對(duì)數(shù)控加工中心機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)
備注:為保證文章的完整度,本文核心內(nèi)容都PDF格式顯示,如未有顯示請(qǐng)刷新或轉(zhuǎn)換瀏覽器嘗試! 安裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化加工中心即為數(shù)字控制加工中心,簡稱為精工加工中心。其中所安裝的程序控制邏輯可以對(duì)程序編碼抑或是其他符號(hào)所規(guī)定的程序按照一定的邏輯進(jìn)行處理,同時(shí)將之譯碼,并促使加工中心可進(jìn)行零件的加工生產(chǎn)..精工加工中心_種高度自動(dòng)化生產(chǎn)的機(jī)器設(shè)備,然而因機(jī)械結(jié)構(gòu)所難以避免的會(huì)存在著一定的幾何誤差,同時(shí)在進(jìn)行零件加工生產(chǎn)時(shí)加工中心的加工精度還會(huì)受到熱變形、運(yùn)動(dòng)摩擦、傳動(dòng)間隙等因素的影響,因此就針對(duì)精工加工中心傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)還有_定的改進(jìn)空間,本次研究旨在加深對(duì)精工加工中心機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)認(rèn)識(shí),提高其加工精度 1現(xiàn)代機(jī)器的構(gòu)成及運(yùn)動(dòng)原理 現(xiàn)代機(jī)器的構(gòu)成主要就包括原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)、執(zhí)行三基礎(chǔ)部件..其中原動(dòng)機(jī)部件是帶動(dòng)整個(gè)機(jī)器來使之能夠達(dá)到預(yù)定功能的主要?jiǎng)恿碓础鲃?dòng)部件是將原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)方式、動(dòng)力參數(shù)轉(zhuǎn)換成最終在執(zhí)行過程當(dāng)中所要應(yīng)用到的運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)動(dòng)力參數(shù)的中間轉(zhuǎn)換部件。執(zhí)行部件即為達(dá)成機(jī)器預(yù)先設(shè)定功能的一項(xiàng)構(gòu)成部件..其中機(jī)器的傳動(dòng)部件大都是應(yīng)用的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng),傳動(dòng)部件同時(shí)也是幾乎所有機(jī)器設(shè)備所不可或缺的一項(xiàng)核心構(gòu)成部件,其在整個(gè)機(jī)器設(shè)備當(dāng)中占到了極大的質(zhì)量與成本比例:機(jī)器設(shè)備的性能水平也會(huì)直接受制于傳動(dòng)裝置的性能水平: 2傳動(dòng)裝置的構(gòu)成及設(shè)計(jì)要求 機(jī)械傳動(dòng)裝置的作用即為將通過軸與軸之間的旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力的傳輸,同時(shí)其還可通過對(duì)轉(zhuǎn)速大小與轉(zhuǎn)動(dòng)方位的變化來實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速與方向的調(diào)控:較常應(yīng)用到的機(jī)械傳動(dòng)裝置包括了帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)以及蝸桿傳動(dòng)等多種形式 2. I主要構(gòu)成部件 通常傳動(dòng)裝置的構(gòu)成部件就包括了電動(dòng)機(jī)、變速裝置、刀架、主軸、換向、開停,以及制動(dòng)機(jī)等構(gòu)成部件:通過電動(dòng)機(jī)為主軸、刀架提供動(dòng)力,同時(shí)使其獲取到一定的運(yùn)動(dòng)速度與方向;依據(jù)實(shí)際的零件加工需要來實(shí)現(xiàn)對(duì)傳遞動(dòng)力與速度的調(diào)控;通過主軸、刀架等來對(duì)加工中心所要求的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行具體執(zhí)行,并由此便可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)以及直線運(yùn)動(dòng):開停機(jī)構(gòu)應(yīng)用于對(duì)主軸開啟與停止的控制裝置;在要進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)則可應(yīng)用到變換加工中心主軸旋轉(zhuǎn)方向裝置;制動(dòng)機(jī)構(gòu)可通過對(duì)主軸停轉(zhuǎn)裝置的控制,來大幅度的降低對(duì)輔助時(shí)間的耗費(fèi): 2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 在設(shè)計(jì)精工加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)之時(shí)不但要能夠達(dá)到一般加工中心主傳動(dòng)的需求,同時(shí)還應(yīng)滿足于以下幾項(xiàng)需求: (1) 具備更寬廣的速度調(diào)控范圍,同時(shí)還能夠達(dá)到無級(jí)調(diào)速..精工加工中心為確保在加工的過程中所應(yīng)用切削量的合理性,便需要能夠?qū)⒌毒咔邢髂芰τ枰猿浞值陌l(fā)揮,并以此來達(dá)到較高的生產(chǎn)效率、加工精度與質(zhì)量,同時(shí)還應(yīng)有更高的轉(zhuǎn)速以及調(diào)控區(qū)間.. (2) 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)確保具備較高的精度與剛度要求,在傳動(dòng)過程中能夠始終保持良好的穩(wěn)定性,且不會(huì)產(chǎn)生過大的噪音..要想提高精工加工中心的加工精度,就必須要確保主傳動(dòng)系統(tǒng)能夠具備良好的剛度..對(duì)此,便應(yīng)盡可能的提高傳動(dòng)部件的精度與剛度,并在齒輪表層采取高頻感應(yīng)加熱淬火處理以促使其耐磨性能夠得到大幅度的提高.. (3) 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)具備較好的熱穩(wěn)定性與強(qiáng)抗振能力。在精工加工中心上進(jìn)行零部件的加工不僅要進(jìn)行粗加工,有時(shí)也要進(jìn)行精細(xì)加工。在實(shí)際的加工過程當(dāng)中很可能會(huì)會(huì)因?yàn)槌掷m(xù)性的切削、余量不均、運(yùn)動(dòng)部件不均衡、切削自激振動(dòng)等因素而導(dǎo)致沖擊力和交變力的互相交替影響,導(dǎo)致零部件的加工難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的規(guī)定值大小。因而在主傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中每一項(xiàng)零部件不僅需要具備良好的靜剛度要求,同時(shí)還應(yīng)當(dāng)能夠有效的抑制因各類干擾因素而導(dǎo)致的抗振性影響。 在對(duì)加工中心開展切削加工之時(shí)主傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中的熱量揮發(fā)會(huì)導(dǎo)致加工零部件發(fā)生熱變形現(xiàn)象,進(jìn)而促使各項(xiàng)零部件間的位置進(jìn)度性與運(yùn)動(dòng)精度性受到較大的誤差影響:對(duì)此,必須要確保主軸部件能夠具備良好的熱穩(wěn)定特性,在進(jìn)行零部件的加工過程中能夠始終保持以適當(dāng)?shù)拈g隔距離,同時(shí)通過持續(xù)不間斷的潤滑措施來確保使其能夠達(dá)到較好的熱平衡效應(yīng), 3主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在精工加工中心的設(shè)計(jì)當(dāng)中大多是選用的無級(jí)變速系統(tǒng),這一系統(tǒng)有助于在特定的調(diào)速范圍中達(dá)到較為滿意的切削速率,此舉不但可大幅度的提升加工精度,同時(shí)還有助于對(duì)切削效率的有效增強(qiáng).. 3. 丨無級(jí)變速主傳動(dòng)設(shè)計(jì)原則 在開展無級(jí)變速主動(dòng)傳動(dòng)設(shè)計(jì)之時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循以下兩項(xiàng)原則: (1) 盡可能的選取功率亦或是扭矩特點(diǎn)能夠與傳動(dòng)系統(tǒng)的要求相一致的無級(jí)變速裝置。例如執(zhí)行件在進(jìn)行直線主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)時(shí),須確保變速裝置達(dá)到恒扭矩傳動(dòng)的要求;例如在主傳動(dòng)系統(tǒng)在傳動(dòng)時(shí)的功率要求若為恒定值之時(shí),則應(yīng)當(dāng)選取出恒功率無級(jí)變速裝置: (2) 無級(jí)變速系統(tǒng)裝置在獨(dú)立應(yīng)用之時(shí),相應(yīng)的速度可調(diào)控范圍相對(duì)偏小,無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,特別是在恒功率的調(diào)控范圍方面與實(shí)際的加工中心恒功率調(diào)控范圍需求相比明顯不足:鑒于此,通常是將無級(jí)變速裝置和機(jī)械分級(jí)變速箱予以串聯(lián),從而促使恒功率的變速區(qū)間值能夠得以盡可能的擴(kuò)大,以及提升整體變速范圍-例如加工中心主軸所要求的變速范圍通常為相應(yīng)的無級(jí)變速裝置變速范圍即為仏,相應(yīng)的采取串聯(lián)方式的多級(jí)變速箱可調(diào)控范圍即為丨=尺 —般情況下,在傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中無級(jí)變速裝置是最為基礎(chǔ)的一項(xiàng)組別構(gòu)成,分級(jí)變速即為擴(kuò)大組,與之所對(duì)應(yīng)的公比理論便應(yīng)當(dāng)高于無級(jí)變速裝置的可調(diào)控速度范圍仏:從本質(zhì)上來看因機(jī)械無級(jí)變速裝置是一種摩擦傳動(dòng)的形式,存在著一定的相對(duì)滑動(dòng)情況,存在著低于理論轉(zhuǎn)速值的可能性:為了獲取到持續(xù)不間斷的無級(jí)變速效果,在對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)開展設(shè)計(jì)工作之時(shí)便應(yīng)當(dāng)促使分級(jí)變速箱公比相較于無級(jí)變速裝置的速度調(diào)控范圍稍小一些,一般取值在0. 94 .左右,以促使轉(zhuǎn)速間能夠產(chǎn)生出一小段的疊加,確保轉(zhuǎn)速的持續(xù)不間斷性。 3. 2精工加工中心主傳動(dòng)設(shè)計(jì)特點(diǎn) 3.2. 1采取直流或交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速 精工加工中心通常情況時(shí)是選用變速電機(jī)來實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的拖動(dòng):_般所較多應(yīng)用到的電機(jī)包括直流電動(dòng)機(jī)與交流調(diào)頻電機(jī)兩類。當(dāng)前,在各種中小型的精工加工中心設(shè)備當(dāng)中,交流調(diào)頻電機(jī)有著絕對(duì)性的優(yōu)勢,大有替代直流電機(jī)的趨勢..在對(duì)精工加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)展開設(shè)計(jì)工作之時(shí),應(yīng)當(dāng)確保其主軸和電動(dòng)機(jī)的功率匹配性。交流調(diào)頻電機(jī)一般是利用調(diào)頻的方式來實(shí)現(xiàn)變速調(diào)控,大多選用響應(yīng)快,且體積與轉(zhuǎn)動(dòng)慣性均相對(duì)較小的籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī);因沒有電刷的存在,因此系統(tǒng)在處于最高轉(zhuǎn)速的條件下不會(huì)受到火花的影響:選用完全密閉的結(jié)構(gòu)形式,具備空氣強(qiáng)冷特性,可達(dá)到較高的轉(zhuǎn)速及強(qiáng)超載性能,可調(diào)控速度范圍極大。 3. 2. 2匹配驅(qū)動(dòng)電機(jī)與主軸功率 在對(duì)精工加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)開展設(shè)計(jì)之時(shí),還應(yīng)當(dāng)充分考慮到電動(dòng)機(jī)和加工中心主軸功率的特性配置問題..鑒于主軸所指定的恒功率可調(diào)控速度區(qū)間值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電動(dòng)機(jī)恒定功率可調(diào)控區(qū)間值/、',,,,,因此便需在電動(dòng)機(jī)和主軸間串聯(lián)分級(jí)變速箱,從而促使恒定功率值的速度可調(diào)控區(qū)間能夠盡可能得以增大,并使之能夠符合于在進(jìn)行低速高功率切削之時(shí)對(duì)于電動(dòng)機(jī)輸出功率所提出的要求.. 3. 3變速箱公比選取 變速箱公比中,與電動(dòng)機(jī)恒定功率可調(diào)控速度區(qū)間仏..相同,也就是中其功率的特征體現(xiàn)為持續(xù)、不間斷且沒有任何重8的圖像般變速箱的級(jí)別采用z表示,主軸恒定功率變化區(qū)域?yàn)?R:.R. =(im = a中二(iK\crR 其中變速箱變速等級(jí)r可采取以下公式求出:-_ = 要想對(duì)該變速箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行假話處理,降低其級(jí)數(shù),則不應(yīng)當(dāng)取較大公比值。變速箱公比,可選取超過電動(dòng)機(jī)恒定功率的速度調(diào)控區(qū)間值也就是要確保此時(shí),變速箱內(nèi)每檔中便會(huì)出現(xiàn)一定的轉(zhuǎn)速僅可恒定扭矩變速,主傳動(dòng)系功率特性中即會(huì)出現(xiàn)“缺口”,將此稱之為功率下降區(qū)域..應(yīng)用該區(qū)域內(nèi)的轉(zhuǎn)速之時(shí),可實(shí)現(xiàn)對(duì)扭矩轉(zhuǎn)動(dòng)的限制,但也無法獲取全部輸出功率..為確保缺口位置的輸出功率及電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)將其適當(dāng)擴(kuò)大..此即為,對(duì)于變速箱的簡化是將選取較大的功率額電機(jī)作為犧牲條件的 若精工加工中心為橫線速切削要能夠在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中進(jìn)行速度轉(zhuǎn)換,則應(yīng)當(dāng)將變速箱公比中,選取為低于電動(dòng)機(jī)恒定功率值速度調(diào)控區(qū)間的&^,從而確保在主傳動(dòng)功率特性圖上仍可存在一小部分的重合區(qū)域,進(jìn)而求出其變速級(jí)數(shù)。 4結(jié)語 總而言之,在對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案開展設(shè)計(jì)工作之時(shí),一般需依據(jù)設(shè)計(jì)要求制定出多套設(shè)計(jì)方案,通過對(duì)比分析來選取出最為適宜的_項(xiàng)方案。但是最終方案的是否可用,還要經(jīng)過科學(xué)化的評(píng)價(jià)分析來作出判斷..要想確保所設(shè)計(jì)出的能夠得到科學(xué)、合理的評(píng)價(jià),就必須要明確機(jī)械傳動(dòng)的設(shè)置特性。希望通過本文的研究工作能夠?yàn)橛嘘P(guān)的精工加工中心機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)人員提供一些有價(jià)值的參考內(nèi)容: