三坐标旋风铣床数控化再制造设计与研究

发布时间：2020-04-03 07:22

【摘要】：传统螺旋槽的加工是用车床经过多次车削完成的,这种方法不但效率低、能耗大,而且工人劳动强度大。机床的数控化改造可以使企业获得可观的经济效益,因此,有必要对传统废旧车床进行数控化改造。本论文的主要研究任务是将一台废弃的普通车床改造成一台专门用来铣削大导程螺纹槽的数控旋风铣床。本文首先介绍了国内外螺纹旋风铣削技术和设备研究现状,通过分析改造后要达到的技术要求,分别对机械传动和控制系统关键部分提出了总体设计方案,并对改造中可能出现的问题进行了分析。接着,对机械传动关键部件做了设计与计算,主要包括传动方案的拟定,机床导轨的再制造修复,三个进给方向滚珠丝杠螺母副、步进电机等的选型等,并绘制了进给运动的装配图。最后,控制系统硬件电路的设计是紧紧围绕系统的输入输出量展开的,根据改造要求,采用单片机控制,设计了控制系统主板原理图和显示键盘原理图。软件方面,基于逐点比较的插补原理,绘制了螺旋槽插补程序框图,并编写了源程序。文章结尾对各芯片做了调试,并验证了螺旋槽插补程序的正确性。普通车床改造成三坐标数控旋风铣床的实例表明,机床的再制造具备一定的可行性,同时,改造后的机床可以提高加工效率和加工精度,从经济和环境层面看,数控化改造后的旋风铣床可以降低劳动成本,减少能源消耗,符合绿色设计与制造的发展理念。
【图文】：

滚珠丝杠副

1.1 研究背景滚珠丝杠副于 1874 年在美国获得专利，距今已有近 150 年了，由于其具有精度高、同步性好、磨损小、寿命长等综合优良性能，1961 年，日本的 NSK开始将滚珠丝杠副运用在机械设备中[1]，至此，滚珠丝杠副在航空航天、汽车等工业领域得到了广泛的应用，成为高新制造行业的关键零部件之一[2]。同控机床和其他自动化设备的发展，也极大促进了滚珠丝杠副加工技术的提高滚珠丝杠副主要由丝杠、螺母和滚珠链组成，如图 1.1 所示，丝杠上印有螺，螺纹槽是滚珠丝杠副的核心特征，它在很多方面起着重要作用，比如速度力、同步和定位功能等[3]。传统的螺纹加工一般采用粗车和精车相结合的方种加工方式工序多，耗费时间长，需要多次装夹、对刀，误差大，，致使加工定，加工精度和加工效率都比较低。用传统加工方法生产螺纹件已不能满足社会发展的需求。如何提高加工效率，降低生产成本，优化工艺参数，改进方法，成为制造型企业面临的难题。目前滚珠丝杠副螺纹加工方法主要有磨术、滚轧成型和旋风铣削三种。

外旋,铣削

第一章绪论内旋风铣削时，如下图 1.2 a 所示，铣刀均匀布置于铣刀盘内侧，且铣刀盘轴线与待加工零件轴线不重合，且存在一定夹角，此夹角即为螺纹的螺旋升角 β。铣削过程中，铣刀盘带动铣刀高速旋转，一般线速度可达 400m/min，工件则与铣刀盘同向低速旋转[8]，工件每旋转一周，刀盘在轴线方向进给一个螺纹导程，这样就实现了螺纹槽的加工成型[9]。由于刀盘轴线与工件轴线并不重合，所以加工过程中始终只有一把铣刀参与工作，而且加工区域的位置几乎不变，一次走刀即可完成工件的螺纹滚道成型[8]。铣削过程中，切削的厚度呈现由小到大再由大到小的周期性变化，切削的宽度则由小变大，直至切削完成。由于刀盘与工件存在一定的偏心量，单次作业刀具数量唯一，使得刀具切换过程中留有充分的散热空间和散热时间，在延长刀具工作寿命的同时也提高了工件的表面质量[10]。旋风铣削工艺中切屑会带走大部分的切削热，使工件的温升和热变形不至于太大。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG547

【参考文献】