270 數(shù)控回轉工作臺的結構設計

270 數(shù)控回轉工作臺的結構設計,數(shù)控,回轉,工作臺,結構設計 數(shù)控機床具有高速、高效、高精度、高可靠性等優(yōu)點，并且機床結構趨于模塊化、數(shù)控功能專門化。開放式數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)，使數(shù)控技術的應用更加迅速地發(fā)展。由于螺旋錐齒輪加工原理上的復雜性，使其機床結構設計和加工參數(shù)調(diào)整特別困難，實現(xiàn)螺旋錐齒輪加工數(shù)控化，是螺旋錐齒輪制造技術的發(fā)展重點。數(shù)控技術的應用將極大簡化機床結構和加工調(diào)整，目前仍只有少數(shù)國家擁有該方面技術，國內(nèi)在這方面研究仍處于探索階段，因此開展螺旋錐齒輪數(shù)控加工研究具有重要理論意義和實際意義。本課題的工作是對一臺普通立式銑床進行數(shù)控改造，使之成為能夠進行螺旋錐齒輪數(shù)控加工方法研究的原型機。進行了機床測繪、三維建模以及結構改造設計，設計了一臺新型數(shù)控回轉工作臺，并建立以多軸控制卡為中心的一套開放式數(shù)控系統(tǒng)和軟件控制平臺。1.2 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢從 1952 年美國麻省理工學院研制出第一臺試驗性數(shù)控系統(tǒng)，到現(xiàn)在已走過了 50 年歷程。數(shù)控系統(tǒng)由當初的電子管式起步，發(fā)展到現(xiàn)在的微機式的數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是:數(shù)控裝置由 NC向 CNC 發(fā)展;提高系統(tǒng)的集成度，縮小體積，采用模塊化結構，便于裁剪、擴展和功能升級，滿足不同類型數(shù)控機床的需要;驅(qū)動裝置向交流、數(shù)字化方向發(fā)展;CNC 裝置向人工智能化方向發(fā)展;采用新型的自動編程系統(tǒng);增強通信功能;數(shù)控系統(tǒng)可靠性不斷提高。進入 90 年代以來，由于計算機技術的飛速發(fā)展，推動數(shù)控機床技術更快的更新?lián)Q代。世界上許多數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家利用 PC 機豐富的軟硬件資源開發(fā)開放式體系結構的新一代數(shù)控系統(tǒng))。開放式體系結構使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應性、擴展性，并向智能化、網(wǎng)絡化方向大大發(fā)展。近幾年許多國家紛紛研究開發(fā)這種系統(tǒng)，如美國科學制造中心(NCMS)與空軍共同領導的“下一代工作站/機床控制器體系結構”NGC，歐共體的“自動化系統(tǒng)中開放式體系結構”O(jiān)SACA，日本的 OSEC 計劃等。開發(fā)研究成果已得到應用，如Cincinnati-Milacron 公司從 1995 年開始在其生產(chǎn)的加工中心、數(shù)控銑床、數(shù)控車床等產(chǎn)品中采用了開放式體系結構的 A2100 系統(tǒng)。開放式體系結構可以大量采用通用微機的先進技術，如多媒體技術，實現(xiàn)聲控自動編程、圖形掃描自動編程等。數(shù)控系統(tǒng)繼續(xù)向高集成度方向發(fā)展，每個芯片上可以集成更多個晶體管，使系統(tǒng)體積更小，更加小型化、微型化?？煽啃源蟠筇岣?。利用多 CPU 的優(yōu)勢，實現(xiàn)故障自動排除;增強通信功能，提高進線、聯(lián)網(wǎng)能力。開放式體系結構的新一代數(shù)控系統(tǒng)，其硬件、軟件和總線規(guī)范都是對外開放的，由于有充足的軟、硬件資源可供利用，不僅使數(shù)控系統(tǒng)制造商和用戶進行的系統(tǒng)集成得到有力的支持，而且也為用戶的二次開發(fā)帶來極大方便，促進了數(shù)控系統(tǒng)多檔次、多品種的開發(fā)和廣泛應用，既可通過升檔或剪裁構成各種檔次的數(shù)控系統(tǒng)，又可通過擴展構成不同類型數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)，開發(fā)生產(chǎn)周期大大縮短。這種數(shù)控系統(tǒng)可隨 CPU 升級而升級，結構上不必變動?？傊乱淮鷶?shù)控系統(tǒng)技術水平大大提高，促進了數(shù)控機床性能向高精度、高速度、高柔性化方向發(fā)展，使柔性自動化加工技術水平不斷提高。數(shù)控機床是數(shù)控技術對機械制造滲透的產(chǎn)品。隨著制造業(yè)的發(fā)展，對數(shù)控機床提出了更高的需求，同時數(shù)控機床的發(fā)展也是必然的。4 數(shù)控轉臺的設計數(shù)控回轉工作臺的作用是給多功能數(shù)控銑床提供需要的轉動自由度。常規(guī)的數(shù)控回轉工作臺僅提供一個繞工件軸線轉動，但螺旋錐齒輪的加工過程中，需要調(diào)整多個參數(shù)，若采用這樣的轉臺，則每次調(diào)整參數(shù)都必須重新布置轉臺的位置，且這種布置精度受外界因素影響較大，不利于實現(xiàn)自動化數(shù)控加工。另外這種轉臺功能單一，不適合復雜曲面的加工。因此為了很好的體現(xiàn)多功能數(shù)控銑床的功用，我們設計了一種新型結構的數(shù)控回轉工作臺，它具有三個轉動自由度，不僅能提供工件主軸的回轉運動，而且能使工件回轉軸在上半球內(nèi)任意定位，便于調(diào)整工件的加工位置。由于所設計的數(shù)控回轉工作臺是安放在改造后的數(shù)控銑床的橫向移動滑臺上，其結構尺寸受到機床結構的限制，高度在500mm 左右，直徑不能超過 400mm。整個數(shù)控轉臺由轉臺、連接體、齒輪、軸承座等組成。