数控机床的性能对加工精度和效率影响

发布时间:2020-01-13  发布者:禹创重工机械
  数控机床作为现代制造业的基础装备,阀门专用机床在制造业转型升级过程中发挥着重要作用,其加工精度对制造水平影响较大,通过优化设计方法来提高数控机床加工精度一直是学术界和工程领域的研究热点。数控机床的组成部件较多,有针对性地研究各关键零部件的优化设计方法,对于完善机床整机的设计方案具有积极的促进作用。作为数控机床整机的关键机械部件,主轴输出的动力驱动刀具工作,主轴的动静态性能对加工精度和效率影响很大。因此,对数控机床主轴进行建模分析与优化设计是十分必要的,国内外众多学者对此展开了广泛深入的研究工作,研究成果均促进了数控机床主轴优化设计方法的发展,也为本文的研究工作提供了有益的参考。然而,数控机床主轴的动静态性能受很多因素影响,如主轴结构的整体布局、心轴各段的直径和长度尺寸、电动机与主轴之间的传动方式、轴承和主轴的配置方式等,主轴设计是一个多领域知识祸合的复杂问题。针对以上问题,本文构造一种数控机床主轴优化设计专家系统,其原理采用模糊逻辑理论和智能优化算法分别对主轴进行配置优选和结构设计,从而提高该专家系统的智能化程度,使之便于在计算机上程序化。
   数控机床是制造装备业的工作母机,是实现先进制造技术和装备现代化的基石,是保证高技术产业发展和国防军工现代化的战略装备。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最重要加工工具。作为难度最大、应用范围最广的数控机床技术,五轴联动数控机床在加工方面有着其不可替代的优点。
  ①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。
  ②可以提高自由空间曲面的加工精度、加工效率和加工质量。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更好的角度加工工件,避免了多次装夹,大大提高了加工效率、加工质量和加工精度。
  ③符合双面数控镗孔专用机床发展的趋势。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重点。 
  构造了一种数控机床主轴优化设计专家系统,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专家系统,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。
  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 设计专家系统也能随之更新隶属度函数,对主轴的心轴、电机类型、传动方式和轴承配置进行优选。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效率。结合实际工程案例对所构造的数控机床主轴优化设计专家系统进行应用,通过实验验证了该系统的可行性。
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