加工机床

加工机床（精选十篇）

加工机床 篇1

1 现代机床设计目标要求

1.1 更高的切削速度。有利于提高机床的生产能力, 缩短生产周期, 降低生产成本, 提高生产经济效益。

1.2 更精准的切削精度。

现代高科技产品对于部件要求更为细致、精确, 复杂且细化, 这就要求加工机床能够做到高精度加工, 对于加工部件的切削精度要求非常高。

1.3 更适用的加工范围。

虽然现在高精密加工越来越有专门化的趋势, 但是基于成本考虑复合化加工机床更符合大部分企业的生产需要。一套完整机床能够最有效地加工企业产品的各种需要部件, 加工完成之后只需要进行简单组装即可, 同一套机床加工的部件, 在标准尺度和加工精密度方面的协调性更好, 产品更符合要求。

2 机床结构设计原则

根据加工机床的运动原理, 可以将机床的运动大致分为横向、纵向和环向移动三个方向。机床结构设计可以基本遵循以下原则:

2.1 轻量高密度原则。

机床移动部分部件的重量越轻部件之间的摩擦就越小, 对于不见得损伤程度也就越低, 无论是提高机床使用寿命还是维持机床切削精度独有很大帮助。高密度即要求部件材质更紧密, 耐用性能更良好, 切割部件的准确性能更好。

2.2 重心稳定驱动原则。

部件在移动过程需要保持在一定约束范围之内, 否则会造成生产部件的误差值过大, 对于生产合格率和产品使用均会造成不良影响, 因此需要将移动部件控制在中心轴上移动以保证驱动力的正常运行, 尽可能地减小误差值。

2.3 对称不偏移原则。

由于机床本身也是由各个部件组成的, 构件之间难免结合处会留有空隙, 现代机床基本上都是大型设备, 由于重力的影响, 如果机床不能保持受力均匀分担很容易造成受理失衡, 导致机床产生形变。同时机床在运转过程中也会产生大量的热量, 如果机床不对称, 在受热变形时很容易造成机床形变不均匀产生偏转力矩, 导致机床加工的精准度下降。

2.4 短作用路径原则。

机床刀具对加工部件的作用距离越短, 误差越小, 生产的品质就越高, 相反如果刀具对加工部件作用的距离越长, 作用时间也就越长, 刀具在受热作用下产生的变化越久越明显, 产生偏差和误差的可能性就越大。

3 机床部件材料选择

绿色环保已经成为世界主流意识, 在机械加工领域同样追求生态友好型发展思路, 高加工精度、高生产效率和环境友好型加工机床成为当前机床设计的总体目标。要实现这一目标不仅需要有优良的设计思路, 同时也对机床材质提出了更高要求。

目前机床结构件设计要求必须要有良好的刚度质量比, 使用得较多的就是钢和铸铁两种, 两者在刚性方面均符合要求, 而且成本也经济划算。但是对于高精密加工机床的材质, 就需要更高性能和标准的材质。高精密加工机床最显著的特点就是加工时稳定性要求高, 部件与部件之间的阻尼系数要求高, 容易滑动的材质不适合于做高精密加工机床部件。

在选择高精密加工机床部件材料时应当注意材料本身的物理特性, 因为在机床运转过程中影响最明显的就是部件材料受力的物理性变化。材料受热膨胀系数值越小对机床越有利, 结构件的热容量大, 则机床对环境温度变化敏感程度低, 对机床受热形变的影响程度越小, 热导率高的材料在启动后能够迅速使机床达到热均匀状态, 可以有效避免局部受热不均匀造成的不对称形变, 高阻尼材质对机床动态性能有较好的保护作用, 在一定程度上能够减小机械运转产生的振动影响。

4 高精加工机床设计新概念

4.1 倒置加工生产新概念。

倒置式加工对于缩短加工辅助时间, 提高生产速度方面有很好的作用, 其加工方式为保持加工件装夹在主轴上固定, 使切削刀具从上面移向并完成两个方向的进给方式。在对加工部件进行倒置加工时, 切削运动是由夹持件主轴来完成, 切削产生的废渣和冷却液能在第一时间内进入到收集器, 对于排除废渣影响和移除热量均有很好的效果。对于缩短加工时间, 提高了生产效率效果显著。

4.2 高精密复合型磨削、车削机床

此种复合型加工机床是将精密圆柱面磨削和硬车削两种加工技术进行整合, 使一次夹装能完成两种任务的加工方式, 具有生产效率高, 加工精度高的特点。具有可近距离操作性, 减振效果明显, 热稳定性良好, 加工废弃物良好的排除性, 可以有效的缩短加工时间提高生产效率。

5 未来发展趋势展望

现在机床设计部件已经市场化, 对于机床的价值判定取决于是否具有独特性和无可替代性, 并能为客户体验带来新价值。结合本文对机床设计思路的阐述, 机床设计可以总结为以下几个发展趋势:

5.1 机床移动部件的轻量化越来越成为必然趋势, 可以有效降低部件移动惯性力影响, 降低驱动功率, 提高能耗使用率。

5.2 复合加工方式越来越成为主流, 将复杂的加工件在一台机床上实现完整加工, 有利于缩短加工周转期, 相同的加工标准有利于提高加工精度。

5.3 机床构件模块化, 使用模块化的机床构建设计, 可以针对不同用户的需求对机床配置进行适时更换, 可以实现定制原则, 提高机床的适用性。

5.4 新型复合材料在机床结构件中的大量使用, 对于大阻尼系数材料的广泛使用, 能够有效地减小运行产生的振动, 最大可能地增大机床工作稳定性。

摘要：我国低产高耗能产业结构当前已经严重阻碍我国社会整体经济的发展, 已经不能满足我国提高社会经济生产效益的要求, 实行产能结构转型已经迫在眉睫。要实现产能就够转型, 制造业是重中之重, 尤其是在高精密加工技术领域, 我国处于劣势地位, 还有很大的差距需要追赶。在加工机床这一领域更是被欧、美、日强国进行技术封锁, 只要靠自力更生才能有出路, 为此本文的写作主要对高精密加工机床的设计思路提出自己的看法, 希望能起到一定的促进作用。

螺丝加工机床企业的宣传广告词 篇2

2. 星辰，永远的追求。

3. 星火燎原，晨日东升。星晨，做最好的自己!

4. 时间，为完美作证——星晨机床。

5. 星晨机床，精品演绎!

6. 微创佳品，光耀天成——星辰车床。

7. 星辰，阳光的先行者!

8. 星晨机床，无界理想。

9. 点亮星辰，成就精彩。

10. 星辰，路，不只是在脚下!

11. 星辰，每时每刻。

12. 星晨，放心的选择。

13. 星晨，机械制造的明星!

14. 星晨机床——让成功围着你转!

关于专用加工机床定位方案设计探究 篇3

关键词：加工机床;定位设计;数控装置

对于专用加工机床定位支撑方案的优选需要从技术性指标、经济性指标和社会性指标相融合的角度进行优选分析，需要对定位支撑方案设计过程中的多层次、多因素和多类型的优选指标进行决策分析，因此专用加工机床定位支撑方案的优选是一个复杂的系统决策分析过程。目前，国内外已有很多学者对复杂的系统决策分析方法进行了研究，并取得了一定的研究成果。但是，目前的多属性系统决策分析方法对于处理含有不确定性设计信息的处理还具有一定的局限性，如在决策分析前已将设计决策信息精确化不能有效地对模糊问题进行决策分析; 不能够有效处理模糊区间内设计信息的相关性决策分析等等。

一、专用加工机床定位方案

专用加工机床一般包含有承载装置、定位支撑装置、夹紧装置、传动装置、执行装置等关键组成部分，一方面定位支撑装置与承载装置关联，将系统载荷有效地传递到承载装置，进行系统载荷的平衡和减震;另一方面定位支撑装置与夹紧装置和执行装置进行关联，通过对夹紧装置和执行装置的有效定位和支撑，减少和降低工件夹紧和加工变形，在保证定位精度的条件下实现工件加工精度的要求，因此，定位支撑装置在整个加工机床系统中起到承上启下的关联枢纽作用，定位支撑方案设计的好坏将直接影响到专用加工机床的加工性能。一旦加工机床定位支撑系统发生故障和将会造成巨大的损失，不仅仅会使得加工机床的加工精度降低，严重时将使得加工机床整体功能失效。因此，提高加工机床定位支撑系统的可靠性与安全性，特别是对于面向高速、高效和复合加工型式的专用加工机床设计，是保证加工机床关键性能参数的最重要的环节。论文从技术性准则、社会性准则和经济性准则三个方面对工机床定位支撑方案设计性能进行分析，并通过与相关的加工机床设计专家和工程设计师进行技术交流，对不同准则层下的具体优选指标进行了分析与细化，从而建立了专用加工机床定位支撑方案优选指标体系。

二、加工机床方案优选模型

本文针对专用加工机床定位设计方案的多属性、多层次、多类型指标的优选决策分析问题进行了研究，给出了一种改进的专用加工机床定位设计方案可拓优度模型与算法。论文首先对专用加工机床定位设计方案实施过程中的性能约束参数进行了分析，并基于此建立了对应的多定位实施方案的优选指标体系，通过构建优选指标体系下的不同类型优选指标理想域，并获取改进的定位实施方案与各优选指标理想域之间的可拓距与可拓关联函数，并在此基础上构建出了定位实施方案的可拓优度，从而获得最优的定位实施方案。该模型物理意义明确，分辨能力高，同时计算较为简单，具有较好的可执行性和可操作性，为计算机辅助加工机床智能化设计的顺利实施提供了有力的支持。

（一）多类型定位设计

专用加工机床定位支撑方案的设计需要基于特定的设计需求参数进行分析和论证，同时，在其方案设计和论证阶段具体的性能参数并不是一个确切的数值，往往具有模糊不确定性;并且，在专用加工机床定位支撑方案设计阶段，有的性能参数对于定位支撑系统的性能起到正向支持的作用，而有的性能参数对于定位支撑系统的性能起到逆向制约的作用，有的性能参数可以通过定量数值描述，而有的性能参数则只能给出定性的描述。因此，对含有多层次、多属性、多类型的优选指标需要进行统一标度的规范化处理。若优选性能参数为具有模糊不确定性的定性描述，则采用模糊评语的形式给出对应的模糊隶属程度。由此，经过上述的优选指标规范化处理后，所有定位设计方案优选指标参数值、对应的经典域和节域具有统一测度标准，消除了不同类型优选指标之间的差异性，从而更利于定位设计方案优选分析的准确性。

（二）定位设计方案

可拓学是一门用形式化的模型去研究事物之间或事物内部矛盾问题的规律和方法，属于一门新的智能设计学科，具有形式化、逻辑化和数学化的特点，在很多领域都有着相应的工程应用成果，形成了具有工程特色的可拓工程方向。关联距作为可拓逻辑的核心对多属性优选决策分析具有较好的借鉴意义，本文通过对经典的可拓距进行改进，给出一种定位设计方案优选可拓优度计算模型。本文以某大型圆形薄壁加工工件的专用加工机床定位设计方案为例进行模型和算法的分析和说明。该大型薄壁圆形加工工件的专用加工机床的设计需要能够加工圆形薄壁工件的不同端面，能够保证加工后具有较高的加工粗糙度和加工坡角，能够实现直径尺寸和高度尺寸变换范围很大的圆形薄壁工件加工，其定位设计方案的难点在于圆形薄壁工件重量较大、加工过程中容易受力变形、加工精度要求较高以及为了保证加工工件的力量生产要求具有操作方便性和可维护性。针对上述需求，通过相关设计专家和工程设计人员的技术方案设计，初定了三种可行的母线定位支撑方案，即轨道式、立式和卧式三种型式。

三、结束语

专用加工机床的设计一般需要满足特定的加工设计需求，其总体结构布局方案和定位支撑方案往往具有独特的和严格的技术要求，在其设计过程中需要综合考虑多种设计制约因素，特别是其定位支撑方案的选取对专用加工机床整体设计具有重要的影响。专用加工机床定位支撑方案的确定需要综合考虑到专用加工机床的设计需求、结构型式、承载特性、加工性能、维修维护性、设计成本、工作环境等各种因素，因此，对于满足特性设计需求的专用加工机床定位支撑方案的优选问题研究将具有十分重要的意义。

参考文献：

[1]郭莉.数控非接触式超光滑光学元件加工机床的设计[J].江西社会科学，2014（7）.

高速加工机床的设计与应用 篇4

高速加工机床是基于现代刀具、材料的发展，为满足航空、航天、汽车和模具等行业的发展需要而在数控铣床、加工中心的基础上发展起来的的高效、高性能加工机床。因此，它的基本特征不仅是切削速度高(是常规切削速度的5-10倍)，进给/快移速度快(达40m/min至180m/min),加减速大(现多为1g至2g)，而且还包含刀具或工件交换时间短(在数秒至1秒内)以及常常具有多轴联动功能等特点。

1 高速加工机床的优点

高速加工机床具有诸多优点，第一，生产率高，材料去除率是常规切削加工机床的3～6倍，从而可大大缩短零件的加工时间和制造周期;第二，切削力比常规速度时少30%～50%和约30%以上的切削热将被切削所带走，所以工件温升和变形少，有利于进行薄壁件的切削和提高加工精度;第三，由于切削速度高，切削过程中产生的强迫振动频率一般远离了机床工艺系统的固有频率，故切削过程更平稳，有利于提高加工表面的质量和刀具寿命，免掉许多费时费工的人工顺序作业;第四，许多机电产品所用的零部件，无论是单件或批量需求的，都可以在相应的高速加工机床上进行多工序复合加工甚至一次装夹实现全部加工。因此，高速加工机床自20世纪80年代中期出现以来，便受到人们普遍的重视。随着有关技术，如高速电主轴，直线电机，功能强，性能好的数控伺服系统等的快速发展和日益完善，高速加工机床的生产与应用已变得很普遍。

2 高速加工对机床结构的基本要求和设计原则

由于高速加工中的切削速度、进给速度和加速度都大，因此机床的发热量、运动部件的惯量也大，容易导致机床结构过量温升，热变形和产生冲击振动，最终会影响到加工精度、质量乃至机床和刀具的工作寿命和可靠性[1]。因此，高速加工对机床结构要求，静刚度高、动刚度高和热刚度高，同时，运动部件要轻量化，即要尽量减少传动系统的惯量。根据这些要求，机床结构设计应采取的原则措施如下：

2.1 提高结构的静刚度

为了提高结构的静刚度，首先是选择弹性模量大的材料;其次是根据受力的性质(拉、压或扭)和条件(力的大小、方向和作用点)选择合理的结构截面形状、尺寸、筋壁布置和机床的总体布局;第三，结构件间的接合面要平整，面积大小要适当，接触点在接合面上的分布要均匀，连接要牢固等;第四，尽量采用箱型和整体型结构。

2.2 提高结构的动刚度

为了提高结构的动刚度，首先是在保证静刚度的前提下，选择阻尼系数大的材料;其次，通过模型实验或模型分析合理设计和调整结构的质量分布和结构结合面的刚度值，以改变结构系统本身的固有振动频率，使其远离切削过程中所产生的强迫振动频率，避免产生共振的可能性[2];第三，有意采用能增加附加阻尼的结构设计;第四，直线运动部件的支承导轨面间距离要尽可能宽阔，驱动力的作用线要居中并尽可能靠近运动部件的重心，传动链中应无反向间隙，以保证运动平稳、无反击。

2.3 提高结构的热刚度

为了提高结构的热刚度，原则上首先应采用热容量大、热胀系数小的材料和热胀系数相近的材料作为结构材料;其次是根据机床上的热源和温度场的分布情况，尽量采用热对称和方便散热或强迫冷却的结构。

2.4 减少运动部件的重量和传动系统的惯量

为了减少运动部件的重量和传动系统的惯量，第一，选用比重较小的材料，如铝合金和复合材料等，作为运动部件的结构材料;第二，在保证刚度和承载能力的前提下，尽量去除多余的材料;第三，采用直接转动，简化传动系统，缩短传动链，以提高机床的运动品质。

3 高速电主轴单元

高速加工的典型应用是以小直径的硬质合金铣刀来对各种材料的模具、模型和铝合金件进行铣削，机床主轴转速是根据现代刀具材料所能达到的经济合理切削速度范围和按此速度及不同的铣刀直径所计算得到的刀具/主轴转速来确定。可见除切削钛或镍合金时，由于刀具所能达到的合理切削速度较低(300m/min一下)，刀具主轴最高转速可在10000r/min以下外，其他材料的切削所要求的刀具/主轴最高速度都在10000r/min以上，甚至要求达到50000r/min至80000r/min。如此高的主轴转速，采用一般机床用的主传动结构(电机加皮带轮和齿轮转动)方式是不得能实现的，一般都需采用由变频调速电机和机床主轴集成在一起的所谓“电主轴”直接驱动来实现。电主轴是通过交流变频调速和矢量控制来实现主轴的宽调速的。它的优点不仅是简化了主转动结构，减少主转动系统的转动惯量，而且降低了功耗，提高了实现更高主轴速度和加减速度的能力，从而也可实现定角度的快速准仃(C轴控制)功能，这对高速加工机床是十分重要的。

4 高速进给系统

高速进给系统是高速加工机床极其重要的组成部分，对它的设计，首先要求能提供高速切削时所要求的高的进给/快已速度和加减速度;其次，是应具有所要求的调速宽度和所具有的跟踪精度;另外，还应有很好承受动、静载荷的能力和刚度，从而保证高速加工应有的效率和质量。决定高速进给系统上述性能要求的因素主要有三方面：进给运动的传动方式、各轴进给运动间的相互结构联系和数控伺服控制系统。

4.1 进给运动的传动方式

目前，广为应用的进给运动的传动方式主要有两种：一种是回转伺服电机通过滚珠丝杠的间接传动，另一种是采用直接电机直接驱动。通过滚珠丝杠间接传动方式的优点是技术成熟，结构相对简单，加速度运动受运动部件载荷变化的影响较小。但是普通传动油的丝杠滚珠，由于存在惯性大，导程小，又受到临界转速限制等，其所能提供的进给/快移速度只有10～20m/min,满足不了高速加工的要求，因此，高速加工用的进给滚珠丝杠普遍采取如下的改进措施。加大丝杠的导程和增加螺纹的头数，前者为提高丝杠每转的进给量(及进给速度)，后者则为弥补丝杠导成增大后所带来的轴向刚度和承载能力的下降。将实心丝杠改为空心的，这既是为减少丝杠的重量和惯量，一是为便于对丝杠采取通水内冷，以利于提高丝杠转速，提高进给/快移速度和加速的能力，减少热影响;改进回珠器和滚道的设计制造质量使滚珠的循环更流畅，摩擦损耗更少;采用滚珠丝杠固定，螺母与联结在移动部件上的伺服电机集成在一起完成旋转和移动，从而避开了丝杠收临界转速的限制等。

4.2 各轴进给运动的相互结构联系

如同一般加工机床一样，高速加工机床一般都有两个以上，多至五个进给运动轴，这些运动轴之间的相互结构联系，目前存在着串联、并联和混联三种型式。

串联结构是传统机床普遍采用的型式，其特点是各运动轴的布局采用苗卡尔直角坐标系，机床床身、立柱、溜板、工作台/转台和主轴箱部件分别通过相应的导轨支承面串联在一起的，各轴运动均可单独的独立进行，由于是串联，各运动部件的重量往往都比较大，且不一致，需特殊调整方可保持各轴加速度特性的一致性;进给系统的结构件不仅受拉、压力，而且受弯、扭力矩的作用，变形复杂，后运动部件受到先运动部件的牵动和速度，加工误差由各轴运动误差线性迭加而成，且受导轨精度的影响等，这些都是串联结构的缺点。然而由于串联结构较传统，有长期设计、制造和应用的经验，技术较成熟，故迄今仍为大多数高速加工机床所采用。但串联结构中还有着不同的各运动轴的相互走和配置方式，其所获得的应用效果是不一样的，设计时应以高速加工的特点及其对机床结构设计的要求出发来确定。

并联结构的典型代表是Stewart平台式的虚拟轴机床。它的特点是运动部件是一个由伺服电机分别控制的六根可自由伸缩的杆子所至承的动平台，该平台可同时作六个自由度的运功，但没有像串联结构那样的物理上固定的X,Y,Z轴和相应的运动支承导轨，而且任何一轴运动都必须由六根可伸缩杆的协同运动来完成。一般刀具主轴图就安装在该平台上，工作则固定在机床的机架上，此外就不再有溜板、导轨等支承件了。与传统串联结构的机床相比，并联结构型式的机床主要有如下优点：(1)运动部件重量轻，惯量小，更有利于实现讲给运动高得速度和加速度;(2)刀具主轴头可同时实现五轴联动，结构简单，且主要的六根伸缩杆具有相同的结构和驱动方式，便于模块化、标准化和系列化生产;(3)伸缩杆的两端分别由球铰和虎克铰链与相关件连接，使杆子只受拉、压力，不受弯扭力作用，刚度高，并易于通过预加载荷来提高整个进给系统的综合刚度;(4)理论精度高,因为它不像串联结构那样,各轴运动误差有可能被累积和放大,故并联结构的进给运动的综合误差一般不会大于6根伸缩杆运动误差的平均值。并联结构的缺点是:(1)在同一台机床上,其进给的行程随着各伸缩杆的伸出长度和动平台的位姿角变化而变化,故由行程所决定的可加工空间是非规则形,不方便应用;(2)因受球铰和虎克铰转角的限制,带主轴头的动平台所能倾斜的角度较小(一般只有±40)，从而影响了机床的可加工范围;(3)运动编程较复杂,而且在任一轴向上的简单直线运动,也要有六根杆的协调伸缩运动才能完成等。由于有这些问题的存在,并联结构的应用,目前尚不十分广泛,还有待于进一步研究和发展。

混联结构是在一台机床上同时采用有串联和并联结构型式的进给运动的结构联结,通常的做法是:三个移动坐标仍采用并联结构来完成,主轴加工时所需的另外两个转动坐标则由串联到固定工作台上的回转和可倾斜的工作台或由串联到并联结构的动平台上的旋转和摆动主轴头来实现。但是此时的并联结构的六根伸缩杆改成了三副定长杆,除杆的一端仍通过球铰与动平台相联外,杆的另一端则通过球铰成组地与滑座联结,滑座由伺服电机控制的滚珠丝杠(或直线电机)驱动在机床导轨上移动,从而改变动平台(主轴头)在三维空间中的位置,即X,Y,Z轴的运动行程。这样既克服了纯并联结构存在的加工空间不规则和动平台可倾角度过小的缺点,而且也减少了三套伺服驱动电机和滚珠丝杠,简化了结构,降低了成本，这应是并联机床结构改进的一个方向。

4.3 数控伺服控制系统

数控伺服控制系统是保证实现高速加工的核心技术装置，对它的要求是:既能实现所需的高进给速度和加减速度的控制，又要保证所需的轨迹跟踪精度和加工质量[3]。因此，数控伺服系统首先应具有很高的运算速度(即更短的单个程序段的处理时间)和数控存储及传输的能力，以处理大量的插补和控制数据;其次，数控伺服系统应具有强大的前瞻功能，以保持最佳的进给速度，最佳的路径变换，识别拐角，及时调整，保证规定的动态精度曲线，使加工速度不超过机床的运行特性范围;第三，数控伺服系统应具有有效的速度、加速度稳定功能和自适应加工轮廓变化的能力，因为加工平滑轮廓和非平滑轮廓时，施加在机床驱动系统上的力量不一样，因此系统必需具有自调节能力，以保证机床永不过载，又能保持最佳的加工效率和质量;第四，数控伺服系统的系统力求开放性，控制逻辑开放和数控内核开放，以使机床生产厂和用户可以集成自己的人机界面，设计高效，高可靠性的控制逻辑和专有的坐标变换及补偿控制软件等;第五，数控伺服系统应有足够的分辨率和多轴联动控制的功能，以保证高清、高速、高效加工的实现[4]。

综上所述，高速加工机床是基于现代刀具、材料的发展，为满足航空、航天、汽车和模具等行业的发展需要发展起来的，其生产率高，切削速度快，切削过程平稳，适合单件或批量生产中进行多工序复合加工甚至一次装夹实现全部加工等特点。因此，在设计与应用高速机床时，第一，要考虑高速加工对机床结构的基本要求和设计原则;其次，要考虑高速进给系统的性能要求，同时，还要重视既能实现所需的高进给速度和加减速度的控制，又要保证所需的轨迹跟踪精度和加工质量的数控伺服控制系统。即通过对高速机床设计方案和加工工艺方法进行综合分析与评估，才是设计和应用高速加工机床的关键。

参考文献

[1]杨明健.金属切削机床[M].北京:清华大学出版社,2004.

[2]陈婵娟.现代数控机床结构及设计[M].北京:化学工业出版社,出2006.

[3]文怀兴,夏田.数控机床数控设计[M].北京:化学工业出版社,2011.

经典的螺丝加工机床的广告词 篇5

2. 精益求精，超越明天——星晨机床。

3. 让生活更融洽——星辰机床。

4. 星级打造，晨兴夜寐，星晨机床。

5. 卓而不凡，用心创造!

6. 星晨机床用真诚为您服务!

7. 星晨(机床)——“机”动人心，

8. 星辰，东方第一缕曙光。

9. 星晨，精英，无所不在。

10. 星晨机床：像星星一样永不堕落。

11. 闪亮中国，铸造未来。

12. 星辰机床，我们卖的不是机床，而是质量!

13. 晨星——和中国制造一起成长!

14. 星晨——铁骨铮铮，行于天下。

加工机床 篇6

关键词:线切割加工 加工轨迹 自动编程

中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)02(b)-0117-01

近年来,单机数控系统逐渐被以微机为核心的群控系统(DNC)所替代,手工编程正向图形化自动编程过渡,CAD/CAM技术开始被广泛地运用到制造技术中。由于AutoCAD软件的强大绘图和编辑功能,以及开放的DXF数据接口,它已成为图形输入平台和自动编程的重要组成部分。本文采用ARX开发技术及VISUAL C++6.0,对AutoCAD进行二次开发,使图形化输入、编辑、自动寻迹、NC编程、主从通讯过程都在AtuoCAD平台下完成,以线切割系统改造为目标实现CAD/CAM的集成。

1 系统结构

系统采用主从式控制方式,其中主机采用中档微机,从机采用单片机系统直接控制线切割机床。一台主机通过RS—485接口控制多台从机,充分利用微机的强大功能,进行图形输入、输出、建立切割工艺参数数据库等工作。主机的自动编程模块将图形数据信息转换成NC加工指令,并将加工指令传给从机,从机依次执行,完成加工过程。主机软件系统包括图形输入、工艺参数处理、自动编程、仿真、跟踪和通讯等六大功能模块。

2 自动编程技术

自动编程模块主要解决自动寻迹、加工方向判别、刀具轨迹自动补偿等功能,实现CAD/CAM的集成。其流程是图形化输入-图形数据获取-基本路线生成-加工方向判断-刀具轨迹生成-添加过度圆弧-插补数据生成-NC数据传输。

2.1 获取图形数据、生成基本加工闭环

通过AutoCAD绘图输入后生成的DXF文件,利用基于特征的信息建模方法,从中获取加工实体特征信息。系统需要的是实体的几何信息,因而只需读取和处理DXF文件的实体段,并存储有关特征信息。根据这些信息,初步形成零件的轮廓及其构成元素间的拓扑关系。CAD绘图实体在DXF文件中是按其繪图顺序存放的,与加工顺序无关;而在加工闭环中删除或添加某一实体时,由于DXF文件中的实体并不按加工闭环的顺序存放,因此需按端点连接情况重新排序,形成加工闭环。

2.2 判别加工方向

本文采用矢量法判断加工方向。下面以图所示的任一加工闭环为例,来说明加工方向的判别算法。

首先遍历双链表,找出离X坐标轴或Y坐标轴最近的端点为加工起点,即D=MIN(｜x-x0｜,｜y-y0｜)。令此点为B点,其在链表中前后两端点分别为A点和C点。可推知,连接B点两矢量AB、BC的连接情况将唯一确定原图形的方向(图1)。

采用矢量法来判别三角形ABC的方向。为便于编程,按如下原则将矢量方向所属象限分类。设点A(xA,yA),B(xB,yB),C(xC,yc),则AB=OB-OA=(xBi+yBj)-(xAi+yAj)=(xB-xA)i-(yB-yA)j

当xB-xA＞0,yB-yA≥0时,AB∈Ⅰ象限;当xB-xA≤0,yB-yA＞0时,AB∈Ⅱ象限;

当xB-xA＜0,yB-yA≤0时,AB∈Ⅲ象限;当xB-xA＞0,yB-yA＜0时,AB∈Ⅳ象限。

根据加工起点的选择原则,可推知矢量AB、BC不可能在同一象限,从而使判断过程简化。闭环方向判断流程。此法编程简洁,运行速度快,程序执行时间短,能够精确地实现自动寻迹。

2.3 形成实际加工轨迹

在形成实际加工轨迹时,需要考虑加工对象的凹、凸模特性、钼丝直径、放电间隙及加工方向等因素的影响,在自动编程系统中确定刀具轨迹补偿量,对基本加工路线加以调整,才能保证加工精度。设钼丝半径为r钼,单边放电间隙为δ电,则加工轨迹偏移补偿量为

f=r钼+δ电(1)

目标工件轮廓一般由直线和圆弧组成(其它曲线可由直线和圆弧拟合得到),因此调整刀具实际加工轨迹实际上是对圆弧半径R增大或减小f,和将直线在法线方向上平移f。

设直线两端点为Ps(xs,ys),Pe(xe,ye),

原直线的一般方程为L:

Ax+By+C=0(2)

平移f后的直线方程为L′:

Ax+By+C′=0 (3)

其中 (4)

A=ye-ys,B=xs-xe,C=xeys-yexs (5)

对于圆弧,R′=R±f

实际加工中工件轮廓可能不光滑,出现拐角、尖角等情况,容易造成断丝、短路、塌角、空程等问题,可添加过渡圆弧(R≥f),使加工轨迹圆滑过渡,从而保护钼丝,提高加工效率。系统按加工顺序对各个实体进行插补运算,把加工命令储存在文件中,并发送给从机系统进行加工,从而实现了CAD/CAM的集成。

3 结语

本文所介绍的基于AutoCAD的CAD/CAM技术,实现了数控电火花线切割机床的技术改造及群控管理。使用过程中,用户只需熟悉基本绘图操作,按设计要求绘图输入,而不必关心加工过程。复杂计算及轨迹补偿均由自动编程系统完成,从而实现图形输入与加工分离。绘图后通过主机直接控制从机加工,实现了CAD/CAM一体化。系统还可以实现复杂工件轮廓的精确加工。本系统界面友好,操作简便,能够精确地进行自动寻迹和刀具轨迹补偿,运行稳定可靠,减轻了操作人员的负担,提高了加工效率。

参考文献

[1]李必文,唐永辉.数控线切割自动编程与操作[M].北京:国防工业出版社,2007.

[2]党惊知,褚忠.材料加工工艺CAD及其应用[M].北京:机械工业出版社,1999.

[3]杨建明.数控加工工艺与编程[M].北京:北京理工大学出版社,2006.

有关加工机床的现状及发展分析 篇7

基于此, 机床的高档数控系统和开放式数控系统正在深入研究中, 是机床集成技术发展最活跃的因素, 也是当今制造技术发展的总趋势。

1 加工机床技术现状

我国在20世纪90年代初开始有关切削机床及工艺的研究, 现代切削技术是在机床结构及材料、高性能刀具材料及刀具设计制造技术、通过科技工作者的艰苦工作等诸多相关的基础综合而成的。

在市场经济引进技术设备的带动下, 机床加工集高效, 优质、低耗于一身, 得到优化、集成和推广应用。随着切削速度的提高, 包括采取外部措施, 抑制相对变形, 侧重于机床制造完成方向, 使得加工效率提高。

通过现场采集故障数据, 缩短产品的制造周期, 快速进给系统, 提高产品的市场竞争力。由于切削技术的应用可显著提高加工效率和加工精度, 国内正逐步开始推广应用切削技术, 进行可靠性改进技术的应用研究。减小切削热对工件的影响, 对机床发热点与支撑构件温差的实时监测, 实现工序集约化与良好的技术经济效益。

2 现阶段机床制造企业着手进行的研究课题

科技部2009年初启动了“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项后, 我国机床技术有了长足进步, 在一定程度上确保了机床精度的保持性与可靠性。由于产品可靠性水平在根本上是由产品设计阶段决定的, 因此, “立、卧式加工中心”位列专项支持的课题第一位。

然而, 由于切削热对工件的影响, 切削速度的提高等种种原因, 一些加工技术基础共性技术研究未能形成系统理论, 需要确保机床具有足够高的刚度来抵消切削抗力及重力产生的变形。基于此种原因, 课题明确要求总体结构和主传动采用对称结构, 开展整机结构动静刚度及优化设计技术等一系列技术。

在航空、汽车和模具等生产部门, 开展可靠性技术等共性技术研究。研究更为先进的电路设计和高水平先进器件的应用技术, 由专门的功能部件厂商牵头攻关研制。

2.1 整机布局的创新、结构设计的优化

采用新型框中框机床结构, 根据当前的加工高度, 遵循重心驱动原理, 模型轮廓进行形状分析加工面积或拐角状况, 部件驱动推力通过运动部件重心, 实现智能化控制, 动态响应性好。工件自动交换, 从而获得更高的启动加速度, 配合自动穿丝, 振动小, 实现对诸多工艺参数与加工表面质量的提高。

新型结构更好地实现特殊材料稳定, 采用双电动机双丝杠两个驱动点, 最大稳定加工效率并实现低损耗。在结构和控制上, 实现无人化加工, 解决双驱同步的问题。先进的提取难加工材料的高效精密加工技术的直线电动机目前主要还是依赖进口。只有通过主机厂更高水平地加大应用, 与更高水平的加工状态检测控制技术, 才能使技术不断成熟、成本不断降低。提高了加工精度, 缩短了加工时间。在结构设计优化方面, 需要超精密的研磨来改善表面质量, 需要与科研院校合作, 对降低亚表面损伤等问题进行研究。

2.2 整机结构动静刚度及抑震技术的研究与应用

机床设计的一个关键点是如何在降低运动部件惯量的同时, 使面损伤达到要求。课题组从理论上原创性地提出保持基础支承部件高的动静刚度和热刚度, 实现了微小非球面透镜模具的超精密复合加工。通过合理设计机床结构, 结合在位测量与补偿加工, 运用大阻尼系数材料, 与斜轴磁性复合流体研磨的复合加工技术, 用能增加附加阻尼的结构设计, 所加工的产品达到用户要求。通过模型试验或模态分析, 提出了斜轴镜面磨削, 改善阻尼特性。

结合适时误差补偿磨削方法, 设计和调整结构的质量分布及结合面的刚度值, 利用研制的复合加工机床样机对微小非球面模具进行加工, 改善结构系统本身的固有振动频率, 加工达到了纳米级的表面粗糙度。

2.3 机床热变形及补偿研究

机床的运动发热直接影响到能获得的运动参数以及加工精度, 但是在加工中心行业的应用尚处于起步阶段。采取的对策可分为抑热、均衡、补偿三个层次, 从而达到提高动刚度及抑制有害振动的目的。目前国产加工中心普遍应用了油冷机外循环降低主轴组件温升, 预期可取得重要进展。为了获得更高的主轴转速, 通过测试、分析、统计、归纳得出主轴座外套应进行油循环冷却, 进行实时补偿, 降低热变形, 研发高精度在位测量系统, 提高主轴精度。通过作台前后移动, 油冷机外循环对进给发热进行强制冷却。

但是, 主轴箱沿横梁水平移动这种控制只是简单地对绝对温度的控制, 不能够很好地保证在整个加工区域内进行车削、镗削、钻削、攻丝及铣削加工。对于室温温差的控制, 横梁沿龙门立柱上下运动, 采用高强度焊接结构, 精确地减除发热对机构精度的影响。

2.4 集成创新、并行实施

过与高校联合, 使得管理工作量大大降低;以相关大专院校为技术支撑, 既能智能补偿, 适应现代新产品更新换代快的特点, 又降低了成本, 减少了投资。以需求为导向, 主机做牵引, 考虑好热对称、热稳定性结构, 各种模块化的复合加工机床将会应运而生。复合加工多工序加工工艺, 研究以可靠性为中心的面向全寿命周期的最优化设计, 保证机床加工精度, 提高热稳定性。

在设计阶段综合考虑数控机床各组成部分性能与可靠性问题, 既能省去多次装夹的定位时间及辅助时间, 又能保证数控机床整机及各子系统在运行中具有均衡的可靠性, 从而使工件可达到更高的精度要求。使不同学科的各项指标获得寿命周期全局最优化, 大幅减少因多次定位所造成的误差积累, 将激光与超声波加工等先进工艺方式也包涵进来, 最终获得较高可靠性、用户需求的较低成本的数控机床产品。

参考文献

[1]周伟中, 高俊利.速加工机床的发展历史与现状[J].2014.

高锰钢辙叉加工机床液压夹具研制 篇8

关键词：液压夹具,锰叉加工,重载道岔

戴坡

(中铁山桥集团有限公司，河北秦皇岛066205)

DAI Po

(China Railway Shanhaiguan Bridge Group Co.,Ltd.,Qinhuangdao 066205,China)

1 引言

在大批量工件加工行业，高速机床、高速加工刀具早已在整个机械制造业获得普遍应用，机械制造业的加工水平、生产效率也获得了长足进步，而工件的定位、夹紧所必需的夹具仍是不可缺少的工艺装备。随着高速机床、专用加工刀具在机械制造业的不断应用，对机床夹具也提出了更高层次的要求。用户需要一种结构简单、自动化程度高、工作安全可靠、装夹释放工件快速、能减少工人的劳动强度和人为因素不稳定性的夹具[1]。

液压夹具具备上述功能，并且液压夹具的研制也具备了一定的基础。它具有如下特点：一是它是针对某个加工件而设计的专用工装;二是液压元件标准化，可以实现工件装夹的自动化，且工作安全可靠;三是液压夹具的使用可以提高生产效率及产品质量，能够大大提高企业的工艺装备水平。

中铁山桥每个月的锰叉加工任务都要在1200组以上，属于大工件、大批量的加工，用于锰叉加工的机床主要有日本307数控铣床、D28机床及加工过渡段的8m数控铣床。在用数控机床加工锰叉时，由于锰钢硬度高，锰叉加工量大，导致加工时的切削力非常大，即加工时锰叉水平方向受力非常大;同时，由于锰叉要求的加工精度高，因此在切削加工锰叉时必须对其进行准确可靠定位。之前采用的定位方法是手工用U型夹配合螺栓对锰叉的耳板进行分段固定，这需要对几个夹点依次进行手动夹紧，劳动强度大且耗时，为此需要研制自动化的液压夹具对锰叉进行准确可靠定位。

2 液压夹具工作原理及构成

2.1 液压夹具工作原理

液压夹具就是用液压元件代替机械零件实现对工件的自动定位、支承与夹紧的夹具，它需要把液压元件和机械执行部分装配在一起来完成动作。液压夹具既能在粗加工时承受大的切削力保证对工件的准确定位，还能完成手动夹具无法完成的支撑、夹紧和快速释放[2]。

2.2 液压夹具构成

液压夹具均由以下四部分构成：(1)动力源。指为夹具的执行元件提供动力的液压部件，即液压泵站。(2)执行元件。指定位、支承与夹紧工件的各种液压缸，它是液压夹具最重要的功能部件。(3)控制元件。指液压油路上的各种控制阀，如截止阀、换向阀、顺序阀等。(4)管路及附件。指液压夹具的各种管路[3]。

液压夹具的机械执行部分是整个系统能否实现功能的关键部位，需要根据实际工作环境、主要加工对象及加工部位来设计，主要的技术要求就是结构简单、定位准确可靠，工作寿命长。中铁山桥加工的国内和国外的锰叉型号种类繁多，但是主要的加工位置均为锰叉轨顶、端面、工作边、轨腰、板槽及底面。当对这些位置进行数控加工时，将锰叉平放在已有的铣床垫胎上，液压夹具固定的部位是锰叉耳板，利用垂直于垫胎胎面的向下压力对锰叉进行固定。由于夹紧装置需要自身固定，设计时考虑到垫胎上有T型凹槽，夹紧装置的机械部分设计了T型结构与垫胎T型槽配合实现夹具自身固定。在液压或气压传动机床夹具中，考虑到活塞杆的强度及与液压缸配合的重要性，采用活塞杆端部直接夹紧固定工件的情况极少，多数采用压板加压对工件定位。

3 夹具液压系统设计

拟定液压系统图就是灵活运用各种基本回路和常用回路拟定出实现工作机构要求的液压系统工作原理图。确定油路系统的工作压力、控制元件、管路及辅件，根据夹具要求实现的功能和工作要求来设计液压系统。

3.1 工作要求

液压夹具固定在T型槽垫胎上，通过按钮操作实现锰叉加工时对锰叉相应位置的固定和放松;夹具夹紧时要求快速、稳定，保证有足够的夹紧力使锰叉在加工过程中不移动;夹具放松时，要求液压缸能够稳定回油，夹具放松后，能够后退不影响锰叉的起吊;液压回路尽量简单，易维修，无泄漏，寿命长。

3.2 设计参数确定

加工锰叉时由于加工位置的不同、加工量的差异，切削力会不同。为了配合生产需要，根据实际生产情况，计算出切削力大约在45～75kN之间，而锰叉与工作垫胎的静摩擦系数一般0.14～0.16之间，按照0.15选取，计算出液压夹具需要的夹紧压力在300～500kN之间，夹紧需要时间为1～2s。

锰叉全长一般在6～8m，为防止加工时锰叉的移动和翻转，使其能在垫胎上固定得更加牢固，需要在垫胎上对锰叉进行多点固定，这样既可以减少液压系统的压强和液压缸的有效面积，从整体上使液压夹具执行部分更加紧凑，还可以有效防止加工锰叉时受到倾覆力矩而翻转。

根据工程机械中数控机床常见液压系统压强在20～31.5MPa，按P=25MPa设计;液压缸选择标准缸径D=63mm，液压缸有效面积为A=πD2/4=3117mm2;液压顶杆顶起压力F顶=P×A=77.9kN;需要的夹紧点数n=F夹/F顶=3.85～6.42，考虑到夹紧的可靠性，为增加安全系数，确定需要6～8个夹具缸同时夹紧。

根据日本307数控铣床加工轨顶、工作边和D28机床加工端面、板槽，由于切削力偏大，需要500kN左右的夹紧力，设计8个夹具缸同时夹紧;加工锰叉过渡段时切削力小，设计6个夹具缸来夹紧。

3.3 系统液压元件选择

液压泵及电机：根据系统压力及8个夹具确定选择变量柱塞泵：25YCY14-1B，此泵具有压力补偿功能，保证恒定功率运行，液压缸活塞杆的移动速度选择V=25mm/s，需要液压泵的排量为Q=8Qg=8AV=623.4mL/s，柱塞泵的排量为Q泵=25mL/r，因此，需要泵的转速为n转速=11496r/min;根据转速确定电机型号：Y180L-4。

其他用到的主要的液压元件有：耐震压力表，三位四通电磁换向阀，截止阀，叠加式液控单向阀，回油、吸油滤油器，液位液温计，油箱，空滤器，液位控制继电器，叠加式溢流阀，风冷却器，压力继电器，蓄能器等。

3.4 液压系统原理设计

液压夹具主管路自夹具液压泵站起，经X轴拖链至工作台后段腔内到达4处三通管接头，分成2个支路;分别到达2处分油块，每个分油块均有4个出口连接到快速接头，这样可以提供多达8个位置的夹具液压缸动作。根据系统实现的功能及系统自身特点设计出夹具液压系统原理图，如图1所示。

以上设计的液压泵站和控制系统是配合此液压夹具

1.电磁换向阀2.耐震压力表3.压力表开关4.单向阀5.变量柱塞泵6.电动机7.回油滤油器8.油箱9.吸油滤油器10.液位液温计11.空滤器12.液位控制继电器13.风冷却器14.叠加式溢流阀15.叠加式液控单向阀16.压力继电器117.压力继电器2 18.蓄能器19.截止阀

设计的，另外，为充分利用已有资源，另单独设计一套液压系统，压力约为0.35～0.4MPa，帕斯卡泵增压比为1∶65，这样通过增压使得系统的压强变为22.75～26MPa，与前面设计的液压系统压强基本一致，同样能满足夹紧锰叉时对夹紧力的要求，需要6～8个夹具缸共同作用。

该系统在设计过程中充分考虑了实际工作的需要，巧妙的对电磁换向阀进行了结构改进，使电磁阀在断电时系统给液压缸供油，夹具夹紧工件;电磁阀通电时系统回油，夹具放松，这样能避免系统突然停电导致的夹具放松。另外，在系统回路中设置一个单向阀，避免了突然停电而引起的夹具放松，从而避免了对锰叉的误加工而带来的工件报废。另外，整个液压系统设计简单实用，极大地提高了夹具工作效率，延长了系统的使用寿命。

4 液压夹具机械部分设计

液压夹具的执行部分是整个夹紧装置的关键部位，设计过程中既要实现夹紧的简便易操作，而且要具有足够的强度和刚度。设计的底座要有T型结构部分与工作垫胎的T型槽配合，以此来保证夹具自身的定位;设计的液压缸为单作用缸，回油时利用设置在有杆腔的弹簧回弹实现回油夹具放松，弹簧弹力要能保证克服回油时的压力损失和回油阻力，即保证系统顺利回油夹具放松;底座上加工的油路工艺孔要正交，不允许存在管路交叉骤变;合理设计工艺孔的布置，要求保证油路管线尽可能短，且能不影响管路接头的配接。

考虑到进一步增大锰叉压板压紧部位的夹紧力，合理的布置活塞杆顶起的压板上转轴的位置，通过减少压板前端压头侧的力臂，利用杠杆原理实现增大前端夹紧力，这里设置增大为1.2倍。具体的夹具结构如图2所示。

5 液压夹具工作试验

加工出来的液压系统执行部分(夹具缸)的实物图如图3所示。

在夹具缸加工出来后，连接上已有泵站，对其进行压力试验。用压力传感器测得在

系统压强为25MPa时，压头部分的压力输出为93kN,8个夹点的力总和达到744kN。符合设计时的目标要求;液压缸顶杆起升高度范围为0～20mm，前端压头部分下降在0～15.5mm之间，起升时间为1～2s;液压缸回油快速稳定。不足之处在于系统进油时，后端压头出现波动式下降，当液压系统憋住油压时才稳定下来。这个问题可以在后期进一步完善。总之，所研制的液压夹具达到了设计目标，满足设计要求，很好地实现了对锰叉加工时的准确定位，并且系统工作稳定可靠。

6 结论

人工用螺栓和U型夹子来固定锰叉和通过液压夹具对锰叉定位的对比分析：

人工用螺栓和夹子固定锰叉需要8个固定点，手动固定和放松8个夹紧点需要大约10min;而通过液压夹具夹紧和放松一颗锰叉只需1min左右，这样加工一颗锰叉就节省了9min，极大地提高了生产效率。另外，使用液压夹具对锰叉的固定更加稳定、可靠，实现了工件装夹的自动化，极大地降低了工人的劳动强度，并且大大地提高了工艺装备水平、经济效益和社会效益。

参考文献

[1]孔文杰.液压夹具[J].机械工人,2006(5):10-14.

[2]马晓磊.数控尖轨加工铣床定位夹具机构改造[J].设备管理与维修,2004(8):13-16.

转K6型侧架加工机床的设计 篇9

K6侧架160机床主要的功能是完成侧架双侧导框位置共四处的160+0.7+0.2mm尺寸及230mm-0.2-0.7尺寸的加工, 同时保证导框顶面尺寸160mm相对于导框纵向尺寸290mm的对称度不大于1.2mm;导框顶面尺寸230mm、导框横向尺寸141mm中心的对称度不大于1.2mm。侧架全长尺寸2010随前工序的全长变化可以调整。钻2-φ170+0.5mm挡键孔 (见图1) 。

2 设计总体思路

设置左右两个主轴箱, 主轴箱采用门型结构, 每个主轴箱安装双铣头, 上下铣头之间调整到230-0.2-0.4mm尺寸, 保证230-0.2-0.7mm的加工一次完成。

铣头上安装90°直角刀盘, 尺寸控制在160+0.4+0.2mm范围内, 以保证达到K6侧架160+0。7+0.2mm尺寸的要求。

滑台采用机械滑台配合变频器同时使用可实现主轴箱的快进、工进、快退、工退, 有效地完成切削工作。

主轴箱在滑台上可左右调整, 来满足全长2120mm尺寸的变化要求。

定位采用已加工好的141mm侧面、两边导框290mm的一个侧面及两侧导框内上平面做为定位基准, 实现准确定位。

采用液压压紧, 液压系统的设计全部采用叠加阀的方式, 便于安装调试及维护。

设计两钻箱及液压滑台, 在铣削的同时钻2-φ17+0.50mm挡键孔。

一次装夹定位全部加工完成。

3 各系统设计

刀盘采用φ160mm直角刀盘, 齿数Z=8, 平均切削厚度t=8mm, 进给量s=0.02mm/z, 主轴转速n=250r/min。

功率计算如下:

(1) 平均切削厚度

a= (S齿×D0.4×sinr) /1.26×B0.4

a=0.02×1600.4×sin90°/1.26×1600.4=0.0159mm

(2) 金属切除率Zw=S分×t×B=40×8×160=51200mm3/min

(3) 根据平均切削厚度查表得出单位切削功率, 因K6侧架属于中碳钢, 故选取单位切削功率Ns=13×10-5kW/ (mm3/min)

(4) 切削功率N切=Ns×Zw=13×10-5×51200=6.65kW

(5) 考虑到每组为双铣头且设计要有一定的冗余, 故取电机为15kW。

3.1 传动系统设计

(1) 电机选用Y180L-6型, 功率15kW, 转速960r/min。

(2) 确定主运动, 主轴转速为250r/min。

(3) 主轴箱内部传动链

N=960×27/53×35/60×35/48×48/40=250r/min

(4) 齿轮采用标准直齿轮, 模数=4mm, 压力角=20°。

(5) 主轴采用可伸缩结构 (见图2) , 可以进行上下调节, 以确保230-0.2-0.7尺寸一次加工完毕。

(6) 进给系统采用HY630机械滑台, 快速电机采用Y2-100L1-4, 慢速电机采用Y100L-6, 工进时, 慢速电机配合变频器使用可实现进给量的任意调整。

3.2 液压系统的设计

液压泵采用可调双联变量泵, VD1D1-2525F-A2。

液压系统电机采用Y112-L2型, 功率4kW, 转速1450r/min。

液压系统共分为六路, 其中两路作为主压紧控制, 两路作为纵向压紧和横向压紧控制, 两路作为钻箱的进给控制。

液压系统全部采用叠加阀的控制形式, 便于安装、调试和维护。

液压系统工作流程如下:

(1) 侧压紧1压紧→侧压紧2压紧→主压紧1, 2压紧→ (铣箱工作) →钻1、2工作。

(2) 各压紧为手动单独压紧。松开为一键同时松开。

(3) 各部压力继电器控制本路电磁阀回中位及下一路压紧电源接通。

(4) 主压紧回路中的压力继电器除控制本路电磁阀回中位外还控制主运动 (铣削运动) 的接通与断开。

(5) 各部位预调压力:系统工作压力为3MPa;纵向压紧为1.5MPa, 可实现压紧力为4950N;

横向压力为2.5MPa, 可实现压紧力为8250N;主压紧压力为2MPa, 可实现压紧力为22600N;钻箱进给压力为0.5MPa, 可实现钻孔时推动力为3920N。

3.3 润滑系统的设计

润滑系统采用T8646B电磁润滑泵作为主要润滑部件, 工作压力0.4MPa, 排量为2.5mL/冲程, 与电器配合每6s产生一脉冲信号, 实现一次注油, 保证导轨润滑。

3.4 钻箱设计

为了在铣削的同时, 并行完成2-φ170+0.5挡键孔的钻制工作, 特此设计了两个钻箱以完成孔的钻制工作。

钻箱采用电机为750W, 1450r/min。钻箱固定在钻箱滑台上, 钻箱滑台由前后移动滑台和左右移动滑台组成, 前后移动滑台与液压系统相连接, 可以实现钻箱的进给运动。左右移动滑台由丝杠丝母进行控制, 可实现钻箱的左右移动, 确保钻孔位置正确。

钻头转速设计:1450×28/65×25/65=240r/min

进给量设计:0.17mm/r, 可由液压系统进行调节。

4 工作程序

将K6侧架平吊到工作台上的支承座上, 启动电源, 按动液压启动按键, 使液压系统开始工作, 按夹紧按键, 此时将K6侧架自动定位并夹紧于支承座上, 使其位处于工作状态下, 按动自动循环按键, 此时两铣头转动, 同时铣头箱体快速向侧架移动, 移动中碰到限位开关后进入工进状态, 开始切削, 切削完毕后快速回位到原点, 在切削过程中, 启动钻孔按键, 可同时钻出两挡键孔。

5 安装与调试

5.1 工作台与滑台的安装

将工作台用水平仪沿纵向、横向找正后, 将百分表置于工作台上, 按图3所示测量两滑台的纵向和横向水平, 保证两滑台上平面的纵向和横向平面相重合。

5.2 主轴箱体的安装与调试

(1) 主轴箱的安装与调整:将主轴箱置于滑台上, 用百分表找箱体的基准边, 以确保箱体中心线与滑台中心线相平行, 同时, 用2m卡尺测量两主轴中心距, 保证中心距为1830mm, 符合侧架轴距的要求, 见图4所示。

(2) 主轴箱刀盘的调整:主轴箱找正后安装好后, 进行下刀盘的调上刀盘整, 下刀盘的调整以等高的定位支承座做为基准进行调整, 以等高支承座的定位面 (也就是K6侧架141mm尺寸的侧面) 为基准, 借助标准测量平板来测量与刀盘的高度差来调整刀盘高度, 下刀盘调整好后, 同样借助标准测量平板来测量230mm尺寸, 调整好上刀盘, 见图5所示。

6 结语

经过几年的使用, 不但达到了设计要求, 而且与其他工序设备生产能力完全匹配, 节约了大量的资金。

摘要：针对铁路货车的K6侧架的加工, 进行了侧架160加工机床 (也称作侧架加工四头铣床) 的设计及制造, 文中主要介绍了该专用机床的设计和计算过程。

超高速加工机床及刀具技术新发展 篇10

1 超高速加工的基本定义

所谓超高速加工, 实际指使用超硬材料, 并最大化提高加工速度的一种切削加工方式。与常规的切削加工相比, 超高速加工速度至少快上5倍及以上。超高速加工概念提出之后, 立即受到了机械制造业的高度关注, 原因在于超高速加工不仅能提高产品的切削加工速度, 还能优化产品加工质量, 缩短加工时间, 进一步降低产品的加工成本。另外, 超高速加工不仅不会降低产品的加工精度, 反而会提升其加工水平, 优化产品的加工精度。总的来说, 超高速加工及其所对应的加工技术具有较强的应用优势, 引入机械制造产业之后, 能发挥出巨大作用, 促进机械制造产业经济的高速发展。

2 超高速加工机床现状分析

超高速加工机床是基于超高速加工技术下所产生的一种新型加工设备, 目前被广泛应用于机械制造行业。超高速加工机床的制造工艺比较复杂, 关键点在于主轴设计。超高速加工机床设计制造中, 想要实现超高速切削加工除了要考虑加工速度之外, 还要考虑多种其他因素, 如换刀时间、主轴启停速度、主轴温控、动平衡等等。超高速加工机床不仅要实现主轴高速化, 还要实现走刀高速化。

2.1 高速机床主轴加工单元的发展

高速加工机床设计中, 主轴是其最为重要的一个加工单元, 常见主轴形式为电主轴。目前, 国内已经研发出了较为先进的电气驱动技术, 并基于该技术下生产出了相应的专业化主轴加工单元。

高速机床设计与制造中用到电主轴属于高速主轴, 该系统的最大特点是轴承速度快、旋转刚度高、承载能力强, 且具有较长的使用寿命。高速主轴转动效率受离心力影响, 为了避免离心力影响, 主轴设计中一般采用陶瓷球与轴承接触方式来减小离心力, 并增加轴承的刚度和滚道的耐磨性。

除了上述提到的高速电主轴线之外, 高速加工机床主轴单元在设计时还可采用流体动静压轴承。该轴承产于美国, 是一种实用性较强的轴承产品。流体动静压轴承应用于高速机床主轴系统之后, 主轴转速能得到大大提高, 甚至超过20000r/min。该类型轴承具有高压、间隙大、孔小能节流三大特点。我国从20世纪90年代开始引入该项产品, 至今仍在使用。相比起来, 高速流体动静压轴承设计技术在国外已经发展到了成熟阶段, 但在我国则仍处于不断研究中。

2.2 机床进给系统的发展

超高速加工有两大关键点, 一是切削高速, 二是进给高速。这里主要讲解进给高速的发展与实现。

超高速加工机床内部配置的进给系统速度要与切削系统, 或者主轴单元的运行速度一致, 为了做到这一点, 机床进给系统研究引进了新技术, 将原来的直线电动驱动改进为无接触直接驱动, 一方面提高了进给系统的运行速度, 另一方面避免了滚珠丝杆传动中的零件、部位接触, 减小了传动摩擦力、惯性, 克服了传动刚度不足等多个特点。因此, 比起电机驱动, 无接触直接驱动方式更能满足超高速进给的设计与制造要求。

德国的Excell-O公司生产的XHC24卧式加工中心, 采用了I公司的直线驱动电机, 最高进给速度可达60m/min, 加速度为1g。在CIMT97上德国西门子公司作了直线电机120m/min高速进给表演, 该公司直线电机最大的进给速度达200m/min, 最大推力可达6600N, 最大位移距离为504mm。目前直线电机加速度可达2g以上。

3 高性能的刀具系统技术

对于安装在超高速主轴上的旋转类刀具来说, 刀具的结构安全性和高精度的动平衡是至关重要的。当主轴转速超过10000r/min时一方面由于离心力的作用使主轴传统的7B24锥度端口产生扩张, 刀具的定位精度和连接刚性下降, 振动加剧, 甚至发生连接部的咬合现象。另一方面常用刀片夹紧机构的可靠性下降, 刀具整体不平衡量的影响加强 (与转速平方成正比) 。为此, 德国开发出HSK (短锥空心柄) 连接方式和对刀具进行等级平衡及主轴自动平衡的系统技术。HSK连接具有很高的接触刚度、夹紧可靠、重复定位精度高, 适合于20000~46000r/min的超高速主轴。而主轴自动化平衡系统能把由刀具残余不平衡和配合误差引起的振动降低90%以上。近几年开发了不少适合于超高速切削的刀具, 采用比强高的刀体材料和零件少、简单、安全的刀体结构, 同时具有较短切削刃、较大刀尖角、较强断屑能力和经过优化设计的切削几何角度。

4 超高速机床发展趋势

科技在继续进步, 经济在持续发展, 未来超高速机床以及超高速加工技术的发展会向着以下几个方向转变:

4.1 在干切削或准干切削状态下实现绿色的超高速切削采用干切削或最小量雾化润滑的准干切削方式, 会从根本上改善切削的环境状态, 达到工业生产的有关环保标准 (ISO14000系列) 要求, 同时节省对切削的直接投资和废液处理及环保费用。刀具技术是达到这一目的的关键。

4.2 在重切削工艺中进行超高速切削这对提高我国大中型设备制造的生产效益有十分重要的作用, 如新日本工机SNK的某车床超高速加工大型轧辊, 比普通加工效率提高5倍。

4.3 开发完善各种超高速切削工艺如超高速孔加工。超高速车床有更高、更可靠的动态特性和自动平衡能力。

结束语

总而言之, 超高速加工机床以及超高速刀具技术目前正处于不断发展状态, 并且已经在机械制造工业中大量应用, 为机械制造工业的发展奠定了技术基础。在本篇文章中, 笔者结合超高速加工的定义, 对基于超高速加工技术下的超高速加工机床的发展作了具体分析, 并探讨了超高速刀具技术的应用, 展望了超高速加工技术的未来发展趋势, 得出结论, 希望能为同行工作提供帮助。

摘要：对机械制造业来说, 生产高效、利润高额是主要目标, 是该行业发展的最终追求。随着生产技术的不断更新与进步, 机械制造业目前已引进并应用了大量的超高速加工机床与加工刀具, 从根本上提高了生产效率。本文结合我国机械制造业发展现状, 对超高速加工机床以及超高速刀具技术的最新发展状况作详细论述, 得出结论, 以供同行参考。

关键词：超高速加工机床,刀具技术,发展

参考文献

[1]王西彬, 解丽静, 魏志强.超高速切削技术及其新进展[J].中国机械工程, 2000 (Z1) .

[2]魏志强, 王先逵, 杨志刚.高速加工机床及其关键技术[J].制造技术与机床, 1998 (01) .