主要的部件之一其对汽车及乘员有着保护的作用,目前在汽车保险杠的制造中,其设计水平不断的提高,并且在制造中所应用的材料性能也在不断提升,使汽车保险杠制造的生产效率也得到提高。本文从多角度分析了在汽车保险杠中其各个系统的组成部分,并指出其在实际中所起到的作用,以此来为汽车保险杠的制造提供有效依据。
关键词:汽车保险杠;设计;制造
轴分度、刀具松开。
③提供机床刀库和机械手,实现机床主轴换刀。
④提供机床X轴的静压系统装置。
机床气动系统用于主轴吹气、头库拉门及头库定位。压缩空气经气源处理三联件,由电磁阀控制,一路实现主轴换刀时吹气,另一路实现头库箱门的关闭和头库箱旋转的定位。
2.3数控系统设计
为实现好的控制精度及系统的响应速度,数控系统和电机均采用西门子的840DSL高端数控系统和电机,如图5所示。
控制系统主要由840DSL数控系统(包括驱动器和电机)、视频监测系统、配电系统、输入输出单元及一些机床配套部件组成。以五轴CNC系统为基础,集成刀轴方向光顺、小线段加工轨迹的实时样条化和参数样条路径实时插补功能,根据五轴机床动力学参数约束模型,实现与数控系统的高速、高精度五轴联动控制控制的最优匹配。五轴加工小线段轨迹到参数样条轨迹的实时转换[4]。参数样条刀具路径插补与实时速度规划,五轴离散刀位文件和机床坐标系下刀轴方向的光顺。
3结论
五轴联动数控加工中心已成为航空航天、船舶、精密仪器、发电等行业加工关键部件的最重要加工工具,并以高速化、高精度化、高可靠性、复合化、智能化及柔性化趋势发展。本文详细设计了五轴联动数控加工中心的各个关键组成部分,并突出了其功能,为实现五轴联动数控加工中心技术的国产化及在航空航天领域的推广应用提供技术支持。
参考文献:
[1]李思.五轴立式加工中心耳轴式回转工作台关键技术研究
[D].东北大学,2014.
[2]梁铖,刘建.五轴联动数控机床技术现状与发展趋势[J].机械制造,2010,48(01):5-7.
[3]杜玉湘,陆启建,刘明灯.五轴联动数控机床的结构和应用[J].机械制造与自动化,2008(03):14-16.
[4]黎明,刘旭东,马志涛,等.五轴联动数控机床动态性能仿真平台的建立与分析[J].
机械,2017,44(11):69-72.图5电气系统组成示意图

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