加工中心鏈?zhǔn)降稁?kù)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5張CAD圖,加工,中心,鏈?zhǔn)?控制系統(tǒng),設(shè)計(jì),CAD 鏈?zhǔn)降稁?kù)文獻(xiàn)綜述 一、前言 加工中心是適應(yīng)省力、省時(shí)和節(jié)能的時(shí)代要求而迅速發(fā)展起來(lái)的自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床，它是綜合了機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、拖動(dòng)技術(shù)、現(xiàn)代控制理論、測(cè)量及傳感技術(shù)以及通信診斷、刀具和編程技術(shù)的高科技產(chǎn)品。由于加工中心能集中完成多種工序，因而可減少工件裝夾、測(cè)量和調(diào)整時(shí)間，減少工件周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)存放時(shí)間，使機(jī)床的切削利用率高于通用機(jī)床3倍~4倍，所以說(shuō)，加工中心不僅提高了工件的加工精度，而且是數(shù)控機(jī)床中生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度最高的綜合性機(jī)床。 二、課題國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 由于它在機(jī)械加工中的重要作用，各個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都極為重視，在技術(shù)和產(chǎn)量上都發(fā)展很快。目前全球加工中心年生產(chǎn)量為50,000～55,000臺(tái)左右，并且以日本、歐盟、美國(guó)及中國(guó)臺(tái)灣、韓國(guó)等為最具代表性的生產(chǎn)基地。日本市場(chǎng)消費(fèi)能力強(qiáng)，年生產(chǎn)量超過(guò)10,000臺(tái)。主要機(jī)種為立式加工中心，年產(chǎn)量約5,000～6,000臺(tái)，而且不斷研發(fā)高速、高精密、五面加工、五軸聯(lián)動(dòng)加工等技術(shù)，滿足特殊與復(fù)雜曲面加工工件的要求，日本生產(chǎn)加工中心的廠家有MAZAK、大隈、莊田、三菱等公司。德國(guó)生產(chǎn)最佳品質(zhì)與高加工效益的加工中心，近年來(lái)生產(chǎn)量每年約在4,000～5,000臺(tái)左右。代表性機(jī)種為臥式加工中心，年生產(chǎn)量約1,500～2,000臺(tái)。其他加工中心年生產(chǎn)量約2,000～3,000臺(tái)左右，德國(guó)生產(chǎn)加工中心的廠家有西門(mén)子、MAKA、GEISS、科恩等公司。美國(guó)是全球機(jī)床生產(chǎn)代表性國(guó)家之一，但近年來(lái)由于其國(guó)內(nèi)消費(fèi)能力不足，再加上出口也面臨市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致其生產(chǎn)有逐漸下滑的趨勢(shì)，年生產(chǎn)加工中心僅約為5,000～6,000臺(tái)左右，生產(chǎn)廠家有哈挺、MAG等公司。臺(tái)灣是全球加工中心生產(chǎn)量最大的供貨基地，年生產(chǎn)量可 達(dá)到16,000～18,000臺(tái)，其中有部分是空機(jī)臺(tái)，未加裝微機(jī)控制器等，平均單價(jià)有偏低的情形。韓國(guó)是全球加工中心主要生產(chǎn)國(guó)家之一。其加工中心主要用于韓國(guó)汽車工業(yè)、模具工業(yè)及機(jī)械工業(yè)，年生產(chǎn)加工中心在4,000～5,000臺(tái)左右。未來(lái)加工中心的生產(chǎn)基地則有可能是大陸，特別是日本、美國(guó)、德國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣、韓國(guó)已競(jìng)相到大陸設(shè)廠生產(chǎn)加工中心，再加上大陸本身的企業(yè)研發(fā)與制造，未來(lái)技術(shù)成熟、品質(zhì)穩(wěn)定、成本降低后，必將會(huì)成為全球重要供應(yīng)基地之一。20世紀(jì)70年代我國(guó)研制的加工中心，多數(shù)因配套件和設(shè)計(jì)、制造的缺陷而不能正常使用。進(jìn)入80年代后，由于引進(jìn)了日本FANUC、德國(guó)SIEMENS等公司的數(shù)控系統(tǒng)、直流進(jìn)給伺服電機(jī)和主軸電機(jī)及其伺服單元之后，數(shù)控系統(tǒng)的可靠性有了很大提高。但就整機(jī)而言，可靠性還不夠高。20世紀(jì)90年代中期以來(lái)，隨著加工中心技術(shù)的進(jìn)步和配套的完善，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)注意到了采用標(biāo)準(zhǔn)功能部件來(lái)取代產(chǎn)品的某些部件，同時(shí)優(yōu)先選擇世界知名公司的名牌產(chǎn)品(如：數(shù)控系統(tǒng)、滾動(dòng)直線導(dǎo)軌、滾珠絲杠、軸承、ATC裝置、液壓氣動(dòng)元件、電氣元件和檢測(cè)元件等)作為配套，提高了國(guó)產(chǎn)加工中心的檔次和可靠性，在一定程度上縮短了與國(guó)外同類產(chǎn)品的差距。當(dāng)前，國(guó)產(chǎn)加工中心的可靠性與國(guó)外同類產(chǎn)品相比依然不高。除此以外，還有整機(jī)防護(hù)與密封、外觀粗糙、整體造型不盡如意等缺陷，在一定程度上影響了國(guó)產(chǎn)加工中心的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)加工中心的有沈陽(yáng)機(jī)床廠、大連機(jī)床廠、上海祥裕等廠家。 90年代以來(lái)，國(guó)外一些機(jī)床廠家先后開(kāi)發(fā)出一批高速加工中心，其主要技術(shù)參數(shù)為：主軸最高轉(zhuǎn)速：一般為12000～15000r/min，有的高達(dá)40000～60000r/min。坐標(biāo)軸的加工進(jìn)給最高速度：30～60m/min，快速移動(dòng)速度高達(dá)70～80m/min。換刀時(shí)間(刀-刀)普遍在1.5～3.5s，有的快到0.8～0.9s；托板交換時(shí)間普遍在6～8s。綜上所述，高速加工中心的出現(xiàn)使得單軸加工中心的效率趕上了多軸的組合機(jī)床或?qū)Ｓ脵C(jī)床。因此，高效高柔性的加工中心已開(kāi)始在汽車工業(yè)中應(yīng)用，并成為重要的工藝裝備。目前世界上比較有名的加工中心有：德國(guó)EX-CELL-OGMBH公司XHC240臥式加工中心、德國(guó)ChironWerke公司FZ12W立式加工中心、日本Mazak公司產(chǎn)品、日本新瀉鐵工所SPN50、SPN40加工中心、美國(guó)Giddings&Lewis公司RAM500型、RAM630型臥式加工中心和美國(guó)Ingersoll銑床公司HVM600型臥式加工中心等等。目前，國(guó)產(chǎn)加工中心的主要品種是立式加工中心和臥式加工中心。為市場(chǎng)提供的產(chǎn)品主要是立式加工中心。其規(guī)格(是指工作臺(tái)寬度，單位：mm)一般為300、400、500、630和800。其中，前三種屬于較小規(guī)格產(chǎn)量較大；后兩種屬于中大型產(chǎn)量較小。目前，國(guó)產(chǎn)立式加工中心擁有的規(guī)格基本上覆蓋了中小型立式加工中心的規(guī)格范圍。在我國(guó)，人們習(xí)慣上把數(shù)控機(jī)床按其技術(shù)水平的高低分為高、中、低三個(gè)檔次。所謂高檔數(shù)控機(jī)床是指高速度、高精度、五軸聯(lián)動(dòng)和工藝高度復(fù)合化的數(shù)控機(jī)床，包括部分重型機(jī)床；而所謂低檔數(shù)控機(jī)床主要是指以步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)為主要特征的開(kāi)環(huán)控制的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床、鉆床和銑床，其精度和速度都不高；其他數(shù)控機(jī)床則屬于中檔數(shù)控機(jī)床，也就是人們常說(shuō)的通用普及型數(shù)控機(jī)床。國(guó)產(chǎn)加工中心大多數(shù)產(chǎn)品的檔次屬于此范疇。目前，自動(dòng)換刀裝置中刀庫(kù)的種類有鏈?zhǔn)健⒈P(pán)式、格子箱式和直線式等形式。自動(dòng)換刀裝置分有機(jī)械手換刀和無(wú)機(jī)械手換刀兩種，其中機(jī)械手的種類大概有單臂單手式機(jī)械手、雙手式機(jī)械手、回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手、多手式機(jī)械手等形式。 三、總結(jié) 隨著數(shù)控機(jī)床應(yīng)用領(lǐng)域的日益普及，數(shù)控機(jī)床的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造廠家和數(shù)控機(jī)床制造廠家十分注重和追求的目標(biāo)。數(shù)控機(jī)床也只有首先具有較高的可靠性，才能談得上高速度、高效率和高精度。這已經(jīng)是眾多的數(shù)控系統(tǒng)制造廠家和數(shù)控機(jī)床制造廠家達(dá)成的共識(shí)。 四、參考文獻(xiàn) [1]機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三冊(cè)）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986 [2]王愛(ài)玲主編.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2003 [3]林宋，田建君編.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003 [4]沙杰編.加工中心結(jié)構(gòu)、調(diào)試與維護(hù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003 [5]廉元國(guó)，張永洪編.加工中心設(shè)計(jì)與應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995 [6]向金林.TH7130立式加工中心自動(dòng)換刀系統(tǒng)的設(shè)計(jì).裝備制造技術(shù)，2006 [7]陳芳，李繼中.盤(pán)式刀庫(kù)加工中心自動(dòng)換刀系統(tǒng)控制.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2007 [8]黃澤正，劉沖，陳志輝.加工中心自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì).機(jī)械工程與自動(dòng)化， 2007 [9] M.B.Ko.Design of automatic tool changer for CNC machines.M.Sc. thesis,Mechanical EngineeringDepartmet, METU, Ankara, Turkey 1995 [10] H.S.Yan. A methodology for creative mechanism design. mechansism and machine,1992