數(shù)控自動送料機設(shè)計

數(shù)控自動送料機設(shè)計,數(shù)控自動送料機設(shè)計,數(shù)控,自動,送料機,設(shè)計 外文翻譯 所在學(xué)院： 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 合作導(dǎo)師： 2013 年 11 月 3 日 原文1： 第3篇A hybrid 5-axis CNC milling machine 第4節(jié)4. The hybrid concept 譯文1： 混合五軸數(shù)控銑床 4.混合動力概念 文中提出的混合動力型五軸數(shù)控銑床包含了串行和并行的元素。我們首先列出銑床可能的布局形式和解釋我們選擇的機床剖面結(jié)構(gòu)。 4.1串行/并行軸分布 一個五軸數(shù)控銑床至少需要五個執(zhí)行機構(gòu)。六軸的機床，不管怎樣有六種執(zhí)行機構(gòu)，讓之必要的第六軸的旋轉(zhuǎn)刀具的對稱軸線把他靈巧的退化，額外的自由度通常是限制在軟件。因為機器的自制造成本與致動器的數(shù)量有關(guān)，設(shè)計一種混合的五軸機床和五個致動器直接提供了一個潛在優(yōu)勢六軸機床。五軸數(shù)控銑床的軸分布是有幾種可能的組合，如表1中所示。 全串行結(jié)構(gòu)和全并行結(jié)構(gòu)類型分別屬于I和VI 。類型II是不切實際的。因此類型III，IV，V是唯一真正的五軸候選分布。此外，我們放棄III型結(jié)構(gòu)的考慮，理由是連續(xù)堆疊三自由度是非常困難的，我們盡量得避免。因此，我們只剩下兩個分布并行和串行軸，IV和V型。 并行結(jié)構(gòu)少于6自由度需要約束元素的限制機制在其他方向。ⅴ型結(jié)構(gòu)由一個一自由度串行結(jié)構(gòu)和一個四自由度并行結(jié)構(gòu),需要二自由度約束。這種約束結(jié)構(gòu)必須是精心設(shè)計的, 因為它們可能會確定的并行結(jié)構(gòu)的整體剛度。一個四自由度并聯(lián)結(jié)構(gòu)使用被動約束的立柱被引入[19]。整體剛度的關(guān)鍵取決于被動的立柱,是為了抵抗彎曲和扭轉(zhuǎn)的時刻,被動的立柱必須足夠大來實現(xiàn)所需的結(jié)構(gòu)剛度。另一方面,IV型結(jié)構(gòu)是有吸引力的, 因為與3軸機床的經(jīng)驗表明，一個串行的二軸向上層疊不可以實現(xiàn)顯著擴(kuò)大的結(jié)構(gòu)。因此，我們可以限制我們的搜索到IV型結(jié)構(gòu)。 在第IV型結(jié)構(gòu)中,實現(xiàn)三自由度與并行結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)二自由度連續(xù),接下來的問題是三平移和兩個旋轉(zhuǎn)自由度必須分別分配到哪個串行和并行組件機制。一種選擇是把兩個旋轉(zhuǎn)自由度的串行機制。然而，這將導(dǎo)致在第3.1.2節(jié)中提到的問題：從工程學(xué)的角度看，在兩個轉(zhuǎn)動副層疊的機床中，需要兩個中的其中一個為C-軸，這會導(dǎo)致運動奇點。疊加一個A-軸和B軸到另一個上是非常有困難的，因為每個結(jié)構(gòu)本身就是非常大的。因此，根據(jù)我們的分析，我們得出結(jié)論，是一個可行的組合的自由度，IV型結(jié)構(gòu)如圖圖7（a）所示。 鑒于我們打算避免更高程度的結(jié)構(gòu)連接，最好的方式來實現(xiàn)兩個平移和一個轉(zhuǎn)動自由度的并聯(lián)機構(gòu)通過一個平面機構(gòu)來實現(xiàn)，這也提供了極大的裝配便利如圖8所示。這臺機器布局所減少的形式顯示在圖7(b): 平面機構(gòu)的三自由度在平面?zhèn)鬟f，和下面的串行機制提供的兩個平面運動。假設(shè)這是可以設(shè)計的，我們已經(jīng)取得了配置，避免一個三軸串行堆疊使用并行機制，并對于更容易管理的2軸堆疊使用串行機制。 4.2。配置設(shè)計 三自由度平面型并聯(lián)機構(gòu)的運動學(xué)已經(jīng)得到了很好的研究，在運動學(xué)文獻(xiàn)中有多篇論文 [20-22]。在所有可能的平面機制類型中,我們只會考慮那些在本文使用三個類似的致動器。換句話說，我們將避免，例如，驅(qū)動一個自由度的線性滾珠螺桿和兩個與旋轉(zhuǎn)致動器。這個決定的原因是模塊化，三個配置仍然廣泛的存在,見圖8。 這三種類型的平面并聯(lián)機構(gòu)如圖8所示，是眾所周知的，并且被稱為RRR，RPR，其中R和P分別代表旋轉(zhuǎn)和移動關(guān)節(jié)和PRR類型?，F(xiàn)在進(jìn)入一個新的考慮選擇過程。切削力通?？梢暈榫哂须S機性特征的干擾。干擾執(zhí)行器上的反射力必須足夠小，以達(dá)到良好的跟蹤性能。因為RRR需要一個高的齒輪比，所以他們的機制并不滿足這樣的考慮機床應(yīng)用。此外,他們放一個大彎矩在撐桿的平面上。我們從考慮的理由進(jìn)一步消除RPR結(jié)構(gòu)，它有一個伸縮接頭構(gòu)成限制在3.4節(jié)討論。 圖9顯示了剩余的配置,,即PRR類型并聯(lián)機構(gòu),在上下文的軸分布在前一節(jié)中討論的。費雷拉指出在此時的PKM，在一個特殊的配置時，當(dāng)圖1和2接頭與圖9不謀而合。這個機制也可以解決封閉形式的正向運動學(xué) [23]。我們不利用這個功能在我們的機器上，因為這些接頭的組合軸承設(shè)計帶來了其他困難會使撐桿之間的碰撞。 原文2： 第4篇 Development of a high-speed CNC cutting machine using linear motors 第1節(jié)1. Introduction 第2節(jié)2. Machine design and construction 2.1. Electrospindle 2.1.1. Tool holding 譯文2： 高速數(shù)控切割機采用直線電機的發(fā)展 1.介紹 術(shù)語“高速加工”（HSM）已經(jīng)使用了很多年，來描述在高轉(zhuǎn)速下的工具小直徑端銑。定義HSM使用的標(biāo)準(zhǔn)不同[1]。除了轉(zhuǎn)速，如外周的切割速度，材料去除率和進(jìn)給速率，可以使用不同的標(biāo)準(zhǔn)來定義HSM。此外，[2,3]使用切割刀具和操作的類型，工件材料都可能使速度施加限制。然而，對于傳統(tǒng)的加工過程中，似乎有一個共識，即主軸通常為10,000轉(zhuǎn)/分鐘至100,0000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速所涉及，[4-6]雖然低至5000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速的允許一定的銑削操作[7]。高轉(zhuǎn)速通常伴隨較高工作進(jìn)給率，輪廓加工通常發(fā)生在15-60米/分鐘[1]的范圍。高速加工的優(yōu)點包括增加材料去除率，降低刀具磨損，提高了表面光潔度，機薄壁部件的能力，并有能力加工硬質(zhì)材料[1,8]。高速機床是昂貴的，因為他們需要的是更嚴(yán)格的要求相對于常規(guī)數(shù)控機床，需要高于正常規(guī)范數(shù)控系統(tǒng)機錯綜復(fù)雜的輪廓，這常見于模具及模具型腔在高速行駛時工作。一直使用傳統(tǒng)的方法在建設(shè)機床旋轉(zhuǎn)電機和傳動螺桿實現(xiàn)運動。在這種類型的機器的性能的限制因素是有限的，最大旋轉(zhuǎn)速度，轉(zhuǎn)動慣量，飽和，間隙和磁滯等[8]。一種線性電動機，是一個簡單的電磁致動器由兩個剛性部件支持線性軸承。線性馬達(dá)提供了顯著的優(yōu)勢,超過傳統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)。速度超過6米/秒，加速度為100 m/s2是常見的，[8]，而速度為11米/秒，并已聲稱已經(jīng)達(dá)到200 m/s2加速度[9]。除了電機塊由于沒有移動部件，可重復(fù)性和準(zhǔn)確性也得到了改善[8]。此外，簡單的機械裝置和直線驅(qū)動技術(shù)的成本相對較低，使得它的吸引力作為基礎(chǔ)開發(fā)一個工作臺運動系統(tǒng)，用于高速銑削。 2.機械設(shè)計與施工 器的設(shè)計機包括下以任務(wù),這是在給定的順序進(jìn)行: (a)規(guī)格的高速電主軸; (b)計算有效的載荷和規(guī)格的直線電機系統(tǒng)及數(shù)控控制; (c)制造機底座; (d)與數(shù)控控制的電主軸接口; (e) 提供一個基于PC系統(tǒng)的用戶界面。 2.1電主軸 主軸可涵蓋范圍廣泛的旋轉(zhuǎn)速度和額定功率。管理主軸速度和壽命的因素是所用軸承的類型和尺寸，使用的潤滑系統(tǒng)，所述電源單元[1]。熱量太大是一個影響主軸的性能的重要的因素[10,11]，所以需要一個冷卻系統(tǒng)。所選擇的主軸是一個Faemat110 CU5.1KW液體冷卻能力之間的速度500轉(zhuǎn)/分鐘，30000轉(zhuǎn)/分鐘，由變頻器控制的電主軸。主軸連接到PLC，而這又需要連接到數(shù)控系統(tǒng)控制。該系統(tǒng)使主軸轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向得受20V和0-5V模擬輸入的裝置的控制。主軸的總質(zhì)量為29公斤，總有效載荷35公斤，包括輔助設(shè)備。 2.1.1刀具夾緊 俗稱“ISO錐度”（ISO297，BS1660第4部分，DIN69871）陡峭的錐形筒夾夾頭結(jié)合常見的加工中心上使用多年，并一直在提供的尺寸范圍，最常見的錐度尺寸30，40，45和50。所用的錐角是7:24。夾頭和機床主軸錐角制造不同的精確度（ISO1947，BS4500，DIN7178）引起一系列的“AT”號從AT1（高耐受性）AT6（公差下限）指定。標(biāo)準(zhǔn)機床制造AT3或AT4。AT2錐度控制或更好的建議適用于高速加工的應(yīng)用[12]。ISO錐形卡盤在高轉(zhuǎn)速下使用時，也有一些缺點。他們有一個大的質(zhì)量和大小，很容易發(fā)生扭曲離心力。此外，運行在錐形界面的不準(zhǔn)確性引起的，可能會引起振動。由于系統(tǒng)采用一個單一的錐形提供位置，會有一些錯誤換刀之間的重復(fù)性。