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怎样提高数控机床的性能与数控机床的制造技术

2020-07-19

为了提高数控机床各方面的性能,具有高精度和高可靠性的新型功能部件的应用成为必然。具有代表性的新型功能部件包括:高频电主轴:高频电主轴是高频电动机与主轴部件的集成,具有体积小、转速高、可无级调速等一系列优点,在各种新型数控机床中已经获得普遍的应用;直线电动机:近年来,直线电动机的应用日益普遍,虽然其价格高于传统的伺服系统,但由于负载变化扰动、热变形补偿、隔磁和防护等关键技术的应用,机械传动结构得到简化,机床的动态性能有了提高。公司的卧式加工中心三向驱动均采用两个直线电动机;电滚珠丝杆:电滚珠丝杆是伺服电动机与滚珠丝杆的集成,可以大大简化数控机床的结构,具有传动环节少、结构紧凑等一系列优点高可靠性。数控机床与传统机床相比,增加了数控系统和相应的监控装置等,应用了大量的电气、液压和机电装置,易于导致出现失效的概率增大;工业电网电压的波动和干扰对数控机床的可靠性极为不利,而数控机床加工的零件型面较为复杂,加工周期长,要求平均无故障时间在2万小时以上为了保障数控机床有高的可靠性,就要精心设计系统、严格制造和明确可靠性目标以及通过维修分析故障模式并找出薄弱环节。数控系统平均无故障时间在7一10万小时以上,国产数控系统平均无故障时间仅为10000小时左右,整机平均无故障工作时间达500小时以上,而国内较高只有300小时。

多媒体技术的应用。多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体,使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力,因此也对用户界面提出了图形化的要求。合理的人性化的用户界面很大地方便了非专科用户的使用,人们可以通过窗口和菜单进行操作,便于蓝咚!编程和快速编程、三维彩色立体动态图形、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部展现比例缩放功能的实现。除此以外,在数控技术领域应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化,应用于实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等,因此有着重大的应用价值。

机床的零部件在运行过程中承受的载荷分为两类:工作载荷和非正常载荷。工作载荷是完成设备功能所的;非正常载荷则是由于设计不当和在制造过程造成的,例如加工残余应力、热应力、受力不均衡、刚度不够等,非正常载荷会使零部件的变形加大,造成不正常的磨损和损坏。应力分析的目的就是通过结构设计使得非正常载荷减少到小。

利用热和结构祸合技术仿真计算了主轴箱在热和结构祸合作用下的温度场及热变形,建立了某数控车床主轴箱有限元分析模型,分析确定了主轴部件和主轴箱的热变形趋势,为主轴箱的优化设计和热误差补偿奠定了基础。通过主轴恒转速和变转速热误差试验分析主轴箱温度场分布及其对主轴热误差的影响趋势,建立龙门机床误差元素模型,分析影响机床各坐标轴加工精度的主轴热误差分量,并提出结构优化、热平衡、误差补偿建模等3种减少热误差的措施。

数控机床在其寿命周期内的故障发生概率是不同的,可用的故障率曲线(俗称浴盆曲线)来表示。

采用模糊逻辑加以处理,当机床设计的技术要求提高时,设计人员利用本文构造的主轴优化设计系统也能随之较新隶属度函数,对主轴的心轴、电机类型、传动方式和轴承配置进行优先选择。提出一种主轴结构多目标优化方法,设计人员提供主轴配置的初始条件和约束形式后能便捷地进行优化设计。本文采用灵敏度分析法来筛选设计变量,提高了主轴结构优化设计的速率。结合实际工程案例对所构造的数控机床主轴优化设计系统进行应用,通过实验验证了该系统的可行性。

本文对数控机床的可靠性技术进行全部论述,包括可靠性设计技术、制造可靠性技术、可靠性试验技术、可靠性评估技术、早期故障消除技术、运行可靠性技术、可靠性管理技术等,然后提出国产数控机床可靠性提升策略。

数控机床是制造装备业的工作,是实现制造技术和装备现代化的基石。随着工业化的发展,五轴联动数控机床被认为是航空航天、船舶、精密仪器、发电等行业加工关键部件的较重要加工工具。作为难度大、应用范围广的数控机床技术,五轴联动数控机床在加工方面有着其不可替代的优点。

一、可以提高自由空间曲面的加工精度、加工速率和加工质量。相对于三轴数控机床加工一般的型腔复杂的工件,五轴数控机床可以在一次装夹中完成加工,并且由于五轴数控机床加工时可以随时调整位姿角,五轴数控机床可以以较好的角度加工工件,避免了多次装夹,大大提高了加工速率、加工质量和加工精度。

二、符合双面数控镗孔机床发展的趋势。在零件加工过程中,大量的时间被消耗在搬运工件、上下料、安装调整等时间上,为了尽可能减少这些时间,人们希望可以用一台机床完成尽量多的加工。五轴数控机床可以完成数台三轴数控机床才能完成的加工任务,大大节省了占地空间和工件在不同加工单元之间运转的时间和花费。五轴联动数控机床的重要作用使其成为当今机床工业发展的热点和主要。

三、能够加工一般三轴联动机床不能加工或者无法一次装夹加工完成的连续光滑的自由曲面。例如航空发动机转子、大型发电机转子、大型船舶螺旋桨等。由于五轴联动数控机床在加工过程中刀具相对于工件的角度可以随时调整,避免了刀具的加工干涉,因此五轴联动数控机床可以完成三轴联动机床不能完成的许多复杂的加工。

构造了一种数控机床主轴优化设计系统,该系统为当前机床设计人员提供了一种可供参考的新方法。本文构造的主轴优化设计系统,集成了机床设计经验、机械动力学、模糊逻辑理论以及优化设计原理和方法等知识,有利于实现数控机床主轴结构的多目标优化设计。