數控立車進給系統(tǒng)及其平衡結構設計【說明書+CAD】

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畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯 原 文 題 目： Microthreading in Whirling 原 文 來 源： ASME美國機械工程師學會期刊 學 生 姓 名： 馬鑫 學 號： 231120522 所在院(系)部： 工業(yè)中心 專 業(yè) 名 稱： 機械設計制造及其自動化 微螺紋的旋風式加工 旋風式切削用于細軸微螺紋的加工，為此，開發(fā)了微型旋風式切削設備。為了抑制工件的振動，細絲軸被插在在金屬桿上的聚氨酯管中。通過向線軸中心施加脈沖載荷對系統(tǒng)進行了頻率分析。由于開封的夾持系統(tǒng)減小夾持力的振動，系統(tǒng)動態(tài)響應得到改進。應用開發(fā)的機床，在0.3mm直徑的不銹鋼絲軸上加工出表面質量較好的三十微米寬的微槽。 簡介 微螺釘用于機械接頭和運動控制在微器件。不銹鋼和鈦合金難切材料，用于醫(yī)療和牙科設備。 由于其生物相容性。雖然，到現在為止，大多數微元件已通過化學腐蝕和能源束過程，一些生產成本和生產利率問題依然存在。更有效和靈活的流程是對于微細的大規(guī)模生產要求。微機械處理，一個替代的過程，有顯著的進展隨著微型工具和運動控制。微尺度切割、成型和注塑成型的研究最近被應用于微細[1,2]制造。螺紋旋轉，這是一個用工具的材料去除過程和工件旋轉，已應用于螺桿制造在許多機械行業(yè)，因為它是由是用硬材料制成的，是用旋轉機械加工的。刀具磨損和切屑控制方面有許多優(yōu)點，旋轉已被廣泛應用于軸承和醫(yī)療產業(yè)。莫漢和孫姆緹提出數學控制切削過程的模型和確定的工具在旋轉[ 4 ]的配置文件。提出了一個完整無缺的模型芯片形狀來估計最大芯片的切削力厚度和刀具工作接觸長度。他們分開了切削形成的材料去除前切邊和邊切割邊，并估計切割力由有限元（有限元）分析[ 5 ]。歌與作一種基于等效切削體積的新模型在鐵的商業(yè)工具的切屑形成，[ 6 ]等。測量切削力分量與非接觸旋轉工具測功機與測量使用有限元分析工具，變形和模擬力亞當斯[ 7 ]。郭等。還分析了刀具的加工角在旋轉[ 8 ]。雖然旋轉是有效的線程，在大直徑軸上的螺絲是一般的加工。這項研究適用于旋轉的細線切割細線微機械裝置。本文首先提出了一個概述旋轉過程及其加工優(yōu)勢。基于旋風機構，微旋轉機床一直開發(fā)的細線上加工微螺釘。因為薄絲的剛度和阻尼較低，夾緊設備也被開發(fā)，以支持電線。振動試驗已經進行了驗證改進的動態(tài)工件與夾持裝置的響應。微螺釘已在0.3mm直徑鈦加工合金和不銹鋼絲，表面精細，使用發(fā)達機床。一種機械模型描述獲得。 刀具 圖：1螺紋旋轉 空心電動機 Y軸 空心電動機 旋轉軸 工件 圖2：microwhirling機床 在切削參數切削厚度。這個切削厚度進行驗證其效果的螺紋薄絲旋風。 旋轉 旋轉是應用于機械螺絲的組合工具和工件的旋轉，如圖1所示。切割工具固定在旋轉環(huán)上的半徑，以及環(huán)的旋轉在角速度XT。隨著工件半徑RW在與在旋轉環(huán)旋轉角速度XW偏心電子控制著切割的深度。在旋轉的在低轉速下旋轉工件被切割切割邊旋轉的高轉速。螺絲的鉛由旋轉環(huán)的傾斜和進給速度控制關于工件軸。在車削一個小直徑的工件時，切削速度受到限制要低的最大限度的主軸轉速，作為結果，表面光潔度變差。在旋轉，切割速度是由旋轉半徑和旋轉控制在旋轉環(huán)的切削工具率XT。因此，表面可以在一個細的電線上完成，即使是高的切削速度雖然最大主軸速度是有限的。因為工具和工件旋轉偏心中心，切削和非切削的交替旋轉。因此，由于冷卻過程中的溫度上升空，工具邊緣不那么高。材料的去除量也被控制要小，如切削厚度后來描述計算模型。切削力，因此，變得很小，在中斷切割。因為刀具磨損取決于應力和溫度[ 9 ]，刀具磨損被抑制。因此，很難把材料是用長工具加工的，生活在旋轉的。因為在旋轉，芯片上執(zhí)行中斷的切割形成是間歇的，形成的芯片是短。 刀具 圖3：安裝在旋轉環(huán)上的工具 因此，一個精細的表面沒有刮傷的芯片完成工件上。 微旋轉機床 機床結構。圖2顯示了microwhirling用于線徑較低的薄絲機1mm。工件裝夾在夾頭兩空心電機。一個電機安裝在兩個線性階段（x0和y0軸）對工件的直線度進行調整，對工件夾緊 到旋轉環(huán)的進給。電機旋轉的工具旋轉環(huán)。旋轉電機（軸）控制的傾向旋轉環(huán)；三線性階段（X，Y，和Z軸）控制切削位置和旋轉環(huán)的進給。旋轉的旋轉環(huán)和工件同時控制，與電機的最大主軸轉速4000轉。切割工具被夾緊在旋轉環(huán)上，如圖所示圖3。因為工具邊緣對齊對 加工精度，刀具的懸進行一設備如圖4所示。工件夾在相對的夾頭，如圖5所示（一）。工件振動發(fā)生薄絲的剛度很低，切割被中斷了旋轉過程。為了支持工件，緊密貼合聚氨酯管被滑到它，一個到每邊的切割區(qū)域。這些都是在一個支持的金屬槽鉗位酒吧，并通過旋轉的環(huán)，如圖5（b）。這為工件提供了很高的剛度和阻尼。 夾緊工件的動態(tài)響應。動力響應進行了測試，以驗證該支持系統(tǒng)的有效性，如圖6所示。薄絲的位移不被測量，因為測量面積是小的和圓形。因此，振幅和頻率夾頭的夾緊力的振動進行比較三當產生沖擊力時，不同的夾緊條件在電線的中心。一個0.49n自重掛從線的線。脈沖產生的切割燃燒火焰的線。由此產生的振動在夾緊用壓電測功儀測量。圖7比較了（軸向）和垂直（垂直）組件夾緊力振動，如圖6所示。圖7（一） 圖4：邊對齊調整 配套設備 空心電動機 工件 彈簧夾頭 彈簧夾頭 空心電動機 聚氨酯管 刀具 配套設備 圖5：工件夾緊系統(tǒng)：（一）工作區(qū)域和（二）工件支承裝置 彈簧夾頭 壓電測力計 工件 支撐桿 砝碼 工件 支撐桿 圖6：脈沖響應測試 零件 圖7：夾緊力振動：（一）不配套的電線，（二）鋼絲固定在配套設備，（三）鋼絲固支與聚氨酯管配套設備 圖8：頻率分析：（一）無支撐線的電線，（二）線夾持在支護裝置，和（三）鋼絲固定在支撐裝置上，用聚氨酯管 沒有支撐裝置的自然振動。大振幅在γ和x分量的測量和振動繼續(xù)很長一段時間。圖7（乙）顯示振動沒有聚氨酯管支撐的金屬桿限制了工件。的幅度被限制接觸的槽在支撐桿上。該振動持續(xù)1秒左右，可能在圖7（三），支持與聚氨酯管是有效的控制細導線的振動。小幅度測量的振動和高阻尼。圖8比較的頻率分量的振動。一個大組件在730赫茲出現在自然振動的薄電線，如圖8所示（一）。支撐桿降低了這一條轉移到更高的頻率為982赫茲，如圖8（乙）。圖8（碳）顯示，支持與聚氨酯管安裝在支撐桿消除任何突出組分。根據模型試驗，所開發(fā)的支持系統(tǒng)工作很好。 切削厚度分析 工件 刀具 切除區(qū)域 刀具 工件 刀具軌跡 切削試驗，在旋轉過程中切削厚度這里考慮。宋與左提出了一個模型來獲得切削厚度一般在旋轉的過程[ 6 ]。在線在這項研究中，在這項研究中的切割，一個模型是沒有傾斜角旋轉的描述戒指在這里。在模型中，只有軌跡的切割點在切削刃的中心進行了討論。忽略工具幾何。工具邊緣運動。工件以角速度旋轉XW在實際切削，如圖9所示（一）。在模 圖9：旋風加工：（一）實際切削過程中旋轉和（二）分析模型的旋轉 型中，同時，工件不旋轉。相反，中心在半徑為半徑的工件上繞工件旋轉的工具角速度XW在相反方向旋轉的工具方向，如圖9所示（乙）。“y”是參考坐標工件的系統(tǒng)，在那里的起源，哎喲，y是工件中心。x0 y0 z0是––工具坐標系繞流和沿工件軸線，Z.然后，該工具在坐標系的角速度下旋轉系統(tǒng)–y0 z0–x0。坐標（x0，y0，和Z0）一點P在邊緣的變化隨著切削時間t 在你的角度位置的切削刃。例如，當四個邊被安裝在旋轉環(huán)上時，角是0，P 2，P，和3P / 2，分別。旋轉方向是順時針方向圖9。因為起源的x0 y0 z0––繞流在工件的中心半徑在逆時針角速度XW和移動沿Z軸的進給速度F，P點的邊上是 當磷的旋轉半徑在X Y Z––小于工件半徑RW 因此，切削面積是通過公式確定。（2）及（3）。 切削厚度 圖10顯示的切割區(qū)域劃分為區(qū)域的一個，乙和B–C區(qū)–B，切削厚度由切割了位置P和工件表面的點Q1。在地區(qū)B–C，切削厚度由P和A點Q2前角的軌跡的前角的c是差異之間的角位置的美國為例 工件 刀具 圖10：切削區(qū) 被安裝在旋轉環(huán)上，角為2。因為Q1或Q2位于OTP的延長線，切割厚度由1或2給出。Q1或Q2的 其中n是參數決定Q1或Q2。當材料去掉，n是大區(qū)的–B比RT，N在Q1的確定 由下面的工件表面方程和方程（4）： 其中H是在工件坐標系中的Q1的角X Y Z––在區(qū)域中，在前角的前角的邊緣一個T C = xttdt時間 在DT是這樣確定的，Q2是OTP的延伸線。n在Q2確定滿足方程。（4）及（6）。因為進料沿Z軸是一個非常小的，它忽視了n在X-Y平面。切削厚度由下式給出與確定的氮： 圖11顯示了在X–Y在切削厚度的變化飛機在螺絲在0.3mm直徑鋼絲加工。 時間 未經切割切削厚度 圖：11 切削厚度 以前的邊緣軌跡 邊座 去除區(qū) 工件表面 以前扦插去除區(qū) 邊緣軌跡 以前的邊緣軌跡 工件表面 圖12：工件表面的刀具運動軌跡：（一）在四分之一的工件和（二）放大 圖13：機械加工實例：（一）例1，（二）例2，和（三）例3 工件轉速為0.5轉四刀具，安裝在旋轉環(huán)上，在旋轉半徑3000轉的旋轉14毫米。進給速度為0.2毫米/分鐘的切削深度是30流明與偏心6.88毫米。圖12（一）顯示一個季度工件。在這個規(guī)模，切割面積小。圖12（乙）顯示放大的數字。切削刃滲透到工件在；通過B在最大切削厚度；從工件到乙，被拆除的區(qū)域工件表面與刀具軌跡之間的關系。這個切削厚度的增加在高變化率在時間（圖11）從 0.04128毫秒 0.04125毫秒。然后，從B到了，刪除的區(qū)域是工具和以前的兩個位點之間的關系工具。切削厚度逐漸減小后 0.04125毫秒，如圖11所示。這里的分析是為了削減除了第一個削減。切削厚度是30流明在第一次接觸到工件的邊緣，因為切削厚度只取決于地區(qū)之間工件表面和刀具軌跡。后二的邊緣接觸，最大切削厚度不超過0.02376流明。這比那小得多30流明的螺紋深度。據研究在微切削[ 10 ]，切屑形成切削厚度時比“最小切屑厚度”，因為分析切削厚度，0.02376流明，比最小的芯片體積更小厚度，預計將發(fā)生材料去除一些切邊。分析支持切割的選擇切削力與切削力有關的參數厚度。 表1切削參數 TiAin涂層 硬質合金刀具 不銹鋼 不銹鋼 潤滑 部分深度 進給速度 刀具主軸轉速 刀具旋轉直徑 刀具數 刀具前角 刀具的楔角 刀具 工件去除 工件直徑 工件 掃描線 工件 掃描長度 圖14：表面輪廓：（一）三維圖像 切削試驗 圖13顯示了在鈦無旋轉的例子合金（ti-6al-4 V）和不銹鋼絲的直徑，是0.3毫米。用單點工具加工的螺紋以60°為TiAlN涂層刀具材料楔角碳化物。表1顯示了使用的切削參數。圖13（a），1例顯示在表面的鋸齒在一個螺絲削減四個邊。雖然對齊的四個邊緣被控制在徑向方向，如圖4所示，軸向方向上有對準誤差。這導致鋸齒。圖13（乙），例如2顯示一個不銹鋼螺絲切割鋼絲由一邊。圖14（一）顯示了表面輪廓沿著圖14（圖2）所指定的線路。表面輪廓是用激光共聚焦顯微鏡測量。毛刺的形成在一個高度為10的LM在槽的左側觀察，槽的深度是按規(guī)定的。它演示了有效性工件支承系統(tǒng)的高剛度。這個提出了旋轉還使一個高鉛螺桿加工在一個進給速度為2毫米/轉（1毫米/分鐘），如圖3圖13（丙）。因為切削速度取決于旋轉的直徑在旋轉環(huán)上的工具，在高切削加工表面完成速度。這些例子中的切削速度，132米/分鐘在刀具旋轉直徑14mm和主軸轉速3000轉。在車削時，主軸轉速為140056轉需要為0.3mm直徑相同的切削速度工件。在旋轉的槽形狀是一致的芯片粘連。這些例子證明，旋轉是在微線程的支持裝置有效工件的。 結論 旋轉已應用于薄的微螺釘加工電線。在旋轉的切割，工件和工具旋轉他們中心的偏心。因為材料被移除在一個小批量的高速切削速度，旋轉的優(yōu)勢在表面光潔度，刀具磨損，和芯片控制相比車削。一個microwhirling機床已開發(fā)加工上的溝槽直徑小的細導線超過1毫米。為了提高剛度和阻尼工件的線，它夾在夾頭，也在金屬桿上，將其插入一個緊密裝配的聚氨酯管。已經進行了動態(tài)響應測試驗證支撐系統(tǒng)的效果。振幅和夾頭的夾緊力的振動頻率測量時，脈沖力被加載在中心的電線。他們展示了支持系統(tǒng)的有效性抑制振動。一個機械模型應用于考慮小毛邊切屑厚度。微槽群已加工0.3mm直徑鈦合金和不銹鋼絲。因為一個高切削速度可以保持刀具的旋轉半徑，無粘連的芯片表面光潔度提高。在提出的加工實例，切削厚度遠小于槽深。因為沒有切屑厚度與切削力、規(guī)定溝槽的深度是產生一個小的切削力，與工件保持系統(tǒng)的高剛度。 工具書類 [1] Cheng, K., and 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8]。雖然旋轉是有效的線程，在大直徑軸上的螺絲是一般的加工。這項研究適用于旋轉的細線切割細線微機械裝置。本文首先提出了一個概述旋轉過程及其加工優(yōu)勢?；谛L機構，微旋轉機床一直開發(fā)的細線上加工微螺釘。因為薄絲的剛度和阻尼較低，夾緊設備也被開發(fā)，以支持電線。振動試驗已經進行了驗證改進的動態(tài)工件與夾持裝置的響應。微螺釘已在0.3mm直徑鈦加工合金和不銹鋼絲，表面精細，使用發(fā)達機床。一種機械模型描述獲得。 圖：1螺紋旋轉刀具 圖2：microwhirling機床在切削參數切削厚度。這個切削厚度進行驗證其效果的螺紋薄絲旋風。旋轉旋轉是應用于機械螺絲的組合工具和工件的旋轉，如圖1所示。切割工具固定在旋轉環(huán)上的半徑，以及環(huán)的旋轉在角速度XT。隨著工件半徑RW在與在旋轉環(huán)旋轉角速度XW偏心電子控制著切割的深度。在旋轉的在低轉速下旋轉工件被切割切割邊旋轉的高轉速。螺絲的鉛由旋轉環(huán)的傾斜和進給速度控制關于工件軸。在車削一個小直徑的工件時，切削速度受到限制要低的最大限度的主軸轉速，作為結果，表面光潔度變差。在旋轉，切割速度是由旋轉半徑和旋轉控制在旋轉環(huán)的切削工具率XT。因此，表面可以在一個細的電線上完成，即使是高的切削速度雖然最大主軸速度是有限的。因為工具和工件旋轉偏心中心，切削和非切削的交替旋轉。因此，由于冷卻過程中的溫度上升空，工具邊緣不那么高。材料的去除量也被控制要小，如切削厚度后來描述計算模型。切削力，因此，變得很小，在中斷切割。因為刀具磨 損取決于應力和溫度[ 9 ]，刀具磨損被抑制。因此，很難把材料是用長工具加工的，生活在旋轉的。因為在旋轉，芯片上執(zhí)行中斷的切割形成是間歇的，形成的芯片是短。圖3：安裝在旋轉環(huán)上的工具因此，一個精細的表面沒有刮傷的芯片完成工件上。 微旋轉機床機床結構。圖2顯示了microwhirling用于線徑較低的薄絲機1mm。工件裝夾在夾頭兩空心電機。一個電機安裝在兩個線性階段（x0和y0軸）對工件的直線度進行調整，對工件夾緊 旋轉軸工件空心電動機 Y軸空心電動機 刀具 到旋轉環(huán)的進給。電機旋轉的工具旋轉環(huán)。旋轉電機（軸）控制的傾向旋轉環(huán)；三線性階段（X，Y，和Z軸）控制切削位置和旋轉環(huán)的進給。旋轉的旋轉環(huán)和工件同時控制，與電機的最大主軸轉速4000轉。切割工具被夾緊在旋轉環(huán)上，如圖所示圖3。因為工具邊緣對齊對加工精度，刀具的懸進行一設備如圖4所示。工件夾在相對的夾頭，如圖5所示（一）。工件振動發(fā)生薄絲的剛度很低，切割被中斷了旋轉過程。為了支持工件，緊密貼合聚氨酯管被滑到它，一個到每邊的切割區(qū)域。這些都是在一個支持的金屬槽鉗位酒吧，并通過旋轉的環(huán)，如圖5（b）。這為工件提供了很高的剛度和阻尼。夾緊工件的動態(tài)響應。動力響應進行了測試，以驗證該支持系統(tǒng)的有效性，如圖6所示。薄絲的位移不被測量，因為測量面積是小的和圓形。因此，振幅和頻率夾頭的夾緊力的振動進行比較三當產生沖擊力時，不同的夾緊條件在電線的中心。一個0.49n自重掛從線的線。脈沖產生的切割燃燒火焰的線。由此產生的振動在夾緊用壓電測功儀測量。圖7比較了（軸向）和垂直（垂直）組件夾緊力振動，如圖6所示。圖7（一） 圖4：邊對齊調整圖5：工件夾緊系統(tǒng)：（一）工作區(qū)域和（二）工件支承裝置配套設備空心電動機 刀具聚氨酯管彈簧夾頭配套設備彈簧夾頭 工件 空心電動機 圖6：脈沖響應測試 圖7：夾緊力振動：（一）不配套的電線，（二）鋼絲固定在配套設備，（三）鋼絲固支與聚氨酯管配套設備 支撐桿 工件砝碼 支撐桿工件彈簧夾頭壓電測力計 零件 圖8：頻率分析：（一）無支撐線的電線，（二）線夾持在支護裝置，和（三）鋼絲固定在支撐裝置上，用聚氨酯管沒有支撐裝置的自然振動。大振幅在γ和x分量的測量和振動繼續(xù)很長一段時間。圖7（乙）顯示振動沒有聚氨酯管支撐的金屬桿限制了工件。的幅度被限制接觸的槽在支撐桿上。該振動持續(xù)1秒左右，可能在圖7（三），支持與聚氨酯管是有效的控制細導線的振動。小幅度測量的振動和高阻尼。圖8比較的頻率分量的振動。一個大組件在730赫茲出現在自然振動的薄電線，如圖8所示（一）。支撐桿降低了這一條轉移到更高的頻率為982赫茲，如圖8（乙）。圖8（碳）顯示，支持與聚氨酯管安裝在支撐桿消除任何突出組分。根據模型試驗，所開發(fā)的支持系統(tǒng)工作很好。切削厚度分析切削試驗，在旋轉過程中切削厚度這里考慮。宋與左提出了一個模型來獲得切削厚度一般在旋轉的過程[6 ]。在線在這項研究中，在這項研究中的切割，一個模型是沒有傾斜角旋轉 的描述戒指在這里。在模型中，只有軌跡的切割點在切削刃的中心進行了討論。忽略工具幾何。工具邊緣運動。工件以角速度旋轉XW在實際切削，如圖9所示（一）。在模刀具 圖9：旋風加工：（一）實際切削過程中旋轉和（二）分析模型的旋轉型中，同時，工件不旋轉。相反，中心在半徑為半徑的工件上繞工件旋轉的工具角速度XW在相反方向旋轉的工具方向，如圖9所示（乙）?！皔”是參考坐標工件的系統(tǒng)，在那里的起源，哎喲，y是工件中心。x0y0z0是––工具坐標系繞流和沿工件軸線，Z.然后，該工具在坐標系的角速度下旋轉系統(tǒng)–y0z0–x0。坐標（x0，y0，和Z0）一點P在邊緣的變化隨著切削時間t 在你的角度位置的切削刃。例如，當四個邊被安裝在旋轉環(huán)上時，角是0，P2，P，和3P/2，分別。旋轉方向是順時針方向圖9。因為起源的x0y0z0––繞流在工件的中心半徑在逆時針角速度XW和移動沿Z軸的進給速度F，P點的邊上是當磷的旋轉半徑在XY Z––小于工件半徑RW 因此，切削面積是通過公式確定。（2）及（3）。切削厚度圖10顯示的切割區(qū)域劃分為區(qū)域的一個，乙和B–C區(qū)–B，切削厚度由切割了位置P和工件表面的點Q1。在地區(qū)B–C，切削厚度由P和A點Q2前角的軌跡的前角的c是差異之間的角位置的美國為例 圖10：切削區(qū)被安裝在旋轉環(huán)上，角為2。因為Q1或Q2位于OTP的延長線，切割厚度由1或2給出。Q1或Q2的其中n是參數決定Q1或Q2。當材料去掉，n是大區(qū)的–B比RT，N在Q1的確定 由下面的工件表面方程和方程（4）：其中H是在工件坐標系中的Q1的角X YZ––在區(qū)域中，在前角的前角的邊緣一個T C =xttdt時間 刀具工件 在DT是這樣確定的，Q2是OTP的延伸線。n在Q2確定滿足方程。（4）及（6）。因為進料沿Z軸是一個非常小的，它忽視了n在X-Y平面。切削厚度由下式給出與確定的氮：圖11顯示了在X–Y在切削厚度的變化飛機在螺絲在0.3mm直徑鋼絲加工。 圖：11切削厚度 未經切割切削厚度 時間 圖12：工件表面的刀具運動軌跡：（一）在四分之一的工件和（二）放大 圖13：機械加工實例：（一）例1，（二）例2，和（三）例3工件轉速為0.5轉四刀具，安裝在旋轉環(huán)上，在旋轉半徑3000轉的旋轉14毫米。進給速度為0.2毫米/分鐘的切削深度是30流明與偏心6.88毫米。圖12（一）顯示一個季度工件。在這個規(guī)模，切割面積小。圖12（乙）顯示放大的數字。切削刃滲透到工件在；通過B在最大切削厚度；從工件到乙，被拆除的區(qū)域工件表面與刀具軌跡之間的關系。這個切削厚度的增加在高變化率在時間（圖11）從 0.04128毫秒 0.04125毫秒。然后，從B到了，刪除的區(qū)域是工具和以前的兩個位點之間的關系工具。切削厚度逐漸減小后 0.04125毫秒，如圖11所示。這里的分析是為了削減除了第一個削減。切削厚度是30流明在第一次接觸到工 工件表面以前的邊緣軌跡邊緣軌跡以前扦插去除區(qū) 工件表面去除區(qū) 邊座 以前的邊緣軌跡 件的邊緣，因為切削厚度只取決于地區(qū)之間工件表面和刀具軌跡。后二的邊緣接觸，最大切削厚度不超過0.02376流明。這比那小得多30流明的螺紋深度。據研究在微切削[ 10]，切屑形成切削厚度時比“最小切屑厚度”，因為分析切削厚度，0.02376流明，比最小的芯片體積更小厚度，預計將發(fā)生材料去除一些切邊。分析支持切割的選擇切削力與切削力有關的參數厚度。 表1切削參數 圖14：表面輪廓：（一）三維圖像切削試驗圖13顯示了在鈦無旋轉的例子合金（ti-6al-4V）和不銹鋼絲的直徑，是0.3毫米。用單點工具加工的螺紋以60°為TiAlN涂層刀具材料楔角碳化物。表1顯示了使用的切削參數。圖13（a），1例顯示在表面的鋸齒在一個螺絲削減四個邊。雖然對齊的四個邊緣被控制在徑向方向，如圖4所示，軸向方向上有對準誤差。這導致鋸齒。圖13（乙），例如2顯示一個不銹鋼螺絲切割鋼絲由一邊。圖14（一）顯示了表面輪廓沿著圖14（圖2）所指定的 工件工件直徑工件去除刀具刀具的楔角刀具前角刀具數刀具旋轉直徑刀具主軸轉速進給速度部分深度 潤滑 不銹鋼 不銹鋼硬質合金刀具TiAin涂層 掃描長度 工件掃描線 線路。表面輪廓是用激光共聚焦顯微鏡測量。毛刺的形成在一個高度為10的LM在槽的左側觀察，槽的深度是按規(guī)定的。它演示了有效性工件支承系統(tǒng)的高剛度。這個提出了旋轉還使一個高鉛螺桿加工在一個進給速度為2毫米/轉（1毫米/分鐘），如圖3圖13（丙）。因為切削速度取決于旋轉的直徑在旋轉環(huán)上的工具，在高切削加工表面完成速度。這些例子中的切削速度，132米/分鐘在刀具旋轉直徑14mm和主軸轉速3000轉。在車削時，主軸轉速為140056轉需要為0.3mm直徑相同的切削速度工件。在旋轉的槽形狀是一致的芯片粘連。這些例子證明，旋轉是在微線程的支持裝置有效工件的。結論旋轉已應用于薄的微螺釘加工電線。在旋轉的切割，工件和工具旋轉他們中心的偏心。因為材料被移除在一個小批量的高速切削速度，旋轉的優(yōu)勢在表面光潔度，刀具磨損，和芯片控制相比車削。一個microwhirling機床已開發(fā)加工上的溝槽直徑小的細導線超過1毫米。為了提高剛度和阻尼工件的線，它夾在夾頭，也在金屬桿上，將其插入一個緊密裝配的聚氨酯 管。已經進行了動態(tài)響應測試驗證支撐系統(tǒng)的效果。振幅和夾頭的夾緊力的振動頻率測量時，脈沖力被加載在中心的電線。他們展示了支持系統(tǒng)的有效性抑制振動。一個機械模型應用于考慮小毛邊切屑厚度。微槽群已加工0.3mm直徑鈦合金和不銹鋼絲。因為一個高切削速度可以保持刀具的旋轉半徑，無粘連的芯片表面光潔度提高。在提出的加工實例，切削厚度遠小于槽深。因為沒有切屑厚度與切削力、規(guī)定溝槽的深度是產生一個小的切削力，與工件保持系統(tǒng)的高剛度。工具書類[1]Cheng,K.,andHuo,D.,2013,Micro-Cutting:FundamentalsandApplications, Wiley,Hoboken,NJ.[2]Vollertsen,F.,Hu,Z.,Niehoff,H.S.,andTheiler,C.,2004, “StateoftheArtinMicroFormingandInvestigationsIntoMicroDeepDrawing,” J.Mater.Process.Technol.,151(1–3),pp.70–79.[3]Yokoyama,K.,Ichikawa,T.,Murakami,H.,Miyamoto,Y.,andAsaoka,K.,2002, “FractureMechanismsofRetrievedTitaniumScrewThreadinDentalImplant,” Biomaterials,23(12),pp.2459–2465. 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從20世紀中葉數控技術出現以來，數控機床給機械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數控加工具有如下特點：加工柔性好，加工精度高，生產率高，減輕操作者勞動強度、改善勞動條件，有利于生產管理的現代化以及經濟效益的提高[1]數控機床的特點及其應用范圍使其成為國民經濟和國防建設發(fā)展的重要裝備。 進入21世紀，我國機床制造業(yè)既面臨著提升機械制造業(yè)水平的需求而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機，也遭遇到加入WTO后激烈的市場競爭的壓力。從技術層面上來講，加速推進數控技術將是解決機床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個關鍵。而從國際上來說，代表機床制造業(yè)最高境界的是五軸聯動數控機床系統(tǒng)[2]，從某種意義上來說，反映了一個國家的工業(yè)發(fā)展水平狀況。 2003年我國機床消費額達到67．3億美元，居世界第一位，其中數控機床占57％(37．5億美元)。國內生產數控機床3681 3臺(產值約10．4億美元)．創(chuàng)歷史新高。 但是，我國數控機床的技術水平、性能和質量與國外還有很大差距．技術含量較低的簡易數控車床仍占主導地位，高檔數控機床及功能部件大多數依靠進口。特別應該引起注意的是．國產數控機床市場占有率逐年下降，1 999年是33．6％，2003 年僅占27．7％，而進口額逐年上升，1999年為8．7 8億美元(7624臺)，2003年達27．1億美元(23320臺)，相當于同年國內數控機床產值的2．7倍。因此，盡管當前市場活躍、需求旺盛．如果只顧眼前生產，不了解國外數控機床的發(fā)展趨勢，提高自主開發(fā)能力，積極培育新產品．那么在高潮過去以后，我國的機床工業(yè)將更加缺乏競爭力，有可能在家門口就被人家打得一敗涂地。[3] 隨著新材料和新工藝的出現，對數控機床的要求越來越高，例如，鋁合金的廣泛應用，高速加工數控機床就成為當前的熱點。數控機床的發(fā)展趨勢是什么它有那些主要特征我認為，應首先滿足用戶以下要求：1、精度和可靠性高，機床的性能是穩(wěn)定的，能夠在不同運行條件下完成多種加工任務、并能夠”保證“零件的加工質量．而不是依靠加工后的檢驗工序。2、工序集約化，在一臺機床上盡可能加工完畢一個零件的所有工序，同時又保持機床的通用性，能夠迅速適應加工對象的改變。3、機床的信息化和智能化．加工設備不僅提供”體力”，也有“頭腦”．能夠獨立自主地管理自己，并與企業(yè)的管理系統(tǒng)和人通信．從而使企業(yè)管理人員和操作者、供應商和用戶能夠隨時知道機床的狀態(tài)和加工能力。4、機床的效率高、運行成本低，環(huán)境污染少，人機界面友好。[3] 數控車床幾何精度主要包括主軸回轉運動精度、線性軸直線運動精度。主軸軸承精度等級、主軸支承軸頸的圓度誤差、主軸前后支承的同軸度誤差、主軸箱體與主軸軸承系統(tǒng)的剛性、主軸及隨其回轉的零件的不平衡、主軸箱裝配質量及主軸回 英文期刊文章引用：作者. 題名. 期刊名, 出版年份，期號：起止頁碼 文獻綜述 轉過程中熱變形等因素影響了主軸的幾何精度。機床床身底座剛性和動態(tài)特性一負荷切削下機床抗變形能力，導軌布置形式、導軌自身的幾何精度、導軌潤滑條件等因素影響了線性軸直線運動精度。GB／T 16462．4—2007之線性軸定位精度是指在該軸行程內任意1個點定位時的誤差范圍，它綜合反映了機床存在的幾何誤差、運動誤差、熱變形誤差等，它與機床的幾何精度共同對機床切削精度產生重要的影響，是數控車床最關鍵的技術指標。線性軸重復定位精度，反映了該軸在行程內任意定位點的定位穩(wěn)定性，這是衡量該軸能否穩(wěn)定可靠工作的基本指標。影響數控車床位置精度主要有絲杠的導程誤差、傳動鏈的反向間隙誤差、導軌的摩擦阻尼、滾珠絲杠軸系的裝配精度、伺服電機的慣量匹配等因素。數控車床的電機、液壓泵、卡盤油缸等連續(xù)運轉的部件在運動過程中摩擦產生的熱量會引起機床結構件的溫度產生波動。一方面，這些結構件會因溫度變化產生線性尺寸的膨脹或收縮；另一方面，由于零件結構的不對稱性，在內部熱應力的作用下，必然出現結構的扭曲變形。結構件熱變形也是影響數控車床位置精度的一個重要因素。只有提高數控車床的幾何精度和位置精度，其工作精度才有可能得到保證。數控車床工作精度不僅與機床自身靜態(tài)精度有關，還與伺服系統(tǒng)跟蹤誤差、位置檢測誤差、刀具系統(tǒng)的位置誤差、工件裝夾誤差有關。另外，加工工藝的合理性，操作者的編程水平也影響到零件加工的穩(wěn)定性。因此，數控車床工作精度是一個綜合影響的結果[4]。 數控機床的進給運動是數字控制的直接對象，機床的定位精度和輪廓加工精度都會受到進給運動的傳動精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響。為此，數控機床對進給系統(tǒng)中的傳動裝置和元件要求具有高的壽命、高的剛度、無傳動間隙、高的靈敏度和低摩擦阻力的特點。[5] 數控車床的進給運動方式和結構特點與普通車床、自動和半自動車床截然不同。它只用于伺服電動機（直流或交流）驅動，通過滾珠絲杠帶動刀架完成縱向（Z軸）和橫向（X軸）的進給運動[6]。 車床的進給系統(tǒng)經實際使用、檢驗，效果良好，滿足國家對普通車床的精度要求；能夠方便的控制進給，實現數控，達到控制加工零件的形狀。通過必要的方法，包括上述的抗干擾方法，能有效的消除干擾，得到穩(wěn)定的進給系統(tǒng)[7]。 伺服電機便于控制、工作可靠、使用方便，將伺服電機用于車床的進給系統(tǒng)，達到方便地對橫向、縱向進給進行控制，對于現實普通車床的自動化，提高其加工的精度和生產加工效率，減輕工人的勞動強度，有著非常重要的意義[8]。滾珠絲杠是數控機床的一個主要部件，因其具有精密、高效的傳動特點而被廣泛使用。滾珠絲杠作為傳動元件，其軸向剛度直接影響了數控機床的定位精度及機床的整體性能。滾珠絲杠系統(tǒng)的傳動部分通常由伺服電動機與滾珠絲杠直連，或者由伺服電動機經 英文期刊文章引用：作者. 題名. 期刊名, 出版年份，期號：起止頁碼 文獻綜述 齒輪或同步帶減速后再滾珠絲杠相連。滾珠絲杠的軸向剛度對數控機床進給系統(tǒng)的軸向定位精度有很大的影響，絲杠剛性不足會影響到加工工件的尺寸精度甚至導致加工缺陷。設計時需要考慮在不同的應用情況下選擇合理的滾珠絲杠安裝方式[9]。 隨著數控車床進給運動方式的不同，控制形式的不同，數控機床對伺服系統(tǒng)設計要求也有所不同。對于點位控制的機床，主要應滿足定位精度，盡量減少定位所需時間。而對于輪廓控制的機床，除了要求具有較高的定位精度外，尤其重要的應保證具有良好的動態(tài)響應特征[10]。 通常，數控車床對伺服系統(tǒng)的設計基本要求為：定位精度要高，跟蹤指令信號的響應要快；系統(tǒng)的穩(wěn)定性要好。反映在伺服系統(tǒng)性能指標上，即穩(wěn)定性、精度和快速響應特征[10]。 影響整個伺服系統(tǒng)精度的因素除了伺服驅動單元和電動機外，也在很大程度上機械傳動機構。因此，為保證進給伺服系統(tǒng)的準確性，以達到較高的定位精度指標，特別要求機械機構的傳動間隙小、摩擦阻尼小。為此，對進給系統(tǒng)的機械傳動要求提出以下要求。1）減少摩擦阻尼2）提高傳動精度和剛度3）消除傳動間隙4）減小運動慣量5）寬的進給調速范圍6）響應速度要快7）穩(wěn)定性好、壽命長8）使用維護方便[11]。 立式機床的主軸部件與垂直運動部件通常設計為一體。向下運動時的驅動力與重力方向一致，向上運動時的驅動力與重力方向相反，如果不消除重力的影響，不僅影響部件的運動平穩(wěn)性，而且影響機床加工精度的保持性，同時可能會導致在一定工況條件下，對運動部件、刀具，工件、產生破壞性的危害。雖然現代立式數控機床的傳動部件及驅動部件的性能有了極大的提高，運動部件的重力對驅動部件及傳動部件的影響越來越小，但是目前的立式數控機床大多采用滾珠絲杠傳動，而滾珠絲杠基本無自鎖，當控制系統(tǒng)失電時，運動部件會因重力而下滑，這是不容許的。因此，在分析現有平衡機構的基礎上，提出的平衡機構創(chuàng)新設計方案是一種新的獨特的垂直運動部件平衡即時同步機構[12]。 參考文獻： 1、易紅.數控技術.北京：機械工業(yè)出版社，2005 2、吳祖育.數控機床.上海：上海科學技術出版社，1989：20-25 3、張曙.數控機床發(fā)展的新趨勢.機電產品開發(fā)與創(chuàng)新，2005，5：7-9 4、 喻湘存,熊曙初.系統(tǒng)工程教程，北京：清華大學出版社，2006 5、全國數控培訓網絡天津分中心組編，數控機床（第二版）.北京：機械工業(yè)出版社，2006.7 6、王愛玲等主編.現代數控機床.北京：國防工業(yè)出版社（第二版），2014.2 文獻綜述 7、陶曉杰.車床進給系統(tǒng).制造業(yè)自動化，2000，22（9），2 8、孫宏成，易廣建，靜毅.用于伺服電機改造車床的進給系統(tǒng).MACHINERY DESIGN＆MANUFACTURE,2004，3：1-1 9、宋威.滾珠絲杠系統(tǒng)軸向剛度分析與研究.Modern Manufacturing Engineering,2014,10:1-5 10、文懷興，夏田.數控機床設計實踐指南.北京：化學工業(yè)出版社，2008.1 11、熊軍.數控機床原理與結構.北京：人民郵電出版社，2007.9 12、彭云平，李莉敏.立式機床垂直運動部件重力平衡創(chuàng)新設計.MACHINERY DESIGN & MANUFACTURE，2009（3） 研究內容 數控立車Z軸進給系統(tǒng)是機床在加工時直接帶動刀具做直接運動的進給機構。本論文先從國內外數控機床的發(fā)展現狀以及新趨勢開始闡述，引到我國數控機床面臨的挑戰(zhàn)及發(fā)展機遇，并提出發(fā)展方向。進而對數控車床進給系統(tǒng)進行研究。主要從它的設計要求，結構部件，影響剛度，精度和動態(tài)性能的因素，伺服系統(tǒng)的分析，材料的選擇，進給的特點以設計方面的注意點等方面進行分析研究。 研究計劃 第1周 (2.22-2.26)?搜集資料，學習文獻，參觀工場，學習國家標準 第2周 (2.29-3.04)?提出思路和方法，完成技術路線、方案、要完成的任務 第3周 (3.07-3.11）完成開題報告及外文材料翻譯 第4周 (3.14-3.18)?完成裝配圖草圖設計，繪制進給系統(tǒng)運動簡圖 第5周 (3.21-3.25)?完成Z軸的各項計算 第6周 (3.28-4.01)?滾珠絲杠預拉伸計算、平衡系統(tǒng)的配重確定、裝配圖設計 第7周 (4.04-4.08）畢業(yè)設計中期檢查 第8周 (4.11-4.15）進行零件圖計算機繪圖 第9周 (4.18-4.22)?完成零件圖計算機繪圖 第10周(4.25-4.29）各零件及課題成本分析，件成本及課題成本計算 第11周(5.02-5.06)?修改論文并定稿 第12周(5.09-5.13)?修改論文并定稿 第13周(5.16-5.20)?論文評審及答辯資格確定 第15周(5.23-5.27)?畢業(yè)設計（論文）答辯 第16周(5.30-6.03) 整理資料存檔 特色與創(chuàng)新 本論文特色與創(chuàng)新如下： 數控加工技術的應用是機械制造業(yè)的一次技術革命，使機械制造的的發(fā)展進入了一個嶄新的階段。數控機床發(fā)展的新趨勢，效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。 本文從數控機床的歷史說起延生至數控車床的創(chuàng)新與發(fā)展，分析了立式數控車床Z軸進給系統(tǒng)的材料、剛度、伺服機構以及其他構成部件以解決數控機床Z軸的精度、平衡和生產效率問題。 指導教師 意 見 指導教師簽名： 2016年 月 日 分中心意見 中心意見 分中心主任簽名： 年 月 日 教學主任簽名： 年 月 日