组合机床主轴箱CAD_CAM开发.pdf

文 章 编 号 :10002004) 01 机 床 主 轴 箱 发李 静 1 , 薛 冬 娟 2 , 付 红 芹 3 (1. 河 北 农 业 大 学 机 电 工 程 学 院 ,河 北 保 定 071001;2. 河 北 农 业 大 学 信 息 科 学 与 技 术 学 院 ,河 北 保 定 071001;3. 保 定 第 二 机 床 厂 技 术 科 ,河 北 保 定 071000)摘 要 : 用 发 了 主 轴 箱 传 动 其 箱 体 体 化 系 统 。 该 系 统 利 用 人 机 交 互 的 方 式 完 成 数 据 的 获得 、 传 动 系 统 的 体 的 作 ,它 的 使 用 可 使 主 轴 箱 传 动 系 统 的 设 计 更 优 化 、 更 快 捷 ,使 箱 体 的 加 工生 产 率 提 高 ,准 确 性 增 加 。关 键 词 : 主 轴 箱 ; 分 类 号 : 文 献 标 识 码 : B; 箱 是 工 序 集 中 的 、 高 效 的 组 合 机 床 的 重 要 的 专 用 部 件 之 一 ,是 用 于 布 置 (按 所 要 求 的 坐 标 位 置 )机 床工 作 主 轴 及 其 传 动 零 件 和 相 应 的 附 加 机 构 的 1 。 主 轴 箱 传 动 系 统 的 优 劣 和 箱 体 加 工 方 式 、 方 法 直 接 影 响 机床 的 可 靠 性 、 耐 用 性 、 经 济 性 、 准 确 性 。 手 工 设 计 其 传 动 系 统 往 往 受 主 轴 数 多 、 转 速 各 异 和 空 间 位 置 小 等 因 素的 影 响 ,不 但 工 作 量 很 大 ,优 化 性 受 到 限 制 ,而 且 易 出 错 ;其 箱 体 加 工 ,不 论 是 在 坐 标 镗 床 上 ,还 是 手 工 编 程 在加 工 中 心 上 ,都 存 在 操 作 人 员 或 编 程 人 员 的 工 作 量 大 、 出 错 率 高 、 生 产 率 低 的 弊 端 。 本 文 用 可 视 化 编 程 语 言 2 并 解 决 了 以 上 两 方 面 的 问 题 。1 主 轴 箱 传 动 系 统 箱 都 采 用 齿 轮 传 动 。 其 传 动 系 统 是 指 通 过 一 定 的 传 动 路 线 把 驱 动 轴 的 运 动 ,采 用 多 级 齿 轮 传 动 ,确定 传 动 齿 轮 及 其 传 动 轴 的 位 置 ,最 后 把 运 动 传 到 主 轴 上 ,使 主 轴 获 得 规 定 的 转 速 和 方 向 。 它 是 主 轴 箱 设 计 最关 键 、 工 作 量 最 大 的 环 节 。1. 1 获 取 原 始 数 据主 轴 箱 传 动 系 统 必 须 根 据 被 加 工 零 件 的 具 体 要 求 进 行 设 计 。 其 设 计 的 原 始 数 据 为 :驱 动 轴 的 轴 径 d、 转 速 n、 坐 标 ( x 0 , ;主 轴 箱 大 小 :宽 B 、 高 H ;坐 标 原 点 :水 平 垂 直 加 工 类 型 :钻 削 类 、 攻 丝 类 ;被 加 工 孔 类 型 :通 孔 或 盲 孔 ; 收 稿 日 期 :2003 简 介 : 李 静 (1964- ) ,女 ,河 北 沧 州 人 ,学 士 ,副 教 授 ,主 要 从 事 理 论 力 学 和 机 械 设 计 教 学 及 7 卷 第 1 期2004 年 1 月河 北 农 业 大 学 学 报 1994 ( x i , 、 轴 径 转 速 获 取 这 些 数 据 的 流 程 图 如 图 1, 其 工 作 界 面 为 图 2 (以 某 设 计 为 例 ) 。 点 击 “ 继 续 ” 将 弹 出 图 3 界 面 。图 1 数 据 流 程 获 取 原 始 数 传 动 界 传 动 流 程 图主 轴 箱 的 传 动 链 的 设 计 是 其 设 计 中 最 重 要 的 环 节 ,其 传 动 形 式 多 种 多 样 ,灵 活 性 较 大 ,在 此 部 分 开 发 中 ,模 拟 人 工 设 计 的 思 路 ,使 操 作 更 直 接 、 更 快 捷 。主 轴 箱 的 传 动 坐 标 计 算 是 其 设 计 中 计 算 量 最 大 的 部 分 。 虽 然 传 动 形 式 存 在 多 样 化 ,但 其 坐 标 计 算 可 归纳 为 3 类 :与 一 轴 定 距 的 传 动 、 与 二 轴 定 距 的 传 动 和 与 三 轴 定 距 的 传 动 。 其 计 算 可 分 别 采 用 勾 股 定 理 、 余 弦定 理 和 求 外 接 圆 的 圆 心 的 公 式 。由 上 述 内 容 ,结 合 人 工 设 计 过 程 ,编 制 传 动 统 流 程 图 见 图 4:图 4 传 动 系 统 流 程 3 工 作 界 面 及 设 计 结 果传 动 系 统 的 工 作 界 面 如 图 3。 界 面 右 边 为 设 计 结 果 ,图 中 不 同 颜 色 表 示 不 同 排 次 :红 色 排 ,黑 色 排 ,紫 色 排 ,兰 色 排 。初 始 化 将 根 据 原 始 数 据 绘 出 原 始 依 据 图 ;上 一 步 将 返 回 最 后 操 作 的 前 一 步 ;运 行 将 根 据 定 位 类 型 进 行 设 计 。2 主 轴 箱 箱 体 箱 体 加 工 技 术 人 员 的 经 验 ,总 结 出 加 工 主 轴 箱 箱 体 的 优 化 的 利 用 主 轴 箱 传 动 成 的 始 文 件 ,采 用 程 自 动 形 成 满 足 加 工 要 求 的 刀 具 准 备 文 件 和 数 控 代 码 。101 第 1 期 李 静 等 :组 合 机 床 主 轴 箱 发 1994 原 始 文 件主 轴 箱 体 上 孔 系 是 由 具 体 加 工 孔 的 位 置 、 传 动 轴 的 位 置 、 轴 径 的 大 小 、 轴 的 类 型 等 因 素 决 定 的 ,对 于 不 同的 主 轴 箱 体 加 工 ,必 须 提 取 具 体 的 有 关 数 据 。 始 文 件 由 主 轴 箱 传 动 到 ,形 式 以 下 :8,13, 30 3 500 3 3,0,1, 箱 体 描 述图 5 0725,5,21,300,2,5,28,300,3,0,42,300,4,0,42,340,5,5,35,1000,6,5,21,180,各轴描述在 “ 箱 体 描 述 ” 行 中 各 参 数 分 别 为 主 轴 数 ,总 轴 数 ,主 轴 箱 号 ,主 轴 箱 规格 3 动 力 箱 规 格 ,配 置 ;在 “ 各 轴 描 述 ” 行 中 各 参 数 分 别 为 轴 号 ,轴 型 ,轴 横 坐 标 ,轴 纵 坐 标 ,轴孔 参 数 。 箱 体 图为 避 免 在 单 独 使 用 分 时 ,发 生 因 原 始 数 据 的 输 入 的 错 误 而 导致 加 工 零 件 的 报 废 ,则 在 分 设 计 中 ,首 先 编 程 显 示 各 轴 的 相 互 位 置及 有 关 参 数 。 然 后 根 据 主 轴 箱 在 加 工 中 心 上 加 工 “ 工 序 集 中 ” 的 特 点 ,按 照加 工 工 序 ,设 置 箱 体 的 加 工 面 及 定 位 孔 ,结 合 原 始 数 据 及 加 工 的 数 据 库 ,用 程 自 动 形 成 刀 具 的 准 备 文件 及 数 控 代 码 。其 箱 体 程 图 如 图 5 所 示 。 箱 体 在 块 中 ,关 键 是 得 到 两 个 文 件 :刀 具 准 备 和 加 工 数 控 代 码 。 刀 具 准 备 是 提 供 给 加 工 人 员 准 备 加工 刀 具 ;加 工 数 控 代 码 是 对 加 工 中 心 发 出 的 一 系 列 加 工 指 令 。 形 成 这 两 部 分 的 关 键 是 获 得 图 形 元 素 数 据 和加 工 元 素 数 据 ,二 者 由 成 的 文 件 和 加 工 资 料 库 得 到 ,刀 具 准 备 文 件 由 对 加 工 元 素 的 归 类 而 形 成 ,加 工数 控 代 码 由 加 工 元 素 、 移 刀 和 换 刀 等 3 部 分 的 数 控 代 码 组 成 ,它 们 的 结 构 如 下 :3 应 用 实 例以 某 主 轴 箱 箱 体 为 例 ,运 行 统 ,其 工 作 界 面 和 结果 如 图 6。 作 界 面 ,直 观 地 显 示 各 轴 孔 的 位 置 、 刀 具准 备 文 件 、 数 控 代 码 ,以 便 于 检 查 ;保 存 其 刀 具 准 备 文 件 、 数 控代 码 供 加 工 技 术 工 人 使 用 。(下 转 第 107 页 )图 6 箱 体 界 河 北 农 业 大 学 学 报 第 27 卷 1994 ,同 时 用 定 每 个 采 样 点 的 经 纬 度 坐 标 ,把 这 些 数 据 转 化 为 的 一 个 图 层 ,并 对 该 图 层 进 行 距 离 反 比 插 值 ,得 到 了 栅 格 化 的 图 层 ,即 实 验 地 块 的 土 壤 水 分 分 布 图 。2003 年 4 月 30 日 灌 溉 决 策 ,用 的 含 水 量 是 200 60 平 均 值 ,小 麦 的 生 育 阶 段 是 拔 节 孕 穗 ,输 入 小 汤 山 的 精 准 农 业 基 地 的 温 度 、 空 气 相 对 湿 度 、 气 压 、 地 面 上 2m 处 的 风 速 后 可 得 到 土 壤 每 天 的 潜在 蒸 散 量 ,由 小 麦 生 长 地 区 、 生 育 阶 段 、 生 长 日 期 等 参 数 可 从 数 据 库 中 调 入 相 应 的 数 据 如 小 麦 轻 旱 指 标 、 重 旱指 标 、 水 价 、 小 麦 价 格 、 劳 力 费 用 等 ,最 后 利 用 模 型 生 成 变 量 灌 溉 处 方 图 。 生 成 的 处 方 图 见 图 3。 表 1 列 出 了生 成 灌 溉 处 方 图 过 程 中 的 部 分 关 键 数 据 。表 1 实 验 地 块 的 参 数 (2003 年 4 月 30 日 决 策 时 ) 003) i T 降 雨 量 / 与 决 策间 隔 时 间 / 指 标 / 指 标 /c/%共 蒸 散 /18 4108 212 600 13 287 19217 41 531044 结 论变 量 灌 溉 在 我 国 还 未 见 报 道 ,随 着 技 术 的 成 熟 ,很 有 应 用 前 景 。 该 系 统 利 用 实 测 的 土 壤 含 水 量 ,再 通 过土 壤 水 分 预 报 模 型 给 出 决 策 时 的 含 水 量 ,由 经 济 效 益 分 析 决 定 灌 溉 量 ,其 中 也 融 入 了 一 些 专 家 知 识 ,具 有 可靠 性 ,通 用 性 。 该 系 统 可 在 普 通 的 境 中 运 行 ,不 必 安 装 专 用 的 发 软 件 ,系 统 使 用 方 便 。参 考 文 献 :1 朱 自 玺 ,赵 国 强 ,邓 天 宏 . 冬 小 麦 优 化 灌 溉 模 型 研 究 及 其 应 用 J 华 北 农 学 报 ,1995,10 (4) :362 胡 继 超 . 作 物 水 分 关 系 及 水 分 管 理 系 统 的 研 究 D. 南 京 :南 京 农 业 大 学 ,2002.3 朱 艳 ,曹 卫 星 ,王 绍 华 ,等 . 软 构 件 技 术 在 作 物 管 理 智 能 决 策 系 统 设 计 中 的 应 用 J. 农 业 工 程 学 报 ,2003,19 (1) .4 龚 元 石 ,李 子 忠 ,李 春 友 . 应 用 时 域 反 射 仪 测 定 作 物 需 水 量 和 作 物 系 数 J. 中 国 农 业 大 学 学 报 1998,3 (5) :615 邝 朴 生 ,蒋 文 科 ,刘 刚 ,等 . 精 确 农 业 基 础 M. 北 京 :中 国 农 业 大 学 出 版 社 ,1999.(编 辑 :张 冬 冬 )(上 接 第 102 页 )4 结 论该 组 合 机 床 主 轴 箱 传 动 系 统 其 箱 体 体 化 系 统 ,用 可 视 化 编 程 语 言 辑 , 部 分 既 可 分 别 使 用 ,也 可 合 并 使 用 。 经 多 个 主 轴 箱 的 比 较 , 统 的 设 计 、 计 算 速 度 为 人 工 的 十几 倍 ,计 算 非 常 精 确 ;易 于 修 改 传 动 ,设 计 方 案 更 加 优 化 。 统 的 编 程 速 度 为 人 工 编 程 的 几 十 倍 ,废 品率 为 零 ,加 工 精 度 满 足 图 纸 要 求 。 组 合 机 床 主 轴 箱 体 化 系 统 ,则 使 主 轴 箱 的 设 计 、 加 工 效 率 大大 提 高 ,生 产 成 本 显 著 降 低 。参 考 文 献 :1 大 连 组 合 机 床 研 究 所 编 . 组 合 机 床 设 计 机 械 部 分 M