[机械模具数控自动化专业毕业设计外文文献及翻译]【期刊】带自动换刀装置加工中心的配置综合方法-中文翻译

南 京 理 工 大 学 紫 金 学 院 毕业设计 (论 文 )外文 资 料翻 译 系： 机械工程系 专 业： 机械工程及自 动 化 姓 名： 朱露 学 号： 060104233 外文出处： Journal of Mechanical Design SEPTEMBER 1999, Vol. 121 / 359367 附 件： 1.外文 资 料翻 译译 文 ； 2.外文原文 。 (用外文写)附件 1： 外文 资 料翻 译译 文 带自动换刀装置加工中心的配置综合方法 本论文的目的是提出 带自动换刀装置加工中心的配置综合 的设计方法 ，以满足所需的拓扑结构和运动特性。根据坐标系的概念、图论、概括化、具体化和运动合成，提出了这种设计方法并 计算机化，而且综合了带有多达 8 个连杆的自动换刀装置 的加工中心 。结果，对于有鼓型刀库的加工中心，具有 6 连 杆、 7 连 杆和8 连 杆的加工中心的配置数分别为 2、 13 和 20。同样，对于有线型刀库的加工中心 ， 具有 5 连 杆、 6 连 杆、 7 连 杆和 8 连 杆的加工中心的配置数分别为 1、 5 、 20和 60。此外，这项工作还提供了一种系统方法用于综合带拓扑和运动要求的空间开链机构。 引言 加工中心运动学可以被看作是开链式机构，他们具 有特定拓扑特征的特殊功能。有关平面机构问题的创意设计在过去的几年里一直是许多项研究课题 （约翰逊， 1965；弗罗伊登施泰因和真希， 1979， 1983；厄尔德曼等。 1980 年，严和徐， 1983；严和陈， 1985；严， 1992 年） 。但是，空间运动开链型机构的结构综合设计方法不可得到。 过去的几年里，只有少数几篇文章涉及加工中心配置的设计。 杉村 （ 1981年） 等， 使用分析调查方法设计机床。伊藤和信乃（ 1982 年， 1983 年和 1987年） ，通过使用定向图机床法产生结构配置。列舍托夫和 波特曼（ 1988）提出了综合的 具有相同成型机床的功能 配置代码 。该概念广泛使用在合成 5 轴机床上（石泽等， 1991； 坂本和稻崎， 1992 年） 。然而，自动换刀系统并没有在考虑范围。 在主轴与加工中心刀库之间自动执行换刀操作的系统称为自动换刀装置(ATC)。 ATC 为减少加工过程中 机器闲置的时间 发挥了重要作用 ，从而提高了生产率 。 本论文的目的是提出带有 自动换刀装置加工中心的 所有可能的配置系统产生的 设计方法，该加工中心是一种开链式空间 机构的受拓扑结构和运动限制 空间 。 拓扑特征 1.空间开链式多自由度机构。 2.有固定的连杆（支架） 。 3.有单连杆。 4.有在主轴和工作台之间有 4 个接头的工作台。 5.有刀库，该刀库为从位于支架的连杆到主轴头的单一连杆分支。 6. 单一连杆可以是主轴，刀库或者工作台。此外，单一连杆不能超过 3 个。 7. 主轴产生的接头必须是转动副。 8. 主轴端和工作台之间的接头必须是棱柱副。 9. 刀库和分支连杆的接头是转动副，棱柱副，或圆柱副。如果有回转副或圆柱副，则必须依附于刀库。 设计过程 图 2 是提出的开链式机构配置的设计过程。该设计理念进程启动现有机构进行调查，并推定出其拓扑结构和运动特性。设计过程的第二个步是基于树形图表现出的观念， 链接邻接矩阵，和机构分配矩阵 描述现有拓扑结构。第三步是把这些机构根据进程具体化变成其相应的广义树图。第四步是 获取给定数量边和基于列举图的顶点所有可能的树形图 。第五步是分配一些连杆和链接给有效的树形图来经过专业化以满足拓扑结构。在设计过程的最后一步是获得机构图集指定运动机构。 以下，以自动换刀加工中心作为例子来详细说明这种设计方法。 现有机构 在设计过程的第一步是研究现有的机构并推定它们的拓扑结构和运动特性。 加工中心是由 4 个基本部件组成的机床： 轴，刀库，换刀机构，以及包括动力轴运动的机床结构。那个机床结构在很大程度上决定了加工 表面 精度 ，刚度和动力性能。 主轴旋转该工具加工工件所需的表面。该工具库储存工具并在机械加工操作中移动它们到合适位置来使用。该换刀机构在工具库和主轴工具间执行刀具转换。 最简单的 ATC 是没有换刀机构的设计，且在 工具库和主轴间的相对运动中实现换刀。图 3（ a）和（ b）分别显示两个 3 轴鼓型和直线型工具库的卧式加工中心。 为了代表和分析加工中心的拓扑结构和运动特性，基于国际标准化组织中心（国际标准化组织， 1974）定义了坐标系来描述加工中心的每个运动轴的配置。 本标准坐标系是右手矩形笛卡儿之一，相关的工件安装在与主要线性横向对齐的机器。对机器的组成部分运动产生有利趋势，这给工件带来更多的优势。卧式加工中心的结构图附加 ISO 标准图如图 3 所示。 通过分析提供现有 3 轴 无换刀机构的 卧式加工中心 ，我们可以总结出如下拓扑结构和运动特性（陈燕， 1995 年） 。 图 2 设计过程 （ a） （ b） 图 3 三轴水平加工中心 结论 总之，本文提出了受拓扑结构和运动的限制的带自动换刀装置加工中心配置设计。设计过程已计算机化，已综合所有多达 8 加工中心可能的配置。从找到的配置中，设计者可以根据设计要求，专利权，机床结构和