組合機床主軸箱CAD_CAM開發(fā).pdf

文 章 編 號 :10002004) 01 機 床 主 軸 箱 發(fā)李 靜 1 , 薛 冬 娟 2 , 付 紅 芹 3 (1. 河 北 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 機 電 工 程 學(xué) 院 ,河 北 保 定 071001;2. 河 北 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 信 息 科 學(xué) 與 技 術(shù) 學(xué) 院 ,河 北 保 定 071001;3. 保 定 第 二 機 床 廠 技 術(shù) 科 ,河 北 保 定 071000)摘 要 : 用 發(fā) 了 主 軸 箱 傳 動 其 箱 體 體 化 系 統(tǒng) 。 該 系 統(tǒng) 利 用 人 機 交 互 的 方 式 完 成 數(shù) 據(jù) 的 獲得 、 傳 動 系 統(tǒng) 的 體 的 作 ,它 的 使 用 可 使 主 軸 箱 傳 動 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計 更 優(yōu) 化 、 更 快 捷 ,使 箱 體 的 加 工生 產(chǎn) 率 提 高 ,準(zhǔn) 確 性 增 加 。關(guān) 鍵 詞 : 主 軸 箱 ; 分 類 號 : 文 獻 標(biāo) 識 碼 : B; 箱 是 工 序 集 中 的 、 高 效 的 組 合 機 床 的 重 要 的 專 用 部 件 之 一 ,是 用 于 布 置 (按 所 要 求 的 坐 標(biāo) 位 置 )機 床工 作 主 軸 及 其 傳 動 零 件 和 相 應(yīng) 的 附 加 機 構(gòu) 的 1 。 主 軸 箱 傳 動 系 統(tǒng) 的 優(yōu) 劣 和 箱 體 加 工 方 式 、 方 法 直 接 影 響 機床 的 可 靠 性 、 耐 用 性 、 經(jīng) 濟 性 、 準(zhǔn) 確 性 。 手 工 設(shè) 計 其 傳 動 系 統(tǒng) 往 往 受 主 軸 數(shù) 多 、 轉(zhuǎn) 速 各 異 和 空 間 位 置 小 等 因 素的 影 響 ,不 但 工 作 量 很 大 ,優(yōu) 化 性 受 到 限 制 ,而 且 易 出 錯 ;其 箱 體 加 工 ,不 論 是 在 坐 標(biāo) 鏜 床 上 ,還 是 手 工 編 程 在加 工 中 心 上 ,都 存 在 操 作 人 員 或 編 程 人 員 的 工 作 量 大 、 出 錯 率 高 、 生 產(chǎn) 率 低 的 弊 端 。 本 文 用 可 視 化 編 程 語 言 2 并 解 決 了 以 上 兩 方 面 的 問 題 。1 主 軸 箱 傳 動 系 統(tǒng) 箱 都 采 用 齒 輪 傳 動 。 其 傳 動 系 統(tǒng) 是 指 通 過 一 定 的 傳 動 路 線 把 驅(qū) 動 軸 的 運 動 ,采 用 多 級 齒 輪 傳 動 ,確定 傳 動 齒 輪 及 其 傳 動 軸 的 位 置 ,最 后 把 運 動 傳 到 主 軸 上 ,使 主 軸 獲 得 規(guī) 定 的 轉(zhuǎn) 速 和 方 向 。 它 是 主 軸 箱 設(shè) 計 最關(guān) 鍵 、 工 作 量 最 大 的 環(huán) 節(jié) 。1. 1 獲 取 原 始 數(shù) 據(jù)主 軸 箱 傳 動 系 統(tǒng) 必 須 根 據(jù) 被 加 工 零 件 的 具 體 要 求 進 行 設(shè) 計 。 其 設(shè) 計 的 原 始 數(shù) 據(jù) 為 :驅(qū) 動 軸 的 軸 徑 d、 轉(zhuǎn) 速 n、 坐 標(biāo) ( x 0 , ;主 軸 箱 大 小 :寬 B 、 高 H ;坐 標(biāo) 原 點 :水 平 垂 直 加 工 類 型 :鉆 削 類 、 攻 絲 類 ;被 加 工 孔 類 型 :通 孔 或 盲 孔 ; 收 稿 日 期 :2003 簡 介 : 李 靜 (1964- ) ,女 ,河 北 滄 州 人 ,學(xué) 士 ,副 教 授 ,主 要 從 事 理 論 力 學(xué) 和 機 械 設(shè) 計 教 學(xué) 及 7 卷 第 1 期2004 年 1 月河 北 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報 1994 ( x i , 、 軸 徑 轉(zhuǎn) 速 獲 取 這 些 數(shù) 據(jù) 的 流 程 圖 如 圖 1, 其 工 作 界 面 為 圖 2 (以 某 設(shè) 計 為 例 ) 。 點 擊 “ 繼 續(xù) ” 將 彈 出 圖 3 界 面 。圖 1 數(shù) 據(jù) 流 程 獲 取 原 始 數(shù) 傳 動 界 傳 動 流 程 圖主 軸 箱 的 傳 動 鏈 的 設(shè) 計 是 其 設(shè) 計 中 最 重 要 的 環(huán) 節(jié) ,其 傳 動 形 式 多 種 多 樣 ,靈 活 性 較 大 ,在 此 部 分 開 發(fā) 中 ,模 擬 人 工 設(shè) 計 的 思 路 ,使 操 作 更 直 接 、 更 快 捷 。主 軸 箱 的 傳 動 坐 標(biāo) 計 算 是 其 設(shè) 計 中 計 算 量 最 大 的 部 分 。 雖 然 傳 動 形 式 存 在 多 樣 化 ,但 其 坐 標(biāo) 計 算 可 歸納 為 3 類 :與 一 軸 定 距 的 傳 動 、 與 二 軸 定 距 的 傳 動 和 與 三 軸 定 距 的 傳 動 。 其 計 算 可 分 別 采 用 勾 股 定 理 、 余 弦定 理 和 求 外 接 圓 的 圓 心 的 公 式 。由 上 述 內(nèi) 容 ,結(jié) 合 人 工 設(shè) 計 過 程 ,編 制 傳 動 統(tǒng) 流 程 圖 見 圖 4:圖 4 傳 動 系 統(tǒng) 流 程 3 工 作 界 面 及 設(shè) 計 結(jié) 果傳 動 系 統(tǒng) 的 工 作 界 面 如 圖 3。 界 面 右 邊 為 設(shè) 計 結(jié) 果 ,圖 中 不 同 顏 色 表 示 不 同 排 次 :紅 色 排 ,黑 色 排 ,紫 色 排 ,蘭 色 排 。初 始 化 將 根 據(jù) 原 始 數(shù) 據(jù) 繪 出 原 始 依 據(jù) 圖 ;上 一 步 將 返 回 最 后 操 作 的 前 一 步 ;運 行 將 根 據(jù) 定 位 類 型 進 行 設(shè) 計 。2 主 軸 箱 箱 體 箱 體 加 工 技 術(shù) 人 員 的 經(jīng) 驗 ,總 結(jié) 出 加 工 主 軸 箱 箱 體 的 優(yōu) 化 的 利 用 主 軸 箱 傳 動 成 的 始 文 件 ,采 用 程 自 動 形 成 滿 足 加 工 要 求 的 刀 具 準(zhǔn) 備 文 件 和 數(shù) 控 代 碼 。101 第 1 期 李 靜 等 :組 合 機 床 主 軸 箱 發(fā) 1994 原 始 文 件主 軸 箱 體 上 孔 系 是 由 具 體 加 工 孔 的 位 置 、 傳 動 軸 的 位 置 、 軸 徑 的 大 小 、 軸 的 類 型 等 因 素 決 定 的 ,對 于 不 同的 主 軸 箱 體 加 工 ,必 須 提 取 具 體 的 有 關(guān) 數(shù) 據(jù) 。 始 文 件 由 主 軸 箱 傳 動 到 ,形 式 以 下 :8,13, 30 3 500 3 3,0,1, 箱 體 描 述圖 5 0725,5,21,300,2,5,28,300,3,0,42,300,4,0,42,340,5,5,35,1000,6,5,21,180,各軸描述在 “ 箱 體 描 述 ” 行 中 各 參 數(shù) 分 別 為 主 軸 數(shù) ,總 軸 數(shù) ,主 軸 箱 號 ,主 軸 箱 規(guī)格 3 動 力 箱 規(guī) 格 ,配 置 ;在 “ 各 軸 描 述 ” 行 中 各 參 數(shù) 分 別 為 軸 號 ,軸 型 ,軸 橫 坐 標(biāo) ,軸 縱 坐 標(biāo) ,軸孔 參 數(shù) 。 箱 體 圖為 避 免 在 單 獨 使 用 分 時 ,發(fā) 生 因 原 始 數(shù) 據(jù) 的 輸 入 的 錯 誤 而 導(dǎo)致 加 工 零 件 的 報 廢 ,則 在 分 設(shè) 計 中 ,首 先 編 程 顯 示 各 軸 的 相 互 位 置及 有 關(guān) 參 數(shù) 。 然 后 根 據(jù) 主 軸 箱 在 加 工 中 心 上 加 工 “ 工 序 集 中 ” 的 特 點 ,按 照加 工 工 序 ,設(shè) 置 箱 體 的 加 工 面 及 定 位 孔 ,結(jié) 合 原 始 數(shù) 據(jù) 及 加 工 的 數(shù) 據(jù) 庫 ,用 程 自 動 形 成 刀 具 的 準(zhǔn) 備 文件 及 數(shù) 控 代 碼 。其 箱 體 程 圖 如 圖 5 所 示 。 箱 體 在 塊 中 ,關(guān) 鍵 是 得 到 兩 個 文 件 :刀 具 準(zhǔn) 備 和 加 工 數(shù) 控 代 碼 。 刀 具 準(zhǔn) 備 是 提 供 給 加 工 人 員 準(zhǔn) 備 加工 刀 具 ;加 工 數(shù) 控 代 碼 是 對 加 工 中 心 發(fā) 出 的 一 系 列 加 工 指 令 。 形 成 這 兩 部 分 的 關(guān) 鍵 是 獲 得 圖 形 元 素 數(shù) 據(jù) 和加 工 元 素 數(shù) 據(jù) ,二 者 由 成 的 文 件 和 加 工 資 料 庫 得 到 ,刀 具 準(zhǔn) 備 文 件 由 對 加 工 元 素 的 歸 類 而 形 成 ,加 工數(shù) 控 代 碼 由 加 工 元 素 、 移 刀 和 換 刀 等 3 部 分 的 數(shù) 控 代 碼 組 成 ,它 們 的 結(jié) 構(gòu) 如 下 :3 應(yīng) 用 實 例以 某 主 軸 箱 箱 體 為 例 ,運 行 統(tǒng) ,其 工 作 界 面 和 結(jié)果 如 圖 6。 作 界 面 ,直 觀 地 顯 示 各 軸 孔 的 位 置 、 刀 具準(zhǔn) 備 文 件 、 數(shù) 控 代 碼 ,以 便 于 檢 查 ;保 存 其 刀 具 準(zhǔn) 備 文 件 、 數(shù) 控代 碼 供 加 工 技 術(shù) 工 人 使 用 。(下 轉(zhuǎn) 第 107 頁 )圖 6 箱 體 界 河 北 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報 第 27 卷 1994 ,同 時 用 定 每 個 采 樣 點 的 經(jīng) 緯 度 坐 標(biāo) ,把 這 些 數(shù) 據(jù) 轉(zhuǎn) 化 為 的 一 個 圖 層 ,并 對 該 圖 層 進 行 距 離 反 比 插 值 ,得 到 了 柵 格 化 的 圖 層 ,即 實 驗 地 塊 的 土 壤 水 分 分 布 圖 。2003 年 4 月 30 日 灌 溉 決 策 ,用 的 含 水 量 是 200 60 平 均 值 ,小 麥 的 生 育 階 段 是 拔 節(jié) 孕 穗 ,輸 入 小 湯 山 的 精 準(zhǔn) 農(nóng) 業(yè) 基 地 的 溫 度 、 空 氣 相 對 濕 度 、 氣 壓 、 地 面 上 2m 處 的 風(fēng) 速 后 可 得 到 土 壤 每 天 的 潛在 蒸 散 量 ,由 小 麥 生 長 地 區(qū) 、 生 育 階 段 、 生 長 日 期 等 參 數(shù) 可 從 數(shù) 據(jù) 庫 中 調(diào) 入 相 應(yīng) 的 數(shù) 據(jù) 如 小 麥 輕 旱 指 標(biāo) 、 重 旱指 標(biāo) 、 水 價 、 小 麥 價 格 、 勞 力 費 用 等 ,最 后 利 用 模 型 生 成 變 量 灌 溉 處 方 圖 。 生 成 的 處 方 圖 見 圖 3。 表 1 列 出 了生 成 灌 溉 處 方 圖 過 程 中 的 部 分 關(guān) 鍵 數(shù) 據(jù) 。表 1 實 驗 地 塊 的 參 數(shù) (2003 年 4 月 30 日 決 策 時 ) 003) i T 降 雨 量 / 與 決 策間 隔 時 間 / 指 標(biāo) / 指 標(biāo) /c/%共 蒸 散 /18 4108 212 600 13 287 19217 41 531044 結(jié) 論變 量 灌 溉 在 我 國 還 未 見 報 道 ,隨 著 技 術(shù) 的 成 熟 ,很 有 應(yīng) 用 前 景 。 該 系 統(tǒng) 利 用 實 測 的 土 壤 含 水 量 ,再 通 過土 壤 水 分 預(yù) 報 模 型 給 出 決 策 時 的 含 水 量 ,由 經(jīng) 濟 效 益 分 析 決 定 灌 溉 量 ,其 中 也 融 入 了 一 些 專 家 知 識 ,具 有 可靠 性 ,通 用 性 。 該 系 統(tǒng) 可 在 普 通 的 境 中 運 行 ,不 必 安 裝 專 用 的 發(fā) 軟 件 ,系 統(tǒng) 使 用 方 便 。參 考 文 獻 :1 朱 自 璽 ,趙 國 強 ,鄧 天 宏 . 冬 小 麥 優(yōu) 化 灌 溉 模 型 研 究 及 其 應(yīng) 用 J 華 北 農(nóng) 學(xué) 報 ,1995,10 (4) :362 胡 繼 超 . 作 物 水 分 關(guān) 系 及 水 分 管 理 系 統(tǒng) 的 研 究 D. 南 京 :南 京 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) ,2002.3 朱 艷 ,曹 衛(wèi) 星 ,王 紹 華 ,等 . 軟 構(gòu) 件 技 術(shù) 在 作 物 管 理 智 能 決 策 系 統(tǒng) 設(shè) 計 中 的 應(yīng) 用 J. 農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報 ,2003,19 (1) .4 龔 元 石 ,李 子 忠 ,李 春 友 . 應(yīng) 用 時 域 反 射 儀 測 定 作 物 需 水 量 和 作 物 系 數(shù) J. 中 國 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報 1998,3 (5) :615 鄺 樸 生 ,蔣 文 科 ,劉 剛 ,等 . 精 確 農(nóng) 業(yè) 基 礎(chǔ) M. 北 京 :中 國 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 出 版 社 ,1999.(編 輯 :張 冬 冬 )(上 接 第 102 頁 )4 結(jié) 論該 組 合 機 床 主 軸 箱 傳 動 系 統(tǒng) 其 箱 體 體 化 系 統(tǒng) ,用 可 視 化 編 程 語 言 輯 , 部 分 既 可 分 別 使 用 ,也 可 合 并 使 用 。 經(jīng) 多 個 主 軸 箱 的 比 較 , 統(tǒng) 的 設(shè) 計 、 計 算 速 度 為 人 工 的 十幾 倍 ,計 算 非 常 精 確 ;易 于 修 改 傳 動 ,設(shè) 計 方 案 更 加 優(yōu) 化 。 統(tǒng) 的 編 程 速 度 為 人 工 編 程 的 幾 十 倍 ,廢 品率 為 零 ,加 工 精 度 滿 足 圖 紙 要 求 。 組 合 機 床 主 軸 箱 體 化 系 統(tǒng) ,則 使 主 軸 箱 的 設(shè) 計 、 加 工 效 率 大大 提 高 ,生 產(chǎn) 成 本 顯 著 降 低 。參 考 文 獻 :1 大 連 組 合 機 床 研 究 所 編 . 組 合 機 床 設(shè) 計 機 械 部 分 M