(完整版)_畢業(yè)設(shè)計(jì)英文翻譯_(譯文).doc

1、編號(hào)：畢業(yè)設(shè)計(jì) ( 論文 ) 外文翻譯（譯文）學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)生姓名：趙盛偉學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師單位：姓名：職稱(chēng)：桂林航天工業(yè)學(xué)院梁偉高級(jí)工程師2012年5月15日數(shù)控車(chē)床第一課現(xiàn)代數(shù)控車(chē)床的組成車(chē)床是一種能將工件毛坯上多余的材料切除掉的機(jī)床，毛坯被安裝在主軸上并繞主軸旋轉(zhuǎn)。這種機(jī)床主要用來(lái)加工旋轉(zhuǎn)零件的表面和端面。在所有的金屬切削中，大多數(shù)都采用鋒利的單刃刀具，現(xiàn)代數(shù)控車(chē)床刀具被牢固地固定在轉(zhuǎn)塔刀架上，使其準(zhǔn)確地移動(dòng)。轉(zhuǎn)塔刀架有自動(dòng)換刀功能，用來(lái)快速將舊刀換出并將新刀換至其切削位置。前刀架將刀具從主軸軸線之下上移至工件，而后刀架則將刀具從主軸軸線之上移至工件。因此，

2、有前后刀架的車(chē)床，可以從工件的上方和下方同時(shí)進(jìn)行切削。車(chē)床主要是為了進(jìn)行車(chē)外圓、車(chē)端面和鏜孔等項(xiàng)工作而設(shè)計(jì)的機(jī)床。車(chē)削很少在其他種類(lèi)的機(jī)床上進(jìn)行，而且任何一種其他機(jī)床都不能像車(chē)床那樣方便地進(jìn)行車(chē)削加工。由于車(chē)床還可以用來(lái)鉆孔和鉸孔，車(chē)床的多功能性可以使工件在一次安裝中完成幾種加工。因此，在生產(chǎn)中使用的各種車(chē)床比任何其他種類(lèi)的機(jī)床都多。車(chē)床的基本部件有：床身、主軸箱組件、尾座組件、溜板組件、絲杠和光杠。床身是車(chē)床的基礎(chǔ)件。它常是由經(jīng)過(guò)充分正火或時(shí)效處理的灰鑄鐵或者球墨鐵制成。它是一個(gè)堅(jiān)固的剛性框架，所有其他基本部件都安裝在床身上。通常在床身上有內(nèi)外兩組平行的導(dǎo)軌。有些制造廠對(duì)全部四條導(dǎo)軌都采用導(dǎo)

3、軌尖朝上的三角形導(dǎo)軌（即山形導(dǎo)軌），而有的制造廠則在一組或者兩組中采用一個(gè)三角形導(dǎo)軌和一個(gè)矩形導(dǎo)軌。導(dǎo)軌要經(jīng)過(guò)精密加工以保證其直線度精度。為了抵抗磨損和擦傷，大多數(shù)現(xiàn)代機(jī)床的導(dǎo)軌是經(jīng)過(guò)表面淬硬的，但是在操作時(shí)還應(yīng)該小心，以避免損傷導(dǎo)軌。導(dǎo)軌上的任何誤差，常常意味著整個(gè)機(jī)床的精度遭到破壞。主軸箱安裝在內(nèi)側(cè)導(dǎo)軌的固定位置上，一般在床身的左端。它提供動(dòng)力，并可使工件在各種速度下回轉(zhuǎn)。它基本上由一個(gè)安裝在精密軸承中的空心主軸和一系列變速齒輪( 類(lèi)似于卡車(chē)變速箱 ) 所組成。通過(guò)變速齒輪，主軸可以在多種轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)。大多數(shù)車(chē)床有812 種轉(zhuǎn)速，一般按等比級(jí)數(shù)排列。而且在現(xiàn)代機(jī)床上只需扳動(dòng)24 個(gè)手柄，就能

4、得到全部轉(zhuǎn)速。一種正在不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)是通過(guò)電氣的或者機(jī)械的裝置進(jìn)行無(wú)級(jí)變速。由于機(jī)床的精度在很大程度上取決于主軸，因此，主軸的結(jié)構(gòu)尺寸較大，通常安裝在預(yù)緊后的重型圓錐滾子軸承或球軸承中。主軸中有一個(gè)貫穿全長(zhǎng)的通孔，長(zhǎng)棒料可以通過(guò)該孔送料。主軸孔的大小是車(chē)床的一個(gè)重要尺寸，因此當(dāng)工件必須通過(guò)主軸孔供料時(shí)，它確定了能夠加工的棒料毛坯的最大尺寸。尾座組件主要由三部分組成。底板與床身的內(nèi)側(cè)導(dǎo)軌配合，并可以在導(dǎo)軌上作縱向移動(dòng)。底板上有一個(gè)可以使整個(gè)尾座組件夾緊在任意位置上的裝置。尾座體安裝在底板上， 可以沿某種類(lèi)型的鍵槽在底板上橫向移動(dòng)，使尾座能與主軸箱中的主軸對(duì)正。尾座的第三個(gè)組成部分是尾座套筒。它是

5、一個(gè)直徑通常大約在 5176mm（23 英寸）之間的鋼制空心圓柱體。通過(guò)手輪和螺桿，尾座套筒可以在尾座體中縱向移入和移出幾個(gè)英寸。車(chē)床的規(guī)格用兩個(gè)尺寸表示。第一個(gè)稱(chēng)為車(chē)床的床面上最大加工直徑。這是在車(chē)床上能夠旋轉(zhuǎn)的工件的最大直徑。它大約是兩頂尖連線與導(dǎo)軌上最近點(diǎn)之間距離的兩倍。第二個(gè)規(guī)格尺寸是兩頂尖之間的最大距離。車(chē)床床面上最大加工直徑表示在車(chē)床上能夠車(chē)削的最大工件直徑，而兩頂尖之間的最大距離則表示在兩個(gè)頂尖之間能夠安裝的工件的最大長(zhǎng)度。普通車(chē)床是生產(chǎn)中最經(jīng)常使用的車(chē)床種類(lèi)。它們是具有前面所敘的所有那些部件的重載機(jī)床，并且除了小刀架之外，全部刀具的運(yùn)動(dòng)都有機(jī)動(dòng)進(jìn)給。它們的規(guī)格通常是： 車(chē)床床面

6、上最大加工直徑為 305610mm（ 1224 英寸）；但是，床面上最大加工直徑達(dá)到 1270mm（50 英寸）和兩頂尖之間距離達(dá)到 3658mm 的車(chē)床也并不少見(jiàn)。 這些車(chē)床大部分都有切屑盤(pán)和一個(gè)安裝在內(nèi)部的冷卻液循環(huán)系統(tǒng)。小型的普通車(chē)床車(chē)床床面最大加工直徑一般不超過(guò) 330mm（ 13 英寸） - 被設(shè)計(jì)成臺(tái)式車(chē)床，其床身安裝在工作臺(tái)或柜子上。雖然普通車(chē)床有很多用途，是很有用的機(jī)床，但是更換和調(diào)整刀具以及測(cè)量工件花費(fèi)很多時(shí)間，所以它們不適合在大量生產(chǎn)中應(yīng)用。通常，它們的實(shí)際加工時(shí)間少于其總加工時(shí)間的30% 。此外，需要技術(shù)熟練的工人來(lái)操作普通車(chē)床，這種工人的工資高而且很難雇到。然而，操作工

7、人的大部分時(shí)間卻花費(fèi)在簡(jiǎn)單的重復(fù)調(diào)整和觀察切屑過(guò)程上。因此，為了減少或者完全不雇用這類(lèi)熟練工人，六角車(chē)床、螺紋加工車(chē)床和其他類(lèi)型的半自動(dòng)和自動(dòng)車(chē)床已經(jīng)很好地研制出來(lái)，并已經(jīng)在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。普通車(chē)床作為最早的金屬切削機(jī)床的一種，目前仍然有許多有用的和為人要的特性和為人們所需的特性。現(xiàn)在，這些機(jī)床主要用在規(guī)模較小的工廠中，進(jìn)行小批量的生產(chǎn)，而不是進(jìn)行大批量的和產(chǎn)。在現(xiàn)代的生產(chǎn)車(chē)間中，普通車(chē)床已經(jīng)被種類(lèi)繁多的自動(dòng)車(chē)床所取代，諸如自動(dòng)仿形車(chē)床，六角車(chē)床和自動(dòng)螺絲車(chē)床?，F(xiàn)在，設(shè)計(jì)人員已經(jīng)熟知先利用單刃刀具去除大量的金屬余量，然后利用成型刀具獲得表面光潔度和精度這種加工方法的優(yōu)點(diǎn)。這種加工方法的生產(chǎn)

8、速度與現(xiàn)在工廠中使用的最快的加工設(shè)備的速度相同。普通車(chē)床的加偏差主要信賴(lài)于操作者的技術(shù)熟練程度。設(shè)計(jì)工程師應(yīng)該認(rèn)真地確定由熟練工人在普通車(chē)床上加工的試驗(yàn)件的公差。在把試驗(yàn)伯重新設(shè)計(jì)為生產(chǎn)零件時(shí)，應(yīng)該選用經(jīng)濟(jì)的公差。六角車(chē)床 對(duì)生產(chǎn)加工設(shè)備來(lái)說(shuō)，目前比過(guò)去更注重評(píng)價(jià)其是否具有精確的和快速的重復(fù)加工能力。應(yīng)用這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)價(jià)具體的加工方法，六角車(chē)床可以獲得較高的質(zhì)量評(píng)定。在為小批量的零件（ 100200 件）設(shè)計(jì)加工方法時(shí)，采用六角車(chē)床是最經(jīng)濟(jì)的。為了在六角車(chē)床上獲得盡可能小的公差值，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該盡量將加工工序的數(shù)目減至最少。自動(dòng)螺絲車(chē)床 自動(dòng)螺絲車(chē)床通被分為以下幾種類(lèi)型：?jiǎn)屋S自動(dòng)、多軸自動(dòng)和自動(dòng)夾

9、緊車(chē)床。自動(dòng)螺絲車(chē)床最初是被用來(lái)對(duì)螺釘和類(lèi)似的帶有螺紋的零件進(jìn)行自動(dòng)化和快速加工的。但是，這種車(chē)床的用途早就超過(guò)了這個(gè)狹窄的范圍?，F(xiàn)在，它在許多種類(lèi)的精密零件的大批量生產(chǎn)中起著重要的作用。工件的數(shù)量對(duì)采用自動(dòng)螺絲車(chē)床所加工的零件的經(jīng)濟(jì)性有較大的影響。如果工件的數(shù)量少于 1000 件，在六角車(chē)床上進(jìn)行加工比在自動(dòng)螺絲車(chē)床上加工要經(jīng)濟(jì)得多。如果計(jì)算出最小經(jīng)濟(jì)批量，并且針對(duì)工件批量正確地選擇機(jī)床，就會(huì)降低零件的加工成本。自動(dòng)仿形車(chē)床 因?yàn)榱慵谋砻娲植诙仍诤艽蟪潭壬先Q于工件材料、刀具、進(jìn)給量和切削速度，采用自動(dòng)仿形車(chē)床加工所得到的最小公差一定是最經(jīng)濟(jì)的公差。在某些情況下，在連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中，只進(jìn)行一

10、次切削加工時(shí)的公差可以達(dá)到 0.05mm。對(duì)于某些零件，槽寬的公差可以達(dá)到0.125mm。鏜孔和休用單刃刀具進(jìn)行精加工時(shí)，公差可達(dá)到0.0125mm。在希望獲得最大主量的大批量生產(chǎn)中， 進(jìn)行直徑和長(zhǎng)度的車(chē)削時(shí)的最小公差值為0.125mm 是經(jīng)濟(jì)的。車(chē)床有以下幾個(gè)部分組成：1. 傾斜的床身床身是機(jī)床的基體，用來(lái)支承安裝在它上面的所有零件，并且給落下的切屑提供路徑。床身一般都做成傾斜式的，目的是讓切屑很容易地落下來(lái)。為了衰減振動(dòng)，車(chē)床床身通常是由灰鑄鐵或者球墨鑄鐵鑄造而成的。床身上有導(dǎo)軌，可以使拖板沿其長(zhǎng)度方向滑動(dòng)。床身的高度應(yīng)該合適，使技術(shù)人員能夠容易且舒適地進(jìn)行操作。2. 主軸箱主軸箱安裝在床

11、身的左側(cè)，里面包括主軸和能提供許多不同主軸轉(zhuǎn)速的變速齒輪（也有一些使用摩擦力、 電力或者液力以提供可變的主軸轉(zhuǎn)速）。主軸是通過(guò)變速箱驅(qū)動(dòng)的。主軸箱安裝在內(nèi)側(cè)導(dǎo)軌的固定位置上，一般在床身的左端。它提供動(dòng)力，并可使工件在各種速度下回轉(zhuǎn)。它基本上由一個(gè)安裝在精密軸承中的空心主軸和一系列變速齒輪 ( 類(lèi)似于卡車(chē)變速箱 ) 所組成。通過(guò)變速齒輪，主軸可以在多種轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)。大多數(shù)車(chē)床有 812 種轉(zhuǎn)速，一般按等比級(jí)數(shù)排列。而且在現(xiàn)代機(jī)床上只需扳動(dòng) 24 個(gè)手柄，就能得到全部轉(zhuǎn)速。一種正在不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)是通過(guò)電氣的或者機(jī)械的裝置進(jìn)行無(wú)級(jí)變速。3. 支架支架的功用主要是連接主軸并夾緊工件。4. 拖板拖板是功用

12、主要是將刀具向旋轉(zhuǎn)著的工件移動(dòng)。包括床鞍、橫向拖板和拖板箱。5. 尾架尾架主要用來(lái)支撐工件的右端。6. 加工控制單元由電子控制軟件組成，讀取和說(shuō)明指令程序并將其轉(zhuǎn)化成機(jī)床的機(jī)械運(yùn)動(dòng)或者其他處理設(shè)備的運(yùn)動(dòng)。簡(jiǎn)單地說(shuō)， MCU就是一個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)和處理輸入的數(shù)字控制程序的計(jì)算機(jī)。7. 轉(zhuǎn)塔刀架不同的加工操作需要不同的刀具，轉(zhuǎn)塔刀架就是用來(lái)夾持刀具并且在換刀過(guò)程中用新的刀具代替舊刀具。大家都知道，數(shù)控車(chē)床上的轉(zhuǎn)塔刀架主要是在需要的時(shí)候，迅速更換刀具。因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況下，生產(chǎn)一個(gè)零件往往需要好幾種刀具。目前使用過(guò)的刀具必須快速被替換以進(jìn)行接下來(lái)的加工操作?；谶@個(gè)原因，大多數(shù)的數(shù)控機(jī)床配備有自動(dòng)換刀器，比如

13、加工中心上配有刀庫(kù)，數(shù)控車(chē)床上配有轉(zhuǎn)塔刀架等。他們?cè)试S在操作不中斷的情況下?lián)Q刀。通常，自動(dòng)換刀器用它的機(jī)械手將刀具夾緊，并拉出來(lái)用另外一個(gè)刀具替換。在大多數(shù)有自動(dòng)換刀器的機(jī)床上，轉(zhuǎn)塔刀架可以向前或者向后任意轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)塔刀具上的每一把刀具都有編號(hào)，以區(qū)別于刀架上的其他刀具。刀具可以安裝在刀架正面，也可以安裝在刀架側(cè)面。一旦接收到從MCU發(fā)出的換刀指令，刀架就移動(dòng)到安全的換刀位置，找到并拉出舊的刀具，再換上新刀，然后繼續(xù)移動(dòng)到程序規(guī)定的用新刀切削工件的位置。對(duì)于裝備有可編程尾架的車(chē)削中心來(lái)說(shuō)，在執(zhí)行換刀操作之前，尾架必須先退回。第二課數(shù)控車(chē)床的運(yùn)動(dòng)軸CNC設(shè)備是通過(guò)多種直線運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)完成某種加工

14、操作的。不同的機(jī)床的不同的運(yùn)動(dòng)，具體的運(yùn)動(dòng)方式是根據(jù)機(jī)床要制造的零件設(shè)計(jì)的，例如：工作臺(tái)可以在水平面運(yùn)動(dòng)（沿 X 軸、Y 軸線運(yùn)動(dòng)），主軸可以在垂直上運(yùn)動(dòng)（沿 Z 軸線運(yùn)動(dòng)）?；镜臋C(jī)床軸線運(yùn)動(dòng)應(yīng)該遵守右手定則。比如，主軸的運(yùn)動(dòng)基本上是沿著 +Z 軸方向的。這個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)這樣一種指令， 主軸沿著 +X或者 +Y方向的運(yùn)動(dòng)要通過(guò)工作臺(tái)沿著相反的方向即 X 或者 Y 方向的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。我們討論 CNC車(chē)床時(shí)，在本文中只考慮基本的兩軸運(yùn)動(dòng)。數(shù)控車(chē)床中最重要的兩個(gè)軸是Z 軸和 X 軸。 Z 軸表示沿著主軸軸線方向。+Z 表示遠(yuǎn)離主軸或者工件的方向，-Z 表示靠近主軸或工件的方向。X 軸表示沿著橫向托板運(yùn)

15、動(dòng)方向。 +X 表示遠(yuǎn)離主軸軸線的方向，-X 表示靠近主軸軸線或者進(jìn)入工件的方向。除了Z 軸和 X 軸，有些機(jī)床具有可編程尾座，用W軸表示尾座的運(yùn)動(dòng)，這時(shí)W軸就是這類(lèi)機(jī)床的第三軸。更復(fù)雜的車(chē)削中心也可以有第四個(gè)軸。第三課數(shù)控車(chē)床加工用刀具現(xiàn)代刀具技術(shù)已經(jīng)主生了帶有可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片的刀具，雖然這些刀具的初始研制投資有點(diǎn)高，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)的利益來(lái)看，它們卻節(jié)省了工作時(shí)間和刀具的重磨費(fèi)用。用壞的刀片只需要用工廠預(yù)定的新刀換掉就可以了。只要改變機(jī)夾刀片的規(guī)格級(jí)別，就可以用同一把刀具加工不同的材料，因此刀具庫(kù)存量也減少了。高強(qiáng)度的硬質(zhì)合金刀片使得刀具可以切削很硬的工件材料，然而，很大的切削要求有足夠的主軸

16、動(dòng)力，因此機(jī)床必須有足夠的剛度。硬質(zhì)合金刀片的主要缺點(diǎn)是它們的脆性和對(duì)振動(dòng)有敏感性，因此，如果使用不當(dāng)，會(huì)引起刀片的破損和開(kāi)裂。使用硬質(zhì)合金刀片有很多優(yōu)點(diǎn)。首先，它具有高速切削能力（大約比高速剛速度高23 倍），此外還能減少刀具的庫(kù)存量和節(jié)省重磨時(shí)間和費(fèi)用。單點(diǎn)刀具和另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是用于切削的機(jī)夾刀片的刀尖圓弧半徑數(shù)值十分精確。這樣，對(duì)于任何刀具， 它的刀尖圓弧的中心都可以精確地確定。這就使得刀具補(bǔ)償和數(shù)控編程工作更加簡(jiǎn)單。1. 刀片材料關(guān)于車(chē)削加工，有四種重要材料可以用來(lái)做刀片：(1) 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金是通過(guò)有晶格中燒結(jié)碳化鎢形成的。(2) 涂層硬質(zhì)合金給硬質(zhì)合金刀片鍍一層耐磨材料可以使其耐磨

17、提高 200% 500%。涂層材料包括碳化鈦和氧化鋁 （一種陶瓷）。涂層工藝還給鋼、 鑄鐵以及非鐵材料提供了優(yōu)良性能。(3) 陶瓷陶瓷是一種不含有金屬結(jié)合的非常硬的材料。它具有優(yōu)越的抵抗磨損和熱負(fù)荷的能力。形成陶瓷的最常用的材料是氧化鋁。經(jīng)常向氧化鋁里面加入諸如碳化鈦或氧化鈦的添加劑，可以用很高的切削速度加工很硬的材料，而且?guī)缀醪粫?huì)影響刀具壽命。另外，它加工出的表面質(zhì)量也比其他材料的刀具加工出的好。陶瓷的主要缺點(diǎn)是它們的耐沖擊和耐振動(dòng)性差，如此一來(lái)，僅能用于沖擊載荷比較低的加工中。(4) 金剛石有兩種類(lèi)型的的金剛石刀具材料。一種是單晶天然金剛石片，它有很強(qiáng)的耐磨性但抗沖擊性差。另外一種是由較小

18、的人造金剛石晶體在高溫、高壓下與碳化物基材料溶合而成的。這種材料具有比較好的抗沖擊載荷的能力。金剛石刀具比硬質(zhì)合金刀具有了很大的改善。在刀具壽命得到很大改善的前提下，可以用很高的切削速度得到比較好的加工表面。2. 刀片形狀刀片有不同的形狀和尺寸。刀片的形狀決定了它的強(qiáng)度和切削刃的數(shù)目。車(chē)削加工所使用的刀片主要有六種：圓形刀片、六邊形刀片、方形刀片、平行四邊形刀片、菱形刀片和三角形刀片。其中最硬的是圓形刀片，然后是六邊形刀片、 方形刀片、平行四邊形刀片、 菱形刀片和三角形刀片。因?yàn)檫@些刀具非常堅(jiān)硬，所以使用時(shí)可以得到比較高的精度等級(jí)。當(dāng)硬質(zhì)合金刀具用于鏜削時(shí)，也可以磨出更精確的刀尖圓弧直徑，同時(shí)

19、可以縮短磨削時(shí)間。根據(jù)所切削的材料，切削速度經(jīng)?？梢蕴岣?2 3 倍，進(jìn)給量也可以增加 25%或者更多。為車(chē)削加工選擇刀片時(shí)，可參考發(fā)以下原則：（ 1） 盡可能選擇強(qiáng)度最高的刀片形狀；（ 2） 選擇最小的刀片尺寸；（ 3） 盡可能選擇最大的刀尖圓弧半徑；（ 4） 選擇柄徑最大、懸臂最小的鏜刀。第四課 車(chē)床的基本操作本課將討論最基本的車(chē)床操作：車(chē)端面、車(chē)外圓、車(chē)槽、切斷、鉆孔、鏜孔和車(chē)螺紋。其中有一些切削是要在零件的外表面（用 OD 表示）和內(nèi)表面（用 ID 表示）上完成。1. 端面車(chē)削端面車(chē)削得到的是一個(gè)平面，既可以是工件的整個(gè)端面，也可以是類(lèi)似軸肩的環(huán)狀中間平面。這種操作只切削毛坯的頂端，這

20、樣產(chǎn)生的端面垂直于毛坯的中心線，也比較光滑，刀具以垂直天工件中心線的方向進(jìn)給。在端面車(chē)削過(guò)程中，進(jìn)給是由橫向拖板提給的，而切削深度是由拖板或者復(fù)合支架控制的，在端面車(chē)削中，刀具通常被夾在拖板上，防止切削力將刀具推離工件，在大多數(shù)的端面的車(chē)削中，工件都是被裝夾在支架或者法蘭盤(pán)上的。2. 外圓車(chē)削外圓車(chē)削是沿著旋轉(zhuǎn)工件的外圓去除多余的材料。這種操作可以產(chǎn)生不同的輪廓外形，包括圓柱、圓錐面、成形面以及軸肩。圓柱車(chē)削是所有車(chē)削加工最簡(jiǎn)單和常見(jiàn)的。工件旋轉(zhuǎn)一周可以產(chǎn)生一個(gè)圈，其圓心落在車(chē)床主軸軸線上；軸線進(jìn)給使得這個(gè)運(yùn)動(dòng)一次次重復(fù)。最終，已加工表面就是一個(gè)圓柱面。一般先粗加工一次，再跟一道或幾道精加工。

21、3. 切槽和切斷在切槽和切斷操作中，刀具只有橫向進(jìn)給，也就是說(shuō)，這兩種操作都要求刀具沿著垂直工件軸線的方向進(jìn)給。切削刃在刀具的一端，車(chē)螺紋之前通常要有退刀槽，從而保證螺紋與軸肩完全切合。切斷指從棒形主材上切下零件。切斷操作使用切斷刀，切斷刀是一端有切削刃錐形體。刀具沿著垂直工件的方向進(jìn)給，直到零件徹底從棒形主材上分離下來(lái)為止。4. 鉆孔鉆削加工通常都是在鉆床是完成的。有時(shí)鉆削加工也可以在車(chē)床上完成，加工時(shí)，工件被裝在夾頭里并隨著夾頭一起旋轉(zhuǎn)。鉆頭通常安裝在鉆頭卡盤(pán)或軸襯中， 并向旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)給。 使用高速鋼的螺旋鉆配備中心鉆，但如果使用扁鉆或硬質(zhì)合金鉆就沒(méi)在這個(gè)必要了。中心鉆中能用來(lái)擴(kuò)大預(yù)先加

22、工的孔，而不能在實(shí)體材料上鉆孔。 中心鉆的特點(diǎn)是有較高的生產(chǎn)力、較高的加工精度和優(yōu)良的鉆削表面質(zhì)量。5. 鏜削加工鏜削加工是一種內(nèi)圓加工。這種操作是用鏜桿或者合適的內(nèi)圓加工刀具在工件內(nèi)表面完成的。如果工件的初始狀態(tài)是實(shí)體的，則需要先進(jìn)行鉆削加工。這時(shí)，鉆頭被裝夾在尾座里并向工件進(jìn)給。鏜孔可以使孔的尺寸更精確、圓度更高，此外還能加工內(nèi)部錐度和輪廓。6. 螺紋車(chē)削當(dāng)進(jìn)行螺紋車(chē)削時(shí)，車(chē)床主軸必須保持一個(gè)不變的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定。兩者之間的關(guān)系主要取決于所要切削的螺距大小。這種包括在圓柱或圓錐體的外表面或者內(nèi)表面切削出螺紋槽。這些螺旋線一般都有一定的角度，多為。兩個(gè)齒形之間的距離叫做螺距。刀具向工件材料進(jìn)刀時(shí)，

23、其切削通常為，進(jìn)給方向與工件的中心線垂直，進(jìn)給率等于螺距。在切削螺紋操作中，工件也可被夾持在夾盤(pán)里，所使用的刀具形式必須和將要切削的螺旋線輪廓精確符合，例如，三角形刀具必須用來(lái)切削三角形螺紋等。第五課 車(chē)削加工的切削速度和進(jìn)給量對(duì)于車(chē)削來(lái)加工來(lái)說(shuō)，刀具速度定義為工件邊緣上一點(diǎn)經(jīng)過(guò)刀具的線速度。它在數(shù)值上等于每 1min 內(nèi)工件邊緣上的指定點(diǎn)沿切線方向移動(dòng)的距離。工件表面的速度與其轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系如下：切削速度 =式中 D 工件的外徑；N 機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速。表面切削速度主要取決于被加工材料和切削刀具的材質(zhì)，這個(gè)數(shù)值可以從切削工具制造商所提供的手冊(cè)和資料上查到。還有一些可變因數(shù)會(huì)影響切削速度的最佳值，

24、包括刀具的幾何參數(shù)、所用潤(rùn)滑或冷卻液的類(lèi)型、進(jìn)給量和切削深度。刀具進(jìn)給率是指工件每轉(zhuǎn)一周，刀具相對(duì)工件的進(jìn)給速率。進(jìn)給量的多少取決于許多因素，例如要求的已加工表面、切削深度和所采用的刀具幾何參數(shù)。比較小的進(jìn)給量能產(chǎn)生較好的已加工表面，而在刀具和工件直接接觸期間，比較大的進(jìn)給量能減少加工時(shí)間。因此，一般情況下，常常使用較大的進(jìn)給量進(jìn)行粗加工，而使用較小的進(jìn)給量進(jìn)行精加工。再一次說(shuō)明，從手冊(cè)中可以得到加工制造者所提供的推薦進(jìn)給量值，僅作為參考。第六課車(chē)削加工中的一些定義1. 進(jìn)給方向右手刀具通常沿著主軸軸線方向從右向左進(jìn)刀，左手刀具正好相反。2. 術(shù)語(yǔ)用于車(chē)外圓和端面的單點(diǎn)刀具的刀刃必須有一些特定

25、角度，這樣可以延長(zhǎng)刀具的壽命并提高切削效率。這些角度可在圖6-1 中找出，圖 6-1以下一些角度：有（ 1） 刀具圓弧半徑：有刀尖圓弧半徑的刀具產(chǎn)生令人滿(mǎn)意的已加工表面，而且能延長(zhǎng)刀具的壽命。（ 2） 切深方向前角：切深方向前角在刀具上的作用是引導(dǎo)切屑離開(kāi)工件并流向刀架。這個(gè)角度做在硬質(zhì)合金刀片的頂面和沿長(zhǎng)度方向的刀桿之間。（ 3） 進(jìn)給方向前角：進(jìn)給方向前角在刀具上的作用是引導(dǎo)切屑離開(kāi)工件并流向刀具的一面，這個(gè)角度做在硬質(zhì)合金刀片的頂面和沿寬度方向的刀桿之間。（ 4） 進(jìn)給方向后角：切深方向后角使刀具的側(cè)面進(jìn)入工件進(jìn)行（切削）。（ 5） 切深方向后角：切深方向后角使刀具的端面進(jìn)入工件進(jìn)行（切

26、削）。（ 6） 主偏角：在切削過(guò)程中，主偏角能提高刀具的剪切力并產(chǎn)生比較薄的切屑。（ 7） 副偏角：在車(chē)削過(guò)程中，副偏角能使刀具和工件之間保持一定的距離。3. 前角和切削力如前所述，刀具的前角有助于清除切屑。此角度也有助于保護(hù)刀具免受過(guò)多的熱載荷與摩擦作用。在大多數(shù)情況下，使用來(lái)產(chǎn)生負(fù)的前角和進(jìn)給方向前角。對(duì)于較軟的材料和較脆的零件，一般采用正的前角和進(jìn)給方向前角（參考圖圖6-2 ）。圖 6-2 前角和切削力摘要精密車(chē)床主軸箱的最佳設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。三種不同的外部形狀主軸箱探索。由于熱變形產(chǎn)生的熱量是主軸軸承所考慮的。我們的目標(biāo)是盡量減少在切削點(diǎn)的工件整體變形。約束是強(qiáng)制的基本自然頻率，比工作頻

27、率更高，以降低動(dòng)態(tài)撓度。設(shè)計(jì)變量包括外形尺寸，主軸軸承的位置，主軸軸承的剛度，散熱片的尺寸和散熱片的位置。利用遺傳算法來(lái)解決這些混合變量?jī)?yōu)化問(wèn)題。 通過(guò)三個(gè)不同類(lèi)型的主軸箱， 發(fā)現(xiàn)和討論最佳的解決方案。關(guān)鍵詞：優(yōu)化設(shè)計(jì)；車(chē)床主軸箱文章概要1簡(jiǎn)介2遺傳算法3發(fā)熱和軸承的剛度4設(shè)計(jì)實(shí)例411 例 1：I 型啟閉412 例 2：II型啟閉4 1 3 例 3：III型啟閉5結(jié)論參考文獻(xiàn)精密車(chē)床主軸箱的優(yōu)化設(shè)計(jì)1簡(jiǎn)介眾所周知，為了設(shè)計(jì)一個(gè)高品質(zhì)精密車(chē)床， 靜態(tài)和動(dòng)態(tài)載荷必須加以考慮。該車(chē)床的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)剛度對(duì)工件的幾何形狀，加工精度的影響。在以前的研究中，最常用的參數(shù)，優(yōu)化主軸剛度，主軸軸承數(shù)量的安排。除

28、了這些加工過(guò)程的精度，也由工件的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)和直徑的影響。最近的研究表明，在切割過(guò)程主軸軸承產(chǎn)生的熱量也是造成加工誤差的主要因素。該結(jié)構(gòu)中的溫度分布是由熱源，傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)材料的系數(shù)，對(duì)流結(jié)構(gòu)和空中接口幾何系數(shù)。因此，一個(gè)全面的解決方案，設(shè)計(jì)精密車(chē)床應(yīng)該包括上述所有因素。本文的目的是在最佳的設(shè)計(jì)過(guò)程中包括精密車(chē)床最大產(chǎn)量，剛度主軸箱大多數(shù)參數(shù)。設(shè)計(jì)變量使用的徑向和軸向的主軸軸承剛度，這些軸承的部位，車(chē)頭形狀，散熱片的位置和散熱片的尺寸。這種優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)是盡量減少工件的整體變形和約束，需要從根本上啟閉自然頻率，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于運(yùn)行速度。工件的變形是由于立體靜態(tài)切削力以及車(chē)頭的熱變形。主要熱源假設(shè)來(lái)自三個(gè)主

29、軸軸承，熱傳導(dǎo)和對(duì)流兩種傳輸也需考慮。由于一些設(shè)計(jì)變量是離散變量，有些是連續(xù)變量，優(yōu)化問(wèn)題是一個(gè)混合變數(shù)的問(wèn)題。遺傳算法（ GA）是采用的最佳解決方案。2遺傳算法遺傳算法已被廣泛應(yīng)用于近年來(lái)的各個(gè)領(lǐng)域。三個(gè)主要業(yè)務(wù)是建立了模擬的生物世界自然演化過(guò)程。該復(fù)制操作的父代更好的選擇個(gè)人和再現(xiàn)他們的后代一代。通過(guò)這一行動(dòng)，在后人中更好的人的比例將逐漸增加。交叉操作負(fù)責(zé)的是由父母之間基因互換產(chǎn)生新的后代。新的后代有些可能是比他們的父母更好，但是有些人可能會(huì)更糟。更好的將有更大的機(jī)會(huì)在下一代服務(wù)繁殖力的行動(dòng)。該行動(dòng)旨在恢復(fù)突變?cè)谄渌麅蓚€(gè)操作失去有用的遺傳模式。在這次行動(dòng)中，通過(guò)改變一個(gè)人基因中一個(gè)非常小的

30、隨機(jī)過(guò)程和概率創(chuàng)建一個(gè)新的個(gè)人。同樣，這可能是更好的新的個(gè)人或比原來(lái)的差。如果是更好，這將有一個(gè)接受手術(shù)繁殖的好機(jī)會(huì)。由于變異操作，不如其他兩個(gè)操作重要的是突變率通常很低。重復(fù)執(zhí)行這些操作，好幾代人創(chuàng)建和最佳的個(gè)人將最終出現(xiàn)。要實(shí)現(xiàn)一個(gè)遺傳算法通常使用二進(jìn)制字符串。一代中的每一個(gè)二進(jìn)制字符串代表一個(gè)人。在每個(gè)設(shè)計(jì)變量占用一個(gè)字符串中指定位的特定位置和長(zhǎng)度。每個(gè)設(shè)計(jì)變量的二進(jìn)制值表示該變量的編碼值。該設(shè)計(jì)變量的實(shí)際值可以通過(guò)一個(gè)解碼公式獲得。由于二進(jìn)制變量的值是整數(shù)和離散的，具備了遺傳算法的性質(zhì)，用它來(lái)解決離散變量問(wèn)題。然而，總是可以連續(xù)變量離散化，劃分為許多離散點(diǎn)之間的上限和下限，因此遺傳算法

31、仍然可以被用來(lái)獲取具有連續(xù)變量的最優(yōu)解。一般的數(shù)學(xué)優(yōu)化公式如下(1)目標(biāo)功能，和是平等的和不平等的限制，xk 代表第 k 個(gè)設(shè)計(jì)變量， P ,M和 ndv 代表平等的約束，不等式約束和設(shè)計(jì)變量的數(shù)目;xl k 和 xuk 是第 k個(gè)設(shè)計(jì)變量的下限和上限。由于遺傳算法是一種無(wú)約束最大化算法，使用GA約束優(yōu)化問(wèn)題首先轉(zhuǎn)換為一個(gè)無(wú)約束問(wèn)題。它的外部函數(shù)通過(guò)轉(zhuǎn)換的方法來(lái)進(jìn)行。原來(lái)的目標(biāo)函數(shù)是增加了一個(gè)項(xiàng)，形成了新的目標(biāo)函數(shù)。(2)其中 r 是給定的參數(shù)，如果是違反約束，否則。很明顯，如果沒(méi)有約束沖突，等式2 是沒(méi)有原來(lái)的目標(biāo)函數(shù)。另一方面，較大的約束違規(guī)時(shí)，考慮到較大的原始成本函數(shù)的罰項(xiàng)。最終在最佳的

32、罰項(xiàng)，收益率應(yīng)該成為零一個(gè)可行的辦法。對(duì)于最小化問(wèn)題，增廣目標(biāo)函數(shù)（公式 2）進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為(3)其中 fmax 是一個(gè)常量，它比最大的一代更大。轉(zhuǎn)換后的目標(biāo)函數(shù)作為適應(yīng)度函數(shù)來(lái)解決約束優(yōu)化問(wèn)題，使用遺傳算法。3發(fā)熱和軸承的剛度在機(jī)床操作的主要熱源，包括切割過(guò)程中熱量和主軸軸承產(chǎn)生的熱量。據(jù)推測(cè)，大部分的切削熱是由冷卻液通過(guò)主軸產(chǎn)生，因此產(chǎn)生的熱量帶走主要是軸承熱引起的熱變形。(4) Hf =1.04710 - 4 nM n 是軸承（轉(zhuǎn)）旋轉(zhuǎn)速度， M 是總的軸承（不適用毫米），摩擦產(chǎn)生的扭矩和Hf （W）的熱量。式中的摩擦力矩M是兩個(gè)力矩的總和。其一是由于扭矩載荷，另一條是扭矩潤(rùn)滑油黏度。(5

33、) Ml f 1p1dm f 1是關(guān)系到一個(gè)軸承類(lèi)型和負(fù)荷因子，p1 是軸承的負(fù)荷（），=Ndm是軸承（毫米）的平均直徑(6) Mv= 10- 7f 0( 0n) 23d3 如果 0 n2000(7) Mv=16010- 7f 0d3 如果 0n2000 F0 是與軸承類(lèi)型和潤(rùn)滑方法，0 是2潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)粘度 (mms)(8) C = Kd C 是徑向或軸向軸承剛性（ N 微米），K 為剛度系數(shù)，由軸承制造商提供， d（毫米）是軸承內(nèi)圈直徑在取得各軸承剛度和軸承產(chǎn)生的熱量數(shù)據(jù)，該主軸箱有限元模型的構(gòu)造，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)以及熱分析可以繼續(xù)進(jìn)行。(9)其中 ux , uy and uz 是在橫向，縱向和軸

34、向工件的靜態(tài)和熱位移分別。f 1 是從根本上啟閉自然頻率較低的，被指定為f 1 的限制。4設(shè)計(jì)實(shí)例這個(gè)文章舉了三種不同形狀的主軸箱說(shuō)明。 所有三個(gè)例子的車(chē)床主軸是由軸承支撐。其中兩個(gè)是在前端，第三個(gè)在主軸后端的。在前端有兩個(gè)軸承雙列滾子軸承（ NN3020），這是最接近夾頭的，一個(gè)雙列角接觸球軸承（ 7020ACD）。后面是另一種雙列軸承滾子軸承（NN3018）。主軸速度被假設(shè)為 2500 轉(zhuǎn)。工件的尺寸按照 JIS B6331 代碼檢驗(yàn)數(shù)控車(chē)床剛度和20毫米長(zhǎng)， 158 毫米直徑。其中的徑向，切向和軸向方向的自由端作用工件的切削力分別為 389 N， 648 N 和 1297N。最基本的啟閉

35、自然頻率必須大于70 赫茲。由于工作頻率比 70 赫茲少，動(dòng)態(tài)變形相對(duì)靜態(tài)撓度比較小。圖 4-1 顯示主軸模型和數(shù)字表示主軸軸承的地方可以找到。圖4-2顯示了主軸箱的外表面和散熱片被允許在周?chē)胖玫臄?shù)線。三種不同的主軸箱外部形狀研究在三個(gè)不同的例子。在每一個(gè)例子比較對(duì)加工精度的熱變形的影響，尋求最佳的設(shè)計(jì)。一個(gè)是在不考慮熱負(fù)荷，另一個(gè)包括熱效應(yīng)的解決方案。 MSC NASTRAN是用于分析結(jié)構(gòu)響應(yīng)。 三種不同的解決方案模塊（ SOL 101， SOL 103，SOL 153）是必要的。它們分別為靜態(tài)分析，模態(tài)分析和熱負(fù)荷分析。為了執(zhí)行自動(dòng)設(shè)計(jì)優(yōu)化迭代循環(huán)，一個(gè)UNIX 外殼腳本來(lái)控制開(kāi)發(fā)的 M

36、SC NASTRAN模塊，遺傳算法程序，接口程序的執(zhí)行順序。圖 4-1 主軸軸承模型和可能的位置圖 4-2 車(chē)頭形狀和散熱片可能的位置4.1.1例 1：I 型啟閉圖 4-3 顯示了 I 型車(chē)頭和變量x1 的類(lèi)型與尺寸正視圖。由于各種因素的制約，主軸中心高度不能改變。這一優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題的數(shù)學(xué)公式如下(10)(11) Subject tof 170(12) 350 x1450(13) 1 x24(14) 1 x34(15) 109 x41010(16) 108 x5109(17) 109 x61010(18) 10 x7 20(19) 20 x8 50(20) xi =0 or 1;i =9,17圖

37、 4-3 I 型啟閉在配方設(shè)計(jì)變量的含義是：x1 是啟閉層面 ; x2 和 x3 分別代表前軸承和后軸承地點(diǎn)， x4，x5 和 x6 是前滾子軸承，前軸承剛度角接觸球軸承和滾子軸承的后方， x7 ，x8 分別為散熱片厚度和散熱片的高度;xi 通過(guò) x17 確定是否散熱片應(yīng)在相應(yīng)的位置，其中1 表示散熱片在位置是必須的，0 表示散熱片在位置是不必要的。這些變量的上限和下限，給出了方程。該結(jié)構(gòu)的有限元模型包含 2367 節(jié)點(diǎn)，1360 HEXA8元素，36 PENTA元素，54 CQUAD4 元素和一些 CELAS1元素。經(jīng)過(guò) 30 年的世代遺傳算法的搜索，最佳的解決方案列于表4-1 。自然頻率見(jiàn)

38、表 4-2 。從表 4-1 可以觀察到熱負(fù)荷下的啟閉寬度小于不帶熱負(fù)荷。兩個(gè)熱負(fù)荷下的前軸承的剛度應(yīng)比不帶熱負(fù)荷的少。在熱負(fù)荷下的后軸承剛度需要一個(gè)比不帶熱負(fù)荷更高的值。厚度和散熱片加載條件下的兩個(gè)高度也不同。無(wú)熱負(fù)荷，散熱片只是作為加筋環(huán)，因此更厚。對(duì)于散熱的主軸軸承產(chǎn)生的熱量，他們更薄，更高。它也有興趣知道，在散熱片熱負(fù)荷只有在附近的地方安裝主軸軸承嵌入。 最根本的自然頻率大于 70 Hz 的兩種情況。在穩(wěn)定狀態(tài)的前部滾子軸承溫度為 56.7 C，角接觸球軸承溫度為 63 C，后方滾子軸承溫度為 44.2 C 周?chē)鷾囟葹?25因?yàn)榍敖墙佑|球軸承產(chǎn)生比其他兩個(gè)滾子軸承更多的熱量，它具有最高的

39、溫度。第二個(gè)最高溫度出現(xiàn)在前面滾子軸承徑向負(fù)荷較重的部位。后方滾子軸承以最小的徑向負(fù)荷，因此收益率最低的溫度上升。這些軸承產(chǎn)生的熱量被消耗在體內(nèi)通過(guò)傳導(dǎo)和對(duì)流的自由表面的啟閉到空氣中。圖4-4 顯示了在啟閉的溫度分布。因?yàn)榭偀崃壳懊娴膬蓚€(gè)軸承產(chǎn)生比由后軸承產(chǎn)生的熱量較大，在車(chē)頭前部的溫度較高。 圖 4-5 顯示了熱負(fù)荷下啟閉散熱片最佳形狀。表 4-3 條記錄在切削點(diǎn)和相應(yīng)的切削力方向剛度工件位移。表 4-1 優(yōu)化型解決方案 I 床頭表 4-2自然振動(dòng)頻率的I 型（赫茲）啟閉圖 4-4 I 型主軸箱的溫度分布圖 4-5 I 型的最佳形狀根據(jù)熱負(fù)荷啟閉表 4-3 撓度和剛度在切割點(diǎn)（ I 型主軸箱

40、）從表 4-3 可以看出，對(duì)工件的熱負(fù)荷下的總撓度的15.6 倍，是不考慮熱負(fù)荷。熱變形的效果確實(shí)明顯。4.1.2例 2：II型啟閉圖 4-6 顯示了 II 型車(chē)頭形狀和 x1, x2 和 x3 的三維變量。這些三維變量方面的限制是： 350 x1450, 80 x2 120, 50 x3100。我們的目標(biāo)還是要盡量減少在切割點(diǎn)的總撓度。其他設(shè)計(jì)變量和約束條件是例1 相同。x4 和x5 分別是前后軸承位置變量，x6 ,x7和x8 軸承剛度的變量 ;x9 和x10尺寸為散熱片的變量。對(duì)散熱片的位置變量通過(guò)x11到 x 19代表圖 4-6 型啟閉經(jīng)過(guò) 30 年的世代遺傳算法的搜索，最佳的解決方案列

41、于表4-4 ，自然頻率見(jiàn)表 4-5 。從表 4-4 可知，它是根據(jù)熱負(fù)荷的大小大于不帶熱負(fù)荷。兩個(gè)熱負(fù)荷下的前軸承的剛度與不帶熱負(fù)荷很大的不同。然而，熱負(fù)荷后軸承剛度遠(yuǎn)大于無(wú)熱負(fù)荷。熱負(fù)荷的前方和后方軸承往往是向?qū)Ψ蕉ㄎ缓椭鬏S跨度減少。在兩種加載條件下的散熱片厚度非常接近。對(duì)于散熱的主軸軸承產(chǎn)生的熱量，散熱片熱負(fù)荷下較高。同時(shí)在例子發(fā)現(xiàn)在這熱負(fù)荷下只有兩個(gè)散熱片靠近車(chē)頭前部安裝。最根本的自然頻率大于70 Hz 的兩種情況。在穩(wěn)定狀態(tài)的前部滾子軸承溫度為55.8 C，角接觸球軸承溫度為59.5 C，后方滾子軸承溫度為44.6 C。前面的角接觸球軸承具有如前面的例子最高溫度。第二個(gè)最高溫度出現(xiàn)在前

42、面滾子軸承徑向負(fù)荷較重的部位，因此具有最低的溫度。圖4-7 顯示了主軸箱的溫度分布。因?yàn)榍懊娴膬蓚€(gè)軸承產(chǎn)生的熱量比在后軸承生成的較大，在車(chē)頭前部的溫度較高。圖 4-8 顯示了熱負(fù)荷下的啟閉最佳形狀。表 4-6 列出了工件切削點(diǎn)的位移和相應(yīng)的地方切削力方向剛度。表 4-4 型啟閉最佳解決方案表 4-5自然振動(dòng)頻率的型（赫茲）啟閉圖 4-7 型啟閉溫度分布圖 4-8 型最佳形狀啟閉下熱負(fù)荷表 4-6 撓度和剛度在切割點(diǎn)（型主軸箱）從表 4-6 的熱負(fù)荷下的工件總撓度被發(fā)現(xiàn)是15.2 倍，無(wú)熱負(fù)荷。這個(gè)例子熱變形的效果也非常明顯。4.1.3例 3： III型啟閉圖 4-9 顯示了型車(chē)頭和 x1 和

43、x2 三維變量前視圖。在這兩個(gè)變量所造成的限制是： 350 x1450 和 150 x2250。目標(biāo)函數(shù)和前面兩個(gè)例子相同。 x3 和 x4 分別是前后軸承位置變量， x 5, x6 和 x7 是三個(gè)主軸軸承的剛度變量 ; x8 和 x9 是分別散熱片高度和厚度變量 ; x 10 到 x18 是確定散熱片的位置變量。經(jīng)過(guò) 30 年的世代遺傳算法搜索，最佳的解決方案列于表4-7 。自然頻率見(jiàn)表 4-8 。圖 4-9 型啟閉表 4-7 型啟閉最佳解決方案表 4-8自然振動(dòng)頻率的型（赫茲）啟閉從表 4-7 可以看出，熱負(fù)荷啟閉的尺寸與沒(méi)有熱負(fù)荷的不同。在熱負(fù)荷下的前拉軸承的剛度應(yīng)遠(yuǎn)小于不帶熱負(fù)荷。不

44、像例2 熱負(fù)荷后軸承剛度遠(yuǎn)小于不帶熱負(fù)荷。類(lèi)似的例子2 主軸跨度也有熱負(fù)荷下短。散熱片的尺寸比較接近的兩種加載條件。在這個(gè)例子熱負(fù)荷下更多散熱片被使用。其中兩個(gè)是靠近前面的前軸承。一個(gè)是放置在后軸承，一個(gè)是在車(chē)頭中間安裝。最根本的自然頻率大于70 Hz 的兩種情況。在穩(wěn)定狀態(tài)的前部滾子軸承溫度為53.9 C，角接觸球軸承溫度為57.4 C，方滾子軸承溫度為41.6 C。前面的角接觸球軸承具有像以前的最高溫度。第二個(gè)最高溫度出現(xiàn)在前面滾子軸承。后方滾子軸承產(chǎn)量最低的溫度上升。圖 4-10 顯示了啟閉溫度分布。之前的車(chē)頭前部的溫度較高。圖 4-11 給出了熱負(fù)荷下的啟閉最佳形狀。表 4-9 在切削

45、點(diǎn)的位移和工件在切削力方向相應(yīng)的局部剛度。圖 4-10 型主軸箱的溫度分布圖 4-11 型最佳形狀啟閉下熱負(fù)荷表 4-9 撓度和剛度在切割點(diǎn)（型主軸箱）從表 4-9 中熱負(fù)荷下工件總撓度為 10.9 倍，無(wú)熱負(fù)載。熱變形影響不可忽視。5. 結(jié)論形狀優(yōu)化技術(shù)很少用于機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。三個(gè)變量與三維車(chē)床主軸箱不同形狀的最佳解決方案是尋求在此文章。除了形狀變量，與主軸軸承位置相關(guān)的變量，軸承，散熱片尺寸和剛度的位置，也包括在主軸箱最佳設(shè)計(jì)。在不考慮由主軸軸承產(chǎn)生的熱，在工件切削點(diǎn)為第一二主軸箱整體變形幾乎相同，而最后啟閉撓度大約是21，比前面兩個(gè)例子高。但是，包括熱輸入， III型主軸軸承具有最低溫度和

46、最好的設(shè)計(jì)，低于前兩個(gè)主軸箱 10偏轉(zhuǎn)。這種方法可方便地應(yīng)用于不同幾何形狀的設(shè)計(jì)與其他主軸箱，切削力和軸承。參考文獻(xiàn)1 V.R. Reddy and A.M. Sharan, The finite element modelled design of lathe spindles: the static and dynamic analysesJournal. of Vibration, Acoustics, Stress and Reliability in Design109 (1987), pp. 407415.2 S. Yang, A study of static stiffness of mach