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可重组小型数控车床的设计
时间:2012-07-19 点击次数:3111
  小型数控车床的可重组强调在机床设计的开始阶段就考虑如何使机床能够根据今后一定的外部环境变化进行相应的重组。一般来说衡量一台小型数控车床是否具有可重组性有3个准则:(1)机床结构是否采用模块化设计:(2)机床数控系统有无开放性:(3)机床是否易于与其他设备如物流系统集成,及由此形成的生产线能否重构。1机床结构的模块化设计
  
  所谓模块化设计就是在小型数控车床产品功能分析的基础上,划分并设计出一系列功能模块,通过模块的选择和组合来构成不同的产品。模块化设计使产品设计建立在模块的基础上,因此缩短了产品的设计和制造周期。其次在模块化后可以按模块组织生产,这样使大部分零部件由单件小批量生产转变为大批量生产,便于采用专用的工艺设备,有利于提高产品质量和降低生产成本,而且模块的即插即用性有利于产品的升级换代和维修。
  
  龙门式铣床结构示意图表1机床主要300mm性能纵向行程纵向行程垂向行程横向行程123mmX进给速度19050mm/min进给速度384mmY进给速度19050mm/minZ进给速度19050mm/min转速10000r/min主电动机功率900kW
  
  
  模块化的形成根据小型数控机床的特点,按照功能分析的方法,可将机床分成以下功能模块(图1)。其中十字滑台模块由两个直线运动单元构成。直线运动单元与直线滑台模块的组成零件大部分完全相同,可将其统称为直线运动模块。该模块是机电结合的集成化运动模块,集驱动、传动、反馈、限位于一体,其组成如图2所示。立柱模块由系列化的外框型材构成。主轴头可根据加工工艺要求配置不同装置,如铣刀、钻头、激光扫描头等。回转台可选不同品种系列,基座为钻有标准化通孔的钢板。为实现模块化设计,各模块具有标准化的接口,以便于机床的进一步扩展、改型以及集成。结构可行性方案及可重组性分析在上述模块的基础上可以得到多种可行方案。
  
  每一种可行方案又可根据被加工对象的大小、复杂程度和加工工艺的变化进行再次重组。被加工件尺寸大小变化可以通过改变部分直线运动模块和立柱模块中型材截面尺寸、截面类型以及型材长短和型材间距来满足要求。被加工件几何复杂度变化可考虑增减运动单元。例如若被加工件几何复杂度提高,可以在原有数控机床上增加数控转台来满足要求。而这只须更改数控系统的轴配置模块即可实现,无须更改控制系统硬件。被加工件加工工艺变化可改变加工刀具和加工装置。例如可选择铣刀、钻头、雕刻刀头和激光仿形扫描头等。设计实例我单位实验车间拥有一条BOSCH公司生产的自动化物流运输线。为与该运输线连接,设计机床的同时还需设计物料搬运机械手。此外由于实验室面积有限,故要求所设计的机床和机械手整体结构紧凑以缩小占地面积。鉴于此我们选用了龙门式结构,并对机床本体部分和机械手部分采用了一体化设计方法(图4),希望能提高系统的整体性能。框架部分选用德国BOSCH公司生产的型材。该公司生产的型材及其附属连接传动件具有高度系列化、通用化、标准化的特点,再加上其与用户友好的标准化接口,使产品的设计、制造和装配时间减至zui少,而且所有组件及零部件均可用于重构设计,有利于提高机床的可重组性。机床该龙门式铣床分为底座、立柱和横梁刀架三部分。底座部分的基座是由自行设计的一块整体钢板,通过螺栓与四个支脚相连接而形成的台式基座。
  

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