我是韦东萍
数控专业的毕业论文叶片五轴联动加工刀位轨迹的生成 针对大型混流式叶片各曲面的特点，进行合理的刀位轨迹规划和计算，是使所生成的刀位轨迹无干涉、无碰撞、稳定性好、编程效率高的关键。由于五轴加工的刀具位置和刀具轴线方向是变化的，因此五轴加工的是由工件坐标系中的刀位点位置矢量和刀具轴线方向矢量 组成，刀轴可通过前倾角和倾斜角来控制，于是我们可 根据曲面在切削点处的局部坐标计算出刀位矢量和刀轴 矢量。从加工效率、 表面质量和切削工 艺性能来看，选择 沿叶片造型的参数 线作为铣削加工的 方向分多次粗铣和 一次精铣，然后划 分加工区域，定义 与机床有关的参数， 根据以上所选叶片 的加工部位、装夹 图， 混流式叶片的刀轨生成 定 位 方 式 、 机 床 、 刀具及切削参数和余量分布情况将叶片分为多个组合面 分别进行加工。通过对曲面曲率的分布情况的分析对于 不同的区域采用不同的面铣刀。粗加工给出每次加工的 余量，精加工采用同一直径的铣刀，根据粗糙度要求给 定残余高度，根据具体情况选择切削类型、切削参数、 刀轴方向、进退刀方式等参数，生成的刀位轨迹如图， 所示。但是对于像叶片这样的曲率变化很大而又不均匀 的雕塑曲面零件我们还要根据情况作大量的刀位编辑， 并且必须进一步通过切削仿真做干涉和碰撞检查修改和 编辑刀轨。!"#叶片五轴联动数控加工仿真 数控加工仿真通过软件模拟加工环境、刀具路径与材料切除过程来检验并优化加工程序。在计算机上仿真验证多轴联动加工的刀具轨迹，辅助进行加工刀具干涉检查和机床与叶片的碰撞检查，取代试切削或试加工过程，可大大地降低制造成本，并缩短研制周期，避免加工设备与叶片和夹具等的碰撞，保证加工过程的安全。加工零件的"!代码在投入实际的加工之前通常需要进行试切，水轮机叶片是非常复杂的雕塑曲面体，开发利用数控加工仿真技术是其成功采用五轴联动数控加工的关键。在此，我们首先进电子商务资料库，8:'/%1&'-/:8(行工艺系统分析，明确机床!"!系统型号、机床结构形式和尺寸、机床运动原理和机床坐标系统。用三维!，-软件建立机床运动部件和固定部件的实体几何模型，并转换成仿真软件可用的格式，然后建立刀具库，在仿真软件中新建用户文件，设置所用!"!系统，并建立机床运动模型，即部件树，添加各部件的几何模型，并准确定位，最后设置机床参数。 接下来将叶片模型变换到加工位置计算出刀具轨迹，再以此轨迹进行叶片切削过程、刀位轨迹和机床运动的三维动态仿真。这样就可以清楚的监控到叶片加工过程中的过切与欠切、刀杆和联接系统与叶片、机床各运动部件与叶片和夹具间的干涉碰撞，从而保证了数控编程的质量，减少了试切的工作量和劳动强度，提高了编程的一次成功率，缩短了产品设计和加工周期，大大提高生产效率。如在数控加工行业进行推广，可产生巨大的经济和社会效益。叶片的切削仿真如图所示，叶片的机床加工仿真如图/所示。图 混流式叶片的切削仿真图/ 混流式叶片的机床加工仿真!"$叶片刀位轨迹的后置处理 后置处理是数控编程的一个重要内容，它将我们前面生成的刀位数据转换成适合具体机床的数据。后处理最基本的两个要素就是刀轨数据和后处理器。我们应首先了解龙门移动式五坐标数控铣镗床的结构、机床配备的附属设备、机床具备的功能及功能实现的方式和机床配备的数控系统，熟悉该系统的"!编程包括功能代码的组成、含义。然后应用通用后置处理器导向模板，根据以上掌握的知识，开发定制专用后置处理器。然后将我们已得刀位源文件进行输入转换成可控制机床加工的"!代码。% 结束语 复杂曲面的多轴联动数控编程是一涉及到众多领域知识的复杂流程，是数字化仿真及优化的过程。本文介绍的大型水轮机叶片的多轴联动编程技术，已用于工程实际大型叶片的数控编程中，实现了大型转轮叶片的五轴联动数控加工的刀位轨迹计算和加工仿真，保证了后续数控加工的质量和效率，已作为大型水轮机叶片五轴联动数控加工的编程工具用于实际生产中。 雕塑曲面体混流式叶片的多轴联动数控加工编程技术摘要：转轮叶片是水轮机能量转换的关键部件，也是最难加工的零件，目前多轴联动数控加工是解决该类大型雕塑曲面零件最有效的加工方法。多轴联动数控加工编程则是实现其高精度和高效率加工的最重要环节。本文介绍混流式水轮机叶片五轴联动数控加工大型雕塑曲面编程中涉及到转轮叶片三维造型、刀位轨迹计算、切削仿真、机床运动碰撞仿真、后置变换等关键技术。通过对这些技术的链接和研究，开发实现了大型叶片的多轴联动加工。关键词：数控编程 引言 水轮机是水力发电的原动机，水轮机转轮叶片的制造，转轮的优劣，对水电站机组的安全、可靠性、经济性运行有着巨大的影响。水轮机转轮叶片是非常复杂的雕塑面体。在大中型机组制造工艺上，长期以来采用的“砂型铸造—— —砂轮铲磨——立体样板检测 —的制造工艺，不能有效地保证叶片型面的准确性和制造质量。目前采用五轴联动数控加工技术是当今机械加工中的尖端高技术。大型复杂曲面零件的数控加工编程则是实现其数字化制造的最重要的技术基础，其数控编程技术是一个数字化仿真评价及优化过程。其 关键技术包括：复杂形状零件的三维造型及定位，五 轴联动刀位轨迹规划和计算，加工雕塑曲面体的刀轴 控制技术，切削仿真及干涉检验，以及后处理技术等。 大型复杂曲面的多轴联动数控编程技术使雕塑曲面体 转轮叶片的多轴数控加工成为可能，这将大大推动我 国水轮机行业的发展和进步，为我国水电设备制造业 向着先进制造技术发展奠定基础。" 大型混流式水轮机叶片的多轴数控加工编程过程大型复杂曲面零件的五轴联动数控编程比普通零件编程要复杂得多，针对混流式叶片体积大并且型面曲率变化大的特点，通过分析加工要求进行工艺设计，确定加工方案，选择合适的机床、刀具、夹具，确定合理的走刀路线及切削用量等；建立叶片的几何模型、计算加工过程中的刀具相对于叶片的运动轨迹，然后进行叶片的切削仿真以及机床的运动仿真，反复修改加工参数、刀具参数和刀轴控制方案，直到仿真结果确无干涉碰撞电子商务资料库:7-1%"(63;63&;-发生，则按照机床数控系统可接受的程序格式进行后处理，生成叶片加工程序。其具体编程过程如图-所示。 图-大型混流式叶片的五轴联动数控加工编程流程!"! 混流式水轮机叶片的三维几何建模 混流式叶片这一复杂雕塑曲面体由正面、背面、与上冠相接的带状回转面、与下环相接的带状回转面、 大 ， 可 编 写 一 个*/0程序读入这些三维坐标点，然后采用双三次多补片曲面片通过自由形式特征的通过曲线的方法进行曲面造型，如图1所示。叶片的毛坯形状可从设计数据点进行偏置计算处理，或者从三维测量得到的点云集方式确定对叶片的各个曲面分别进行"234$曲面造型，并缝合成实体。!"# 叶片加工工艺规划 加工方案和加工参数的选择决定着数控加工的效率和质量。我们根据要加工叶片的结构和特点可选择大型龙门移动式五坐标数控铣镗床，根据三点定位原理经大量的研究分析，决定在加工背面是采用通用的带球形的可调支撑，配以叶片焊接的定位销对叶片定位，在叶片上焊接必要的工艺块，采用一些通用的拉紧装置来装夹。加工正面时，采用在加工背面时配合铣出的和背面型面完全一致的胎具，将叶片背面放入胎具，利用焊接的工艺块进行调整找正，仍然采用通用的拉压装置进行装夹。由于叶片由多张曲面组合而 成，为了解决加工过程中的碰撞问题，我们采用沿流线 走刀，对于叶片的正背面进行分区域加工，根据曲面各 处曲率的不同采用不同直径的刀具、不同的刀轴控制方 式来加工。对每个面一般分多次粗铣和一次精铣。在机 床与工件和夹具不碰撞和不干涉情况下，尽量采用大直 径曲面面铣刀，以提高加工效率。叶片正背面我们选用 刀具直径!-56曲面面铣刀粗铣、!-16曲面面铣刀精铣， 叶片头部曲面采用!76的曲面面铣刀加工，出水边采用!76螺旋玉米立铣刀五轴联动侧铣。根据后续仿真情况 反复做刀位编辑，以寻求合理的加工方案。在满足加工 要求、机床正常运行和一定的刀具寿命的前提下尽可能 
机械毕业设计论文 题目如下 详情请查看 +工艺-“填料箱盖”零件的工艺规程及钻孔夹具设计+工艺-CA6140机床后托架加工工艺及夹具设计+工艺-CA6140型铝活塞的机械加工工艺设计及夹具设计+工艺-MG132320-W型采煤左牵引部机壳的加工工艺规程及数控编程+工艺-MG250591-WD型采煤机右摇臂壳体的加工工艺规程及数控编程+工艺-SSCK20A数控车床主轴和箱体加工编程+工艺-WHX112减速机壳加工工艺及夹具设计+工艺-X62W铣床主轴机械加工工艺规程与钻床夹具设计+工艺-X5020B立式升降台铣床拔叉壳体工艺规程制订+工艺-Z90型电动阀门装置及数控加工工艺的设计+工艺-回转盘工艺规程设计及镗孔工序夹具设计+工艺-加工涡轮盘榫槽的卧式拉床夹具+工艺-壳体的工艺与工装的设计+工艺-支承套零件加工工艺编程及夹具+机电一体化-PLC控制电梯+机电一体化-T6113电气控制系统的设计+机电一体化-连杆平行度测量仪+模具-五金-笔记本电脑壳上壳冲压模设计+模具-五金-冲大小垫圈复合模+模具-五金-带槽三角形固定板冲圆孔、冲槽、落料连续模设计+模具-五金-盖冒垫片+模具-五金-湖南Y12型拖拉机轮圈落料与首次+模具-五金-护罩壳侧壁冲孔模设计+模具-五金-空气滤清器壳正反拉伸复合模设计+模具-注塑-wk外壳注塑模实体设计过程+模具-注塑-PDA模具设计+模具-注塑-底座注塑模+模具-注塑-电流线圈架塑料模设 计+模具-注塑-对讲机外壳注射模设计+模具-注塑-阀销注射模设计+模具-注塑-方便饭盒上盖设计+模具-注塑-肥皂盒模具设计+模具-注塑-闹钟后盖毕业设计+模具-注塑-普通开关按钮模具设计+模具-注塑-软管接头模具设计+模具-注塑-手机充电器的模具设计+模具-注塑-鼠标上盖注射模具设计+模具-注塑-塑料挂钩座注射模具设计+模具-注塑-塑料架注射模具设计+模具-注塑-小电机外壳造型和注射模具设计+模具-注塑-斜齿轮注射模+模具-注塑-心型台灯塑料注塑模具毕业设计+模具-注塑-旋纽模具的设计+模具-注塑-牙签合盖注射模设计+模具-注塑-游戏机按钮注塑模具设计+设计-8英寸钢管热浸镀锌自动生产线设计+设计-102机体齿飞面孔双卧多轴组合机床及CAD设计+设计-200米液压钻机变速箱的设计+设计-“包装机对切部件”设计+设计-C618数控车床的主传动系统设计+设计-CA-20地下自卸汽车工作、转向液压系统+设计-CG2-150型仿型切割机+设计-DTⅡ型皮带机设计+设计-GBW92外圆滚压装置设计+设计-NK型凝汽式汽轮机调节系统的设计+设计-PLC控制机械手设计+设计-SPT120推料装置+设计-T611镗床主轴箱传动设计及尾柱设计+设计-XQB小型泥浆泵的结构设计+设计-YZJ压装机整机液压系统设计+设计-板材送进夹钳装置+设计-棒料切割机+设计-播种机设计+设计-铲平机的设计+设计-车载装置升降系统的开发+设计-大模数蜗杆铣刀专用机床设计+设计-大型制药厂热电冷三联供+设计-大型轴齿轮专用机床设计+设计-大直径桩基础工程成孔钻具+设计-带式输送机自动张紧装置设计+设计-单级圆柱齿轮减速器+设计-地下升降式自动化立体车库+设计-电液比例阀设计+设计-钉磨机床设计+设计-多功能自动跑步机+设计-隔水管横焊缝自动对中装置+设计-隔振系统实验台总体方案设计+设计-基于ProE的装载机工作装置的实体建模及运动仿真+设计-集成电路塑封自动上料机机架部件设计及性能试验+设计-绞肉机的设计+设计-经济型的数控改造+设计-卷板机设计+设计-磨粉机设计+设计-某大型水压机的驱动系统和控制系统+设计-普通钻床改造为多轴钻床+设计-桥式起重机小车运行机构设计+设计-乳化液泵的设计+设计-三自由度圆柱坐标型工业机器人设计_1+设计-双柱式机械式举升机设计+设计-拖拉机变速箱体上四个定位平面专用夹具及组合机床设计+设计-外圆磨床设计+设计-涡轮盘液压立拉夹具+设计-巷道堆垛类自动化立体车库+设计-巷道式自动化立体车库升降部分+设计-小型轧钢机设计+设计-校直机设计+设计-液压绞车设计+设计-液压式双头套皮辊机+设计-玉米脱粒机设计减速器的整体打散分级机总体及机架设计设计 膜片式离合器的设计 冰箱调温按钮塑模设计洗衣机行星齿轮减速器的设计手机外壳造型及设计 插秧机系统设计 精密播种机 知识竞赛抢答器多用途气动机器人结构设计 运输升降机的自动化设计 车床主轴箱箱体右侧10-M8螺纹底孔组合钻床设计 双铰接剪叉式液压升降台的设计 卧式钢筋切断机的设计 YQP36预加水盘式成球机设计 模具导向定位机构 工程钻机 的 设 计模具-水泥瓦模具设计与制造工艺分析轴类零件机械加工工艺规程设计组合机床主轴箱及夹具设计压燃式发动机油管残留测量装置设计基于普通机床的后托架及夹具设计开发300×400数控激光切割机XY工作台部件及单片机控制设计Z30130X31型钻床控制系统的PLC改造锡林右轴承座组件工艺及夹具设计生产线上运输升降机的自动化设计DTⅡ型固定式带式输送机的设计 知识竞赛抢答器PLC设计万能外圆磨床液压传动系统设计管套压装专机可调速钢筋弯曲机的设计出租车计价器系统设计FXS80双出风口笼形转子选粉机搅拌器的设计金属切削加工车间设备布局与管理连杆零件加工工艺螺旋千斤顶设计支架零件图设计C616型普通车床改造为经济型数控车床R175型柴油机机体加工自动线上多功能气压机械手惰轮轴工艺设计和工装设计平面关节型机械手设计斜联结管数控加工和工艺CA6140车床后托架的加工工艺与钻床夹具设计CA6140杠杆加工工艺X5020B立式升降台铣床拨叉壳体XK5040数控立式铣床及控制系统设计XKA5032A数控立式升降台铣床自动换刀装置的设计Y32-1000四柱压机液压系统设计低速级斜齿轮零件的机械加工工艺规程带式运输机用的二级圆柱齿轮减速器设计传动齿轮工艺设计齿轮架零件的机械加工工艺规程及专用夹具设计柴油机连杆的加工工艺叉杆零件拨叉零件工艺分析及加工毕业设计 酒瓶内盖塑料模具设计ZUO半自动液压专用铣床液压系统设计Z3050摇臂钻床预选阀体机械加工工端面齿盘的设计与加工二级直齿轮减速器设法兰零件夹具设计分离爪工艺规程和工艺装备设计杠杆工艺和工装设计g杠杆设计过桥齿轮轴机械加工工艺规程后钢板弹簧吊耳的工艺和工装设计活塞的机械加工工艺，典型夹具及其CAD设计汽车半轴滤油器支架模具设计渐开线涡轮数控工艺及加工减速箱体工艺设计与工装设计机座工艺设计与工装设计机械手的设计青饲料切割机设计“CA6140法兰盘”零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计一用于带式运输机上的传动及减速装置十字接头零件分析输出轴工艺与工装设计数控车削中心主轴箱及自驱动刀架的设计数控机床自动夹持搬运装置套筒机械加工工艺规程制订椭圆盖板的宏程序编程与自动编程斜齿圆柱齿轮减速器装配图及其零件图型星齿轮的注塑模设计轴向柱塞泵设计总泵缸体加工组合件数控车工艺与编程组合铣床的总体设计和主轴箱设计同轴式二级圆柱齿轮减速器的设计环面蜗轮蜗杆减速器 笔盖的模具设计盒形件落料拉深模设计放音机机壳注射模设计气门摇臂轴支座Φ3×11M水泥磨总体设计及传动部件设计内循环式烘干机总体及卸料装置设计MR141剥绒机锯筒部、工作箱部和总体设计Φ1200熟料圆锥式破碎机（总体设计与回转部件）PF455S插秧机及其侧离合器手柄的探讨和改善设计FXS80双出风口笼形转子选粉机螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计AWC机架现场扩孔机设计制冷专业毕业设计(家用空调)水闸的设计（土木工程）钻法兰四孔夹具宣化某毛纺厂废水处理工程电 流 线 圈 架 塑 料 模 设 计支架零件图设计斜联结管数控加工和工艺01卧式钢筋切断机的设计09SF500100打散分级机总体及机架设计11YQP36预加水盘式成球机设计015盒形件落料拉深模设计18设计-插秧机系统设计19-工程钻机 的 设 计21设计机床-车床主轴箱箱体右侧10-M8螺纹底孔组合钻床设计23设计-精密播种机26手机外壳造型及设计步骤文档27轴类零件机械加工工艺规程设计34 生产线上运输升降机的自动化设计36 知识竞赛抢答器PLC设计37 双铰接剪叉式液压升降台的设计41 多用途气动机器人结构设计46 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计55 模具-冰箱调温按钮塑模设计56 模具-水泥瓦模具设计与制造工艺分析56 模具-水泥瓦模具设计与制造工艺分析65 膜片式离合器的设计68 减速器的整体设计108放音机机壳注射模设计108放音机机壳注射模设计111气门摇臂轴支座300×400数控激光切割机XY工作台部C616型普通车床改造为经济型数控车床CA6140车床后托架的加工工艺与钻床夹具设计CA6140杠杆加工工艺DTⅡ型固定式带式输送机的设计FXS80双出风口笼形转子选粉机JLY3809机立窑（加料及窑罩部件）设计JLY3809机立窑(窑体及卸料部件)MR141剥绒机锯筒部、工作箱部和总体设计PF455S插秧机及其侧离合器手柄的探讨和改善设计R175型柴油机机体加工自动线上多功能气压机械手X5020B立式升降台铣床拨叉壳体XK5040数控立式铣床及控制系统设计XKA5032A数控立式升降台铣床自动换刀装置的设计Y32-1000四柱压机液压系统设计Z3050摇臂钻床预选阀体机械加工工Z30130X31型钻床控制系统的PLC改造ZUO半自动液压专用铣床液压系统设计Φ3×11M水泥磨总体设计及传动部件设计Φ1200熟料圆锥式破碎机酒瓶内盖塑料模具设计拨叉零件工艺分析及加工叉杆零件柴油机连杆的加工工艺齿轮架零件的机械加工工艺规程及专用夹具设计出租车计价器系统的设计传动齿轮工艺设计带式运输机用的二级圆柱齿轮减速器设计低速级斜齿轮零件的机械加工工艺规程电 流 线 圈 架 塑 料 模 设 计端面齿盘的设计与加工惰轮轴工艺设计和工装设计二级直齿轮减速器设法兰零件夹具设计1分离爪工艺规程和工艺装备设计杠杆工艺和工装设计杠杆设计管套压装专机过桥齿轮轴机械加工工艺规程后钢板弹簧吊耳的工艺和工装设计环面蜗轮蜗杆减速器活塞的机械加工工艺，典型夹具及其CAD设计机械手的设计机座工艺设计与工装设计基于普通机床的后托架及夹具的设计开发减速箱体工艺设计与工装设计渐开线涡轮数控工艺及加工金属切削加工车间设备布局与管理可调速钢筋弯曲机的设计连杆零件加工工艺滤油器支架模具设计螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计螺旋千斤顶设计内循环式烘干机总体及卸料装置设计平面关节型机械手设计汽车半轴青饲料切割机设计“CA6140法兰盘”零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计-AWC机架现场扩孔机设计设计-搅拌器的设计设计一用于带式运输机上的传动及减速装置生产线上运输升降机的自动化设计十字接头零件分析输出轴工艺与工装设计数控车削中心主轴箱及自驱动刀架的设计数控机床自动夹持搬运装置水闸的设计套筒机械加工工艺规程制订同轴式二级圆柱齿轮减速器的设计椭圆盖板的宏程序编程与自动编程万能外圆磨床液压传动系统设计锡林右轴承座组件工艺及夹具设计斜齿圆柱齿轮减速器装配图及其零件图型星齿轮的注塑模设计宣化某毛纺厂废水处理工程工艺设计压燃式发动机油管残留测量装置设计知识竞赛抢答器PLC设计制冷专业毕业设计(家用空调)轴向柱塞泵设计总泵缸体加工组合机床主轴箱及夹具设计组合件数控车工艺与编程组合件数控车工艺与编程组合铣床的总体设计和主轴箱设计钻法兰四孔夹具3L-108空气压缩机曲轴零件ar6层框架住宅毕业设计结构计算书ar20米T梁毕业设计arQ3110滚筒式抛丸清理机的设计(总装、弹丸循环及分离装置、集尘器设计)arQ3110滚筒式抛丸清理机的设计(总装、滚筒及传动机构设计)arSF500100打散分级机内外筒体及原设计改进探讨arX700涡旋式选粉机ar半精镗及精镗气缸盖导管孔组合机床设计（夹具设计）ar半精镗及精镗气缸盖导管孔组合机床设计（镗削头设计）ar毕业设计五层教学楼(计算书及CAD建筑图ar单拐曲轴机械加工工艺ar高层建筑外墙清洗机---升降机部分的设计ar高速数字多功能土槽试验台车的设计ar货车底盘布置设计ar颗粒状糖果包装机设计ar推动架”零件的机械加工工艺及ar轴盖复合模的设计与制造arJX001笔盖的模具设计arJX002冰箱调温按钮塑模设计arJX003插秧机系统设计arJX004车床变速箱中拔叉及专用夹具设计arJX005乘客电梯的PLC控制arJX006出租车计价器系统设计arJX007电动自行车调速系统的设计arJX008电风扇旋扭的塑料模具设计arJX009电机炭刷架冷冲压模具设计arJX010电源盒注射模设计arJX011电织机导板零件数控加工工艺与工装设计arJX012多功能自动跑步机(机械部分设计)arJX013多用途气动机器人结构设计arJX014放大镜模具的设计与制造arJX015肥皂盒模具的设计arJX016_GCPS—20型工程钻机arJX017管套压装专机结构设计arJX018盒形件落料拉深模设计arJX019后钢板弹簧吊耳的加工工艺arJX020环面蜗轮蜗杆减速器arJX021机床-S195柴油机机体三面精镗组合机床总体设计及夹具设计arJX022机床-车床主轴箱箱体右侧10-M8螺纹底孔组合钻床设计arJX023机油盖注塑模具设计arJX024机油冷却器自动装备线压紧工位装备设计arJX025基于AT89C2051单片机的温度控制系统的设计arJX026基于普通机床的后托架及夹具设计开发arJX027减速器的整体设计arJX028搅拌器的设计arJX029金属粉末成型液压机PLC设计arJX030精密播种机arJX031可调速钢筋弯曲机的设计arJX032空气压缩机V带校核和噪声处理arJX033拉深模设计arJX034螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计arJX035落料，拉深，冲孔复合模arJX036膜片式离合器的设计arJX037内螺纹管接头注塑模具设计arJX038内循环式烘干机总体及卸料装置设计arJX039全自动洗衣机控制系统的设计arJX040生产线上运输升降机的自动化设计arJX041实验用减速器的设计arJX042手机充电器的模具设计arJX043鼠标盖设计arJX044双齿减速器设计arJX045双铰接剪叉式液压升降台的设计arJX046水泥瓦模具设计与制造工艺分析arJX047四层楼电梯自动控制系统的设计arJX048塑料电话接线盒注射模设计arJX049塑料模具设计arJX050同轴式二级圆柱齿轮减速器的设计arJX051托板冲模毕业设计arJX052推动架设计arJX053椭圆盖注射模设计arJX054万能外圆磨床液压传动系统设计arJX055卧式钢筋切断机的设计arJX056五寸软盘盖注射模具设计arJX057锡林右轴承座组件工艺及夹具设计arJX058心型台灯塑料注塑模具毕业设计arJX059新KS型单级单吸离心泵的设计ar
摘要:介绍了普通车床的数控改造条件，同时介绍了对CA6140车床的主传动系统和进给传动系统进行了数控化改造 的过程。改造后的数控车床的加工能力、自动化水平和加工精度明显提高。同时介绍了该车床机电联动调试的经验。 关键词:普通车床;数控改造 中图分类号: TG659 文献标识码: B 文章编号: 1001-3881 (2006) 4-208-2 企业要在激烈的市场竞争中获得生存、得到发展，它必须在最短的时间内以优异的质量、低廉的成本，制造出合乎市场需要的、性能合适的产品，而产品质量的优劣，制造周期的快慢，生产成本的高低，又往往受工厂现有加工设备的直接影响。目前，采用先进的数控机床，已成为我国制造技术发展的总趋势。购买新的数控机床是提高数控化率的主要途径，而改造旧机床、配备数控系统把普通机床改装成数控机床也是提高机床数控化率的一条有效途径。我校为适应现代化生产和教学，对CA6140车床进行了数控化改造。 1 机床数控化改造的条件 1·1 机床基础件有足够的刚性 数控机床属于高精度机床，工件移动或刀具移动的位置精度要求很高，必须在0·001~0·01mm之间，高的定位精度和运动精度要求原有机床基础件具有很高的静刚度和动刚度。本次用于改造的CA6140车床自购进后一直保养良好，机床基础件刚性满足要求。 1·2 机床数控改装的总费用合适，经济性好 机床数控改装分两部分进行:一是维修机械部分。更换或修理磨损零件，调试大型基础零件，增加新的功能装置，提高机床的精度和性能，另一方面是舍弃原有的一部分进给系统，用新的数控系统和相应的装置来替代。改造总费用由机械维修和增加的数控系统两部分组成。若机床的数控改造的总费用仅为同类型车床价格的50% ~60%时，该机床数控改造在经济上适宜。经过考查，若购买同样配置的车床约需10万元，而我校机床数控改造的总费用为5·1万元，仅占51%，因此该机床数控改造在经济上是合适的。 2 系统配置及主要技术规格 该系统由SIEMENS 802S系统、接口电路、驱动线路及步进电机等组成，另外还配有自动转塔刀架、主轴变频调速器及主轴编码器等，系统属开环控制系统。其主要技术性能和参数如下: (1)系统控制部分。采用SIEMENS 802S系统，键盘和显示部分装在面板上。 (2)系统软件具有若干指令。其中加工指令有 直线、斜线、螺纹、锥螺纹和圆弧等5条指令。可实现车削外圆、端面、台阶、割槽、锥度、倒角、螺纹、顺圆弧和逆圆弧等操作。控制指令有结束循环、暂停、延时、延时换刀、编码换刀、通讯等，与加工指令配合，可加工出各种较复杂的零件。 (3)系统环境工作条件。温度-10~+40℃;湿度为40% ~80%。 (4)输入电网电压。交流(220±22)V;频率为50Hz;电流为1·5A。 (5)步进电机。BYG550C-2型电机两台，驱动电压为110V;相电流为2·5A;步距角为0·36°/步;静力距为12N·m。 3 主传动的数控化改造 机床主传动的作用是把电机的转速和转矩通过一定途径传给主轴，使工件以不同的速度运动，主传动性能的好坏，直接影响零件的加工质量和生产效率。考虑到改造的经济性，可乘用机床原有的普通三相异步交流电动机拖动。考虑到加工过程中当电网电压和切削力矩发生变化时，电机的转速也会随之波动，直接影响加工零件的表面粗糙度。因此为提高加工精度，实现主轴自动无级变速，在主轴上增加了交流异步电动机变频调速系统，从而不需进行机械换档。针对机床要求具有螺蚊切削功能，在主轴部位安装主轴脉冲发生器，如图1所示。为保证脉冲发生器与主轴等速旋转，即主轴转一周，主轴脉冲发生器也 图1 主轴脉冲发生器安装示意图转一周，主轴脉冲发生器的安装方式很重要。改装时，主轴传动必须经过原有CA6140车床主轴箱中58/58和33/33两级齿轮(实现1∶1)传递到原有CA6140车床的挂轮轴X，拆除挂轮留出空间，安装脉冲发生器，并用法兰盘固定。 4 进给传动的数控化改造 进给传动的作用是接受数控系统的指令，驱动刀具作精确定位或按规定的轨迹作相对运动，加工出符合要求的零件，对进给传动的要求是高精度、高速度。改造中我们采用步进电机驱动系统实现开环控 图2 进给传动系统制，这样结构简单，安装调试和维修都非常方便。 4·1 进给传动链 图2为普通车床改造后的进给传动链，刀具纵向(Z轴)移动由步进电机，经接口箱内一对减速齿轮，转动纵向移动的丝杆而实现。刀具的径向(X轴)移动由步进电机，经接口箱内一对减速齿轮，转动横向移动丝杆而实现，该传动链与原机床的传动链相比，摆脱了结构复杂的进给箱和拖板箱。 4·2 接口箱内减速齿轮的齿数比 该车床要求的控制精度为: Z向0·005mm， X向为0·0025mm，即当执行一个脉冲指令时，工件的长度和直径均变化0·005mm。BYG550C-2型步进电机的步距角为0·36°，每周步距数为360/0·36=1000(步/周)， X向丝杠螺距为4mm，脉冲当量为0·0025mm，Z向丝杠螺距为6mm，脉冲当量0·005mm。按公式 主动轮齿数 从动轮齿数=步/周×脉冲当量丝杠螺距则X向:Z主/Z从=1000×2·5/4000=5/8Z向:Z主/Z从=1000×5/6000=5/6 4·2 接口箱内减速齿轮的齿数比 该车床要求的控制精度为: Z向0·005mm， X向为0·0025mm，即当执行一个脉冲指令时，工件的长度和直径均变化0·005mm。BYG550C-2型步进电机的步距角为0·36°，每周步距数为360/0·36=1000(步/周)， X向丝杠螺距为4mm，脉冲当量为0·0025mm，Z向丝杠螺距为6mm，脉冲当量0·005mm。按公式 主动轮齿数 从动轮齿数=步/周×脉冲当量丝杠螺距则X向:Z主/Z从=1000×2·5/4000=5/8Z向:Z主/Z从=1000×5/6000=5/6 4·3 传动滚珠丝杠副 数控机床要求进给部分移动元件灵敏度高、精度高、反应快、无爬行，采用滚珠丝杠副可以满足上述要求。在结构中，用普通滚珠丝杠副实现将旋转运动变换为直线运动。滚珠丝杠螺母副安装时需预紧，通过预紧可消除滚珠丝杠螺母副的轴向间隙，提高传动刚度。预紧的方法是采用双螺母齿差调隙式结构(图3)。通过改变两个螺母的轴向相对位置，使每个螺母中滚珠分别接触丝杠滚道的左右两侧来实现的。 图3 双螺母齿差调隙式结构 一般需要几次调整才能保证机床在最大轴向载荷下，既消除间隙，又能灵活运转。 4·4 刀架 根据需要，拆除原方刀架，安装620型四方刀架(图4)。该刀架由120W的三相交流异步电机正转驱动，使刀架正转选刀，到预定刀位时，电机则反转，使刀架夹紧。换刀方式有手控和机控两种。机控时当零件在加工过程中需要换刀时，数控系统发出预先编制好的换刀控制指令，控制器接到换刀指令时，立即驱动刀架回转。手控时，按动面板上的按钮，刀架能转一个刀位(90°)，也可连续按动按钮，直至任一刀位。 5 机电联动调试 5·1 机械调试 丝杠上，侧母线和横、纵导轨的平行度误差控制在0·01mm/全长之内;转动丝杠，丝杠轴向窜动在0·01mm之内;丝杠螺母同轴度误差控制在0·01mm之内。 5·2 机电联动调试 (1)单坐标点动，主要调试其有无动作，运动方向是否符合要求，机械传动是否正常，有无不正常响声等。 1·上刀体 2·活动销 3·反靠盘 4·定轴 5·蜗轮 6·下刀体 7·螺杆 8·离合器盘 9·霍尔元件 10·磁钢 图4 四方刀架结构图 (2)点动合格后，做连续运动。反复多次，若出现故障或异常，排除后方可继续进行。 (3)先试Z坐标方向，后试X坐标方向，这是因为Z坐标方向调试方便。 (4)测量两坐标重复定位精度。在Z向坐标做连续移动时，若发现与丝杠相联的齿 额定转速: 2000r/min 额定输出功率: 2kW 编码器:绝对位置检测方式，分辨率1000000p/r 轴端形式:锥轴伺服放大器采用与电机配套的SJV2系列20型，其驱动能力为2kW。对于2kW电机，也可采用SJV2系列的10型放大器，但此时的输出扭矩要比20型减少1/3，不利于大功率切削。I/O设备选用型号为HR341的基本I/O单元，主要用于机床操作面板及与机床间的输入输出控制。另外附加一个远程I/ODX110，主要用于教学功能的“故障模拟设置”的输入输出。伺服及I/O单元连接原理图如图2所示。 图2 电气连接原理图 2·2·2 主轴控制 主轴电机采用交流变频控制电机，由变频器进行控制，转速范围60~6000r/min。模拟量由基本I/O单元的A0端口输出0~10V的直流电压，变频器根据输入的电压变化而输出相应的转速。由于模拟主轴电机没有编码器，因此在发出转速命令后，系统无法检测到主轴的是否运行。为解决这一问题，我们利用变频器上的功能端子，将其通过参数设置成“到达指令频率闭合”状态，并通过PLC检测此信号，从而实现对电机的运转进行监控。 2·3 教学功能的附加 本机改造后除保证加工功能和精度外，还要满足一定的教学功能。所谓的教学功能主要是针对学习数 控系统调试及维修人员而设立的附加功能。该功能通过参数设置及调整PLC程序人为地设置故障，让学生通过故障现象先判断故障种类，再分析故障产生的原因，直至排除故障。通过这种实训，学生可全面学习工业现场可能出现的故障现象，掌握故障排除方法，提高学生解决现场问题的综合能力。 3 结束语 我国现有机床中，近几年急需技术改造的约占25%，这将蕴藏着无限商机。机床改造主要是采用数控和计算机控制技术，我国数控机床发展和机床数控化改造应紧跟世界潮流，发展多轴联动数控系统，开发高速、高精度、高效加工中心等关键技术，向智能化方向发展
