X-Y工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)【X-Y數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì)】

X-Y工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)【X-Y數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì)】,X-Y數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì),X-Y工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)【X-Y數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì)】,工作臺(tái),機(jī)電,電機(jī),系統(tǒng),設(shè)計(jì),數(shù)控 外文翻譯 所在學(xué)院： 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 合作導(dǎo)師： 2013 年 11 月 3 日 原文1： 第3篇A hybrid 5-axis CNC milling machine 第4節(jié)4. The hybrid concept 譯文1： 混合五軸數(shù)控銑床 4.混合動(dòng)力概念 文中提出的混合動(dòng)力型五軸數(shù)控銑床包含了串行和并行的元素。我們首先列出銑床可能的布局形式和解釋我們選擇的機(jī)床剖面結(jié)構(gòu)。 4.1串行/并行軸分布 一個(gè)五軸數(shù)控銑床至少需要五個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。六軸的機(jī)床，不管怎樣有六種執(zhí)行機(jī)構(gòu)，讓之必要的第六軸的旋轉(zhuǎn)刀具的對(duì)稱軸線把他靈巧的退化，額外的自由度通常是限制在軟件。因?yàn)闄C(jī)器的自制造成本與致動(dòng)器的數(shù)量有關(guān)，設(shè)計(jì)一種混合的五軸機(jī)床和五個(gè)致動(dòng)器直接提供了一個(gè)潛在優(yōu)勢(shì)六軸機(jī)床。五軸數(shù)控銑床的軸分布是有幾種可能的組合，如表1中所示。 全串行結(jié)構(gòu)和全并行結(jié)構(gòu)類型分別屬于I和VI 。類型II是不切實(shí)際的。因此類型III，IV，V是唯一真正的五軸候選分布。此外，我們放棄III型結(jié)構(gòu)的考慮，理由是連續(xù)堆疊三自由度是非常困難的，我們盡量得避免。因此，我們只剩下兩個(gè)分布并行和串行軸，IV和V型。 并行結(jié)構(gòu)少于6自由度需要約束元素的限制機(jī)制在其他方向。ⅴ型結(jié)構(gòu)由一個(gè)一自由度串行結(jié)構(gòu)和一個(gè)四自由度并行結(jié)構(gòu),需要二自由度約束。這種約束結(jié)構(gòu)必須是精心設(shè)計(jì)的, 因?yàn)樗鼈兛赡軙?huì)確定的并行結(jié)構(gòu)的整體剛度。一個(gè)四自由度并聯(lián)結(jié)構(gòu)使用被動(dòng)約束的立柱被引入[19]。整體剛度的關(guān)鍵取決于被動(dòng)的立柱,是為了抵抗彎曲和扭轉(zhuǎn)的時(shí)刻,被動(dòng)的立柱必須足夠大來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的結(jié)構(gòu)剛度。另一方面,IV型結(jié)構(gòu)是有吸引力的, 因?yàn)榕c3軸機(jī)床的經(jīng)驗(yàn)表明，一個(gè)串行的二軸向上層疊不可以實(shí)現(xiàn)顯著擴(kuò)大的結(jié)構(gòu)。因此，我們可以限制我們的搜索到IV型結(jié)構(gòu)。 在第IV型結(jié)構(gòu)中,實(shí)現(xiàn)三自由度與并行結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)二自由度連續(xù),接下來(lái)的問(wèn)題是三平移和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度必須分別分配到哪個(gè)串行和并行組件機(jī)制。一種選擇是把兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的串行機(jī)制。然而，這將導(dǎo)致在第3.1.2節(jié)中提到的問(wèn)題：從工程學(xué)的角度看，在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副層疊的機(jī)床中，需要兩個(gè)中的其中一個(gè)為C-軸，這會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)奇點(diǎn)。疊加一個(gè)A-軸和B軸到另一個(gè)上是非常有困難的，因?yàn)槊總€(gè)結(jié)構(gòu)本身就是非常大的。因此，根據(jù)我們的分析，我們得出結(jié)論，是一個(gè)可行的組合的自由度，IV型結(jié)構(gòu)如圖圖7（a）所示。 鑒于我們打算避免更高程度的結(jié)構(gòu)連接，最好的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)平移和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)通過(guò)一個(gè)平面機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這也提供了極大的裝配便利如圖8所示。這臺(tái)機(jī)器布局所減少的形式顯示在圖7(b): 平面機(jī)構(gòu)的三自由度在平面?zhèn)鬟f，和下面的串行機(jī)制提供的兩個(gè)平面運(yùn)動(dòng)。假設(shè)這是可以設(shè)計(jì)的，我們已經(jīng)取得了配置，避免一個(gè)三軸串行堆疊使用并行機(jī)制，并對(duì)于更容易管理的2軸堆疊使用串行機(jī)制。 4.2。配置設(shè)計(jì) 三自由度平面型并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)已經(jīng)得到了很好的研究，在運(yùn)動(dòng)學(xué)文獻(xiàn)中有多篇論文 [20-22]。在所有可能的平面機(jī)制類型中,我們只會(huì)考慮那些在本文使用三個(gè)類似的致動(dòng)器。換句話說(shuō)，我們將避免，例如，驅(qū)動(dòng)一個(gè)自由度的線性滾珠螺桿和兩個(gè)與旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器。這個(gè)決定的原因是模塊化，三個(gè)配置仍然廣泛的存在,見(jiàn)圖8。 這三種類型的平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)如圖8所示，是眾所周知的，并且被稱為RRR，RPR，其中R和P分別代表旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)關(guān)節(jié)和PRR類型。現(xiàn)在進(jìn)入一個(gè)新的考慮選擇過(guò)程。切削力通?？梢暈榫哂须S機(jī)性特征的干擾。干擾執(zhí)行器上的反射力必須足夠小，以達(dá)到良好的跟蹤性能。因?yàn)镽RR需要一個(gè)高的齒輪比，所以他們的機(jī)制并不滿足這樣的考慮機(jī)床應(yīng)用。此外,他們放一個(gè)大彎矩在撐桿的平面上。我們從考慮的理由進(jìn)一步消除RPR結(jié)構(gòu)，它有一個(gè)伸縮接頭構(gòu)成限制在3.4節(jié)討論。 圖9顯示了剩余的配置,,即PRR類型并聯(lián)機(jī)構(gòu),在上下文的軸分布在前一節(jié)中討論的。費(fèi)雷拉指出在此時(shí)的PKM，在一個(gè)特殊的配置時(shí)，當(dāng)圖1和2接頭與圖9不謀而合。這個(gè)機(jī)制也可以解決封閉形式的正向運(yùn)動(dòng)學(xué) [23]。我們不利用這個(gè)功能在我們的機(jī)器上，因?yàn)檫@些接頭的組合軸承設(shè)計(jì)帶來(lái)了其他困難會(huì)使撐桿之間的碰撞。 原文2： 第4篇 Development of a high-speed CNC cutting machine using linear motors 第1節(jié)1. Introduction 第2節(jié)2. Machine design and construction 2.1. Electrospindle 2.1.1. Tool holding 譯文2： 高速數(shù)控切割機(jī)采用直線電機(jī)的發(fā)展 1.介紹 術(shù)語(yǔ)“高速加工”（HSM）已經(jīng)使用了很多年，來(lái)描述在高轉(zhuǎn)速下的工具小直徑端銑。定義HSM使用的標(biāo)準(zhǔn)不同[1]。除了轉(zhuǎn)速，如外周的切割速度，材料去除率和進(jìn)給速率，可以使用不同的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定義HSM。此外，[2,3]使用切割刀具和操作的類型，工件材料都可能使速度施加限制。然而，對(duì)于傳統(tǒng)的加工過(guò)程中，似乎有一個(gè)共識(shí)，即主軸通常為10,000轉(zhuǎn)/分鐘至100,0000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速所涉及，[4-6]雖然低至5000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速的允許一定的銑削操作[7]。高轉(zhuǎn)速通常伴隨較高工作進(jìn)給率，輪廓加工通常發(fā)生在15-60米/分鐘[1]的范圍。高速加工的優(yōu)點(diǎn)包括增加材料去除率，降低刀具磨損，提高了表面光潔度，機(jī)薄壁部件的能力，并有能力加工硬質(zhì)材料[1,8]。高速機(jī)床是昂貴的，因?yàn)樗麄冃枰氖歉鼑?yán)格的要求相對(duì)于常規(guī)數(shù)控機(jī)床，需要高于正常規(guī)范數(shù)控系統(tǒng)機(jī)錯(cuò)綜復(fù)雜的輪廓，這常見(jiàn)于模具及模具型腔在高速行駛時(shí)工作。一直使用傳統(tǒng)的方法在建設(shè)機(jī)床旋轉(zhuǎn)電機(jī)和傳動(dòng)螺桿實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)。在這種類型的機(jī)器的性能的限制因素是有限的，最大旋轉(zhuǎn)速度，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，飽和，間隙和磁滯等[8]。一種線性電動(dòng)機(jī)，是一個(gè)簡(jiǎn)單的電磁致動(dòng)器由兩個(gè)剛性部件支持線性軸承。線性馬達(dá)提供了顯著的優(yōu)勢(shì),超過(guò)傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。速度超過(guò)6米/秒，加速度為100 m/s2是常見(jiàn)的，[8]，而速度為11米/秒，并已聲稱已經(jīng)達(dá)到200 m/s2加速度[9]。除了電機(jī)塊由于沒(méi)有移動(dòng)部件，可重復(fù)性和準(zhǔn)確性也得到了改善[8]。此外，簡(jiǎn)單的機(jī)械裝置和直線驅(qū)動(dòng)技術(shù)的成本相對(duì)較低，使得它的吸引力作為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)一個(gè)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，用于高速銑削。 2.機(jī)械設(shè)計(jì)與施工 器的設(shè)計(jì)機(jī)包括下以任務(wù),這是在給定的順序進(jìn)行: (a)規(guī)格的高速電主軸; (b)計(jì)算有效的載荷和規(guī)格的直線電機(jī)系統(tǒng)及數(shù)控控制; (c)制造機(jī)底座; (d)與數(shù)控控制的電主軸接口; (e) 提供一個(gè)基于PC系統(tǒng)的用戶界面。 2.1電主軸 主軸可涵蓋范圍廣泛的旋轉(zhuǎn)速度和額定功率。管理主軸速度和壽命的因素是所用軸承的類型和尺寸，使用的潤(rùn)滑系統(tǒng)，所述電源單元[1]。熱量太大是一個(gè)影響主軸的性能的重要的因素[10,11]，所以需要一個(gè)冷卻系統(tǒng)。所選擇的主軸是一個(gè)Faemat110 CU5.1KW液體冷卻能力之間的速度500轉(zhuǎn)/分鐘，30000轉(zhuǎn)/分鐘，由變頻器控制的電主軸。主軸連接到PLC，而這又需要連接到數(shù)控系統(tǒng)控制。該系統(tǒng)使主軸轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向得受20V和0-5V模擬輸入的裝置的控制。主軸的總質(zhì)量為29公斤，總有效載荷35公斤，包括輔助設(shè)備。 2.1.1刀具夾緊 俗稱“ISO錐度”（ISO297，BS1660第4部分，DIN69871）陡峭的錐形筒夾夾頭結(jié)合常見(jiàn)的加工中心上使用多年，并一直在提供的尺寸范圍，最常見(jiàn)的錐度尺寸30，40，45和50。所用的錐角是7:24。夾頭和機(jī)床主軸錐角制造不同的精確度（ISO1947，BS4500，DIN7178）引起一系列的“AT”號(hào)從AT1（高耐受性）AT6（公差下限）指定。標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床制造AT3或AT4。AT2錐度控制或更好的建議適用于高速加工的應(yīng)用[12]。ISO錐形卡盤在高轉(zhuǎn)速下使用時(shí)，也有一些缺點(diǎn)。他們有一個(gè)大的質(zhì)量和大小，很容易發(fā)生扭曲離心力。此外，運(yùn)行在錐形界面的不準(zhǔn)確性引起的，可能會(huì)引起振動(dòng)。由于系統(tǒng)采用一個(gè)單一的錐形提供位置，會(huì)有一些錯(cuò)誤換刀之間的重復(fù)性。