【文章內(nèi)容簡介】 等 .磨削技術(shù)的發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù) [J].中國機械工程， 2020(2)：186189. [13] 李伯名 ，等 .現(xiàn)代磨削技術(shù) [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2020. [14] 彭 浩 .數(shù)控復(fù)合磨削技術(shù)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀 [J].航空制造技術(shù)， 2020(10)： 5457. [15] 宋佐時 ,易建 強 ,趙冬斌 .移動機械手控制研究進展 [J].機器人， 2020,25(5)： 465469. [16] 芮執(zhí)元，劉濤 .碼垛機器人運動學(xué)分析與仿真 [J].機械制造， 2020,48(548)： 710. [17] 于傳浩，章滌峰 .一種氣動機械手夾持機構(gòu)的設(shè)計 [J].液壓氣動與密封， 2020(5)：2228. [18] 肖瓏 .液壓與氣動傳動技術(shù) .西安 :西安電子科技大學(xué)出版社， 2020. [19] 李錄鋒 .基于可編程控制器的機械手模型控制系統(tǒng)設(shè)計 [J].制造業(yè)自動化， 2020，33(12)： 4547. 8 [20] 王 鵬，朱龍英，朱德帥，等 .工件抓取機械手的臂部結(jié)構(gòu)改進設(shè)計 [J].機械研究與應(yīng)用， 2020(3)： 6669. [21]鄧康一 .氣動機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計及伺服控制研究 [D].西安：西安建筑科技大學(xué)， 2020. [22] 胡東紅，王平江，陳吉紅 .外圓磨床數(shù)控系統(tǒng)研究 [J].機床與液壓， 2020， 37(5)： 510. 9 （三） 項目主要研究開發(fā)內(nèi)容、技術(shù)關(guān)鍵及主要創(chuàng)新點 項目主要研究開發(fā)內(nèi)容 本項目以三叉軸萬向節(jié)全自動外圓磨床數(shù)控系統(tǒng)為研究對象，通過 系統(tǒng)控制單元 對機械手、 三叉軸外圓磨削裝置的主軸單元和進給單元、 磨 床支承 單元構(gòu)件這幾個部分控制，實現(xiàn)三叉軸萬向節(jié)在該外 圓磨床數(shù)控系統(tǒng)上的全自動磨削， 主要研究內(nèi)容為： （ 1） 確定機械手的方案并對其進行設(shè)計。 根據(jù)本系統(tǒng)中機械手的特點，確定其總體設(shè)計方案，設(shè)計機械手的氣動伺服系統(tǒng) 、 執(zhí)行機構(gòu) 和控制部分。 （ 2） 磨床系統(tǒng)主軸單元制造技術(shù)。 研究決定高速主軸單元性能的因素，包括 設(shè)計方法、材料、結(jié)構(gòu)、軸承、潤滑冷卻、動平衡、噪聲等多項相關(guān)技術(shù) 。 （ 3） 磨床系統(tǒng) 進給單元 制造技術(shù)。 參照 三叉軸萬向節(jié)形 狀 的特點，以實現(xiàn)三個叉軸的外圓磨削為目的，確定進給磨削單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 （ 4） 系統(tǒng)控制單元對整套集成系統(tǒng)的控制。 擬采用可編制程序控制器 (PLC)對 系統(tǒng) 進行控制 。 項目技術(shù)關(guān)鍵 （ 1）結(jié)構(gòu)合理 、經(jīng)濟并能滿足工作需要的機械手的 設(shè)計 。 （ 2） 磨床系統(tǒng)進給單元的研究：三叉軸萬向節(jié)進給的路徑、磨削加工范圍和磨削完成時間。 （ 3） 機械手 、 主軸單元 和 進給單元 系統(tǒng) 各部分規(guī)格的配套，并選擇合適的結(jié)構(gòu)參數(shù)。 項目主要創(chuàng)新點 。 。 ，能系統(tǒng)實現(xiàn)三叉軸磨削的 全自動化、 節(jié)約勞動成本和時間， 保障操作人員的工作安全 。 10 （四） 項目預(yù)期目標（主要技術(shù)經(jīng)濟指標、社會效益、技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化前景以及獲取自主知識產(chǎn)權(quán)的情況） 主要技術(shù)指標 以下 是該 系統(tǒng)的各主要技術(shù)指標。 項目 參數(shù) 磨削加工范圍 外徑 Φ16mm～ Φ25mm 寬度 10mm25mm 加工余量 MAX 電源 動力源 AC400V177。 10%、 50Hz、總功率 16KW 控制電壓 AC100V、 50Hz、 DC24V 相數(shù) 3 相 床頭 主軸轉(zhuǎn)速 選用交流永磁伺服電機控制 軸方向移動量 50mm 半徑 方向移動量 25mm 工件夾持方式 采用油缸連桿方式加緊，單支承 主軸角度調(diào)整 177。 2176。 上下料方式 龍門式上下料 雙機械手雙工位方式 電機型號 10 Nm 伺服電機 直線行程 1700mm 加緊方式 120176。等分，三爪氣動夾 緊 主要經(jīng)濟指標 預(yù)計本項目研制的產(chǎn)品，第一年產(chǎn)量 100 套，每套成本 8 萬 元，每套售價20 萬 元，銷售額 2020 萬元，利潤 128 萬元，利稅 100 萬元。 以后產(chǎn)品根據(jù)市場情況逐年增加。項目的間接效益非常巨大， 隨著本項目的普遍實施，將大量 普及專 用的三叉軸萬向節(jié)全自動外圓磨床 ， 節(jié)約了勞動成本，提高了生產(chǎn)的效率 ，有 11 效地保障 操作工人的工作環(huán)境 。 知識產(chǎn)權(quán)申請情況 國內(nèi)尚無 自主研發(fā)和 生產(chǎn) 的 三叉軸萬向節(jié)全自動外圓磨床數(shù)控系統(tǒng)的。 對該課題進行完全自主的深入研究，相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)、創(chuàng)新發(fā)明都將通過申請專利加以保護，申請專利 23 項，其 中 實用 專利 2 項。 應(yīng)用前景 2020 年，世界 28 個主要機床生產(chǎn)國家和地區(qū)產(chǎn)值達 663 億美元，較 2020年增長了 21%。其中，中國機床占全球機床產(chǎn)值的 31%。中國為世界機床第一大生產(chǎn)國，日本居第二位，德國位列第三，之后 依次是意大利、韓國、中國臺灣、瑞士和美國。無論從國家產(chǎn)業(yè)政策與宏觀經(jīng)濟形勢層面上看，還是從主要用戶行業(yè)需求層面上看，數(shù)控機床市場均看好。數(shù)控外圓磨床主 要用于汽車、軍工、 機械工業(yè)等行業(yè)不同零件的外圓柱面，軸肩面的 批量 精加工，要求可靠，穩(wěn)定，耐用，高效，自動化。 目前我國金切機床擁有量的構(gòu)成中，車床占 42%以上，磨床僅占 2%左右，而美，德，日等發(fā)達國家則是各占 1720%左右，隨著我國工業(yè)化進程的逐步實現(xiàn)，磨床的構(gòu)成比也必將逐步上升。從產(chǎn)量來看， 目前 外圓磨床占我國磨床總產(chǎn)量的比例大約為 30%左右 ，而數(shù)控外圓磨床 僅占數(shù)控機床產(chǎn)量的 6%左右 ， 反映了數(shù)控磨床具有的市場潛力 。 因此，研究 三叉軸萬向節(jié)全自動外圓磨床數(shù)控系統(tǒng) 將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和 社會效益。加之我們擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，產(chǎn)品的應(yīng)用市場前景非常光明。 12 （五）項目實施方案、技術(shù)路線、組織方式與課題分解 研究方案 三叉軸萬向節(jié)全自動外圓磨床數(shù)控系統(tǒng)的框圖如圖 2 所示： 圖 2 磨削系統(tǒng)總框架 具體研究方案如下： 上下料機械手技術(shù)的研究 設(shè)計氣動機械手的原則是 :充分分析作業(yè)對象 (工件 )的 作業(yè)技術(shù)要求，擬定最合理的作業(yè)工序和工藝，并滿足系統(tǒng)功能要求和環(huán)境條件 。明確工件的結(jié)構(gòu)形狀和材料特性，滿足定位精度要求及抓取、搬運時的受力特性、尺寸和質(zhì)量參數(shù)等，從而進一步確定對機械手結(jié)構(gòu)及運行控制的要求 。盡量選用的標準組件，簡化設(shè)計制造過程，兼顧通用性和專用性，并能實現(xiàn)柔性轉(zhuǎn)換和編程控制 。 機械手技術(shù) 研究可以分為以下階段： （ 1）研究機械手的驅(qū)動方式及其各自優(yōu)劣 機械手的種類，按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手 。 液壓式機械手 的驅(qū)動 主要 由 夾緊缸、伸縮缸、升降缸、回轉(zhuǎn)缸組成， 其特點是：結(jié)構(gòu) 緊湊，動作平穩(wěn)，耐沖擊，乃振動，防爆性好，輸出力和力矩大；但是液壓原件要求較高的密封性，否則易造成污染，而且運動精度比電動驅(qū)動低。液壓驅(qū)動一般使用與大型重負荷碼垛機器人。 氣動 式 機械手的驅(qū)動通常由各種氣缸、氣閥和氣馬達組成 。目前，先進的氣壓驅(qū)動常采用可編程邏輯控 制技術(shù)來實現(xiàn)氣動自動化。其特點是：動作迅速、結(jié)構(gòu)簡單 、造價較低、維修方便；但同時進行速度精確控制較難，由于氣壓不能太高，故大多用于中低負荷的機械系統(tǒng)中。 電動式 機械 手是目前使用最多的一種驅(qū)動方法，其特點是電源方便，