五轴数控机床摆动刀头箱体的结构设计与优化

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五轴联动机床的结构性能分析与设计探讨

五轴联动机床的结构性能分析与设计探讨

五轴联动机床的结构性能分析与设计探讨1五轴联动机床简介五轴联动机床(5-axis CNC machine)是由以水平方向运动的数控五轴联动机械组成的机床。

它能够根据用户提供的工艺要求,在复杂的立体坐标空间中进行加工,从而节省加工时间,提高产品的精度。

五轴联动机床可以实现与立体坐标空间相关的各种复杂的圆弧和曲线的切削,并且特别适用于进行螺旋形曲线加工。

2结构特点五轴联动机床包括X、Y、Z、A、B五轴,A、B轴是在与X、Y、Z 轴成六边形结构的组合机架上安装的可移动且可自由旋转的垂直轴。

通过多轴联动加工,使硬件设备能够实现六轴以上机床的效果,大大改善了加工时间、加工效率和加工精度。

它还可以在相同的座标系中控制转轴的进给和结构体的旋转,从而消除了坐标死角问题。

3性能分析五轴联动机床的优点是加工精度高,可以在复杂的立体坐标空间中进行高精度的加工;它可以实现多轴联动加工,从而极大地改善了加工时间和效率;同时,它能够在统一的座标系内控制转轴进给和结构体旋转,有效消除坐标死角带来的问题。

4设计探讨五轴联动机床的设计着重于提高工件表面的精度,实现多轴的坐标联动,消除加工中的坐标死角问题。

具体到设计上,要详细分析物料的结构特征以及工艺要求,明确表面处理要求、加工参数,以确定联动轴之间旋转关系。

在总体设计上,要充分考虑到机床应有的节能减振、智能控制、定位准确等特性,实现机床系统自动化、智能化等。

5结论五轴联动机床是智能化、多轴高精度加工设备,能够有效地改善传统机床的加工方式,提高产品的精度和效率,为保证最大的生产效率添加了用于精密加工的全新工具。

因此,五轴联动机床在未来产品的加工中具有重要的作用,将成为制造业的发展的新趋势。

五轴联动数控雕刻机结构设计

五轴联动数控雕刻机结构设计

五轴联动数控雕刻机结构设计在数控雕刻机的设计中,五轴联动结构是目前较为常见的设计方案之一。

它可以实现对工件的多角度切削和精细加工,广泛应用于各种工业生产领域。

本文将主要介绍五轴联动数控雕刻机的结构设计和相关技术。

五轴联动数控雕刻机是一种高精度的加工设备,它可以在三维空间内沿着任意轴线进行加工,具有以下特点:1.高精度:五轴联动数控雕刻机具有较高的机床刚性和运动精度,可以保证加工精度和表面质量。

2.高效率:五轴联动数控雕刻机可以在一次装夹的情况下完成多个加工面,提高了生产效率。

3.广泛适用:五轴联动数控雕刻机可以加工各种难加工的工件,如曲面、复杂零件等。

4.易于操作:五轴联动数控雕刻机采用计算机控制和程序编写,具有灵活性和易操作性。

1.机床底座:机床底座是整个数控雕刻机的主要承重部分,它需要具有足够的刚性和稳定性,以保证加工精度和表面质量。

底座材料通常为优质铸铁、钢铁等。

2.主轴箱体:主轴箱体是数控雕刻机的核心部分,它包括主轴、伺服电机、减速器等部分。

主轴箱体需要具有较大的承载能力和刚性,以能够承受高速转动的主轴和高速切削力。

3.工作台:工作台是安装工件的平台,它需要具有足够的刚性和平整度,以保证工件的精确定位和加工精度。

在五轴联动数控雕刻机中,工作台可以沿着X、Y、Z三个方向移动,并且可以绕着A、C两个轴旋转。

4.五轴联动部分:五轴联动部分是数控雕刻机的核心部分,它由数控系统控制,可以实现对工件的多角度切削和精细加工。

五轴联动部分通常包括A轴、C轴、AB轴、BC轴等各个轴的伺服电机、减速器、轴承等部分。

5.数控系统:数控系统是五轴联动数控雕刻机的控制核心,它负责控制机床各个部分的运动和加工过程。

数控系统通常由计算机、控制卡、数控软件等部分组成,可以直接对加工程序进行编程和调整。

五轴联动数控雕刻机的工作原理是由数控系统对五个轴的运动进行控制,从而实现对工件的多角度切削和精细加工。

具体工作流程如下:1.准备工作:将工件固定在工作台上,并进行定位、检测等工作。

数控机床主轴结构的改进和优化设计

数控机床主轴结构的改进和优化设计

数控机床主轴结构的改进和优化设计严鹤飞(天水星火机床有限责任公司技术中心 甘肃 天水 741024) 摘 要: 掌握机床主轴的关键部件,安装方式,轴承的调制环节以及材料、操作维护等,并且各种原因中又包含着多种影响因素互相交叉,因此必须对每个影响因素作具体分析。

而对于优化设计理论的基本思想及其求解方法,将其应用于机床主轴的结构设计,建立了机床主轴结构优化设计的数学模型,并用内点惩罚函数法求解模型,得到了整体最优的结构设计方案,使机床主轴在满足各种约束要求条件下,刚度最好,材料最省。

关键词:机床主轴;轴承;调整;优化设计;数学模型在数控机床中,主轴是最关键的部件,对机床起着至关重要的作用,主轴结构的设计首先考虑的是其需实现的功能,当然加工及装配的工艺性也是考虑的因素。

1. 数控机床主轴结构改进:目前机床主轴设计普遍采用的结构如图1所示。

图中主轴1支承在轴承4、5、8上,轴承的轴向定位通过主轴上的三个压块紧锁螺母3、7、9来实现。

主轴系统的精度取决于主轴及相关零件的加工精度、轴承的精度等级和主轴的装配质量。

在图1中主轴双列圆锥滚子轴承4的内锥孔与主轴1:12外锥配合的好坏将直接影响株洲的工作精度,一般要求其配合接触面积大于75%,为了达到这一要求,除了在购买轴承时注意品牌和等级外,通常在设计时对主轴的要求较高,两端的同轴度为0.005mm,对其相关零件,如螺母3、7、9和隔套6的端面对主轴轴线的跳动要求也较高,其跳动值一般要求在0.008mm以内。

对一般压块螺母的加工是很难保证这么高的精度的,因而经常出现主轴精度在装配时超差,最终不得不反复调整圆螺母的松紧,而勉强达到要求,但这样的结果往往是轴承偏紧,精度稳定性差,安装位置不精确,游隙不均匀,造成工作时温升较高,噪音大,震动厉害,影响工件的加工质量和轴承的寿命。

但对于重型数控机床用圆锥滚子轴承其承载负荷大,运转平稳,精度调整好时,其对机床的精度保持性较好,可对与轻型及高速机床就不十分有力了。

五轴联动卧式刀架摆动

五轴联动卧式刀架摆动

五轴联动加工卧式中心机床整体布局(主轴刀架摆动)一绪论五轴联动数控机床是数控机床产品中的高技术难度产品。

它能够加工大多数的曲面结构,且该类型加工机床除了提高加工效率外还可以确保产品的加工精度,不仅提高了机床的自动化水平、加工领域和工作效率,也扩大了机床的加工范围,扩大了机床的使用范围,提高了机床的使用价值。

使之可以在航空、航天、汽车、模具以及军工产品等生产领域具有非常重要的应用用途。

[1]五轴联动加工中心的研制开始于八十年代末,在国外出现了以瑞士威力铭WILLEMIN、米克郎MIKRON,德国德马吉DMG为代表的生产厂家,先后开发了不同规格、不同结构形式的五轴联动加工中心,可谓各具特色。

从国外五轴联动加工机床的发展来看,机床不再单纯是一台加工设备,而是工厂自动化生产系统的组成单元。

市场对五轴联动加工机床的要求越来越高,几经出现与传统机床完全不同的特征和机构。

概要的说,就是通过各种技术全面集成,大幅度提高生产效率。

主要体现在一下几个方面[2]:(1)高速化:目前机床主轴转速一般都在10000r/min以上。

由于高速电主轴的普遍应用,主轴转速也进一步提高,有的高达40000—60000r/min,快移速度也由于直线电机的采用而提高到lOOm/mim以上,很多机床的直线运动加速度达到1-29,少数可达39以上。

Mikron米克郎公司的400U高速加工中心,可进行高速5轴联动加工。

液体冷却的主轴电机由陶瓷轴承支承,转速高达30000r/min、42000r/min、60000r/min,并有整体式托盘架和托盘交换装置。

(2)高精度:目前一般加工中心的定位精度为±0.05一±0.Olmm,精密级的精度为±0.002一±0.005mm。

Mitsui Seiki公司的HU50-5AX型高精度5轴高速加工中心,带一个倾斜转台,所有坐标的直线运动定位精度0.003mm,B轴、C轴的回转精度0.001。

五轴联动数控龙门铣床的有限元分析与优化设计

五轴联动数控龙门铣床的有限元分析与优化设计

如图 1 图 2所示 ,预先 在零 件端 面右侧 划取 的 及
ห้องสมุดไป่ตู้
线 段 口 低 于工 件中心 线 ,利用 A t A 的复 制 、平 6 uCD o 移 及旋 转 ,将 工 件 旋 转 10 后 ,平 移 划线 尺 ,保 证 8。
用可调整高度的划线尺 ( 划针 )或高度尺进行划线。
首先 将零 件 夹 持 在 分 度 头 等 回转 装 置 上 ,先 目测 调 整划 针尖 近 似 到 达零 件水 平 中心 线 所 在 平 面 ,在 零 件端 面上 靠 右 侧 处 划 一 线 痕 ,再 将 零 件 旋 转 10 , 8。 沿 平 台将划 线 尺 移 动 至零 件 端 面靠 左侧 处 再 划 一 线
K/1 (/: + 亭o ∞ () 『( ~£ ∞) 4 c/ 1  ̄ J 22 2
式 中 ,K为静 刚度 系数 ; d K 为动 刚 度 系数 ; 为 机床 阻尼 比 ;F 、 为广义 动态力 的 幅值 和广 义动 态压 偏 量 的振 幅 ; 为激 振频 率和 固有频率 。 ∞、
由式 ( )可 以看 出 ,当 c 0时 ,动 刚度 和静 1 o为 刚度相 等 ,即

1 .机床 有限元模 型的建立
本 文在分 析 计 算 过 程 中忽 略 了工 作 台 、立 柱 等 件 的影 响 。利 用 三维制 图软 件 PoE对 机床 的实 际结 r / 构 进行 建模 ,忽 略不 影 响分 析 结 果 的工 艺 孔 、小 倒 角 、小 凸 台 等 。本 文 选 取 机 床 工 作 的 最 不 利 状 态 , 即将 主 轴箱 开 到 横 梁 的 中间 位 置 ,且 滑 枕 开 到 行 程 最 大处 。将简 化后 的模 型导入 A S S NY 。 本机 床导 轨 采 用 的 是 线 性 导 轨 ,从 而避 免 了滑 动 导轨接 触面 强 烈 的非 线 性影 响 。利 用 A S S的前 NY 处 理模 块 对 模 型 进 行 处 理 ,线 轨 滑 块 是 利 用 C U O — P IG单元 进 行 处 理 的 ,保 证 了滑 块 在 导轨 方 向 的 LN 自由运 动 ,同时忽 略滑 块运 动 过 程 中摩 擦 力 的影 响 , 从 而有效 地 模 拟 了线 轨 单元 。模 型 中线 轨 滑 块 、丝

五轴数控车床加工技术及优化

五轴数控车床加工技术及优化

五轴数控车床加工技术及优化五轴数控车床加工技术是一种高精度、高效率的加工技术。

它采用数字化控制寻找加工点的方法,利用机床上旋转的工具和工件移动,通过各种角度的定位,达到实现工件的复杂加工。

近年来,五轴数控车床加工技术的应用范围越来越广泛,尤其在航空、汽车、模具制造等领域得到了广泛应用。

五轴数控车床加工技术的优势与传统的三轴车床相比,五轴数控车床加工技术具有以下优势:①高精度:五轴数控车床加工技术可以实现高精度的加工,可以满足复杂形状和高精度的加工要求。

②高效率:五轴数控车床加工技术可以一次性完成多个加工步骤,避免了不必要的操作和工序,提高了加工效率。

③工件形状自由:五轴数控车床加工技术可以实现三维加工,可以加工出各种复杂形状的工件。

④生产灵活性高:五轴数控车床加工技术可以适应各种不同的工件加工需求,具有高度的生产灵活性。

五轴数控车床加工技术的应用①航空领域在航空领域中,五轴数控车床加工技术的应用非常广泛。

航空发动机的叶轮、涡轮等部件的制造都离不开五轴数控车床的加工技术。

这些零部件的制造需要高精度的加工,以保证安全和性能的稳定。

同时,五轴数控车床加工技术可以减少加工时间和提高加工效率,降低生产成本和提高生产效率,这在航空制造行业中非常重要。

②汽车领域五轴数控车床加工技术在汽车制造业中也有广泛应用。

尤其是在汽车模具制造中,五轴数控车床加工技术可以实现高效率、高精度的加工,可以满足复杂形状的零部件制造的需求。

另外,在汽车零部件的加工中,五轴数控车床加工技术也可以实现高精度加工,提高零部件的精度和质量。

③模具制造领域模具制造是五轴数控车床加工技术的另一重要应用领域。

在模具制造中,五轴数控车床加工技术可以实现复杂形状的模具加工,例如塑料模具、压铸模具等。

在制造过程中,五轴数控车床加工技术可以实现精度高、速度快的加工,大大提高了模具的制造效率和质量。

五轴数控车床加工技术的优化虽然五轴数控车床加工技术具有非常大的优势,但是在实际应用中还存在一些问题,主要包括以下几个方面:①机械加工精度低:五轴数控车床加工中机械加工精度通常较低,这会限制其应用领域。

GSLM3308五轴联动镗铣加工中心主轴箱的有限元分析及优化设计

GSLM3308五轴联动镗铣加工中心主轴箱的有限元分析及优化设计
为 7 l :
收 稿 日期 : 2 0 1 3年 5月
统 在 不 断 调 整 伺 服 驱 动 系 统 参 数 设 置 和 不 断 优 化 软 件 系 统 中 的 相 关 参 数 设 定 后 可 以 基 本 满 足 目标 速 度 。 在 设 定 0 . 1 mm/ s或 接 近 0 . 1 mm/ s的 极 低 目 标 速 度 的 情
足设 计要 求的 同时 . 减 少 了材 料 的使 用 . 达 到 了降低 生产 成 本 的 目的 。 关键 词 : 主轴 箱 有 限 元分 析 拓 扑 优 化 文献 标 识 码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 — 4 9 9 8 ( 2 叭3 ) 0 8 — 0 0 2 0 — 0 3
算 结 果表 明 , 在 满足设 计要 求 的同 时 , 实 现 了减重 的 目
标 . 达 到优 化 的 目的。
料 单元 的扬 氏模量 : E为 插 值 以 后 的 弹 性 模 量 。
这 样 原 来 具 有 中 间 密 度 的 单 元 能 被 指 数 材 料 模 型 消除 或者替 换 为致密 化材料 模 型 ( 一 个 0 / 1问 题 ) ] ,
D0 o O 31 )
在 理 论 和 工 程 研 究 中 . 以 实 现 逼 近 实 体 和 孔 洞 分 明 的
优化 结果 。
若 以结 构 变 形 能 最 小 为 目标 ,考 虑 材 料 体 积 约 束 ( 质 量 约 束 ) 和 结 构 的 平 衡 ,则 拓 扑 优 化 的 数 学 模 型
在 优 化 模 型 求 解 中 .人 为 引 入 假 定 各 向 同 性 的 材 料 模 型 . 以每个单 元 的密度 为设计 变量 , 将 结 构 的拓 # 1 - ' f 4 C 4  ̄ 问题转化 为单 元材 料 的最优 分布 问题 。同时 在优 化设

五轴联动加工中的刀具姿态优化

五轴联动加工中的刀具姿态优化

五轴联动加工中的刀具姿态优化随着制造业的技术不断发展,五轴联动加工成为现代工业领域中不可或缺的加工方法之一。

五轴联动机床的优点在于,它可以完成复杂曲面零件的加工,并且可以提高加工效率和质量。

然而,在加工中,如何优化刀具姿态以提高加工效率和质量,成为制约五轴联动加工发展的瓶颈。

本文将探讨在五轴联动加工中的刀具姿态优化的方法以及实现的途径。

一、五轴联动加工过程的刀具姿态五轴联动加工的刀具姿态有着不同的表达方式,如欧拉角、四元数、转动矩阵等,本文采用的是欧拉角。

五轴联动加工机床通过调节刀具姿态实现工件的加工。

图1为五轴联动加工机床的刀具姿态图。

图1 五轴联动加工机床的刀具姿态图在五轴联动加工过程中,刀具姿态对加工精度和效率有着重要的影响。

因此,如何根据工件的加工需求和机床的性能特点选择最合适的刀具姿态是五轴联动加工的重要问题。

二、刀具姿态优化的方法在五轴联动加工过程中,刀具姿态的优化既要考虑到工件的加工精度和表面质量,也要考虑到加工效率和机床的使用寿命。

刀具姿态优化的方法有以下三种:1、基于经验的刀具姿态基于经验的刀具姿态是根据加工工艺经验,结合加工工件的形状和尺寸,选取合适的刀具姿态。

这种方法简单易实现,但其缺点在于每个工件的形状和尺寸不同,需要针对不同的工件重新开发加工工艺。

2、基于计算的刀具姿态基于计算的刀具姿态是通过数值分析方法获得的最优刀具姿态。

该方法需要建立工件和机床的数学模型,利用数学优化算法求解。

这种方法具有广泛的适用性,可以在较短的时间内得出最优的刀具姿态,但需要花费大量的时间和资源。

3、基于试验的刀具姿态基于试验的刀具姿态是在实际加工中通过试验方法确定合适的刀具姿态。

该方法需要具有专业的试验设备,成本较高,但是可以获得更准确的刀具姿态,提高加工效率和质量。

三、刀具姿态优化的实现途径在实际五轴联动加工中,刀具姿态的优化由以下几个方面实现:1、机床性能优化机床的精度、刚性和稳定性对刀具姿态的优化有着重要的影响。

五轴联动数控雕刻机结构设计

五轴联动数控雕刻机结构设计

五轴联动数控雕刻机结构设计五轴联动数控雕刻机是一种先进的机械设备,广泛应用于木工、石材、金属等材料的雕刻加工领域。

它的结构设计非常重要,直接影响到设备的使用效率和加工质量。

本文将介绍五轴联动数控雕刻机的结构设计,包括机床结构、导轨选型、主轴设计等方面,希望能够为相关行业提供一些参考和借鉴。

1. 机床结构设计五轴联动数控雕刻机的机床结构是其重要组成部分,直接影响到设备的稳定性和精度。

通常采用龙门式结构或移动台式结构。

龙门式结构适用于大型工件的加工,其X、Y、Z轴的移动分别由龙门樑和立柱完成,结构稳定,刚度高,适合高速、高精度的加工。

移动台式结构适用于小型工件的加工,其Z轴移动由主轴完成,X、Y轴移动由工作台完成,结构简单,适合高速、高效的加工。

在机床结构设计的过程中,需要考虑到工件的尺寸、加工精度和加工效率等因素,选择合适的结构类型。

2. 导轨选型在五轴联动数控雕刻机的结构设计中,导轨的选型是非常关键的一步。

导轨的质量直接影响到机床的稳定性和精度。

目前市面上常用的导轨有滚动导轨和滑动导轨两种。

滚动导轨具有刚度大、精度高、使用寿命长的优点,适用于高精度的加工;滑动导轨具有摩擦小、抗冲击性好的优点,适用于高速的加工。

在导轨选型的过程中,需要根据设备的使用环境和加工需求综合考虑,选择合适的导轨类型。

3. 主轴设计五轴联动数控雕刻机的主轴是其核心部件之一,直接影响到加工质量和效率。

主轴的设计需要考虑到转速范围、功率、扭矩、刚度等因素。

通常采用串联或并联多电机驱动的方式来实现主轴的多轴联动。

串联多电机可以有效提高主轴的转速和功率,适用于高速、高精度的加工;并联多电机可以提高主轴的扭矩和刚度,适用于重载、切削加工。

在主轴设计的过程中,需要充分考虑到加工材料、加工工艺和加工精度等因素,选择合适的主轴类型和驱动方式。

4. 运动控制系统设计五轴联动数控雕刻机的运动控制系统是其关键部件之一,用于控制机床的各个轴的运动。

摆头转台五轴数控机床RTCP算法的研究

摆头转台五轴数控机床RTCP算法的研究

摆头转台五轴数控机床RTCP算法的研究作者:李宪辉来源:《科学与财富》2018年第17期摘要:数控机床,特别是五轴数控机场的加工技术,一直是我国研究的重点,五轴数控机床,由于受到旋转运动影响,使得机床进行轴线性,的插补合成运动的时候,经常会造成刀位偏移,不按照原本编程的直线进行运动,使得实际机床的运动,和机床的变成之间出现误差,而出现的这种误差在,通常情况下,被称之为非线性误差,为了减少非线性误差,让机床更加精准,本文就摆头转台五轴数控机床,RTCP算法进行研究,希望对于数控机床精准度有所帮助。

关键词:非线性误差;运动求解;RTCP转头摆动五轴数控机床其本身,在实际的应用中,由于对于复杂曲面的加工。

具有非常大的去除率,以及干涉、消除加工等特点,使得其在船舶、航空航天以及汽车的制造方面,都有着非常广泛的应用,而现在我国的转头摆动五轴数控机床,无论是在机床性能,还是在精准度上都不能跟进口机器相比。

转头摆动五轴数控机床在实际的运行过程中,经常会出现,机床运动轨迹出现偏差的现象,为了减少这种非线性误差,就必须对机床进行RTCP算法的研究。

1 转头摆动五轴数控机床背景相比较于国外的,转头摆动五轴数控机床研究技术,我国的RTCP算法研究,已经非常的落后了,现在国外的很多高档的,数控系统已经具备了RTCP功能,而在数控梓潼的核心技术方面,RTCP的核心技术仍旧是保密的,虽然国内对于RTCP功能,也进行了很多的研究,像是赵薇等设计的,RTCP功能集成插补算法,并给出了算法的理论,进行了算法的仿真实验和误差分析,实验的结果很好的表明了,RTCP功能插补算法,可以很好的减少,非线性的误差,针对实时性要求也能很好的满足,并且简单易行,可以广泛的应用于CNC系统之中。

而董超杰等,对双摆头五坐标机床进行的,非常线性误差昌盛的机理,以及机床运动的原理的研究,也介绍了一种RTCP功能集成的插补算法,RTCP功能可以非常有效的,让数控系统自动的,对非线性误差进行补偿,通过旋转轴进行实时补偿,来保证机床随时都处于,正确的编程轨迹上,并通过MATLAB仿真计算,来对该算法进行验证,证实了该系统能够有效的减少非线性误差。

五轴数控磨床床身结构分析与优化

五轴数控磨床床身结构分析与优化
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Me l u ig A CiclR ve f tos J .ne a t tn : ri ei o h d [ ] It — aC t ta w Me n r
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高性能五轴联动机床结构设计与系统应用分析

高性能五轴联动机床结构设计与系统应用分析

高性能五轴联动机床结构设计与系统应用分析沈阳机床(集团)有限责任公司辽宁省沈阳市110000摘要:本文针对我们国家自主进行研发的高性能五轴联动机床在结构设计以及系统上的应用进行相关分析和总结。

它其中包含了五轴联动机床其整体的结构,机床数控系统自身的硬件部分和机床数控系统实际的应用软件,并且积累了很多开发以及研究的相关经验。

关键字:性能;五轴联动;机床;结构;系统前言机床是当前机械加工产业所不能够缺少的一种设备,在某些意义上来讲其代表了一个国家当前的机械制造业水平上的高和低。

机床设备不仅与国家的航空工业和船舶制造以及军工产业和科研技术还有精密器械等设备制造行业之间存在着非常紧密的联系,并且还和人们的平日生活等多个方面存在着密不可分的关系。

从某些意义上来说,假如一个国家缺少制造业作为支撑,那么这一个国家就无法真正的达成现代化建设提出的要求。

而五轴联动数控机床其本身属于当前世界上比较先进的一种机床设备,假如国家具备五轴数控机床那么则意味着国家当前的机床制造业仍然处于当前世界上比较领先的一种水准,其在数控机床进行制造技术上仍然处在一种领先的地位,因此针对五轴数控机床进行的研制一直以来都是世界多个制造大国积极进行重点研究的对象。

五轴联动是一个数控术语,是指CNC机床的轴以一定的速度同时到达某个设定点。

五轴联动是所有五个轴可以协调动作。

五轴联动数控机床是高科技,高精度的机床,专门用于加工复杂曲线。

该机床系统可用于一个国家的航空,航天,军事,科学研究,精密设备,高精度医疗设备和其他行业具有举足轻重的影响。

装备制造业是一国工业的基石。

它为开发新技术,新产品和现代工业生产提供了重要手段同时也是必不可少的战略产业,即便是在发达国家,也十分受到人们的关注和重视。

1.我国五轴联动数控机床的现状与国外五轴联动数控机床的研究水平相比,我国的总体水平较低,主要是因为国内工业基础相对薄弱,国外已经封锁了同类产品的技术。

这种差距主要体现在无法独立研究和开发核心功能。

小型五轴数控机床的刀库设计及其优化

小型五轴数控机床的刀库设计及其优化

小型五轴数控机床的刀库设计及其优化摘要:目前科技发展迅猛,在这发展过程中工业化是的生产方式也更加多样化了,智能化的生产方式逐渐取代了手工作坊式的生产模式,在加工工件过程中,由于工艺的复杂性,一把刀具并不能满足加工工件的需求,这就需要多把刀具分工来完成,自动换刀装置的出现能够很好的的为加工工件提升效率。

现如今我国大多数的工厂还是以手工换刀的方式存在,主要原因在于现在市场上直接购买的自动换刀装置都是按普遍性设计,价格高且普遍性不强。

本文主要针对的是小型五轴机床作为对象,研究并设计基于机床的刀库设计及其优化,使其刀库结构简单、小巧、成本低廉,提高加工效率,为进一步研发小型五轴机床低成本刀库打下基础。

我们通过搜集有关的文献,发现我国的自动换刀装置相较于国外来说发展起步晚,现在的大型数控机床主要还是来源国外工业发达的国家,国内生产机床的的企业在国际市场中目前缺乏有效的竞争力,市场上对于小型机床的自动换刀装置没有投入多大这一方面的研究,而小型五轴机床能够很好的的为高校提供教学之用,推进我国五轴数控的发展。

在制造业这一领域,加工中心与五轴机床的区别在于多了能够存取刀具的刀库,在加工工件的时候能够极大的提高换刀效率。

在进行研究自动换刀装置中的设计,着重点在于刀库的设计,他的作用在于对刀具的存放,能使工件加工的效率大大提高,本文研究的内容如下所示:(1)对小型五轴数控机床的技术进行分析,并对国内外的刀库研究现状进行综述,通过机床的参数要求,完成刀库的总体方案设计。

(2)结合上述机床有关参数及技术设计要求,本文完成小型五轴数控机床刀库的结构设计,并在Pro/E中完成建模和装配。

(3)运用powermill软件进行模拟加工,建立机床仿真模块,对刀库进行仿真加工,生成相应的刀具路径。

(4)对PM-post后置处理模块的设置方法和流程进行研究,根据刀位文件来生成机床能识别的NC程序。

关键词:加工中心;刀库;后置处理;数控加工仿真III小型五轴数控机床的刀库设计及其优化Design and optimization of tool magazine for small five axis NCmachine toolAbstract:At present,science and technology are developing rapidly,In this development process,the industrial production mode is also more diversified.The intelligent production mode gradually replaces the manual workshop production mode.In the process of processing the workpiece,because of the complexity of the process,one tool can not meet the needs of processing the workpiece,which requires more tools to complete the division of labor.The emergence of automatic tool change device can be a good way to process the workpiece Improve efficiency.At present,most of the factories in our country still use the way of manual tool change.The main reason is that the automatic tool change device purchased directly in the market is designed according to the universality,and the price is high and the universality is not strong.This paper mainly aims at the small five axis machine tool as the object,studies and designs the design and optimization of the tool magazine based on the machine tool,which makes the structure of the tool magazine simple,compact,low cost, improves the processing efficiency,and lays the foundation for further research and development of the low-cost tool magazine of the small five axis machine tool.Through the collection of relevant literature,we found that the development of automatic tool change device in China started late compared with that in foreign countries. Now the large-scale CNC machine tools mainly come from foreign countries with developed industries.The domestic enterprises producing machine tools are lack of effective competition in the international market,and the market has not invested much in the research of automatic tool change device of small-scale machine tools Research,and small five axis machine tools can provide a good teaching for colleges and universities,promote the development of five axis CNC in China.In the field of manufacturing industry,the difference between machining center and five axis machine tool is that there are more tool libraries thatIVcan access tools,which can greatly improve the efficiency of tool change when machining workpiece.In the study of the design of the automatic tool change device,the focus is on the design of the tool magazine.Its function is to store the tools,which can greatly improve the efficiency of workpiece processing.The content of this paper is as follows: Firstly,This paper analyzes the technology of small five axis numerical control machine tool,summarizes the research status of tool magazine at home and abroad,and completes the overall design of tool magazine through the parameter requirements of the machine tool.Secondly,Combined with the above machine parameters and technical design requirements,this paper completed the structure design of small five axis CNC machine tool magazine,and completed the modeling and assembly in Pro/E.Thirdly,Using PowerMILL software to simulate machining,the simulation module of machine tool is established,and the tool library is simulated to generate the corresponding tool path.Fourthly,This paper studies the setting method and flow of PM post post processing module,and generates NC program which can be recognized by machine tool according to cutter position file.Key words:Machining Center;tool magazine;post processing;numerical control machining simulatV小型五轴数控机床的刀库设计及其优化目录摘要 (III)Abstract (IV)1绪论 (1)1.1课题研究背景 (1)1.2国内外自动换刀装置研究 (2)1.3课题研究价值和意义 (3)1.3.1加工中心刀库 (3)1.3.2刀库问题及处理方法 (5)1.3.3刀库故障及修理方法 (5)1.4主要研究内容 (5)1.4.1研究目标 (6)1.4.2研究内容 (6)1.5本章小结 (6)2刀库方案设计 (7)2.1五轴数控机床简单介绍 (7)2.1.1五轴联动数控机床结构特点 (7)2.1.2五轴联动数控机床类型 (8)2.2刀库型式、特点、方案 (8)2.2.1刀库的型式 (8)2.2.2刀库的特点 (8)2.2.3刀库的方案 (9)2.3主要部件选型 (10)2.3.1油水分离器 (10)2.3.2空气压缩机 (10)2.3.3电磁换向阀 (11)2.3.4自动换刀主轴 (12)VI2.4用Creo软件进行刀库建模 (15)2.4.1Creo软件 (15)2.4.2基于Creo软件的刀库设计 (15)2.4.3刀座卡簧夹紧力计算 (16)2.4.4Creo软件使用步骤 (16)2.5本章小结 (17)3加工工艺分析及其数控编程 (18)3.1Powermill软件介绍 (18)3.1.1多轴数控加工概述 (18)3.1.2powermill简介 (18)3.2基于powermill的五轴数控机床仿真 (19)3.3刀库的仿真加工 (20)3.3.1powermill加工编程步骤 (20)3.3.2加工工艺分析 (21)3.4本章小结 (23)4后置文件处理应用 (24)4.1后置处理的方法 (24)4.1.1后置处理程序 (24)4.1.2powermill后置处理方法 (24)4.1.3后置处理程序工作流程 (26)4.2PM-post软件 (27)4.2.1PM-post后处理 (27)4.2.2PM-post软件介绍 (28)4.2.3PM-post后处理步骤 (28)4.3本章小结 (29)结论与展望 (30)5.1结论 (30)5.2展望 (30)VII小型五轴数控机床的刀库设计及其优化参考文献 (31)致谢 (32)附录 (33)VIII1绪论1.1课题研究背景随着科技的高速发展,我国的制造业也迎来了新一轮的春天,机床产业是我国国民经济发展的基础,也是高科技领域中的重要组成成分。

五轴数控加工中工艺参数优化研究

五轴数控加工中工艺参数优化研究

五轴数控加工中工艺参数优化研究一、引言五轴数控加工是一种高档的先进制造技术,被广泛应用于航空航天、船舶、汽车、医疗器械等领域。

随着市场对产品质量和生产效率的要求越来越高,工艺参数优化成为了五轴数控加工的重要方面。

合理的工艺参数优化可以提高加工效率和产品质量,降低生产成本和资源浪费。

因此,研究五轴数控加工中工艺参数优化具有重要的理论和实践价值。

二、五轴数控加工中的工艺参数五轴数控加工技术是通过刀具在五个方向的运动来加工工件的,因此工艺参数的优化对加工质量、加工速度和工具寿命等方面都有很大的影响。

常见的五轴数控加工中的工艺参数包括:1.进给速度和转速进给速度和转速是影响加工效率和产品质量的关键参数。

合理的进给速度和转速可以提高加工效率,同时对于不同的材料和工件,进给速度和转速也有不同的最优取值范围,需要结合具体情况进行调整。

2.切削深度和铣削宽度切削深度和铣削宽度是影响工件表面质量、刀具寿命和加工效率的重要参数。

切削深度和铣削宽度过大会影响工件表面质量,而过小则会降低加工效率。

因此,需要根据工件材料和几何形状进行调整。

3.切削速度和切削压力切削速度和切削压力是影响切削力和表面质量的重要参数。

切削速度过高会导致表面质量不佳,切削力过大可能会导致刀具磨损和断裂。

因此,需要结合不同的刀具和工件材料进行调整。

4.求精粗加工深度和切削量求精粗加工深度和切削量是影响加工精度和表面光洁度的参数。

求粗加工时可以适当增加切削量提高加工效率,而求精加工时需要逐渐降低切削量以提高加工精度和表面光洁度。

5.刀具半径和齿数刀具半径和齿数是影响加工效率和表面质量的关键参数。

刀具半径越大加工效率越高,但会影响表面质量;而齿数越多则可以提高加工效率和表面质量,但会影响刀具寿命。

三、五轴数控加工中工艺参数优化的方法1.试验法试验法是最基本的工艺参数优化方法。

通过实验探究不同参数值对加工效果的影响,最终确定最优的工艺参数。

试验法的优点在于能够直观地观察加工效果,但试验周期长,成本高。

桌面教学用五轴雕刻机结构设计与优化

桌面教学用五轴雕刻机结构设计与优化

桌面教学用五轴雕刻机结构设计与优化魏智 徐昊 郭资源(江苏大学 江苏镇江 212000)摘要:针对现有五轴雕刻机专业性强、体积大、成本高、无法满足学校基础工程训练要求等问题,该文意图设计一款教学用五轴雕刻机,为学校基础工程训练提供教学器材,降低学校在这方面的成本,从而更好地培养高素质人才。

通过ANSYS软件对机床各重要部件和床身整体进行有限元分析,使用Ansys Workbench对模型进行模态、谐响应分析和应力、应变计算。

在保证共振不发生的前提下,优化应力、应变分布,实现机床模型优化。

关键词:五轴雕刻机 教学用 静力分析 模态分析 谐响应中图分类号:TG659文献标识码:A文章编号:1672-3791(2023)17-0106-06Structural Design and Optimization of Five-axis EngravingMachine for Desktop TeachingWEI Zhi XU Hao GUO Ziyuan(Jiangsu University, Zhenjiang, Jiangsu Province, 212000 China)Abstract: In view of the problems of the strong professionalism, large volume, high cost, and inability to meet the requirements of school's basic engineering training of the existing five-axis engraving machine, this paper intends to design a five-axis engraving machine for educational proposes to provide teaching equipment for school's basic en‐gineering training and reduce school's cost in this aspect, so as to better cultivate high-quality talents. ANSYS soft‐ware is used to perform the finite element analysis of the key components and the entire bed of the machine tool, and Ansys Workbench is used to perform modal and harmonic response analysis and stress and strain calculations on the model. Under the premise of ensuring that resonance does not occur, the stress and strain distribution is opti‐mized and the optimization of the machine tool model is realized.Key Words: Five-axis engraving machine; Educational purpose; Static analysis; Modal analysis; Harmonic response考虑国家对高素质实操型人才的需求,基础工程训练在工科类院校对人才培养方面起着极为重要的作用。

五轴箱体结构分析与改进

五轴箱体结构分析与改进

图5优化设计程序运行界面作者简介:邬俊奇(1977—),男,吉林省吉林市人,工程师,工学硕士,研究方向:数控技术。

五轴箱体结构分析与改进邬俊奇,(徐州工程机械科技股份有限公司技术中心"""""""""""""""""""""""""""""""""""""$%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%$"""""$摘要:为了解决ZL50型轮式装载机变速器前输出端经常出现的漏油问题,确保变速器质量的稳具,对箱体各个轴承座进行模拟受力加载,采用适应性P-method 技术直接在Pro/E 环境下创建有限元模型,模拟了箱体在该工况下的变形,得到了箱体强度和刚度的数值计算结果。

着重分析五轴箱体输出端应力、应变及位移响应对密封性能的影响,采取调整箱外筋板分布与内部结构等措施来改善箱体输出端密封性能。

分析的结果为变速器的故障诊断提供了参考依据,为该类箱体的设计制造提供了有益的启示。

关键词:装载机;变速器;有限元;密封36——图2五轴箱五轴受力图1.后输出法兰 2.后输出轴承 3.后输出轴承座 4.五轴 5.中间隔板轴承座 6.输入齿轮7.前输出轴承8.前输出法兰图1五轴箱结构图作为变速器动力输出末端与主取力口,转矩由涡轮轴齿轮逐级传递至五轴总成输入齿轮。

从变速器输出齿轮匹配给五轴前后输出法兰盘的转矩,按照装载机满载时的桥荷分配系数确定。

1.1五轴受力分析五轴转矩方程:ΣM =0;五轴载荷方程:ΣF =0。

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第 6期 ( 总第 1 8 7 期)
2 0 1 4年 1 2月
机 械 工 程 与 自 动 化 ME CHANI CAI ENGI NEERI NG & AUT0M AT1 0N
No .6 De c .
文章编号 : 1 6 7 2 - 6 4 1 3 ( 2 0 1 4 ) 0 6 — 度 直 接决 定 了整 个 摆 动 刀 头
收 稿 日期 :2 0 1 4 — 0 3 — 1 3 ; 修 回 日期 :2 0 1 4 一 O 6 — 1 3
箱 体上 所受 到 的铣 削力 也 应 该 是 大 致 向 上 的 , 与 重 力 的方 向相反 。所 以可 以把 刀头 箱体 所受 的静力 载荷 定 为切 削力 与重 力 的合 力 。
由于 加工 过程 中载 荷 是 随 时 间变 化 的 , 因此 只进
1 一刀 头 箱 体 ; 2 一螺 栓 ; 3 一夹 头 后 端 ; 4 一端盖 ; 5 一密封圈; 6 一 电主 轴 夹 头 ; 7 一电主轴 ; 8 一刀具; 9 一 右轴 承 ; 1 0 一隔 套 ;
后 端 3安 装 在 摆 动 减 速 器 1 3的 空 心 输 出轴 1 5的孔
2 摆 动 刀 头 设 计 与 优 化 方 法 的 思 路
对 于刀 头箱体 结 构 的设 计 与优 化 , 首先 通过 三 维 建模 软件 S o l i d Wo r k s 构 造一 种 能 满 足运 动 、 加工 、 装 配 要求 的 构 型 , 对 其 运 用 有 限 元 分 析 软 件 ANS YS进 行 静力 分析 与动 力学 分析 , 找 出这一 构 型 的薄弱 部分 , 然 后通 过修 改模 型 的某 些 尺 寸 参 数 , 着 重 对 薄 弱 部 分 进 行优 化设 计 , 最终 确 定 一 种 既 能满 足 设 计 要 求 刚 度 又高 的构 型 。
是加 工过 程 中通过 刀具 一 电主 轴一 电主 轴夹 头作 用在 刀 头箱体 上 的铣 削力 。五 轴联 动数 控机 床在 加工 过程 中, 铣 削力 的大 小和方 向其 实 是随 时间 时刻 变化 的 , 但 总体上 来说 , 铣 削力 都 是 由下 往上 传 递 的 , 因此 , 刀 头
静 力 分析 是分 析结 构在 给定静 力 载荷 作用 下 的变
内, 涨紧套 1 4将 电主轴 夹 头 后 端 3和 空 心 输 出轴 1 5 连 接在 一起 ; 摆 动 电机 1 2通过 联轴器 连 接在摆 动 减速 器 1 3上 ; 电主轴 夹头 6前 端 安 装 左 轴 承 l 1 、 隔套 1 O 、 右轴承 9 , 隔套 1 0安装 在左 轴 承 1 1 和 右 轴 承 9之 间 , 并 套 在 电主轴 夹头 6上 ; 端 盖 4上 有 密 封 圈 5 , 端盖 4 安装 在刀 头箱 体 1上 , 并 和右 轴 承 9接 触 。
1 4 一涨 紧 套 ; 1 5 一 空 心 输 出 轴
图 1 摆动刀头装配 图
摆动 电机 、 电主轴 和 电 主轴 夹 头 自身 的重 量 以 及 通 过 刀具 传递 过来 的 铣 削力 , 最 后 都 要 由刀 头 箱 体 承
尸 一k / m . ( 1 ) 其中 : - 厂为 构 件 的 固 有 频 率 ; k为 构 件 的 刚度 ; 为 构 件 的质 量 。要想 提高 构 件 的刚 度 , 只 能 通 过 提 高 构 件
1 问题 的提 出
的 刚度 。
在五轴 联 动机 床 中 , 刀 头箱 体 在 整 个 摆 动 刀 头 中 起连接、 支撑 和 固定 的作 用 , 如 图 1所示 。螺 栓 2安装 在 刀头箱 体 1的孔 内 , 并 和 摆 动减 速器 1 3联 结 , 实 现 摆 动减速 器 1 3在 刀头 箱体 1 的定 位 和固定 ; 电主轴 夹 头 6前端 安装 电主轴 7 , 电主 轴 7上 安装 刀具 8 , 电主 轴 夹头 6后 端 的直径 小 于 前 端 的直 径 , 且 电主 轴 夹 头
1 1 一左 轴 承 ; 1 2 一摆动电机 ; 1 3 一摆 动 减速 器 ;
行静 力分 析还 不能 完 全 分 析 出构 件 的特 性 , 还 需 要 对
构件 进行 动力 学分 析 , 从 而确 定 构 件 动 刚 度 特性 。动 刚度 是指 动 载荷下 抵 抗 变 形 的 能力 , 用 构件 的 固有 频 率来 衡量 。固有频 率 与 刚度 的关 系为 ] :
形、 应力、 应变 的大 小 。刀头 箱体 所受 的载 荷一 部分 是 各个 零部 件 自身 的 重 量 ( 电主轴 2 8 k g , 电 主 轴 夹 头
2 0 . 5 k g , 蜗轮 蜗杆 减速 器 1 5 . 2 k g , 驱 动 电机 3 . 5 k g ) ,
这些 重力 直 接或 间接 地 作 用 在 刀 头箱 体 上 ; 另 一部 分
五 轴 数 控机 床 摆 动 刀 头 箱体 的结构 设 计 与优 化
刘 铁 , 陈秋 亮 ,伏 高印 , 陈秋 月
( 扬州大学 机械X - 程 学院,江苏 扬州 2 2 5 1 2 7 )
摘 要 :根 据 要 求 建 立 摆 动 刀 头 箱 体 三 维 实 体 模 型 ,运 用 ANS Y S软 件 建 立 相 关 的有 限 元 模 型 ,对 其 进 行 静 力 分 析 与 模 态 分 析 ,并 以此 为 依 据 对 摆 动 刀 头箱 体 进 行 尺 寸 与 结构 的优 化 , 以提 高 刀 头 的 刚度 和 精 度 。 关键 词 :箱 体 结 构 设 计 ;有 限元 分 析 ;结 构 优 化 中 图 分 类 号 :T P 3 9 1 . 7: TH1 3 6 文献 标 识 码 :A
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