環(huán)抱式定位夾緊是通過夾緊套或環(huán)形剎車片在徑向方向上作用于旋轉(zhuǎn)軸的圓周表面，從而產(chǎn)生摩擦扭矩對(duì)回轉(zhuǎn)軸進(jìn)行角度定位的夾緊方式。目前常見的環(huán)抱式定位夾緊機(jī)構(gòu)主要有液壓夾緊套和氣壓抱閘2種。液壓夾緊套的工作原理是將油壓至抱閘套筒壁的密封之間毫無損失地轉(zhuǎn)換成徑向夾緊力，并使套筒內(nèi)壁作用于回轉(zhuǎn)軸的外圓周表面，從而產(chǎn)生摩擦扭矩的夾緊方式，如圖7所示。 被夾緊的元件在夾緊定位發(fā)生時(shí)，既不會(huì)產(chǎn)生向推動(dòng)，也不會(huì)產(chǎn)生扭曲，當(dāng)油壓完全卸荷，套筒彈回最初狀態(tài)，再次釋放部件。此類夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，夾緊扭矩大。其夾緊扭矩可根據(jù)下式估算： 由式(4)可以得出，徑向液壓夾緊方式的夾緊扭矩與抱閘的作用面積、作用壓力以及抱閘和被夾緊面的摩擦系數(shù)成正比。圖8為我公司“十一五”重大專項(xiàng)AC軸雙擺角數(shù)控萬能銑頭項(xiàng)目樣機(jī)MH30fhc的C軸回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)?；剞D(zhuǎn)單元主要采用力矩電動(dòng)機(jī)串聯(lián)式驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。其夾緊定位機(jī)構(gòu)采用的是液壓夾緊套的定位夾緊方式，夾緊套的筒壁直接作用于隔套的外圓周，較直接作用于外轉(zhuǎn)子表面具有更大的作用面積，獲得了理想的夾緊扭矩。將驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和夾緊系統(tǒng)較好地融合在了一起。此外，液壓夾緊套直接作用于隔套的外圓周，而不是作用于力矩電動(dòng)機(jī)的外轉(zhuǎn)子，也降低了電動(dòng)機(jī)損壞的風(fēng)險(xiǎn)。 與液壓夾緊套的夾緊方式類似，氣動(dòng)抱閘也是利用環(huán)形剎車片作用于回轉(zhuǎn)軸的圓周表面，從而產(chǎn)生摩擦扭矩，達(dá)到回轉(zhuǎn)軸定位夾緊的目的。圖9為HEMA公司的內(nèi)圓周被動(dòng)式氣壓抱閘的原理，OPEN口通入空氣時(shí)，彈簧皮腔彎曲弓起，并連帶引起環(huán)形剎車片與回轉(zhuǎn)軸的分離，回轉(zhuǎn)軸得到釋放，當(dāng)壓縮彈簧的空氣由OPEN口排放或皮腔外部腔體由CLOSE口充氣增壓時(shí)，皮腔得到放松并伸展，從而環(huán)形剎車片夾緊回轉(zhuǎn)軸。氣動(dòng)抱閘雖然在大夾緊扭矩的獲得上效果不如液壓夾緊套，但其具有反應(yīng)速度快、安裝簡(jiǎn)單和清潔度高的優(yōu)點(diǎn)，尤其值得一提的是，此類氣動(dòng)抱閘本身還具有安全夾緊的功能，當(dāng)系統(tǒng)掉電時(shí)，氣源消失，彈簧會(huì)恢復(fù)形變，抱閘自動(dòng)夾緊回轉(zhuǎn)軸，能夠有效防止系統(tǒng)失去動(dòng)力后回轉(zhuǎn)軸由于自身重力或磁力作用產(chǎn)生難以預(yù)料的動(dòng)作造成刀具或工件的損壞。
新型橫梁升降裝置主要由橫梁升降雙邊同步驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、橫梁升降雙邊同步檢測(cè)機(jī)構(gòu)、橫梁升降雙重制動(dòng)結(jié)構(gòu)組成，其中橫梁升降雙邊同步驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是: 橫梁1位于左立柱5和右立柱8的前導(dǎo)軌上，左橫梁進(jìn)給箱2安裝在橫梁I左側(cè)的下端面上，左滾珠絲杠4位于左立柱5導(dǎo)軌的左側(cè)，右橫梁進(jìn)給箱6安在橫梁1右側(cè)的下端面上，右滾珠絲杠9位于右立柱8導(dǎo)軌的右側(cè)。失電制動(dòng)器17安裝在左橫梁進(jìn)給箱2、右橫梁進(jìn)給箱6的下部，伺服電動(dòng)機(jī)25安裝在失電制動(dòng)器17的下部，聯(lián)軸節(jié)18上端花鍵孔與軸齒輪16下部花鍵配合聯(lián)接，聯(lián)軸節(jié)18下部定心孔與伺服電動(dòng)機(jī)25輸出軸過盈配合聯(lián)接，兩個(gè)軸齒輪16同時(shí)與齒輪14嚙合，軸齒輪15與齒輪13嚙合，軸齒輪12與齒輪11嚙合，軸齒輪10與軸齒輪24嚙合，軸齒輪24與齒輪23嚙合，齒輪23的定心內(nèi)孔套在左滾珠絲杠4、右滾珠絲杠9的外圓柱面上，聯(lián)軸節(jié)22的上端面與滾珠絲杠螺母21下端面固定聯(lián)接，聯(lián)軸節(jié)22下端的外齒輪與齒輪23上部的內(nèi)齒部分嚙合，滾珠絲杠螺母21裝在左滾珠絲杠4和右滾珠絲杠9上，承重軸承20裝在滾珠絲杠螺母21的上端面上，承重套19的下端面壓緊承重軸承20的上環(huán)，承重套19的上端面與橫梁1固定聯(lián)接。 左右橫梁升降同步驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作過程是:按下按鈕站橫梁升降起動(dòng)按鈕，左橫梁進(jìn)給箱2的2臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)25和右橫梁進(jìn)給箱6的2臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)25共4臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)同時(shí)旋轉(zhuǎn)，4臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)25輸出軸通過聯(lián)軸節(jié)18帶動(dòng)4個(gè)失電制動(dòng)器17和4個(gè)軸齒輪16旋轉(zhuǎn)，即左橫梁進(jìn)給箱2和右橫梁進(jìn)給箱6中每個(gè)箱的2個(gè)軸齒輪16同時(shí)與齒輪14嚙合，軸齒輪15與齒輪13嚙合，軸齒輪12與齒輪11嚙合，軸齒輪10與軸齒輪24嚙合，軸齒輪24與齒輪23嚙合，通過以上齒輪傳動(dòng)將伺服電動(dòng)機(jī)25的扭矩傳遞給齒輪23,齒輪23通過聯(lián)軸節(jié)22帶動(dòng)滾珠絲杠螺母21和承重軸承20旋轉(zhuǎn)并沿左滾珠絲杠4、右滾珠絲杠9的軸向作升降進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，滾珠絲杠螺母21通過承重軸承20,承重套19帶動(dòng)橫梁1作升降進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 左右橫梁升降制動(dòng)結(jié)構(gòu)的制動(dòng)過程是:按下按鈕站橫梁升降停止按鈕，左橫梁進(jìn)給箱2的2臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)25和右橫梁進(jìn)給箱6的2臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)25共4臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)25和4個(gè)失電制動(dòng)器17同時(shí)制動(dòng)，已經(jīng)制動(dòng)的4臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)25輸出軸通過聯(lián)軸節(jié)18制動(dòng)4個(gè)軸齒輪16，同時(shí)4個(gè)失電制動(dòng)器17直接制動(dòng)4個(gè)軸齒輪16，即左橫梁進(jìn)給箱2和右橫梁進(jìn)給箱6中每個(gè)箱的2個(gè)軸齒輪16同時(shí)制動(dòng)齒輪14，通過軸齒輪15與齒輪13嚙合，軸齒輪12與齒輪11嚙合，軸齒輪10與軸齒輪24嚙合，軸齒輪24與齒輪23嚙合，通過以上齒輪傳動(dòng)將伺服電動(dòng)機(jī)25的制動(dòng)扭矩傳遞給齒輪23，齒輪23通過聯(lián)軸節(jié)22制動(dòng)滾珠絲杠螺母21、橫梁1。在機(jī)床斷電情況下，在4臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)25出現(xiàn)制動(dòng)故障時(shí)，4個(gè)失電制動(dòng)器17通過以上制動(dòng)過程可以獨(dú)立制動(dòng)橫梁1，起到雙重制動(dòng)保護(hù)橫梁的作用，有效地防止橫梁1滑落事故的發(fā)生。 左右橫梁升降雙邊同步檢測(cè)機(jī)構(gòu)的工作過程是:橫梁1在左立柱5導(dǎo)軌上進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的實(shí)際位置信號(hào)通過左光柵尺3反饋給數(shù)控系統(tǒng)，橫梁I在右立柱8導(dǎo)軌上的實(shí)際位置信號(hào)通過右光柵尺7反饋給數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)左光柵尺3和右光柵尺7反饋的信號(hào)相應(yīng)控制左橫梁進(jìn)給箱2和右橫梁進(jìn)給箱6上的伺服電動(dòng)機(jī)25旋轉(zhuǎn)，使左、右滾珠絲杠上的滾珠絲杠螺母21同步旋轉(zhuǎn)，使橫梁1在左立柱5和右立柱8導(dǎo)軌上全行程上移動(dòng)時(shí)傾斜小于0.03 mm.
1、問題的提出及技術(shù)分析在汽車零部件及其他加工自動(dòng)生產(chǎn)線中，經(jīng)常需要將工件或夾具翻轉(zhuǎn)(或回轉(zhuǎn))90°。這種需要往往通過伺服電動(dòng)機(jī)、90°回轉(zhuǎn)油缸及直線油缸加齒輪齒條機(jī)構(gòu)馭動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。上述機(jī)構(gòu)它們各自有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，具體分析如下:(1)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。這是隨著數(shù)控加工中心機(jī)床的普及而發(fā)展起來的現(xiàn)代機(jī)構(gòu)，其翻轉(zhuǎn)角速度可控，因此運(yùn)動(dòng)平穩(wěn).在完成翻轉(zhuǎn)結(jié)束后沒有沖擊現(xiàn)象，定位精度非常高。但是伺服電動(dòng)機(jī)對(duì)工作環(huán)境要求高，且造價(jià)也高。(2)直線油缸加齒輪、齒條機(jī)構(gòu)W動(dòng)的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。這是目前普遍使用的翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、造價(jià)低廉，但是啟動(dòng)和停止時(shí)沖擊比較大，經(jīng)常損壞機(jī)件且定位不準(zhǔn)。(3)采用90°回轉(zhuǎn)油缸驅(qū)動(dòng)的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)造價(jià)低于伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，高于直線油缸加齒輪齒條機(jī)構(gòu)馭動(dòng)。回轉(zhuǎn)油缸往往需要國外采購，采購周期比較長(zhǎng)。它在回轉(zhuǎn)過程中基本是等速運(yùn)動(dòng)，雖然在兩端設(shè)有緩沖機(jī)構(gòu)，還是避免不了啟動(dòng)和停止時(shí)沖擊大及經(jīng)常損壞機(jī)件及定位不準(zhǔn)的問題。通過對(duì)上述翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分析后，不難看出設(shè)計(jì)一種新型正弦梢輪翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，要求造價(jià)低、啟動(dòng)和停止平穩(wěn)、定位準(zhǔn)確可靠是十分必要的。2、技術(shù)創(chuàng)新 圖1是自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)的有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的正弦槽輪翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。它包括驅(qū)動(dòng)箱體、直線油缸、齒條、齒輪、齒輪軸、翻轉(zhuǎn)支架、翻轉(zhuǎn)軸、槽板、滾輪、擺桿和翻轉(zhuǎn)平臺(tái)。其構(gòu)造為:翻轉(zhuǎn)平臺(tái)11緊固在翻轉(zhuǎn)軸6中部;翻轉(zhuǎn)軸6兩端通過軸承分別支撐在馭動(dòng)箱10和翻轉(zhuǎn)支架5上;而驅(qū)動(dòng)箱體10和翻轉(zhuǎn)支架5安裝在固定不動(dòng)的基礎(chǔ)上;翻轉(zhuǎn)支架6在左側(cè)，驅(qū)動(dòng)箱體10在右側(cè);驅(qū)動(dòng)箱體10上部通過軸承安裝翻轉(zhuǎn)軸6，翻轉(zhuǎn)平臺(tái)11固定在翻轉(zhuǎn)軸6上;在驅(qū)動(dòng)箱體10中通過軸承安裝與翻轉(zhuǎn)軸6平行的齒輪軸3;在齒輪軸3上面固定齒輪4和擺桿9，齒輪4與直線油缸1活塞桿聯(lián)接的齒條2嚙合，直線油缸1位于馭動(dòng)箱體5的底部;在擺桿9的端部裝有滾輪8,槽板7固定在翻轉(zhuǎn)軸6上，滾輪8的外圓柱面與描板7上的徑向直格滑動(dòng)配合，并可沿著槽板7上的直槽移動(dòng)。其工作原理是:通過齒輪、齒條副將直線油缸的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)辇X輪軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，再通過正弦槽輪機(jī)構(gòu)(即由槽板7和擺桿9構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副)將勻速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成變速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);這個(gè)變速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)支撐在翻轉(zhuǎn)支架5和驅(qū)動(dòng)箱10上部的翻轉(zhuǎn)軸6帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)平臺(tái)完成90°翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。90°正弦格輪翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的新穎之處是將勻速直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榉D(zhuǎn)平臺(tái)按正弦曲線變化的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(其運(yùn)動(dòng)曲線見圖2)，使得翻轉(zhuǎn)軸在啟動(dòng)和停止瞬間其角速度為零。而翻轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)在0°-45°之間時(shí)，其角速度是按正弦曲線由零角速度加速;在45°- 90°之間時(shí)，按正弦曲線減速至零角速度，完全消除了翻轉(zhuǎn)支架在啟動(dòng)和停止時(shí)的沖擊現(xiàn)象。梢板7上的徑向直柑下部在工作區(qū)域外做了與滾輪8外圓母線的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡一致的弧面修形處理(見圖3),即便擺桿9在0°和90°的位置有過沖現(xiàn)象時(shí)，也不會(huì)影響翻轉(zhuǎn)支架的準(zhǔn)確定位，因此，翻轉(zhuǎn)平臺(tái)在翻轉(zhuǎn)到位后非常平穩(wěn)、毫無沖擊現(xiàn)象，定位精度非常高。3、應(yīng)用前景90°正弦槽輪翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)現(xiàn)已完成制造與裝配，它將用于的缸體粗加工生產(chǎn)中。這種機(jī)構(gòu)可廣泛用于各類生產(chǎn)線需要工件翻轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，有粉廣闊的應(yīng)用前景。此機(jī)構(gòu)于2012年8月申請(qǐng)實(shí)用新型專利。
螺旋錐齒輪是高精密設(shè)備的重要零部件。螺旋錐齒輪傳統(tǒng)的加工方法是采用銑齒機(jī)加工中心，一般都是大批量的生產(chǎn)。由于生產(chǎn)不同規(guī)格的螺旋錐齒輪需要不同的模具，使得單件、小批量生產(chǎn)制造成本很高，并且生產(chǎn)周期長(zhǎng)，企業(yè)不能適應(yīng)向單件、小批量的生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變。針對(duì)此問題，本文采用逆向工程對(duì)螺旋錐齒輪進(jìn)行三維模型重建，并在原有的螺旋錐齒輪基礎(chǔ)上進(jìn)行二次創(chuàng)新。與傳統(tǒng)的加工方法相比，逆向造型不僅縮短開發(fā)周期，降低成本，還使得企業(yè)更好地適應(yīng).單件、小批量、多品種的生產(chǎn)模式要求，增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。 逆向工程(Reverse Engineering, RE)，也稱為反求工程，是從實(shí)物樣本獲取產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型并制造得到新產(chǎn)品的相關(guān)技術(shù)。逆向工程技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品的復(fù)制、仿制、改進(jìn)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)，是消化吸收先進(jìn)技術(shù)和縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)周期的重要技術(shù)手段?，F(xiàn)代逆向工程技術(shù)除廣泛應(yīng)用于模具、機(jī)械、汽車、摩托車、家電、玩具等傳統(tǒng)領(lǐng)域之外，在醫(yī)學(xué)、文物、多媒體、動(dòng)畫及藝術(shù)品的仿制和破損零件的修復(fù)等方面也具有很大的實(shí)用價(jià)值。 對(duì)螺旋錐齒輪采用逆向造型，方法如下：先利用掃描儀對(duì)螺旋錐齒輪進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后利用Geomagic Studio, Imageware軟件對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)對(duì)螺旋錐齒輪進(jìn)行模型重構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)螺旋錐齒輪的逆向造型。螺旋錐齒輪逆向造型流程如圖I所示。
機(jī)械加工時(shí)由于被加工件工藝性不好，加工中心區(qū)域無定位基準(zhǔn)面不能安裝定位支承塊，加工剛性很差，這時(shí)往往需要增加輔助支承塊來增強(qiáng)系統(tǒng)剛性;甚至某些加工區(qū)域空間很小，定位支承塊不僅不能安裝，而且還需要兩處輔助支承點(diǎn)才能保證系統(tǒng)剛性。而通用的輔助支承機(jī)構(gòu)，當(dāng)空間位置受限制的情況下則顯得結(jié)構(gòu)龐大、不實(shí)用。 1聯(lián)動(dòng)輔助支承機(jī)構(gòu) 根據(jù)上述情況，設(shè)計(jì)開發(fā)了如圖1所示的聯(lián)動(dòng)輔助支承機(jī)構(gòu)。此機(jī)構(gòu)兩支承點(diǎn)距離最小可達(dá)85 mm,當(dāng)然兩支承距離及拉桿粗細(xì)可根據(jù)實(shí)際需要自行設(shè)計(jì)。其工作原理如下:動(dòng)力油缸活塞桿1通過接頭2推動(dòng)拉桿9，在彈簧3彈力作用下，兩楔塊在本體方槽內(nèi)向前滑動(dòng)，楔塊上方的T型斜槽推動(dòng)兩導(dǎo)桿12在導(dǎo)套11內(nèi)上移頂柱工件。加工完畢松開時(shí)，拉桿9臺(tái)肩及擋圈6帶動(dòng)滑塊后移，導(dǎo)桿12帶動(dòng)頂頭13下移松開工件，由于有彈簧3的作用兩導(dǎo)桿12不會(huì)完全脫離楔塊8。另外為便于安裝連接油缸活塞桿I與拉桿9的結(jié)頭2，蓋板14與蓋板15做成分體結(jié)構(gòu)。2結(jié)語 該結(jié)構(gòu)避免了傳統(tǒng)輔助支承結(jié)構(gòu)繁瑣、龐大的缺點(diǎn);采用聯(lián)動(dòng)輔助支承，解決了空間位置小，需多點(diǎn)支承增系統(tǒng)剛性的問題。該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，構(gòu)思巧妙，而且占有空間小具有一定的應(yīng)用推廣價(jià)值。
諧波齒輪傳動(dòng) 主要由波發(fā)生器、柔性齒輪和剛性齒輪3個(gè)基本構(gòu)件組成，是一種靠波發(fā)生器使柔性齒輪產(chǎn)生可控彈性變形，并與剛性齒輪相嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的齒輪傳動(dòng)。 柔性齒輪 在波發(fā)生器作用下能產(chǎn)生可控彈性變形的薄壁齒輪。 剛性齒輪 相對(duì)于柔性齒輪而言，它和普通齒輪一樣，工作時(shí)保持其原始形狀的齒輪。 畸變 在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)超載的情況下，柔輪齒圈壁厚中性層的實(shí)際廓形相對(duì)其空載下的原始廓形產(chǎn)生偏離現(xiàn)象。 跳齒現(xiàn)象 因超載或設(shè)計(jì)制造不當(dāng)，在嚙合中柔輪齒從剛輪齒中滑脫的現(xiàn)象。 柔輪齒圈壁厚中性層 設(shè)定于柔輪齒圈斷，平分齒根至柔輪內(nèi)壁距離所在的曲面。 柔輪長(zhǎng)度 筒形或環(huán)形柔輪的總長(zhǎng)，對(duì)于杯形柔輪或其他柔輪指頂端至簡(jiǎn)底外表面的長(zhǎng)度。 齒嚙式聯(lián)接 柔輪筒壁與輸出聯(lián)接盤以相同齒數(shù)的內(nèi)、外齒圈，構(gòu)成同步嚙合運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接形式。 蝸桿 只具有一個(gè)或幾個(gè)螺旋齒，并且與蝸輪嚙合而組成交錯(cuò)軸齒輪副的齒輪。其分度曲面可以是圓柱面、圓錐面或圓環(huán)面。 變速比修形蝸桿傳動(dòng) 蝸桿加工時(shí)，刀具傳動(dòng)瞬時(shí)角速度隨蝸桿轉(zhuǎn)角按一定規(guī)律連續(xù)變化的修行蝸桿與配對(duì)蝸輪的直廓環(huán)面蝸桿傳動(dòng)。 中間平面 垂直于蝸輪軸線并包含蝸桿副連心線的平面。當(dāng)蝸桿與蝸輪的軸線呈直角交錯(cuò)時(shí)，蝸桿軸線在中間平面內(nèi)。 嚙合節(jié)點(diǎn) 蝸桿與其配對(duì)蝸輪連心線上的一個(gè)點(diǎn)，在該點(diǎn)上蝸桿理淪螺旋面沿自身軸向的平移速度等于蝸輪的圓周速度。 漸開線蝸桿基圓柱面 與蝸桿同軸的一個(gè)圓柱面，形成漸開線圓柱蝸桿齒面(漸開螺旋面)的成形線在此圓柱面上作純滾動(dòng)。 分度圓齒距 蝸輪上，兩個(gè)相鄰的同側(cè)齒廓之間的分度圓弧長(zhǎng)。蝸輪分度圓齒距等于其配對(duì)蝸桿的軸向齒距。 帶傳動(dòng) 由柔性帶和帶輪組成傳遞運(yùn)動(dòng)和(或)動(dòng)力的機(jī)械傳動(dòng)，分摩擦傳動(dòng)和嚙合傳動(dòng)。 同步帶傳動(dòng) 由同步帶和同步帶輪組成的嚙合傳動(dòng)，其同步運(yùn)動(dòng)和(或)動(dòng)力是通過帶齒與輪齒相嚙合傳遞的。 導(dǎo)輪 定義I:在半交叉?zhèn)鲃?dòng)或角度傳動(dòng)中，引導(dǎo)帶的運(yùn)動(dòng)方向，使其導(dǎo)人邊對(duì)準(zhǔn)輪寬的中心平面的空轉(zhuǎn)帶輪。定義2:在液力變矩器中，能使工作液體動(dòng)過矩發(fā)生變化，但又不輸出也不吸收機(jī)械能的不轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪。定義3:無心磨削時(shí)軸向送進(jìn)工件并使其旋轉(zhuǎn)的零件。 張緊輪 為改變帶輪的包角或控制帶的張緊力而壓在帶上的隨動(dòng)輪。 滑動(dòng)率 傳動(dòng)中由于帶的滑動(dòng)引起的從動(dòng)輪圓周速度相對(duì)于主動(dòng)輪圓周速度的降低率。 多楔帶 多楔帶是指以平帶為基體、內(nèi)表面排布有等間距縱向400梯形楔的環(huán)形橡膠傳動(dòng)帶，其工作面為楔的側(cè)面。 基準(zhǔn)寬度 表示槽形輪廓寬度的一個(gè)無公差規(guī)定值，該寬度通常和所配用V帶的節(jié)面處于同一位置，其值應(yīng)在規(guī)定公差范圍內(nèi)與V帶的節(jié)寬一致。 鏈傳動(dòng) 利用鏈與鏈輪輪齒的嚙合來傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)。 易拆鏈 多用模鍛制成，內(nèi)鏈節(jié)為一整體，外鏈節(jié)由兩塊日字形鏈板組成，內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)部空間供裝附件用的鏈條。 側(cè)彎鏈 內(nèi)外鏈板間與銷軸套筒間的間隙比標(biāo)準(zhǔn)滾子鏈大，使鏈條增加了橫向彎曲與扭曲性能的鏈條。
當(dāng)今直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)是迎合高檔數(shù)控機(jī)床向高速、精密及高自動(dòng)化方向發(fā)展的要求而提出的一種新的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，與高速電主軸及直線電機(jī)一起構(gòu)成了商檔數(shù)控系統(tǒng)直驅(qū)技術(shù)的三大研究對(duì)象。直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)性能的優(yōu)劣直接影響了數(shù)控系統(tǒng)的整體性能。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式是由蝸輪蝸桿等機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，這種方式易造成機(jī)械振動(dòng)、呻應(yīng)緩慢、動(dòng)態(tài)剛度差及非線性誤差等，從而不能很好地滿足數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的高精度加工。直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)消除了中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，直接由環(huán)形永磁力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)，這種驅(qū)動(dòng)方式具有大轉(zhuǎn)矩、低能耗、快速響應(yīng)等特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高速響應(yīng)、準(zhǔn)確定位等提供了可能性。 但是由于直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)存在參數(shù)變化、高度非線性及機(jī)械諧振等不確定性因素，從而給直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)的控制帶來了一定的難度。傳統(tǒng)的控制方式都依賴于系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型?；？刂凭哂锌焖夙憫?yīng)、對(duì)參數(shù)變化及擾動(dòng)不靈敏等優(yōu)點(diǎn)，但是這種控制方式容易出現(xiàn)“抖振”.很多學(xué)者針對(duì)此問題做了研究。消除抖振的常用方法是邊界層的方法，通過改變邊界層的厚度來獲得******抗振效果，該方法能夠保證系統(tǒng)狀態(tài)收斂到滑模面為中心的邊界層，但不能使?fàn)顟B(tài)收斂到滑模。高為炳川提出來利用趨近律的變結(jié)構(gòu)控制方法來消除抖振，K JUNG等將模糊控制應(yīng)用于趨近律中，使滑動(dòng)模態(tài)的品質(zhì)得到進(jìn)一步改替，消除了系統(tǒng)的高頻抖振。P KACHROO等在邊界層內(nèi)，對(duì)切換函數(shù)s(x)采用低通濾波器，得到平滑的s(x)信號(hào)，并采用內(nèi)膜原理，設(shè)計(jì)了一種新型的帶有積分和邊界層厚度的飽和函數(shù)，有效地降低了抖振。文獻(xiàn)[9一11]利用觀測(cè)器來消除外界干擾及不確定項(xiàng)的影響.有效地減弱了抖振，具有較高的估計(jì)精度，但不能有效快速地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的跟蹤?；渭t敏等采用動(dòng)態(tài)滑模控制方法實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)機(jī)器人的位里跟蹤控制，明顯地消除了抖振。文獻(xiàn)[12]提出一種基于模糊自學(xué)習(xí)的滑模變結(jié)構(gòu)控制方法，用模糊滑?？刂破鱽泶婊Ｇ袚Q控制部分，保證了控制律的連續(xù)性，減少了抖振，但是無法有效地消除抖振。文獻(xiàn)[13]將滑?？刂品譃樯窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和線性反饋控制兩部分，‘利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的箱出代替滑?？刂浦械姆?hào)函數(shù)，既保證了控制律的連續(xù)性，又從根本上消除了抖振。 作者提出了一種優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模位里控制，利用兩個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的等效滑模控制和切換滑?？刂?，并通過遺傳算法實(shí)現(xiàn)兩個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練權(quán)值的在線優(yōu)化
2.1設(shè)計(jì)過程中提高可方性的措施 設(shè)計(jì)臥式加工中心時(shí):應(yīng)遵循模塊化設(shè)計(jì)、零件最少化設(shè)計(jì)、冗余設(shè)計(jì)等可靠性設(shè)計(jì)原則，多采用經(jīng)過大量應(yīng)用驗(yàn)證成熟可靠的棋塊化部件(如回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、交換工作臺(tái)等);盡量簡(jiǎn)化機(jī)床結(jié)構(gòu)，減少零部件的數(shù)量，以降低整機(jī)發(fā)生故障的概率;同時(shí)針對(duì)故障分析中存在的設(shè)計(jì)問題進(jìn)行改進(jìn)。具體采取的措施主要如下: (1)設(shè)計(jì)主軸松、夾刀卸荷機(jī)構(gòu)，遵免松、夾刀力頻策作用在主軸軸承上，形響主軸軸承的精度和壽命，降低主軸系統(tǒng)的故障發(fā)生率。 (2)中、小型臥式加工中心的直線進(jìn)給軸應(yīng)盡量采用伺服電機(jī)與滾珠絲杠直接相連的結(jié)構(gòu)，省去中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，縮短傳動(dòng)鏈，降低進(jìn)給系統(tǒng)的故障發(fā)生率，提高其可靠性和精度保持性。 (3)優(yōu)化機(jī)床液、氣、油管路路徑，盡量減少管路長(zhǎng)度和管接頭的數(shù)量，加強(qiáng)對(duì)重要管路的防護(hù).并盡t采用油脂潤(rùn)滑代替油潤(rùn)滑，從而降低液、氣、油滲漏的故庫發(fā)生率。 (4)對(duì)寬度較大的:軸防護(hù)拉板，在其下端的縱床身上增設(shè)支排機(jī)構(gòu)，將其中間部位支撐起來，以防止操作者及維修人員偶爾踩踏導(dǎo)致其斷裂、變形，并發(fā)生油、液滲漏等故障。 (5)在橫、縱床身連接處增設(shè)完普的密封機(jī)構(gòu)，以消除該處經(jīng)常發(fā)生的液、油泄漏故障。2.2制造裝配過程中提高可方性的措施 通過故障分析可知，公司目前生產(chǎn)的臥式加工中心的刀庫系統(tǒng)、主軸系統(tǒng)等主要故障部位發(fā)生的故障，很多是由于關(guān)健零部件的加工、裝配精度和精度保持性不夠高造成的。因此，應(yīng)重點(diǎn)研究并改進(jìn)機(jī)械手組件、主軸單元、主傳動(dòng)系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件的加工、裝配工藝，提高其加工、裝配精度和精度穩(wěn)定性，并針對(duì)關(guān)鍵工序建立質(zhì)量控制點(diǎn)，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。具體采取的措施主要如下: (1)對(duì)刀庫系統(tǒng)、主軸系統(tǒng)等機(jī)床關(guān)鍵零部件的加工、裝配工藝進(jìn)行深人研究，合理安排各道工序.優(yōu)化工藝參數(shù)。精加工工序和關(guān)鍵工序均安排在恒沮加工車間的進(jìn)口高精度數(shù)控機(jī)床上，由高技術(shù)水平的工人完成，保證加工精度;裝配均在恒沮裝配車間完成，對(duì)于重要結(jié)合面，均采用刮研、配磨等精密裝配工藝，保證裝配栩度和精度德定性。 (2)對(duì)機(jī)械手組件、機(jī)械手旋轉(zhuǎn)油缸、主軸單元及主傳動(dòng)系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件以及床身、立柱、主軸箱、工作臺(tái)等機(jī)床大件，在加工過程中安排完善的熱處理工序，盡量消除零件殘余內(nèi)應(yīng)力，提高機(jī)床整機(jī)及關(guān)鍵零部件的精度穩(wěn)定性和可靠性。 (3)對(duì)刀庫系統(tǒng)、主軸系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件，從加工到裝配的各關(guān)鍵工序，均進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，合格后方能轉(zhuǎn)人下一工序;負(fù)貴某一關(guān)鍵工序的工人在該工序進(jìn)行前，必須對(duì)上一工序進(jìn)行嚴(yán)格的檢臉，上述序合格后才能進(jìn)行該工序。質(zhì)盆保障部門對(duì)刀庫系統(tǒng)、主軸系統(tǒng)等關(guān)健零部件的關(guān)健工序建立質(zhì)盆控制點(diǎn)，并在生產(chǎn)中據(jù)此進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)和控制。通過上述自檢、互檢與專檢相結(jié)合的檢臉制度.嚴(yán)把關(guān)鍵部件的制造裝配質(zhì)盆關(guān)，提離關(guān)健部件的可靠性。 (4)機(jī)床制造裝配過程嚴(yán)格按照公司標(biāo)準(zhǔn)《臥式加工中心制造和驗(yàn)收要求》進(jìn)行，其內(nèi)容涵蓋機(jī)床安全衛(wèi)生、加工裝配質(zhì)量、外觀質(zhì)盆、機(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)、機(jī)床功能試驗(yàn)、機(jī)床負(fù)荷試驗(yàn)等各項(xiàng)要求。
后置處理器是數(shù)控加工自動(dòng)編程過程中的一個(gè)重要組成部分，其主要任務(wù)是對(duì)前置處理過程中生成的刀位文件進(jìn)行處理，生成特定數(shù)控系統(tǒng)能夠識(shí)別的控制指令。由于實(shí)際應(yīng)用中數(shù)控系統(tǒng)的種類和規(guī)格不盡相同，所識(shí)別的數(shù)控代碼格式也不盡相同，因此后!處理器其有一定的專用性。 目前，常見的商業(yè)化CAM軟件為了適應(yīng)不同數(shù)控系統(tǒng)，其后處理具有一定的通用性，所生成的數(shù)控代碼一般不能直接應(yīng)用，需進(jìn)行修改，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。文獻(xiàn)[2一4]分別通過對(duì)MasterCAM,Cimatronit, UG進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)特定機(jī)床的數(shù)控程序生成，但上述二次開發(fā)未擺脫對(duì)特定CAD/CAM系統(tǒng)的依賴，靈活性較低(s);且后處理器開發(fā)各成體系，通用性差。 針對(duì)上述問題.分析后里處理器的處理過程，提出一種基于Python的后皿處理器設(shè)計(jì)方法，并通過分析標(biāo)準(zhǔn)APT刀軌文件格式，以雙擺臺(tái)五坐標(biāo)加工機(jī)床DMU70ev為對(duì)象，運(yùn)用即Python的文件管理、字符處理與數(shù)值運(yùn)算功能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)并開發(fā)具有使用價(jià)位的五坐標(biāo)銑削后置處理器，在實(shí)際應(yīng)用中證明了該方法的正確性及可行性。1后置處理器的處理過程 CAM系統(tǒng)前置處理生成的刀位文件僅包含基本的加工刀軌信息.如刀具信息、主軸參數(shù)、一般由圓弧和直線段組成的刀軌及進(jìn)給率等，不包含任何特定機(jī)床的信息，后置處理器的功能就是結(jié)合特定機(jī)床信息將CAM系統(tǒng)前置處理產(chǎn)生的刀軌信息轉(zhuǎn)化為機(jī)床可識(shí)別的數(shù)控代碼。 具體處理過程如圖1所示:根據(jù)機(jī)床信息翰出數(shù)控代碼程序頭;逐行讀人刀軌文件，根據(jù)其中的關(guān)鍵字提取刀軌參數(shù)，結(jié)合特定數(shù)控系統(tǒng)對(duì)參數(shù)進(jìn)行處理，愉出相應(yīng)數(shù)控加工代碼;刀軌文件讀取完畢后結(jié)合機(jī)床信息抽出數(shù)控代碼程序尾。2基于Python的后置處理器的設(shè)計(jì) Python是一種面向?qū)ο蟮慕忉屝杂?jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言，是一種功能強(qiáng)大而完善的通用型語育，具有近二十年的發(fā)展歷史，具有腳本語言中豐富和強(qiáng)大的類庫，其語法規(guī)則簡(jiǎn)單易學(xué)、程序結(jié)構(gòu)完整、內(nèi)部函數(shù)豐富，能簡(jiǎn)單、快捷、高效地實(shí)現(xiàn)字符處理、數(shù)值計(jì)算及文件管理。在后置處理器設(shè)計(jì)中，利用Python豐富的字符處理函數(shù)、數(shù)值運(yùn)算函數(shù)及文件管理函數(shù)，能快速、容易地實(shí)現(xiàn)刀軌文件的讀取、文件中數(shù)據(jù)信息的提取、運(yùn)算及數(shù)控加工代碼文件的輸出。 在后置處理器的設(shè)計(jì)中.首先分析給出的刀位文件格式，列出刀位文件中各關(guān)鍵字及其參數(shù)在刀軌中所表示的刀軌信息;其次分析目標(biāo)數(shù)控機(jī)床識(shí)別代碼的文件格式，將代碼中的子地址與刀軌信息對(duì)應(yīng)起來;最后運(yùn)用Python的文件管理功能打開指定刀軌文件后，逐行讀取刀軌文件，運(yùn)用字符處理功能對(duì)刀軌文件進(jìn)行分析、查找關(guān)鍵宇，依據(jù)該關(guān)鍵字提取相關(guān)參數(shù)并進(jìn)行處理，在指定的數(shù)控代碼文件中寫入對(duì)應(yīng)的數(shù)控指令。
在精密、超精密機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，材料的應(yīng)用對(duì)機(jī)床性能的影響是決定性的。通過大幅減少機(jī)械零部件質(zhì)量和增加剛度和阻尼來使結(jié)構(gòu)獲得優(yōu)良的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)和熱德定性能正在成為在技術(shù)和成本效益兩方面取得完笑結(jié)合的唯一途徑。多孔金屬新紐材料擁有眾多優(yōu)點(diǎn).如超輕的結(jié)構(gòu)、優(yōu)秀的機(jī)械阻尼特性、良好的熱皿控制能力以及優(yōu)良的比剛度和比強(qiáng)度，隨瀚現(xiàn)代科技的發(fā)展，其制造成本也大幅降低。多孔金屬的引人為機(jī)床復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)什帶來了新的挑戰(zhàn)和更多的機(jī)會(huì) 多孔金屬具有高孔隙率的特點(diǎn)，其徽結(jié)構(gòu)按規(guī)則程度可分為無序和有序兩大類，其中無序多孔金屬又包括開孔金屬泡沫和閉孔金屬泡沫，其孔徑最小可至微米級(jí)甚至納米級(jí)。通常，金屬泡沫單位體積的質(zhì)，僅是實(shí)體材料的1/10或更輕，且不同構(gòu)型的徽觀結(jié)構(gòu)對(duì)材料的力學(xué)及其他物理特性有若顯著的影響。因此，從1995年開始，美國國防高等研究署(DARPA)和海軍研究局(ONR)共同資助哈佛大學(xué)、劍橋大學(xué)和麻省理工學(xué)院開展有關(guān)金屬泡沫結(jié)構(gòu)的大型項(xiàng)目，用以研究泡沫金屬的制備、性能及應(yīng)用。德國在1999年也啟動(dòng)了在政府和汽車、機(jī)床制造商支持下的由幾十所大學(xué)、研究所參加的有關(guān)泡沫金屬材料的大型研究項(xiàng)目.側(cè)重于這些材料在機(jī)床、汽車工業(yè)中的應(yīng)用川。在我國，超輕金屬泡沫的基礎(chǔ)研究也逐漸受到重視和發(fā)展，并取得了相當(dāng)?shù)难芯砍晒?添加相變材料的金屬泡沫復(fù)合結(jié)構(gòu)可有效減輕結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，并具有良好的熱態(tài)特性，其利用相變材料(PCM)的熱特性—物質(zhì)在相變階段吸收成釋放一定的相變潛熱而沮度保持不變.使構(gòu)件維持在相變溫度附近，近似恒退。