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當前位置: 首頁 > 新聞頻道 > 應用設計 > 數控銑床工作臺與床身設計
數控銑床工作臺與床身設計
來源:中國數控機床網   發表時間:2018-12-14 10:47:00  瀏覽次數:
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摘 要:數控車床是對回轉體進行加工的設備,它可以實現復雜的回轉體加工,但是對于其他的復雜非回轉體的零件,就不能用車床加工了,加工這種零件需要用到數控銑床,數控銑床具有智能化、加工多元化的特點,而近年來數控銑床的工作臺發展也比較迅速,與以前相比加入了一些新的技術,提高了生產效率,使數控銑床的整體質量提高了很多,同時數控銑床的床身也得到了很大的提升,在床身的設計上注入了新的元素。

 

關鍵詞:數控銑床;工作臺;床身設計

  1 、數控銑床

  數控銑床大多數是立式銑床,和車床一樣也是主軸作旋轉運動,而銑床之所以能加工復雜的工件,是因為數控銑床是可以作 x,y,z 三軸運動,也就是升降臺式數控銑床。而數控銑床的設計上一般是需要通過這幾個部分進行研究分析,分兩個主要部分,一個是數控裝置部分,另一個部分是機械部分,數控裝置部分是數控銑床的系統,也就相當于人體的大腦,而機械部分就是數控銑床的機構組成部分,包括動力系統、導向裝置、傳動元件、機械機構等。

  在數控銑床的機械部分,對于銑床的主傳動系統和齒輪設計,是最為重要的一部分,同時需要通過分析數控銑床的轉速圖和設計要求,最終繪制機械結構裝配圖,再將裝配圖拆分成零件圖。

  2 、工作臺

  工作臺的設計上,需要從多方位進行設計,首先是對導軌的選擇,對于工作臺,它的要求需要工作臺的定位精度高,不要有爬行現象,同時在傳遞效率上要高,所以工作臺的導軌選擇直線滾動導軌副。

  數控銑床的伺服電機與工作臺連接,使工作臺運動,需要通過絲杠螺母副進行連接,本工作臺選取滾珠絲杠副,這樣可以使工作臺壽命長,精度高。

  為了使工作臺的傳動精度高,不應使工作臺的移動速度過快,盡量減輕工作臺軸上的扭轉力,這樣可以減輕工作臺的顫動,減小工作臺的慣量,所以選取聯軸起到減速裝置的作用,通過以下公式來對工作臺或者工件折算到電機軸上的慣量:式中:Jw-慣量;S-絲杠的導程;M-工作臺的質量。

  為了能更好的對工作臺進行檢查,需要對數控銑床工作臺增加檢測裝置,檢測裝置可以選用開環也可以選用閉環控制系統,本工作臺的檢測系統采用閉環控制系統,安裝光柵尺來對整個工作臺進行監測。通過以上的設計分析最終繪制出整體工作臺的方案圖,如圖1。

 圖 1 工作臺總體方案示意圖

  通過圖中可以看出,人是主要控制者,電機通過接到控制信息,信號傳給電機,伺服電動機啟動,驅動電路控制步進電機,步進電機通過絲杠控制工作臺作 x,y,z 方向直線運動。

  3 、床身設計

  床身作為數控銑床的一個支撐件,是最基礎的部分,在對床身的要求上,要使床身的剛度比較大,能滿足整個銑床的整體震動,能有太大的噪音,需要有一定的動態特性,同時數控銑床在工作時候排屑要順暢,具有較好的工藝性。床身作為性能對整個數控銑床有著不小的影響,在床身的設計當中,數控銑床的床身強度是一個重要的指標,圖 2 是數控銑床整體受力的模型,床身的重量又是占數控機床整體重量最大的部分,在數控銑床床身的設計上要將懸梁、機床整體、底座、升降臺以及要加工零件的總質量相加起來,通過這個總質量來設計床身。

 圖 2 受力模型

  但在數控銑床的受力上并不是床身的重量對機床影響最大,數控銑床外載荷和機床工作時候切削力影響最大。床身的設計是通過對床身的受力分析,然后初步擬定設計方案和總體外形,再對這個設計方案進行核算,或者進行 CAD、3D 建模,如圖 3,如果設計方案不合理,再進行修改,而對床身的材料設計上,要選擇合理的材料,滿足機床和設計要求,不能使用高成本材料,也不能選用太重的材料,數控銑床床身的材料選擇灰鑄鐵,因為該材料的抗拉強度高,對于抗震性能高,可以吸震。

 圖 3 三維建模示意圖

  數控銑床的床身制造上,采用鑄造生產方法,因為鑄造成本低,同時鑄造的制造方法工藝性能好,對復雜的零件,異形零件都可以實現制造,但在鑄造方法中也是分不同的方法,本次床身的設計上,采用砂型鑄造方法。

  4 、結束語

  在機械設計專業,分析數據、查閱設計手冊、參考期刊資料設計出新型設備,或者改善現有設備的性能,是設計環節最普遍也是最基礎的能力,本數控銑床的設計中,就是采用對數控銑床的性能提升。伺服系統采用的步進電機,就是起到多元化驅動傳動,像這樣的性能改善,是對數控銑床精度以及自動化的提升,同時也會使設備及元件的壽命延長,但隨之而來的也是有著成本上的提高,但可以設計出高品質的數控銑床。

 

 
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