試論機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)化

李文博,鄭祥東

(大慶油田路橋工程有限責(zé)任公司,黑龍江 大慶 163453)

試論機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)化

李文博,鄭祥東

(大慶油田路橋工程有限責(zé)任公司,黑龍江 大慶 163453)

機(jī)床是數(shù)控技術(shù)的產(chǎn)物,現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,滿足機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),注重性能的優(yōu)化,完善機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)過(guò)程.機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與性能優(yōu)化,應(yīng)確保機(jī)床機(jī)械加工的優(yōu)質(zhì)性和精確性,以免影響機(jī)床機(jī)械的生產(chǎn)性能,保障機(jī)床機(jī)械的優(yōu)化性,完善機(jī)床機(jī)械的生產(chǎn)過(guò)程.本文主要探討機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)以及性能優(yōu)化.

機(jī)床機(jī)械;結(jié)構(gòu);性能優(yōu)化

機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的數(shù)控有著明顯的差異,改進(jìn)了諸多工藝,尤其是機(jī)械結(jié)構(gòu)的性能設(shè)計(jì)上,逐漸實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化,提高了機(jī)床的技術(shù)效率.機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與性能優(yōu)化,提高了加工操作的實(shí)踐性,促使機(jī)床朝向高精度的方向發(fā)展,實(shí)現(xiàn)了機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)加工的優(yōu)質(zhì)性,考慮到結(jié)構(gòu)性能方面的需求,深層次的優(yōu)化機(jī)床機(jī)械的結(jié)構(gòu)加工,完善機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)過(guò)程.

1 機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)分析

機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)方面,根據(jù)輸入的指令,完成自動(dòng)化的生產(chǎn)過(guò)程,在精度與變形控制方面,不能實(shí)行誤差的控制,由此在機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中,要最大程度的預(yù)防變形,確保誤差的范圍處于最小的狀態(tài)下.

機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)分析中,比較重要的是自動(dòng)化技術(shù),數(shù)控機(jī)床加工時(shí),配置了無(wú)級(jí)變速主軸以及伺服傳動(dòng),在很大程度上,提升了機(jī)床機(jī)械的生產(chǎn)水平,機(jī)床機(jī)械生產(chǎn)的過(guò)程中,準(zhǔn)確的接收指令,優(yōu)化并控制好生產(chǎn)的速度,把控好各項(xiàng)生產(chǎn)模塊的運(yùn)行.機(jī)床機(jī)械的結(jié)構(gòu)中,新技術(shù)是不可缺少的部分,保障生產(chǎn)的穩(wěn)定性和精確性,體現(xiàn)了自動(dòng)化運(yùn)行的效率.機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)人化和柔性化,集成發(fā)展機(jī)床機(jī)械加工,現(xiàn)代機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)內(nèi),致力于提升運(yùn)行的效率,有效控制機(jī)械結(jié)構(gòu)和零部件,逐步優(yōu)化操作的過(guò)程,機(jī)床機(jī)械操作中,具有高效、高速的特征,在無(wú)人管理的狀態(tài)下,推進(jìn)機(jī)床機(jī)械的集成化生產(chǎn),表現(xiàn)出復(fù)合性、多元化的特征,注重機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性,規(guī)避潛在的生產(chǎn)誤差,實(shí)現(xiàn)了機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的精密性,表明機(jī)床機(jī)械加工的高效性,優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程.

2 機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)特征

2.1 靜態(tài)與動(dòng)態(tài)剛度

機(jī)床機(jī)械的結(jié)構(gòu)特征中,靜態(tài)與動(dòng)態(tài)剛度,用于提高機(jī)床機(jī)械的生產(chǎn)精度.機(jī)床機(jī)械加工時(shí),把數(shù)據(jù)系統(tǒng)做為生產(chǎn)的基本,輸入的指令信息,指導(dǎo)機(jī)床機(jī)械的加工,以免產(chǎn)品有變形或者精度上的誤差,取代了人工調(diào)整.靜態(tài)和動(dòng)態(tài)剛度,有利于控制機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)中的彈性變形,避免產(chǎn)生較大的影響,確保機(jī)床機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量與精度的優(yōu)質(zhì)性.一般情況下,機(jī)床機(jī)械中,可以分為接觸剛度、主軸剛度等,為了提升機(jī)床機(jī)械的剛度,就要保障機(jī)床機(jī)械的加工能力,從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)剛度的角度出發(fā),控制主軸剛度,配合三支撐結(jié)構(gòu),預(yù)防軸向變形,在提升動(dòng)態(tài)剛度時(shí),就要注重機(jī)械系統(tǒng)的優(yōu)化,靈活的調(diào)整機(jī)床機(jī)械的自振頻率,適當(dāng)?shù)脑黾幼枘?機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)剛度,完善了機(jī)床機(jī)械的加工.

2.2 熱變形干擾度低

機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特征中,熱變形干擾度低,可以預(yù)防機(jī)床機(jī)械變形,強(qiáng)化機(jī)床機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)加工中,系統(tǒng)內(nèi)部容易釋放出熱能,引起機(jī)床機(jī)械變形,無(wú)法保障機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的運(yùn)行效率,由此在機(jī)床機(jī)械加工中,要去除熱源干擾,分離熱源破壞.機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)內(nèi),熱變形干擾度方面,注重分離熱源,采用冷卻或者散熱的方法,防止溫度過(guò)高,進(jìn)而降低熱變形的干擾,維護(hù)機(jī)床機(jī)械的有序運(yùn)行.熱變形降低時(shí),冷卻機(jī)床機(jī)械的發(fā)熱部位時(shí),效果最為明顯,運(yùn)用冷卻的方法,有效降低機(jī)床的溫度,保障機(jī)床的各個(gè)位置,溫度保持一致,避免熱變形的干擾,預(yù)防機(jī)床機(jī)械變形.機(jī)床機(jī)械的結(jié)構(gòu)內(nèi),采用熱源降低的方法,可以減少主軸中心的距離,促使主軸到地面的間距能夠達(dá)到最小值,由此降低熱變形的總量值,進(jìn)而保障溫度的一致性,杜絕發(fā)生溫度過(guò)高的問(wèn)題,保護(hù)好主軸結(jié)構(gòu).

3 機(jī)床機(jī)械性能優(yōu)化

機(jī)床機(jī)械加工中,性能優(yōu)化是一項(xiàng)重要的工作,根據(jù)機(jī)床機(jī)械的生產(chǎn)需求,做好性能優(yōu)化的工作,例舉性能優(yōu)化的根本策略如圖1所示.

圖1 機(jī)床機(jī)械性能優(yōu)化

3.1 變速系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

機(jī)床機(jī)械的變速系統(tǒng),是指主傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)的變速系統(tǒng),其可分為兩種工作方式,基于機(jī)床機(jī)械性能的優(yōu)化,分析變速系統(tǒng)的設(shè)計(jì).(1)皮帶傳動(dòng)類型的主傳動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì),此類變速系統(tǒng),常用于小型的機(jī)床機(jī)械加工中,防止齒輪傳動(dòng)上,出現(xiàn)噪聲或振動(dòng)的問(wèn)題.此類變速系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi),需要匹配具有扭矩特征的主軸,利用變速系統(tǒng)的優(yōu)化,提高機(jī)床機(jī)械的結(jié)構(gòu)性能,完善生產(chǎn)的過(guò)程.(2)變速齒輪主傳動(dòng)的優(yōu)化設(shè)計(jì),應(yīng)用到大型、中型的機(jī)床機(jī)械生產(chǎn)中,配置齒輪減速的方法,增加輸出扭矩,確保輸出扭矩,能夠滿足機(jī)床機(jī)械的主軸需求,很多小型的機(jī)床機(jī)械上,也會(huì)采用此類變速系統(tǒng),以便取得強(qiáng)力的切削扭轉(zhuǎn),優(yōu)化機(jī)床的機(jī)械性能優(yōu)化.(3)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)下,主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),此類傳動(dòng)方法,簡(jiǎn)化箱體、主軸的相關(guān)設(shè)計(jì),提升了主軸的剛度.此項(xiàng)性能優(yōu)化中,需要特別注重電機(jī)發(fā)熱問(wèn)題,以免影響到機(jī)床機(jī)械的主軸加工精度.

3.2 主軸部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)

機(jī)床機(jī)械性能優(yōu)化中,主軸部件是指數(shù)控?fù)舸┳饔孟碌闹鬏S部件.主軸部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)中,首先,機(jī)床機(jī)械的前后支撐,應(yīng)該采用不同的軸承結(jié)構(gòu),例如前支撐中,雙列短圓柱滾子軸承,以及雙列向心推力球軸承,兩者相互組合.后支撐中,同時(shí)采用兩組向心推力球軸承,主軸部件的優(yōu)化設(shè)計(jì),能夠在很大程度上提高機(jī)床機(jī)械的剛度數(shù)據(jù),能夠?qū)崿F(xiàn)強(qiáng)力切削,其可應(yīng)用到各種類型的機(jī)床機(jī)械中;然后,主軸部件的前軸承中,運(yùn)用高精度的雙列向心推力球軸承,此類配置性能高,其在結(jié)構(gòu)中的運(yùn)行轉(zhuǎn)速,每分鐘可以達(dá)到4000轉(zhuǎn),承載相對(duì)較小,只有在輕載、高速的條件下,才能滿足機(jī)床機(jī)械的性能要求;最后,主軸部件的配置中,采用雙列、單列的圓錐滾子軸承,提供徑向剛度,以便提高受重荷載,促使軸承在機(jī)床機(jī)械中,能夠承載較大的荷載,靈活調(diào)整機(jī)床機(jī)械的設(shè)計(jì).此類軸承的優(yōu)化設(shè)計(jì),在轉(zhuǎn)速與精度上,存在著缺陷,可以應(yīng)用到重載、低速的機(jī)床機(jī)械內(nèi),合理有利主軸的刀架、卡盤(pán)等,進(jìn)而優(yōu)化機(jī)床機(jī)械的結(jié)構(gòu)性能.

3.3 機(jī)械部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)

機(jī)床機(jī)械部件的優(yōu)化設(shè)計(jì),是性能優(yōu)化的一部分,其中進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)械部件,是最為關(guān)鍵的設(shè)計(jì).機(jī)床機(jī)械的進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)械部件,其在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí),主要分為兩種配置(圖2),第一是聯(lián)軸器,連接著進(jìn)給機(jī)構(gòu),選擇聯(lián)軸器時(shí),要充分考慮機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的需求,考慮到機(jī)械部件的限制,聯(lián)軸器的優(yōu)化設(shè)計(jì),要保障荷載傳遞的有效性,在動(dòng)力傳遞的區(qū)域,設(shè)計(jì)限制,保障動(dòng)力傳遞的有效性,聯(lián)軸器的使用過(guò)程中,禁止機(jī)床機(jī)械的生產(chǎn)工況有惡化的情況;第二是減速系統(tǒng),機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)中,齒輪傳動(dòng)最為常見(jiàn),改變伺服電機(jī)的輸出狀態(tài),輸出低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)速的信息,改善高速運(yùn)轉(zhuǎn)的方式,同時(shí)減少慣量參數(shù)在機(jī)床機(jī)械中的比重,通過(guò)開(kāi)環(huán)系統(tǒng),提高機(jī)床機(jī)械的運(yùn)動(dòng)精度.

圖2 機(jī)械傳動(dòng)部件配置

4 結(jié)語(yǔ)

機(jī)床機(jī)械加工的過(guò)程中,結(jié)構(gòu)生產(chǎn)具有一定的特征,機(jī)床機(jī)械的過(guò)程中,數(shù)據(jù)系統(tǒng)內(nèi),需要輸入相關(guān)的指令,完成成本加工的過(guò)程,期間實(shí)現(xiàn)了有效的自動(dòng)化,有利于提升機(jī)床機(jī)械的精度,重點(diǎn)分析機(jī)床機(jī)械性能,采用優(yōu)化的手段,維護(hù)機(jī)床機(jī)械的性能穩(wěn)定,強(qiáng)化機(jī)床機(jī)械的生產(chǎn)過(guò)程,以免影響機(jī)床機(jī)械的加工狀態(tài),規(guī)范機(jī)械的生產(chǎn)性能.

[1]朱江.試論機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)化[J].科技與創(chuàng)新,2014,(09):62-63.

[2]蓋立亞.機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與性能優(yōu)化探析[J].科技傳播,2013,(13):57+44.

[3]王利先,文永帥.基于機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與性能優(yōu)化的探析[J].經(jīng)營(yíng)管理者,2013,(12):382.

[4]于文鋮,遲永峰.基于機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與性能優(yōu)化的探析[J].科技傳播,2012,(01):34+30.

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