数控机床主要研究内容与数控机床导轨的性能

2019-06-08

数控机床载荷在机床设计以及可靠性试验技术的开发过程中具有举足轻重的作用,然而目前对其研究及载荷积累的不足,未形成完善的载荷谱编制方法和作为指导设计和试验的载荷谱。数控机床载荷、载荷传递规律及其载荷谱编制研究具有很大的现实意义。

本文结合国度科技重大专项课题的任务和数控机床行业的需求,对我国数控机床可靠性和载荷谱技术的研究现状进行了论述;在分析载荷对机床的故障影响之后,提出通过力的等效平移和分解定理建立关键部件的载荷模型;在分析载荷演化规律之后,提出建立考虑刀具磨钝影响的切削力经验公式,并进行了研究研究;以数控机床为对象,对载荷谱的编制进行了案例说明。论文的主要内容如下:

1、绪论。在对我国数控机床可靠性和载荷谱技术的发展和研究现状阐述的基础上,论述了数控机床载荷谱技术研究的背景和重要意义。概述了国内外在数控机床可靠性技术一一可靠性建模、故障分析、可靠性设计和可用性等领域的研究历程和技术发展和概述了载荷谱的研究现状和编制流程,分析了当前数控机床可靠性技术和载荷谱技术研究的不足。然后介绍了本文的研究内容和结构安排。

2、基于现场可靠性试验的数控机床故障分析。从数控机床故障模式的分析入手,结合危害度分析,对现场可靠性试验得到的故障信息进行了整理和分析。针对危害度分析时,故障模式频率比、故障影响概率、故障率的权重难以客观分配和故障影响概率难以定量表述从而导致分析结果不合理的问题,提出一种采用三角隶属度函数表示故障影响概率的模糊信息,数据包络分析方法客观赋予影响因素故障模式频率比、故障影响概率、故障率权重的方法,并进行了实例应用。从故障的形成内因和外因上,详细阐述了影响数控机床可靠性的五类关键子系统的故障机理。

3、数控机床载荷及其传递规律。由第2章的故障机理分析得出载荷是故障产生的主要因素,因此提出对数控机床载荷进行研究和分析。本章详细描述了数控机床的组成和结构,在此基础上分析了数控机床对在快速移动、车削和钻孔过程中的载荷(切削力和切削扭矩)及其传递规律;分析了加工中心在快速移动、立铣削、面铣削和钻孔过程中的载荷(切削力和扭矩)及其传递规律。

4、切削载荷的数据采集及其演化。为得到刀具磨钝量与切削力的映射关系,采用正交试验的研究方法开展了切削力试验研究。本章阐述了载荷数据的来源以及载荷的演化规律。通过采用在数控机床溜板箱和加工中心工作台上添加过渡件的方法,搭建了切削力试验系统,并进行了试验。

5、数控机床的载荷谱编制方法研究。论述了载荷谱的编制方法,提出了机床的载荷循环计数方法。利用第3章建立的载荷模型以及考虑刀具磨钝影响的切削力经验公式对机床的载荷进行了计算。以数控机床为对象,对载荷谱的编制进行了案例分析,应用载荷分布的优先选择方法,建立了主切削力载荷谱。

数控机床的导轨比普通机床的导轨要求要高:高速进给时不发生震动,低速进给时不出现爬行现象,灵敏度高,耐磨性好,可在长期重载下连续工作,精度保持性好等。机床用户选用机床时,根据自身情况针对以上要求选择机床导轨。机床常见的导轨形式有滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。

导轨性能的好坏,直接影响机床的加工精度、承载能力和使用性能。所以,导轨要满足以下基本要求:结构简单,有良好的导向精度、精度保持性、低速运动平稳性和工艺性好。导轨作为进给系统的重要环节,不同类型的机床,对导轨的要求也不同。数控机床导轨是起导向及支承作用,即保证运动部件在外力的作用下(运动部件本身的重量、工件重量、切削力及牵引力等)能准确地沿着相应方向的运动。数控机床工作时,经常会出现数控机床导轨热变形的情况,这是为什么呢?主要还是三个原因导致。

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