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,而高速五軸數控機床又是先進機床的典型代表之一。高速五軸數控機床在結構設計以及進給驅動方面需要解決一系列關鍵技術問題。目前,機床驅動主要以旋轉電機—滾珠絲杠為主,而這種驅動存在著聯(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由X、Y軸直線電機和Z軸旋轉伺服電機構成,Z軸也采用直線電機驅動的卻很少。直線電機驅動具備響應敏捷、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)高速切削至關重要,同時提高了生產效率,所帶來的經濟效益也很可觀。本文對高速五軸開放式實驗加工裝置進行技術攻關,提出了總體的機床結構設計方案,對高速運動驅動裝置提出了多直線電機驅動的總體運動方案,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構不穩(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構的研發(fā)為高精密加工機床制造提出一些構想。本文綜合對比國際同類設備參數并結合市場需求,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架的龍門式結構總體布局方案。通過滾動直線導軌副、反饋光柵以及氮氣平衡缸配重來實現(xiàn)多直線電機驅動,其優(yōu)點是動態(tài)響應性能敏捷、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,使機床整體結構穩(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量。通過分析主軸形式并確定主傳動系統(tǒng)主要參數,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軟件完成了主體結構、進給系統(tǒng)、電主軸、數控轉臺、外觀造型的模型設計。最后,對橫梁整體結構、滑板、床身、支承柱等關鍵部件進行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架已經初步完成,經過靜、動態(tài)有限元分析其結構滿足設計的各種性能的要求。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：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構研發(fā)”1301003）。

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

【參考文獻】

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本文編號：2830347