隨著全球裝備制造業(yè)的快速發(fā)展,市場(chǎng)對(duì)高精度、高效率的先進(jìn)機(jī)床的需求量越來越大,而高速五軸數(shù)控機(jī)床又是先進(jìn)機(jī)床的典型代表之一。高速五軸數(shù)控機(jī)床在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及進(jìn)給驅(qū)動(dòng)方面需要解決一系列關(guān)鍵技術(shù)問題。目前,機(jī)床驅(qū)動(dòng)主要以旋轉(zhuǎn)電機(jī)—滾珠絲杠為主,而這種驅(qū)動(dòng)存在著聯(lián)軸器和變速裝置等中間環(huán)節(jié),難以實(shí)現(xiàn)高速、高加速度運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)階段高速超精密機(jī)床多數(shù)由X、Y軸直線電機(jī)和Z軸旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)構(gòu)成,Z軸也采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的卻很少。直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)具備響應(yīng)敏捷、軸加速度大、精度高等優(yōu)點(diǎn)。Z軸采用直線電機(jī)可以提高Z向的運(yùn)動(dòng)速度,對(duì)實(shí)現(xiàn)高速切削至關(guān)重要,同時(shí)提高了生產(chǎn)效率,所帶來的經(jīng)濟(jì)效益也很可觀。本文對(duì)高速五軸開放式實(shí)驗(yàn)加工裝置進(jìn)行技術(shù)攻關(guān),提出了總體的機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,對(duì)高速運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置提出了多直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的總體運(yùn)動(dòng)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(shí)現(xiàn)了加工與測(cè)量的多功能一體化,解決了高速下振動(dòng)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(duì)加工裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)的研發(fā)為高精密加工機(jī)床制造提出一些構(gòu)想。本文綜合對(duì)比國(guó)際同類設(shè)備參數(shù)并結(jié)合市場(chǎng)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(dòng)直線導(dǎo)軌副、反饋光柵以及氮?dú)馄胶飧着渲貋韺?shí)現(xiàn)多直線電機(jī)驅(qū)動(dòng),其優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)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(shí)現(xiàn)硬軟件開放,以達(dá)到兼容性好的優(yōu)勢(shì)。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(jī)床整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,剛性增強(qiáng)。本文通過對(duì)本加工裝置進(jìn)給系統(tǒng)的理論分析,計(jì)算校核三向直線電機(jī)初次級(jí)部件型號(hào)及數(shù)量。通過分析主軸形式并確定主傳動(dòng)系統(tǒng)主要參數(shù),確定主傳動(dòng)功率對(duì)電主軸進(jìn)行計(jì)算選型。對(duì)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(jìn)給系統(tǒng)、電主軸、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)、外觀造型的模型設(shè)計(jì)。最后,對(duì)橫梁整體結(jié)構(gòu)、滑板、床身、支承柱等關(guān)鍵部件進(jìn)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(shí)驗(yàn)加工裝置的整體構(gòu)架已經(jīng)初步完成,經(jīng)過靜、動(dòng)態(tài)有限元分析其結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)的各種性能的要求。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)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(guó)加工類機(jī)床進(jìn)口port number of metal processing machine tools in C

圖 1.2 2016 年數(shù)控機(jī)床進(jìn)口增長(zhǎng)率及金port growth rate and amount of CNC machin放式實(shí)驗(yàn)加工裝置的機(jī)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(xiàn)】

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本文編號(hào)：2830347