立式加工中心主軸組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

立式加工中心主軸組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),立式加工中心主軸組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),立式,加工,中心,主軸,組件,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 南 京 理 工 大 學(xué) 紫 金 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯 系： 機(jī)械工程系 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 姓 名： 朱露 學(xué) 號(hào)： 060104233 (用外文寫(xiě)) 外文出處： Journal of Mechanical Design SEPTEMBER 1999, Vol. 121 / 359—367 附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 譯文基本上翻譯出原文的意思，層次分明，具有條理，語(yǔ)句基本通順，翻譯質(zhì)量稍差。少數(shù)的中文表達(dá)欠妥，一些專業(yè)術(shù)語(yǔ)翻譯不準(zhǔn)。 簽名： 年 月 日 注：請(qǐng)將該封面與附件裝訂成冊(cè)。 附件1：外文資料翻譯譯文 帶自動(dòng)換刀裝置加工中心的配置綜合方法 本論文的目的是提出帶自動(dòng)換刀裝置加工中心的配置綜合的設(shè)計(jì)方法，以滿足所需的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特性。根據(jù)坐標(biāo)系的概念、圖論、概括化、具體化和運(yùn)動(dòng)合成，提出了這種設(shè)計(jì)方法并計(jì)算機(jī)化，而且綜合了帶有多達(dá)8個(gè)連桿的自動(dòng)換刀裝置的加工中心。結(jié)果，對(duì)于有鼓型刀庫(kù)的加工中心，具有6連桿、7連桿和8連桿的加工中心的配置數(shù)分別為2、13和20。同樣，對(duì)于有線型刀庫(kù)的加工中心，具有5連桿、6連桿、7連桿和8連桿的加工中心的配置數(shù)分別為1、5 、20和60。此外，這項(xiàng)工作還提供了一種系統(tǒng)方法用于綜合帶拓?fù)浜瓦\(yùn)動(dòng)要求的空間開(kāi)鏈機(jī)構(gòu)。 引言 加工中心運(yùn)動(dòng)學(xué)可以被看作是開(kāi)鏈?zhǔn)綑C(jī)構(gòu)，他們具有特定拓?fù)涮卣鞯奶厥夤δ堋Ｓ嘘P(guān)平面機(jī)構(gòu)問(wèn)題的創(chuàng)意設(shè)計(jì)在過(guò)去的幾年里一直是許多項(xiàng)研究課題 （約翰遜，1965；弗羅伊登施泰因和真希，1979，1983；厄爾德曼等。1980年，嚴(yán)和徐，1983；嚴(yán)和陳，1985；嚴(yán)，1992年）。但是，空間運(yùn)動(dòng)開(kāi)鏈型機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)綜合設(shè)計(jì)方法不可得到。 過(guò)去的幾年里，只有少數(shù)幾篇文章涉及加工中心配置的設(shè)計(jì)。杉村（1981年）等，使用分析調(diào)查方法設(shè)計(jì)機(jī)床。伊藤和信乃（1982年，1983年和1987年），通過(guò)使用定向圖機(jī)床法產(chǎn)生結(jié)構(gòu)配置。列舍托夫和波特曼（1988）提出了綜合的具有相同成型機(jī)床的功能配置代碼。該概念廣泛使用在合成5軸機(jī)床上（石澤等，1991； 坂本和稻崎，1992年）。然而，自動(dòng)換刀系統(tǒng)并沒(méi)有在考慮范圍。 在主軸與加工中心刀庫(kù)之間自動(dòng)執(zhí)行換刀操作的系統(tǒng)稱為自動(dòng)換刀裝置(ATC)。ATC為減少加工過(guò)程中機(jī)器閑置的時(shí)間發(fā)揮了重要作用，從而提高了生產(chǎn)率。 本論文的目的是提出帶有自動(dòng)換刀裝置加工中心的所有可能的配置系統(tǒng)產(chǎn)生的設(shè)計(jì)方法，該加工中心是一種開(kāi)鏈?zhǔn)娇臻g機(jī)構(gòu)的受拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)限制空間。 拓?fù)涮卣? 1.空間開(kāi)鏈?zhǔn)蕉嘧杂啥葯C(jī)構(gòu)。 2.有固定的連桿（支架）。 3.有單連桿。 4.有在主軸和工作臺(tái)之間有4個(gè)接頭的工作臺(tái)。 5.有刀庫(kù)，該刀庫(kù)為從位于支架的連桿到主軸頭的單一連桿分支。 6. 單一連桿可以是主軸，刀庫(kù)或者工作臺(tái)。此外，單一連桿不能超過(guò)3個(gè)。 7. 主軸產(chǎn)生的接頭必須是轉(zhuǎn)動(dòng)副。 8. 主軸端和工作臺(tái)之間的接頭必須是棱柱副。 9. 刀庫(kù)和分支連桿的接頭是轉(zhuǎn)動(dòng)副，棱柱副，或圓柱副。如果有回轉(zhuǎn)副或圓柱副，則必須依附于刀庫(kù)。 設(shè)計(jì)過(guò)程 圖2是提出的開(kāi)鏈?zhǔn)綑C(jī)構(gòu)配置的設(shè)計(jì)過(guò)程。該設(shè)計(jì)理念進(jìn)程啟動(dòng)現(xiàn)有機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查，并推定出其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特性。設(shè)計(jì)過(guò)程的第二個(gè)步是基于樹(shù)形圖表現(xiàn)出的觀念，鏈接鄰接矩陣，和機(jī)構(gòu)分配矩陣描述現(xiàn)有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。第三步是把這些機(jī)構(gòu)根據(jù)進(jìn)程具體化變成其相應(yīng)的廣義樹(shù)圖。第四步是獲取給定數(shù)量邊和基于列舉圖的頂點(diǎn)所有可能的樹(shù)形圖。第五步是分配一些連桿和鏈接給有效的樹(shù)形圖來(lái)經(jīng)過(guò)專業(yè)化以滿足拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)過(guò)程的最后一步是獲得機(jī)構(gòu)圖集指定運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 以下，以自動(dòng)換刀加工中心作為例子來(lái)詳細(xì)說(shuō)明這種設(shè)計(jì)方法。 現(xiàn)有機(jī)構(gòu) 在設(shè)計(jì)過(guò)程的第一步是研究現(xiàn)有的機(jī)構(gòu)并推定它們的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特性。 加工中心是由4個(gè)基本部件組成的機(jī)床：軸，刀庫(kù)，換刀機(jī)構(gòu)，以及包括動(dòng)力軸運(yùn)動(dòng)的機(jī)床結(jié)構(gòu)。那個(gè)機(jī)床結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了加工表面精度，剛度和動(dòng)力性能。主軸旋轉(zhuǎn)該工具加工工件所需的表面。該工具庫(kù)儲(chǔ)存工具并在機(jī)械加工操作中移動(dòng)它們到合適位置來(lái)使用。該換刀機(jī)構(gòu)在工具庫(kù)和主軸工具間執(zhí)行刀具轉(zhuǎn)換。最簡(jiǎn)單的ATC是沒(méi)有換刀機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，且在工具庫(kù)和主軸間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)換刀。圖3（a）和（b）分別顯示兩個(gè) 3軸鼓型和直線型工具庫(kù)的臥式加工中心。 為了代表和分析加工中心的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特性，基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織中心（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織，1974）定義了坐標(biāo)系來(lái)描述加工中心的每個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的配置。 本標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系是右手矩形笛卡兒之一，相關(guān)的工件安裝在與主要線性橫向?qū)R的機(jī)器。對(duì)機(jī)器的組成部分運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生有利趨勢(shì)，這給工件帶來(lái)更多的優(yōu)勢(shì)。臥式加工中心的結(jié)構(gòu)圖附加ISO標(biāo)準(zhǔn)圖如圖3所示。 通過(guò)分析提供現(xiàn)有3軸無(wú)換刀機(jī)構(gòu)的臥式加工中心，我們可以總結(jié)出如下拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特性（陳燕，1995年）。 圖2 設(shè)計(jì)過(guò)程 （a） （b） 圖3 三軸水平加工中心 結(jié)論 總之，本文提出了受拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)的限制的帶自動(dòng)換刀裝置加工中心配置設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程已計(jì)算機(jī)化，已綜合所有多達(dá)8加工中心可能的配置。從找到的配置中，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求，專利權(quán)，機(jī)床結(jié)構(gòu)和空間限制選擇有用的。這種設(shè)計(jì)方法可以綜合加工中心的可能的不同類型的機(jī)床結(jié)構(gòu)配置，如4軸、垂直軸、或不同分配運(yùn)動(dòng)軸。此外，這項(xiàng)工作的成果可以擴(kuò)展和應(yīng)用于開(kāi)鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)要求結(jié)構(gòu)配置的綜合，如機(jī)器人、車床、磨床，...等 。