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精密微型车床的系统优化设计

2019-03-11 00:00700

精密微型车床是实现高精度微型零件制造的重要技术装备,近年来,越来越受到世界各国的重视,美欧日本等发达国家90年代以来已研制生产出多种精密微型机床,主轴回转1998年,本课组为顺利完成大连市重大科技项目介人性诊疗技术中冠状动脉支架尺,及其产业化,提出了该课的子课精密微型车床的研制;要求主轴回转精度达到0.5,典型加工件为52的棒类零件。

1、机床总体布局

  优化所设计的精密微型车床由,床身导轨系统,主轴系统;进给与微动刀架系统;数控系统,激光检测系统,减隔振系统;光学对刀系统等7大组成部分。

  1,床身;2,向溜板;3,向伺服电机;4,向激光测头;5,向激光反射镜;6真空吸盘;7主轴箱;8磁性联轴节,14 9主轴电机座;102向激光反射镜;主轴电机;122向激光测头;132向进给伺服电机;14微动刀架;15光学成像对刀系统。


  2、主轴系统

  根据机床总体设计性能要求,机床主轴的主要技术指标应达到主轴径向和轴向跳动小于025卿;主轴转速3000〃,无级调速。

  为满足上述主轴精度要求,对主轴部件进行了优化设计,2是主轴件的总体1真空吸盘;2主轴箱;3柔性联轴器;4驱动电机布局。根据机床总体布局要求,主轴部件安装在纵向溜板2向上而成为移动部件。主轴电机与主轴箱分离,主轴箱通过柔性联轴节同电机相连,其目的是消除电机发热对主轴精度的影响。

  主轴轴承选用空气静压轴承,其结构为圆柱面径向平面止推型,前后径向轴承采用双轴承同轴套结构,可以很好地保证同轴度要求。具体参数的确定过程是首先用工程计算方法进行参数设计,其次采用有限元法对轴承进行精确计算。

  柔性联轴接采用磁性耦合方式,磁性联轴节采用永久磁铁式,与电磁铁相比,有不发热结构简单等系列优点。


  3、床身导轨系统

  根据机床总体技术要求和总体方案的确定。床身导轨选用3的布局。机床采用平面配置,纵横溜板各自独立移动,纵溜板带动主轴箱沿2轴移动,横溜板带动刀架沿父轴移动,互不干扰。

  床身与导轨均选择球磨铸铁,导轨面贴塑;结构上选用静压气浮导轨,采用有限元法对结构参数进行了优化设计,主要考虑了如下两个方面影响因素,节流方式及节流孔径对导轨性能影响;节流孔位置分布压力分布不同时对性能的影响等。


  4、进给与微动刀架系统进给

  系统实现溜板的乙向和,向运动,其技术指标要求达到位移分辨率0.0导轨直线度全程误差0.2脾;为此设计选用了,1公司的交流驱动伺服电机驱动螺距为2的滚珠丝杠,分别实现纵横溜板的进给运动。

  微量进给刀架系统选用了,1公司的微位移运动模块,该模块采用了压电陶瓷作为驱动组元,推动刀夹实现微位移,最大位移量为30,刀架设有刀具高度微调机构,连续可调范围为2胃;配合刀具对中,设计了光学成像系统,用以调整车刀切削点的最佳5数控系统设计控制系统包括总体逻辑控制系统和运动控制系统两部分。总体逻辑控制系统用以保证和协调各分系统之间正常的工作顺序,运动控制系统则主要实现运动轨迹生成和伺服控制功能。逻辑控制部分采用,作为控制器,通过数字接口板与主控计算机进行通讯,由微机作为主控单元,4是总控系统框。

  输入输出电路输人输出电路网,输人输出电路机床操作面板强电电路电机继电器等1 =主轴速度控制单元厂主轴电机伺服驱动单元伺服电机6减隔振系统减隔振系统设计采用了空气弹簧作为隔振组元,设计了相应的机床基座水平度调节装置,建立了系统的动力学模型,理论计算了空气弹簧隔振系统的固有频率,确定最佳阻尼参数。


  5、结论

  本设计根据被加工零件的要求,提出了精密微型车床的技术指标;并运用模块化设计周期,使机床设计与生产更具有柔性。

 

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