在當今這個科技快速發(fā)展的時代,微小型機械產(chǎn)品的使用前景越來越廣泛,在很多領域中都扮演著重要的角色,隨著智能時代的到來和計算機技術、納米技術的興起,微小型機械產(chǎn)品的需求還會進一步增加。微小型機床也因具有節(jié)約資源、降低成本等優(yōu)點而備受關注。并且為了滿足產(chǎn)品微小型化的需求,本課題進行了微銑削機床的設計和研究,旨在設計出部件輕、剛性好、固有頻率高、減震性好且能滿足實驗加工需要的微小型銑削加工機床。本文根據(jù)微小型機床的技術要求,完成機床整體功能模塊分析和機械結構設計,選用立式結構作為機床的基本構型。對立板和主軸等機床關鍵零部件進行有限元輔助設計與分析優(yōu)化,提升其靜動態(tài)特性和驗證對加工質(zhì)量的影響。對機床各功能單元進行設計和硬件選型,完成機床控制系統(tǒng)的設計。面向所設計的微銑削機床,基于GTS-VB運動控制器,開發(fā)具有控制性能且人機交互性強的控制軟件。分析了PID控制原理和整定方式,同時設計了便捷的PID參數(shù)整定窗口。建立進給系統(tǒng)數(shù)學模型,采用拉格朗日-麥克斯韋方程來描述機電耦聯(lián)系統(tǒng),以獲得統(tǒng)一的機電耦聯(lián)系統(tǒng)的動力學方程,得到進給系統(tǒng)的傳遞函數(shù),搭建了機床伺服系統(tǒng)控制環(huán)路,進行仿真并得到最佳的PID參... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

微制造產(chǎn)品在各領域的應用微小型機械零件的外形尺寸一般在幾十微米到幾毫米之間的，也被稱之為[2]

幾種典型的微細切削結構[6,7]

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-4-圖1-3微小型車床[16]為了提升加工效率、提高加工質(zhì)量，日本通產(chǎn)省研究所將這臺機床與數(shù)控技術相集成，同時進行了相應的改進。改進后機床的尺寸行程都有所增加，尺寸增加到了160mmx130mmx85mm，XYZ各軸的行程分別增加到了20mm、35mm、20mm。定位精度高達1.25μm，可以通過計算機控制機床進行零件加工。不僅如此，他們還在機床上安裝了顯微攝像頭進行視頻采集，以方便對刀和觀測加工過程，使機床便于使用。之后，日本通產(chǎn)省研究所又給這臺微型設備的導軌安裝了奧林巴斯公司的編碼器，這樣使得其數(shù)控系統(tǒng)構成了閉環(huán)反饋，提高了機床的定位精度、重復定位精度和加工精度[17~19]。同時，他們還對機床的分辨率、進給速度、經(jīng)濟成本做了進一步改善，使得機床的加工性能得到全面的提升。這臺機床所加工圓柱零件的表面粗糙度已經(jīng)可以達到0.5μm，加工零件的尺寸范圍也得到顯著提升。微小型機床經(jīng)過一系列的發(fā)展和完善，這項技術已經(jīng)逐漸成熟，也為微型設備的發(fā)展奠定了一定得基矗微型車床所取得的成果，讓人們看到了這項技術的可行性，也使得更多的學者進入微型設備研究領域。在2001年，日本通產(chǎn)省研究所又成功搭建了世界上第一個“微型加工廠”[20]，該工廠具有車銑復合功能，且可以實現(xiàn)產(chǎn)品加工的輕自動化。日本通產(chǎn)省研究所利用這個工廠進行了一系列的實驗研究，加工了許多微型零件。微型工廠具有更大的靈活性、更低的經(jīng)濟成本，且可以實現(xiàn)高度的自動化，這顯著的提升了微機械的加工制造能力，也促進了這項技術的發(fā)展。圖1-4為日本通產(chǎn)省研究所研制的微型工廠和所加工的零件。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于動態(tài)局部更新體素模型的虛擬加工仿真算法研究[J]. 李妞,陳成軍,陳韓燕.  計算機與現(xiàn)代化. 2011(11)
[2]基于響應面法的立式加工中心動靜態(tài)多目標優(yōu)化[J]. 姜衡,管貽生,邱志成,張憲民,陳忠,許冠.  機械工程學報. 2011(11)
[3]微小型超精密微細銑削機床的研制[J]. 張鵬,王波,盧禮華,梁迎春.  制造技術與機床. 2010(06)
[4]面向微小零件加工的微細切削技術[J]. 梁迎春,趙巖,王波,白清順,陳明君,孫雅洲.  吉林大學學報(工學版). 2008(05)
[5]介觀尺度微型銑床動力學性能試驗[J]. 李紅濤,來新民,李成鋒,倪軍,林忠欽.  上海交通大學學報. 2008(07)
[6]微細銑削硬鋁時切削用量對表面粗糙度的影響[J]. 朱黛茹,王波,趙巖,梁迎春.  工具技術. 2007(12)
[7]微細加工中的微型銑床、微刀具磨損及切削力的實驗研究[J]. 趙巖,梁迎春,白清順,王波,孫雅洲,陳明君.  光學精密工程. 2007(06)
[8]五坐標微銑削機床的研制[J]. 邱時前,陳志同.  機械制造. 2007(01)
[9]微小型化機床的研制[J]. 孫雅洲,梁迎春,董申.  哈爾濱工業(yè)大學學報. 2005(05)
[10]微細切削與微小型化機床[J]. 孫雅洲,梁迎春.  現(xiàn)代制造工程. 2005(02)

博士論文
[1]高精度微小型車銑復合加工機床誤差建模與補償研究[D]. 鄧勇軍.北京理工大學 2015

碩士論文
[1]漸進多焦點鏡片加工機床設計與虛擬樣機研究[D]. 陳歡.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[2]微型三軸切削機床的設計與微細切削工藝實驗研究[D]. 黃凱.上海交通大學 2015
[3]高精度微小型車銑復合加工機床總體設計[D]. 許志堯.北京理工大學 2015
[4]微小型機床的結構參數(shù)優(yōu)化及動態(tài)特性分析[D]. 陳萬群.哈爾濱工業(yè)大學 2010



本文編號：3285625