桌面型三轴数控微细铣削加工机床的研究
发布时间：2021-07-15 11:34
在当今这个科技快速发展的时代,微小型机械产品的使用前景越来越广泛,在很多领域中都扮演着重要的角色,随着智能时代的到来和计算机技术、纳米技术的兴起,微小型机械产品的需求还会进一步增加。微小型机床也因具有节约资源、降低成本等优点而备受关注。并且为了满足产品微小型化的需求,本课题进行了微铣削机床的设计和研究,旨在设计出部件轻、刚性好、固有频率高、减震性好且能满足实验加工需要的微小型铣削加工机床。本文根据微小型机床的技术要求,完成机床整体功能模块分析和机械结构设计,选用立式结构作为机床的基本构型。对立板和主轴等机床关键零部件进行有限元辅助设计与分析优化,提升其静动态特性和验证对加工质量的影响。对机床各功能单元进行设计和硬件选型,完成机床控制系统的设计。面向所设计的微铣削机床,基于GTS-VB运动控制器,开发具有控制性能且人机交互性强的控制软件。分析了PID控制原理和整定方式,同时设计了便捷的PID参数整定窗口。建立进给系统数学模型,采用拉格朗日-麦克斯韦方程来描述机电耦联系统,以获得统一的机电耦联系统的动力学方程,得到进给系统的传递函数,搭建了机床伺服系统控制环路,进行仿真并得到最佳的PID参...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微制造产品在各领域的应用微小型机械零件的外形尺寸一般在几十微米到几毫米之间的，也被称之为[2]
几种典型的微细切削结构[6,7]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-4-图1-3微小型车床[16]为了提升加工效率、提高加工质量，日本通产省研究所将这台机床与数控技术相集成，同时进行了相应的改进。改进后机床的尺寸行程都有所增加，尺寸增加到了160mmx130mmx85mm，XYZ各轴的行程分别增加到了20mm、35mm、20mm。定位精度高达1.25μm，可以通过计算机控制机床进行零件加工。不仅如此，他们还在机床上安装了显微摄像头进行视频采集，以方便对刀和观测加工过程，使机床便于使用。之后，日本通产省研究所又给这台微型设备的导轨安装了奥林巴斯公司的编码器，这样使得其数控系统构成了闭环反馈，提高了机床的定位精度、重复定位精度和加工精度[17~19]。同时，他们还对机床的分辨率、进给速度、经济成本做了进一步改善，使得机床的加工性能得到全面的提升。这台机床所加工圆柱零件的表面粗糙度已经可以达到0.5μm，加工零件的尺寸范围也得到显著提升。微小型机床经过一系列的发展和完善，这项技术已经逐渐成熟，也为微型设备的发展奠定了一定得基矗微型车床所取得的成果，让人们看到了这项技术的可行性，也使得更多的学者进入微型设备研究领域。在2001年，日本通产省研究所又成功搭建了世界上第一个“微型加工厂”[20]，该工厂具有车铣复合功能，且可以实现产品加工的轻自动化。日本通产省研究所利用这个工厂进行了一系列的实验研究，加工了许多微型零件。微型工厂具有更大的灵活性、更低的经济成本，且可以实现高度的自动化，这显著的提升了微机械的加工制造能力，也促进了这项技术的发展。图1-4为日本通产省研究所研制的微型工厂和所加工的零件。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于动态局部更新体素模型的虚拟加工仿真算法研究[J]. 李妞,陈成军,陈韩燕. 计算机与现代化. 2011(11)
[2]基于响应面法的立式加工中心动静态多目标优化[J]. 姜衡,管贻生,邱志成,张宪民,陈忠,许冠. 机械工程学报. 2011(11)
[3]微小型超精密微细铣削机床的研制[J]. 张鹏,王波,卢礼华,梁迎春. 制造技术与机床. 2010(06)
[4]面向微小零件加工的微细切削技术[J]. 梁迎春,赵岩,王波,白清顺,陈明君,孙雅洲. 吉林大学学报(工学版). 2008(05)
[5]介观尺度微型铣床动力学性能试验[J]. 李红涛,来新民,李成锋,倪军,林忠钦. 上海交通大学学报. 2008(07)
[6]微细铣削硬铝时切削用量对表面粗糙度的影响[J]. 朱黛茹,王波,赵岩,梁迎春. 工具技术. 2007(12)
[7]微细加工中的微型铣床、微刀具磨损及切削力的实验研究[J]. 赵岩,梁迎春,白清顺,王波,孙雅洲,陈明君. 光学精密工程. 2007(06)
[8]五坐标微铣削机床的研制[J]. 邱时前,陈志同. 机械制造. 2007(01)
[9]微小型化机床的研制[J]. 孙雅洲,梁迎春,董申. 哈尔滨工业大学学报. 2005(05)
[10]微细切削与微小型化机床[J]. 孙雅洲,梁迎春. 现代制造工程. 2005(02)
博士论文
[1]高精度微小型车铣复合加工机床误差建模与补偿研究[D]. 邓勇军.北京理工大学 2015
硕士论文
[1]渐进多焦点镜片加工机床设计与虚拟样机研究[D]. 陈欢.哈尔滨工业大学 2016
[2]微型三轴切削机床的设计与微细切削工艺实验研究[D]. 黄凯.上海交通大学 2015
[3]高精度微小型车铣复合加工机床总体设计[D]. 许志尧.北京理工大学 2015
[4]微小型机床的结构参数优化及动态特性分析[D]. 陈万群.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3285625
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微制造产品在各领域的应用微小型机械零件的外形尺寸一般在几十微米到几毫米之间的，也被称之为[2]
几种典型的微细切削结构[6,7]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-4-图1-3微小型车床[16]为了提升加工效率、提高加工质量，日本通产省研究所将这台机床与数控技术相集成，同时进行了相应的改进。改进后机床的尺寸行程都有所增加，尺寸增加到了160mmx130mmx85mm，XYZ各轴的行程分别增加到了20mm、35mm、20mm。定位精度高达1.25μm，可以通过计算机控制机床进行零件加工。不仅如此，他们还在机床上安装了显微摄像头进行视频采集，以方便对刀和观测加工过程，使机床便于使用。之后，日本通产省研究所又给这台微型设备的导轨安装了奥林巴斯公司的编码器，这样使得其数控系统构成了闭环反馈，提高了机床的定位精度、重复定位精度和加工精度[17~19]。同时，他们还对机床的分辨率、进给速度、经济成本做了进一步改善，使得机床的加工性能得到全面的提升。这台机床所加工圆柱零件的表面粗糙度已经可以达到0.5μm，加工零件的尺寸范围也得到显著提升。微小型机床经过一系列的发展和完善，这项技术已经逐渐成熟，也为微型设备的发展奠定了一定得基矗微型车床所取得的成果，让人们看到了这项技术的可行性，也使得更多的学者进入微型设备研究领域。在2001年，日本通产省研究所又成功搭建了世界上第一个“微型加工厂”[20]，该工厂具有车铣复合功能，且可以实现产品加工的轻自动化。日本通产省研究所利用这个工厂进行了一系列的实验研究，加工了许多微型零件。微型工厂具有更大的灵活性、更低的经济成本，且可以实现高度的自动化，这显著的提升了微机械的加工制造能力，也促进了这项技术的发展。图1-4为日本通产省研究所研制的微型工厂和所加工的零件。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于动态局部更新体素模型的虚拟加工仿真算法研究[J]. 李妞,陈成军,陈韩燕. 计算机与现代化. 2011(11)
[2]基于响应面法的立式加工中心动静态多目标优化[J]. 姜衡,管贻生,邱志成,张宪民,陈忠,许冠. 机械工程学报. 2011(11)
[3]微小型超精密微细铣削机床的研制[J]. 张鹏,王波,卢礼华,梁迎春. 制造技术与机床. 2010(06)
[4]面向微小零件加工的微细切削技术[J]. 梁迎春,赵岩,王波,白清顺,陈明君,孙雅洲. 吉林大学学报(工学版). 2008(05)
[5]介观尺度微型铣床动力学性能试验[J]. 李红涛,来新民,李成锋,倪军,林忠钦. 上海交通大学学报. 2008(07)
[6]微细铣削硬铝时切削用量对表面粗糙度的影响[J]. 朱黛茹,王波,赵岩,梁迎春. 工具技术. 2007(12)
[7]微细加工中的微型铣床、微刀具磨损及切削力的实验研究[J]. 赵岩,梁迎春,白清顺,王波,孙雅洲,陈明君. 光学精密工程. 2007(06)
[8]五坐标微铣削机床的研制[J]. 邱时前,陈志同. 机械制造. 2007(01)
[9]微小型化机床的研制[J]. 孙雅洲,梁迎春,董申. 哈尔滨工业大学学报. 2005(05)
[10]微细切削与微小型化机床[J]. 孙雅洲,梁迎春. 现代制造工程. 2005(02)
博士论文
[1]高精度微小型车铣复合加工机床误差建模与补偿研究[D]. 邓勇军.北京理工大学 2015
硕士论文
[1]渐进多焦点镜片加工机床设计与虚拟样机研究[D]. 陈欢.哈尔滨工业大学 2016
[2]微型三轴切削机床的设计与微细切削工艺实验研究[D]. 黄凯.上海交通大学 2015
[3]高精度微小型车铣复合加工机床总体设计[D]. 许志尧.北京理工大学 2015
[4]微小型机床的结构参数优化及动态特性分析[D]. 陈万群.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3285625
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