外文翻譯--低成本緊湊的模塊化小型的設(shè)計(jì)（CMSS）數(shù)控車(chē)床 中文版

畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )外文資料翻譯 原 文 題 目 ： of 原 文 來(lái) 源： F 013 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 所在院 (系 )部： 工業(yè)中心 專(zhuān) 業(yè) 名 稱(chēng)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 低成本緊湊的模塊化小型的設(shè)計(jì)（ - 數(shù)控車(chē)床 國(guó)際雜志應(yīng)用工程研究 03/2013 羅尼 廷頓彌散 要 :新興的微型工廠(chǎng)的技術(shù)鼓勵(lì)發(fā)展數(shù)控機(jī)床成開(kāi)發(fā)向小型化設(shè)計(jì)發(fā)展。它的目的是開(kāi)發(fā)小型的機(jī)床，可以節(jié)省一些空間，降低生產(chǎn)成本，并降低能耗。在沒(méi)有降低其精度等級(jí)的前提下，這項(xiàng)研究進(jìn)行的數(shù)控車(chē)床的設(shè)計(jì)包括床頭箱，主軸， 身，工具保持架，和設(shè)計(jì)采用三爪卡盤(pán)夾持方法和無(wú)刷直流電電機(jī)作為每個(gè)軸的電動(dòng)致動(dòng)器，額外的諧波齒輪用作傳輸系統(tǒng)。 在提供的 329 483毫米緊湊設(shè)計(jì)中，模塊化設(shè)計(jì)組裝由幾個(gè)若干模塊組成，并被認(rèn)為即使是在低成本模塊國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中都是具有高可用性的組件。有人算過(guò)這個(gè)緊湊型模塊化的解決小型數(shù)控車(chē)床精度能夠達(dá)到 米。據(jù)認(rèn)為，這個(gè)設(shè)計(jì)將能夠支持特別適用于多行業(yè)的那些誰(shuí)需要小部分高精度低成本的生產(chǎn)。 關(guān)鍵詞： 數(shù)控機(jī)床，小規(guī)模，車(chē)床，結(jié)構(gòu)緊湊，模塊化，低成本。 引言 微型工廠(chǎng)是在這十年二十年內(nèi)很多流行的新興發(fā)展的技術(shù)之一 1這種普及是因?yàn)樾枰臋C(jī)械零部件是一個(gè)較小的尺寸，對(duì)于許多應(yīng)用達(dá)到微或納米尺度，如電子控制，汽車(chē)部件，醫(yī)用部件等 9。 之前，大大小小的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)機(jī)械部件通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的大型設(shè)備生產(chǎn)。大型設(shè)備意味著更大空間和更高的能量消耗 10及增加新興生產(chǎn)的成本。日本是最早提出加工尺寸的減小正比于所產(chǎn)生的部件尺寸的國(guó)家之一 1,9。這個(gè)建議是為了降低生產(chǎn)成本，節(jié)省能耗，提高空間，并保持每個(gè)資源對(duì)應(yīng)生成 9成分的初始大小。此外，該概念可以促進(jìn)更高的精度機(jī)制和更簡(jiǎn)單的設(shè)備比常規(guī)的機(jī)器。因此，這個(gè)概念適合用于高精度如行業(yè)對(duì)小型微型組件審查或微執(zhí)行機(jī)構(gòu) 9。 本定義為降低生產(chǎn)成本的低成本微機(jī)械裝置。 在近幾十年中，許多研究已進(jìn)行開(kāi)發(fā)了多個(gè)微 機(jī)應(yīng)用，甚至是在 模的實(shí)驗(yàn)室 11在山中井野的文章中 12，它是關(guān)于使用不同的經(jīng)營(yíng)和根據(jù)加工生產(chǎn)一部分的規(guī)模來(lái)使用幾何精度車(chē)床的說(shuō)明。詳細(xì)說(shuō)明指出，當(dāng)機(jī)器的大小變化，精度也將被改變，并得出結(jié)論認(rèn)為，制作一個(gè)小小的組件比使用一個(gè)高精密機(jī)床是更有利的 11對(duì)大島等人來(lái)說(shuō) （ 2007） 21，工具的位置的圖形計(jì)算是采用 相機(jī)指向工具端部的方法。這種技術(shù)允許位置反饋給控制單元和車(chē)床任何可能產(chǎn)生立體干擾的檢測(cè)。由大島進(jìn)一步研究推出了采用電子顯微鏡和 描電子顯 微鏡）以提供更多的細(xì)節(jié)和更高的精度。后來(lái)他們的研究 11報(bào)告的定位誤差校正的 6 微米的量級(jí)和 150 微米的順序的切削深度。 麥金托什考德?tīng)柡图s翰遜 22還研究了生產(chǎn)植入組織工程與控制體系結(jié)構(gòu) ,可以滿(mǎn)足生物活性的要求和塑造需求 。 3協(xié)助細(xì)胞附著和生長(zhǎng)在表面的相互作用。 24討論的條款體外相互作用和體內(nèi)生物分布在一些動(dòng)物模型探討微植入藥物輸送。 生物醫(yī)學(xué)目 的是一款顯影段作為用于生產(chǎn)骨聚合物和骨陶瓷的復(fù)合植入物，以及特殊用途機(jī)器的發(fā)展 （基羅加， 2004 年 25;羅德里格斯和羅哈斯， 2004 年 26;內(nèi)拉， 2005 年 27;克韋多，羅哈斯和2006年 28）。 羅哈斯 2002年 11月 29日有報(bào)道關(guān)于人類(lèi)骨折為加入生產(chǎn)指定螺桿或其他醫(yī)療應(yīng)用程序需要先進(jìn)的復(fù)合生物材料制造。 杰克遜等人， （ 2005） 30， 也在研究以謹(jǐn)慎處理適當(dāng)?shù)纳锵嗳菪晕⑹谋砻嫖⒓庸ぁ?人使用 70 微米直徑旋轉(zhuǎn)與多達(dá) 360,000 轉(zhuǎn)的速度，在 50 至 100 微米的切削深度為 /分鐘進(jìn)給工具和切削的100 米 /分鐘的速度，在一個(gè)層狀 型結(jié)構(gòu)，以產(chǎn)生芯片與高致變形率是一致的。它創(chuàng)建了一個(gè)最佳的表面紋理和增加刀具的速度高達(dá) 1百萬(wàn)轉(zhuǎn)。 整個(gè)先前的研究證明微加工開(kāi)發(fā)支持許多應(yīng)用程序是很重要的。 本文提出的設(shè)計(jì)是一個(gè)緊湊型模塊化小型（ - 數(shù)控車(chē)床兩軸和準(zhǔn)確的順序一根主軸模塊可達(dá) 2微米。 指定機(jī)器將在 10029驗(yàn)證醫(yī)療建筑水平的可加工性。 數(shù)控車(chē)床系統(tǒng)設(shè)計(jì) 車(chē)床系統(tǒng)是一臺(tái)機(jī)器，使工件旋轉(zhuǎn)打擊工具，以產(chǎn)生圓柱形或圓錐形部件，也可以用于鉆井過(guò)程中或在圓柱形零件 31孔。計(jì)算機(jī)化數(shù)字控制（ 控制在基于來(lái)自操作員的 數(shù)值數(shù)據(jù)的車(chē)床加工用工具的每個(gè)馬達(dá)制動(dòng)器的位置和速度的一種方法。因此，數(shù)控車(chē)床是一個(gè)電腦數(shù)控車(chē)床系統(tǒng)的數(shù)控車(chē)床，主要由車(chē)頭，主軸， ，工具保持架，和 車(chē)頭 車(chē)頭是數(shù)控車(chē)床機(jī)的一部分，用于保持電動(dòng)馬達(dá)和傳動(dòng)。它的作用是控制主軸和主軸轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。 主軸 主軸是車(chē)床的一部分用來(lái)保持工件并與加工工件一起旋轉(zhuǎn)。主軸旋轉(zhuǎn)的角速度是通過(guò)傳輸系統(tǒng)搭載可調(diào)的電動(dòng)馬達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)的。工件有多種夾緊方式，即三個(gè)爪卡盤(pán)，夾頭，四爪卡盤(pán)（如圖在圖 1） 31。在目前的設(shè)計(jì)，使用夾緊工件的方式是三個(gè)爪卡盤(pán)， 因?yàn)樗木哂袊?guó)內(nèi)市場(chǎng)的高可用性，簡(jiǎn)單，定心過(guò)程更加容易的優(yōu)點(diǎn)。 (a) (b) (c) 圖 （ a）三爪卡盤(pán) ;（ b）夾頭 ;（ c）四爪卡盤(pán)。 X 軸和 Z 軸平臺(tái) 軸平臺(tái)是數(shù)控車(chē)床刀架的基礎(chǔ)組件 ， 可移動(dòng)兩個(gè)軸 為： x 軸和 z 軸。 兩個(gè)軸是通過(guò)電動(dòng)機(jī)在沿其相應(yīng)的軸線(xiàn)線(xiàn)性軌跡移動(dòng)。實(shí)現(xiàn)每個(gè)軸的沿線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要調(diào)度從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器沿工作軸線(xiàn)線(xiàn)性平移。此外，還需要一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，以實(shí)現(xiàn)更精確和更硬的運(yùn)動(dòng)。該軸使用滾珠絲杠和直線(xiàn)導(dǎo)軌，實(shí)現(xiàn)指定運(yùn)動(dòng)。圖 2 是直線(xiàn)導(dǎo)軌和滾珠絲杠組件。 (a) (b) 圖 ，用于將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€(xiàn) 運(yùn)動(dòng)（ a）滾珠絲杠 ; （ b）直線(xiàn)導(dǎo)軌。 刀柄 刀架附著在 X 平臺(tái)（滑架），用作本車(chē)床機(jī)上的切削工具的基體。 這部分是沿著 x 動(dòng)的 平臺(tái)。 床身 這部分是支持部分 ， 需要的數(shù)控車(chē)床機(jī)設(shè)計(jì)提供一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)來(lái)保存整個(gè)機(jī)器并消除任何可能 的 干擾振動(dòng)。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 在 床的設(shè)計(jì)過(guò)程中， X 軸和 Z 軸的運(yùn)動(dòng)是從東方電機(jī)直流電機(jī)無(wú)刷供電。這種方法使用電機(jī)是因?yàn)樗欣奶卣鳎?33： 1）高效率，因?yàn)槭褂糜谰么盆F的轉(zhuǎn)子和具有較少二次損失 2）可還原轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量和高速響應(yīng)。 3）由于其高效率，所以可以降低電動(dòng)機(jī)的尺寸。 4）能力波動(dòng)其速度甚至輕微的負(fù)荷變化。 除了上述所有的技術(shù)考慮，實(shí)惠的價(jià)格也成為首要考慮的問(wèn)題之一。根據(jù)所有這些特點(diǎn)，這種電機(jī)的價(jià)格與其他電機(jī)相比是算便宜的。表 1示出在相同的馬達(dá)直流無(wú)刷電機(jī)步進(jìn)，以及馬達(dá)伺服的比較功率。 表 進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的比較 功能 無(wú)刷直流 步進(jìn) 交流伺服 功率 30瓦 30瓦 30 瓦 速度控制 可用 可用 可用 位置控制 N / A 可用 可用 反饋信號(hào) 可用 N / A 可用 預(yù)測(cè) 價(jià)格 速器（諧波齒輪） 連接到數(shù)控車(chē)床的 軸，由馬達(dá)致動(dòng)器產(chǎn)生的動(dòng)力通過(guò)傳輸系統(tǒng)傳遞。傳輸系統(tǒng)作用是根據(jù)發(fā)射的功率，降低速度，增加扭矩，并升級(jí)沿 此要使用的可能的傳輸類(lèi)型設(shè)計(jì)是蝸輪，齒輪小齒輪，皮帶輪，和諧波齒輪。圖 3示出這四個(gè)透射型的描述。諧波齒輪傳動(dòng)式之所以選擇這個(gè)設(shè)計(jì)，因?yàn)樗膬?yōu)勢(shì)，即更嚴(yán)格的，大比例小巧的體積，極低的反彈，低損失等。 (a) (b) (c) (d) 圖 3的傳輸系統(tǒng)的類(lèi)型 ; （ a）蝸輪 ; （ b）小齒輪 ; （ c）皮帶輪 ;（ d）諧波齒輪。 床原型結(jié)果與討論 軸， X 軸電機(jī)，刀具定位馬達(dá)制動(dòng)器，工具架，和床身組成的車(chē)床。這 床的設(shè)計(jì)是基于模塊化概念匹配小規(guī)模的工廠(chǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)微納米級(jí)精度。納米級(jí)精度由具有高剛性和緩慢的振動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 緊湊的設(shè)計(jì) 目前的設(shè)計(jì)中， 4 紙大?。?330毫米 483毫米）。設(shè)計(jì) 中。 表 2. 規(guī)格 尺寸 單位 長(zhǎng)度 440 度 230 度 200 量 27 軸最大行程 60 軸最大行程 60 塊化設(shè)計(jì) 可以被描述的模塊化設(shè)計(jì)，整個(gè)模塊可以分成幾個(gè)較小的模塊，可以在不同的系統(tǒng)下獨(dú)立工作 34。這種原型設(shè)計(jì)，其中可以容易地組裝到 外，本 每個(gè)單獨(dú)的模塊可以由其它模塊取代，加電時(shí)，可以擴(kuò)大，并且還可以配置服務(wù)于另一個(gè)不同的系統(tǒng)。圖 4 顯示了 床構(gòu)建的分解圖在它的復(fù)合材料部件。圖 5示出從另一單元的另一配置用銑刀切削工具模塊更換主軸箱主軸單元，并能還與工件夾持器模塊更換刀架模塊。事實(shí)證明，重新配置可以升級(jí)這個(gè) 6顯示了 完整的技術(shù)原型車(chē)床。 圖 圖 軸移動(dòng)銑床 圖 原型 小型解決方案 關(guān)于此 1）。表 3 顯示了 (1) 其中： 器分辨率 /機(jī)器精度（毫米） 機(jī)分辨率 /馬達(dá)精密（ 動(dòng)比（弧度 / 轉(zhuǎn)換率（毫米 /弧度） 表 3. 組件類(lèi)型 參數(shù) 規(guī)格 直流無(wú)刷電機(jī) 電機(jī)分辨率 2 30 諧波齒輪 傳動(dòng)分辨率 1/600 珠絲杠 轉(zhuǎn)換器分辨率 10 2 作設(shè)計(jì)的 進(jìn)入規(guī)格數(shù)據(jù)到等式（ 1）中得到： 這表明，從理論上說(shuō)，這個(gè)分辨率設(shè)計(jì)的 米的精度。據(jù)認(rèn)為，它可以被稱(chēng)為納米加工。 低成本 經(jīng)濟(jì)方面的分析表明，該軟件可以是自行開(kāi)發(fā)和出現(xiàn)的主要成本是用于便攜式個(gè)人計(jì)算機(jī)作為主處理單元和硬件。表 4是價(jià)格表，表示這數(shù)控車(chē)床機(jī)的組件的可用性。 表 組件 價(jià)格 可用性 1 主處理硬件 在國(guó)內(nèi)市場(chǎng) 2 主要處理軟件 N / A 可以是自主開(kāi)發(fā) 3 二次加工五金 在國(guó)內(nèi)市場(chǎng) 4 二次加工軟件 N / A 可以是自主開(kāi)發(fā) 5 機(jī)械原料 在國(guó)內(nèi)市場(chǎng) 6 機(jī)械加工過(guò)程 在國(guó)內(nèi)市場(chǎng) 7 在國(guó)內(nèi)市場(chǎng) 8 主軸驅(qū)動(dòng)器 在國(guó)內(nèi)市場(chǎng) 9 傳動(dòng)系統(tǒng) 在國(guó)內(nèi)市場(chǎng) 總額 總體而言，在整個(gè)處理系統(tǒng)的成本是 3500萬(wàn) 用性較高，即使在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。這種生產(chǎn)成本算低的，因?yàn)樗梢詫?shí)現(xiàn)微觀尺度上的精度，甚至納米級(jí)精度。數(shù)控車(chē)床的平均成本為微觀尺度為其他品牌約 30億，增加至 5000萬(wàn)納米級(jí)的機(jī)器。所以，這樣的設(shè)計(jì)可以節(jié)省大約 1500至 2000萬(wàn) 它的量產(chǎn)時(shí) ,可以節(jié)省更多。 結(jié)論 這項(xiàng)研究的結(jié)論是， 軸， ，床身，工具保持架，和 種設(shè)計(jì)有很多優(yōu)點(diǎn)，如緊湊型設(shè)計(jì)，模塊化機(jī)生產(chǎn)成本低，而且能夠執(zhí)行精度達(dá)到達(dá) 種設(shè)計(jì)可升級(jí)成 3軸移動(dòng)銑床或甚至更多的 軸。該生產(chǎn)成本低，因?yàn)樗挥屑s 3,500萬(wàn) 的成分在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)有很高的可用性，所以它不會(huì)需要任何額外的報(bào)關(guān)費(fèi)。當(dāng)分辨率達(dá)到納米尺度，進(jìn)一步研究將需要減少任何環(huán)境中的干擾。 感謝 作者要感謝印尼東麗科學(xué)基金會(huì) (011 年的研究資助 ,并為電力研究中心和機(jī)電一體化 提供 支持和便攜式的設(shè)備完成數(shù)控的研究。作者還要感謝滇 際資源巨大的持續(xù)支持。 作者還希望感謝各方支持這項(xiàng)研究。 參考文獻(xiàn) 1 . u., 1997, 132 of 2000, 143 ., ., . ., of 000 n 9594 of 2000, 87- 90. 5 ., ., l., . ., 2000, 986 . ., of a rm a of 001 001, 14447 ., . ., 2000, 1378 ., . . ., a J. 6, 4101996. 9 T. 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