简易三轴数控机床四轴化改造

发布时间：2017-10-04 22:07

  本文关键词：简易三轴数控机床四轴化改造

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【摘要】：面对数控技术及其装备高速、高精密、高效化的发展趋势及市场对产品形状要求复杂多样化、质量要求严格化的现实。多轴数控加工技术在生产中的优势凸显,广泛应用多轴数控技术和多轴数控机床是我国加工制造业的发展趋势。然而,我国目前在数控技术及装备方面的总体研发能力和技术基础依然薄弱,在开发周期、性能、可靠性方面与国外同类产品差距较大。高校是数控人才培养的主要渠道之一,但现阶段由于各大高校多轴数控教学设备的稀缺而导致的掌握多轴数控的高端制造业人才稀少,这是制约我国多轴数控加工制造方法普及和相关技术发展的瓶颈。鉴于国内高校数控技术教学的现状,本文将普通三轴数控机床改造成具有四轴联动加工能力的数控教学平台,为推广四轴数控技术教学提供一种经济、安全的方法和平台,同时也为四轴加工刀路的研究验证和四轴控制算法的研究验证提供一种经济安全的平台。本课题主要的研究内容如下:1.在分析数控技术及数控机床发展趋势的基础上,结合国内高校数控教学的现状,提出简易型四轴数控机床教学平台概念,确立由简易型三轴数控机床改造成四轴数控机床教学平台的设计思路,理清了简易型四轴数控机床教学平台的设计要求。2.根据四轴数控机床教学平台的设计要求和被改造的简易三轴数控机床的实际情况,设计并搭建了第四轴(旋转轴)平台。该平台通过与普通三轴数控机床配合安装使用,实现了典型四轴加工功能。3.通过对原普通三轴数控机床硬件电路的分析,自行制定了简易型四轴数控机床教学平台旋转轴电气系统的改造方案,对步进电机、运动控制卡、谐波减速器、驱动器等关键电气硬件进行选型及分析,并完成了基于PC控制的四轴数控系统的硬件搭建。4.详细研究了基于PC的四轴数控系统控制简易型四轴数控机床教学平台的方法,对四轴数控系统的相关参数设定做了详细分析和规定,创建了简易型四轴数控机床教学平台的操控界面,实现了基于PC的四轴数控系统控制简易型四轴数控机床教学平台。5.运用Solidworks软件设计绘制了扭转六面体三维模型,并通过Mastercam软件编辑了扭转六面体及大力神杯的加工刀路,后处理生成了扭转六面体和大力神杯的NC代码文件。6.通过对典型四轴零件—扭转六面体和大力神杯两个实例的加工,验证了简易型四轴数控机床教学平台的加工性能,同时证明了该平台改造方案的可行性.
【关键词】：四轴数控 结构设计 刀路编辑 数控加工
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 数控机床的地位及分类10-11
• 1.1.1 数控机床在制造业中的地位10
• 1.1.2 数控机床的分类10-11
• 1.2 本项研究背景及意义11-13
• 1.3 个人便携式三轴数控机床加装四轴任务的提出13-14
• 1.4 论文研究的内容14-15
• 1.5 本章小结15-16
• 第2章 个人便携式数控机床加装第四轴的结构设计16-26
• 2.1 个人便携式三轴数控机床总体参数简介16-17
• 2.2 简易型四轴数控机床研制规划17-18
• 2.3 第四轴平台选型及优化方案18-23
• 2.4 第四轴夹具设计23-24
• 2.5 第四轴平台加工方案选择24-25
• 2.6 本章小结25-26
• 第3章 电气及控制系统改造方法26-37
• 3.1 驱动电机选择26-27
• 3.1.1 电机选型分析26-27
• 3.1.2 步进电机选型27
• 3.2 步进电机减速器选型27-30
• 3.2.1 减速比计算27-29
• 3.2.2 减速器选型29-30
• 3.3 运动控制卡选型30-31
• 3.3.1 运动控制卡基本参数30-31
• 3.3.2 运动控制卡接口介绍31
• 3.4 第四轴步进电机驱动器选型及接线31-33
• 3.4.1 输入接口电路连接31-32
• 3.4.2 步进电机驱动器接线示意图32-33
• 3.5 基于PC四轴数控系统参数设置33-35
• 3.6 四轴化改造后实物图35
• 3.7 本章小结35-37
• 第4章 典型四轴零件模型刀路设计37-52
• 4.1 典型四轴零件—扭转六面体模型设计37
• 4.2 扭转六面体模型刀路设计37-43
• 4.2.1 扭转六面体粗加工刀路创建—曲面粗加工挖槽37-40
• 4.2.2 扭转六面体精加工刀路创建—旋转四轴40-43
• 4.3 扭转六面体实物加工43-44
• 4.4 典型四轴零件—大力神杯模型刀路设计44-50
• 4.4.1 大力神杯粗加工刀路创建—曲面粗加工挖槽44-48
• 4.4.2 大力神杯精加工刀路创建—旋转四轴48-50
• 4.5 大力神杯实物加工50-51
• 4.6 本章小结51-52
• 第5章 结论与展望52-54
• 5.1 课题结论52-53
• 5.2 课题展望53-54
• 参考文献54-56
• 致谢56

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 刘娜;;浅析我国五轴数控机床的发展现状[J];企业技术开发;2012年26期

2 肖明;伍衡;;CIMT2011国产数控系统展品综述[J];制造技术与机床;2011年08期

3 梁铖;刘建群;;五轴联动数控机床技术现状与发展趋势[J];机械制造;2010年01期

4 宋春明;赵宁;张士勇;张政武;;高速电主轴结构参数优化设计[J];组合机床与自动化加工技术;2007年07期

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本文编号：973113