論異型軋輥數控車床切削進給系統設計及技術

王春水

摘 要：為了實現異型軋輥數控車床能夠進行高精度、高效率、高效益的加工非圓截面零件的目的，在進行異型軋輥數控車床切削進給系統中應用多種設計理論，并在此基礎上合理而有效的應用關鍵技術，最大限度的優化和完善異型軋輥數控車床切削進給系統，促使其能夠進行復雜界面零件的批量生產。為此，該文就異型軋輥數控車床切削進給系統的設計理論及其關鍵技術詳細的分析和探討。

關鍵詞：異型軋輥數控車床 切削進給系統 設計理論 關鍵技術

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（b）-0031-01

1 數控車床以及異型軋輥數控車床

所謂數控車床是一種用電子計算機或專用電子計算裝置控制的自動化機床。數控車床是集多種技術為一體的高度機電一體化的產品，其具有加工速度快、精確度高、進行大批量生產等特點，促使其具有良好的應用性，尤其是應用于復雜的零件生產。而異型軋輥數控車床是在數控車床的基礎上增加異型軋輥功能，使機床能夠生產各種復雜截面零件。數控機床只能夠進行直線插補和圓弧插補，而異型軋輥數控車床能夠對零件輪廓進行精確的弧度調整，促使生產出來的零部件輪廓曲線幾乎逼近設計圖紙的要求，從而大大提高零部件使用效果。因此，異型軋輥數控車床具有良好的應用性，為生產出標準的零件創造有利條件。

2 異型軋輥數控車床切削進給系統的設計理論

異型軋輥數控車床對于零件截面形狀的要求非常高，為到達生產要求，異型軋輥數控車床的切削進給系統發揮了重要作用，通過此系統的控制刀具能夠精準的進行直線進給運動和徑向進給運動，從而保證零件截面形狀的標準和規范。異型軋輥數控車床切削進給系統之所以具有良好應用的原因是其以曲線擬合理論、機械運動學、動力學理論、優化方法及有限元方法等為設計理論，從而實現異型軋輥數控車床切削進給系統合理而有效的應用。

（1）曲線擬合理論的應用

所謂曲線擬合是指用連續曲線近似地刻畫或比擬平面上離散點組所表述的坐標之間函數關系。為了實現異型軋輥數控車床切削進給系統能夠進行環狀孔型曲線加工，需要以曲線擬合理論為基礎，進行軋制工藝設計，從而實現異型軋輥橫截面外輪廓曲線擬合，實現零件外輪廓精確的加工。

（2）機械運動學的應用

機械運動學在異型軋輥數控車床切削進給系統設計中的應用是進行進給系統動態性能分析，異型軋輥數控車床能否有效的利用與進給系統的動態性能有很大關系。因此，需要運用機械運動學進行機械系統的時域響應分析、頻率特性分析、穩定性分析，從而構建狀態空間模型，對U向和X向的進給系統進行檢測，從而分析出異型軋輥數控車床進給系統動態性能，為合理而有效的應用異型軋輥數控車床做鋪墊。

（3）動力學理論

異型軋輥數控車床切削進給系統之所以能夠進行有效的進給運動，其原因是結合了動力學原理，通過構建動力學模型，這個模型代表真實的動力系統，進而體現動力系統的動力學特征，能夠進行各種精確的計算并有效的與仿真軟件相結合，發揮動力系統的作用，實現對機床動力分析和動態設計。

（4）優化方法

產生于20世紀60年代的優化方法在當下的工程設計中越來越重要。在異型軋輥數控車床切削進給系統設計過程中應用的是機械優化方法，其以計算機為基本工具，從異型軋輥數控車床切削進給系統需求的角度出發進行具體的設計，并在此基礎上以給定荷載為條件，進行設計優化，最大限度的保證切削進給系統具有良好的應用性、安全性、高效性、功能性、經濟性，從而達到設計優化的目的。

（5）有限元方法

有限元方法的原理是從一個連續的無線自由度問題變成離散的有限自由度問題。有限元方法在異型軋輥數控車床切削進給系統設計中的應用是進行車削部件的受力分析，從而達到車削合理而有效應用的目的。在異型軋輥數控車床切削進給系統設計時主要是應用有限元算法建模。就異型軋輥數控車床切削進給系統的需求出發，應用靜態力學進行分析，確定所建立的模型的作用和功能，從而進行具體的有限元算法建模，應用模型進行車削部分受力計算，實現合理應用車削的目的。

3 異型軋輥數控車床切削進給系統的關鍵技術

為了實現異型軋輥數控車床能夠進行高精度、高效率、高效益的加工非圓截面零件的目的，在異型軋輥數控車床切削進給系統中應用了多種關鍵技術，盡量提高異型軋輥數控車床的應用效果。其中在進行軋制工藝方面應用曲線逼近方法對異型軋輥環狀孔型曲線的優缺點進行分析，擬定出最為合適的異型軋輥環狀孔型曲線。在異性軋輥車削方面應用的是仿真技術，對刀具徑向進給運動進行仿真處理，最大限度的優化和完善刀具徑向進給運動，確定車削異型軋輥零件所需的刀具進給參數值。總體來說，異型軋輥數控車床切削進給系統能夠高效利用的主要原因之一是各種關鍵技術的綜合應用，通過各種關鍵技術的應用，提高異型軋輥數控車床的應用性、有效性、高效性，促使其能夠進行復雜截面零件生產。

4 結語

數控車床的出現為高效的、智能的進行零件生產創造條件，而異型軋輥數控車床的出現在數控車床的基礎上還能夠進行復雜截面零件的批量生產。異型軋輥數控車床本身就非常的復雜，是結合多種設計理論和關鍵技術構建而成的，才促使異型軋輥數控車床具有良好的應用性。尤其是異型軋輥數控車床切削進給系統，其是結合動力學理論、優化方法、有限元方法、機械運動學、曲線擬合理論等理論，并合理的應用仿真技術、曲線逼近方法等關鍵技術才構成的。可以說，異型軋輥數控車床是理論與技術有效結合的產物。

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