隨著全球裝備制造業(yè)的快速發(fā)展,市場對高精度、高效率的先進機床的需求量越來越大,而高速五軸數(shù)控機床又是先進機床的典型代表之一。高速五軸數(shù)控機床在結(jié)構(gòu)設(shè)計以及進給驅(qū)動方面需要解決一系列關(guān)鍵技術(shù)問題。目前,機床驅(qū)動主要以旋轉(zhuǎn)電機—滾珠絲杠為主,而這種驅(qū)動存在著聯(lián)軸器和變速裝置等中間環(huán)節(jié),難以實現(xiàn)高速、高加速度運動�，F(xiàn)階段高速超精密機床多數(shù)由X、Y軸直線電機和Z軸旋轉(zhuǎn)伺服電機構(gòu)成,Z軸也采用直線電機驅(qū)動的卻很少。直線電機驅(qū)動具備響應(yīng)敏捷、軸加速度大、精度高等優(yōu)點。Z軸采用直線電機可以提高Z向的運動速度,對實現(xiàn)高速切削至關(guān)重要,同時提高了生產(chǎn)效率,所帶來的經(jīng)濟效益也很可觀。本文對高速五軸開放式實驗加工裝置進行技術(shù)攻關(guān),提出了總體的機床結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,對高速運動驅(qū)動裝置提出了多直線電機驅(qū)動的總體運動方案,打破了單一加工模式,并利用開放式硬件和軟件系統(tǒng),實現(xiàn)了加工與測量的多功能一體化,解決了高速下振動引起的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定以及硬軟件系統(tǒng)兼容性問題。本文通過對加工裝置機械結(jié)構(gòu)的研發(fā)為高精密加工機床制造提出一些構(gòu)想。本文綜合對比國際同類設(shè)備參數(shù)并結(jié)合市場需求,考慮本加工裝置的整體剛性、性能、制造成本等因素,提出以大理石為基本構(gòu)架的龍門式結(jié)構(gòu)總體布局方案。通過滾動直線導(dǎo)軌副、反饋光柵以及氮氣平衡缸配重來實現(xiàn)多直線電機驅(qū)動,其優(yōu)點是動態(tài)響應(yīng)性能敏捷、精度高。通過多端口傳感器接口更換不同傳感器以及開放式數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)硬軟件開放,以達到兼容性好的優(yōu)勢。橫梁立柱床身均采用致密性好、穩(wěn)定性好的大理石材料,其目的是有效避免共振,使機床整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,剛性增強。本文通過對本加工裝置進給系統(tǒng)的理論分析,計算校核三向直線電機初次級部件型號及數(shù)量。通過分析主軸形式并確定主傳動系統(tǒng)主要參數(shù),確定主傳動功率對電主軸進行計算選型。對加工裝置各部件原理分析并利用UG軟件完成了主體結(jié)構(gòu)、進給系統(tǒng)、電主軸、數(shù)控轉(zhuǎn)臺、外觀造型的模型設(shè)計。最后,對橫梁整體結(jié)構(gòu)、滑板、床身、支承柱等關(guān)鍵部件進行ANSYS有限元分析,保證各部件的合理性,以及加工裝置的穩(wěn)定性。目前,本實驗加工裝置的整體構(gòu)架已經(jīng)初步完成,經(jīng)過靜、動態(tài)有限元分析其結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計的各種性能的要求。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG659
【部分圖文】：

圖 1.1 2016 年—2017 年我國加工類機床進口port number of metal processing machine tools in C

圖 1.2 2016 年數(shù)控機床進口增長率及金port growth rate and amount of CNC machin放式實驗加工裝置的機械結(jié)構(gòu)研發(fā)”1301003）。

- 3 -圖 1.3 電主軸結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)圖Fig. 1.3 The structure and system diagram of the electric spindle

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李立強;姜輝;;數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)計[J];制造技術(shù)與機床;2014年01期

2 廖沛霖;龔文均;羅靜;康津;;直線電機驅(qū)動技術(shù)及其應(yīng)用[J];重慶科技學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年06期

3 袁清珂;陳敬敬;杜亞男;袁茂圣;;基于ANSYS磨床大理石床身的有限元分析[J];制造業(yè)自動化;2012年03期

4 葉云岳;;直線電機在現(xiàn)代機床業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展[J];電機技術(shù);2010年03期

5 石照耀;韋志會;;精密測頭技術(shù)的演變與發(fā)展趨勢[J];工具技術(shù);2007年02期

6 徐湘輝;張珂;吳玉厚;王利杰;;高速電主軸直接轉(zhuǎn)矩控制調(diào)速系統(tǒng)[J];機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新;2006年03期

7 符祚鋼;占領(lǐng)機床市場的制高點———CCMT2004五軸機床展品[J];制造技術(shù)與機床;2004年04期

8 吳南星,孫慶鴻;直線電機與高速精密數(shù)控機床進給系統(tǒng)的研究[J];制造業(yè)自動化;2003年10期

9 郜業(yè)猛,楊正新,于世江,張翊誠;直線電機在數(shù)控機床進給系統(tǒng)中應(yīng)用現(xiàn)狀與趨勢[J];合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2002年05期

10 葉云岳;直線電動機技術(shù)[J];電氣時代;2002年09期

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1 魏小紅;肖乃寬;;五軸機床維修實例[A];陜西第二屆數(shù)控機床及自動化技術(shù)專家論壇論文集[C];2011年

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1 胡泊;基于STEP-NC標(biāo)準(zhǔn)的閉環(huán)加工開放式數(shù)控系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

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1 王偉;大型空腔零件內(nèi)端面精密數(shù)控銑床的設(shè)計及研究[D];重慶理工大學(xué);2015年

2 李金杰;DX500J雕銑機的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計[D];大連理工大學(xué);2015年

3 王帥;HTM40100h車銑復(fù)合加工中心關(guān)鍵技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2014年

4 李梅;VDU1000墻式五軸加工中心的機械結(jié)構(gòu)研究[D];大連理工大學(xué);2013年

5 劉小軍;激光掃描測頭在柔性三坐標(biāo)測量機中的理論及應(yīng)用研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2010年

6 趙琦;永磁直線同步電動機控制策略研究[D];上海交通大學(xué);2009年

7 劉文化;HMC63A臥式加工中心機床結(jié)構(gòu)總體設(shè)計[D];西南交通大學(xué);2007年

8 王玨;高速精密五軸聯(lián)動加工中心結(jié)構(gòu)設(shè)計及性能研究[D];四川大學(xué);2005年

本文編號：2830347