【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 實(shí)現(xiàn)小模數(shù)漸開(kāi)線圓錐齒輪磨削及各種曲線、曲面的磨削等。 加工中心的特點(diǎn) 加工中心（ Machining Center）是典型的集高新技術(shù)于一體的機(jī)械加工設(shè)備，它的發(fā)展代表了一個(gè)國(guó)家設(shè)計(jì)、制造的水平，因此在國(guó)內(nèi)外企業(yè)界都受到高度重視 [8]。如今，加工中心已成為現(xiàn)代機(jī)床發(fā)展的主流方向，加工廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造中。與普通數(shù)控機(jī)床相比，它具有以下幾個(gè)突出特點(diǎn) ： 工序集中 加工中心備有刀庫(kù)并能自動(dòng)更換刀具，對(duì)工件進(jìn)行多工序加工，使得工件在一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同工序，自動(dòng)選擇和更換刀具 ，自動(dòng)改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)軌跡，以及其他輔助功能，現(xiàn)代加工中心更大程度地使工件在一次裝夾后實(shí)現(xiàn)多表面、多特征、多工位的連續(xù)、高效、高精度加 工，即工序集中 ， 這是加工中心最突出的特點(diǎn)。 對(duì)加工對(duì)象的適應(yīng)性強(qiáng) 加工中心生產(chǎn)的柔性不僅體現(xiàn)在對(duì)特殊要求的快速反應(yīng)上．而且可以快速實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力 加工精度高 加工中心同其他數(shù)控機(jī)床一樣具有加工精度高的特點(diǎn)，而且加工中心由于加工工序集中，避免了長(zhǎng)工藝流程，減少了人為千擾，故加工精度更高，加工質(zhì)量更加穩(wěn)定。 加工生產(chǎn)率高 零件加工所需要的時(shí)間包括機(jī)動(dòng)時(shí)間與輔助時(shí)間兩部分。加工中心帶有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置，在一臺(tái)機(jī)床上能集中完成多種工序，因而可減少工件裝夾、測(cè)量和機(jī)床的調(diào)整時(shí)間，減少工件半成品的周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)和存放時(shí)間，使機(jī)床的切削利用率（切削時(shí)間和開(kāi)動(dòng)時(shí)間之比）高于普通機(jī)床 3～ 4倍，達(dá) 80％以上。 操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度減輕 加工中心對(duì)零件的加工是按事先編好的程序自動(dòng)完成的，操作者除了操作鍵盤、裝卸零件、進(jìn)行關(guān)鍵工序的中間測(cè)量以及觀察機(jī)床的運(yùn)行之外，不需要進(jìn)行繁重的重復(fù)性手工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度和緊張程度均可大為減 輕，勞動(dòng)條件也得到很大的改善。 經(jīng)濟(jì)效益高 使用加工中心加工零件時(shí)，分?jǐn)傇诿總€(gè)零件上的設(shè)備費(fèi)用是較昂貴的，但在單件、小批生產(chǎn)的情況下，可以節(jié)省許多其他方面的費(fèi)用，因此能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。例如，在加工之前節(jié)省了劃線工時(shí)，在零件安裝到機(jī)床上之后可以減少調(diào)整、加工和檢驗(yàn)時(shí)間，減少了直接生產(chǎn)費(fèi)用。另外，由于加工中心加工零件不需手工制作模型、凸輪、鉆模板及其他工夾具，省去了許多工藝裝備，減少了硬件投資．還由于加工中心的加工穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降。 有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化 用加工 中心加工零件，能夠準(zhǔn)確地計(jì)算零件的加工工時(shí)，并有效地簡(jiǎn)化了檢驗(yàn)和工夾具、半成品的管理工作。這些特點(diǎn)有利于使生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。當(dāng)前有許多大型 CAD/CAM集成軟件已經(jīng)開(kāi)發(fā)了生產(chǎn)管理模塊，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)管理。 換刀裝置的形式 換刀裝置的形式有回轉(zhuǎn)刀架換刀、更換主軸換刀、更換主軸箱換刀、帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀 系統(tǒng)。 2 斗笠式刀庫(kù) 刀庫(kù)主要參數(shù) 載刀量： 20把 主軸鼻端：刀具形式 BT40 換刀時(shí)間：最大換刀時(shí)間 鄰刀換刀時(shí)間 ； 相鄰刀位的刀具最大直徑： Φ100mm ； 刀具最大長(zhǎng)度： 500mm； 刀具最大重量： 8kg； 初選刀庫(kù)直徑： ? 660mm 刀盤最低轉(zhuǎn)速： 60r/min 選刀電機(jī)功率： ； 由于刀具形式為 BT40， 其刀具直徑為 ? 100mm 選的刀庫(kù)直徑 ? 660mm 來(lái)排列可知每把刀之間的間隔約為 6mm。 主軸的定位精度 斗笠式刀庫(kù)在換刀的過(guò)程中對(duì)主軸的定位精度的要求非常高，這是有標(biāo)準(zhǔn)刀具和主軸的結(jié)構(gòu)決定的。標(biāo)注刀具 有兩個(gè)對(duì)稱的定位鍵槽，應(yīng)主軸上有兩個(gè)配合鍵，這就要求主軸在換刀過(guò)程中始終定位到同一位置。只用 PLC是不能實(shí)現(xiàn)上述要求，還需要主軸和NC程序配合才能實(shí)現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到該程序執(zhí)行 M06TXX信號(hào)時(shí)， NC程序發(fā)出換刀準(zhǔn)備和主軸定位信號(hào)， PLC 控制主軸變頻使主軸定位，使主軸編碼器反饋主軸位置給 NC程序，由于 NC程序檢測(cè)主軸是否定位到要求范圍內(nèi)，定位完成后 NC程序發(fā)出換刀開(kāi)始信號(hào)并輸給 PLC。 電動(dòng) 機(jī)的初選 （ 1） 選擇電動(dòng)機(jī)類型 按工作要求和條件，選用三相異步電動(dòng)機(jī)，電壓 380V， Y型。 （ 2） 選擇電動(dòng)機(jī)的 容量 初選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y2— 712— 2，其主要參數(shù)如下表 21： 表 21 電機(jī)參數(shù)表 型號(hào) 額定功率 滿載轉(zhuǎn)速 額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量 Y2－ 712－ 2 2820 電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩： dTmdnP9550? N? m = ? N? m = N? m 在此論文中 1? 、 2? 分別為軸承、齒輪傳動(dòng)（包括蝸輪蝸桿）的傳動(dòng)效率。 取 1? =(滾子軸承 ), 2? =(齒輪精度為 8級(jí) ,不包括軸承效率 )。 （ 3） 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 刀庫(kù)工作刀庫(kù)轉(zhuǎn)盤所必需滿足的轉(zhuǎn)速最低為： n = 60 minr 根據(jù)傳動(dòng)比合理取值，取一級(jí)齒輪的傳動(dòng)比 i39。1 ? 2,二級(jí)渦輪蝸桿減速器傳動(dòng)比i39。2 ? 20，則總傳動(dòng)比合理范圍為 i39。a ? 40，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速約為 n39。d = i39。a ? n=40 60? =2400 minr 定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 由選定電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 nm 和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 n,可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為 nni ma? （ 21） 總傳動(dòng)比為各級(jí)傳動(dòng)比的乘積，即 電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y2－ 712－ 2，滿載轉(zhuǎn)速 nm = min2820r 。 （ 1） 總傳動(dòng)比 由式 (21) ?? nni ma 47602820? （ 2） 分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比 按展開(kāi)式布置?？紤]潤(rùn)滑條件，得 ?1i 2， 2i = 則此時(shí)的輸出轉(zhuǎn)速為 ??aminn m in/ 28 20 r?? 定各軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率 （ 1） 各軸轉(zhuǎn)速 min/01 rinn m? （ 22） 式中： mn —— 電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速； 0i —— 電動(dòng)機(jī)至 ? 軸的傳動(dòng)比。 以及 IIn = m in/101 riinin mI ??? （ 23） m in/2102 riii ninn mIIIII ???? （ 24） 由式（ 23） ~（ 24）得 I軸 ??01 inn m m in/141022820 r? II軸 IIn = In = 1410 minr III軸 ???? 102 iininn mIIIII m in/ 20 r?? （ 2） 各軸輸入功率 ?? dI PP 3? kW （ 25） 12??? III PP kW , 3212 ??? ?? （ 26） 23??? IIIII PP kW, 3223 ??? ?? （ 27） 式中 2? 、 3? 分別為軸承、齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率。 由式（ 25） ~（ 27）得 I軸 dI PP? 01? = = II軸 12??? III PP = 32 ?? ??dP = ? ? = III軸 ?IIIP ????? 3223 ??? IIII PP ??? kW I— III 軸的輸出功率則分別為輸入功率乘軸承效率 ,例如 I 軸輸出功率為??? 39。 II PP ,其余類推。 （ 3） 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 010?iTT dI ?? N? m （ 28） 其中 dT 為電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，按下式計(jì)算： ?dTmdnP9550 N? m （ 29） 所以 010?iTT dI ?? = 0109550 ???inPmd N? m （ 210） 121 ???? iTT III = 120220955 0 ?? ???? iinPmd N? m （ 211）232 ???? iTT IIIII = 23120221095 50 ??? ?????? iiinPmd N? m （ 212） 由式（ 28） ~（ 212） 電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩 dT =mdnP9550 = ? = N? m 動(dòng)機(jī)的校核 （ 1）轉(zhuǎn)矩校核 加載在刀盤轉(zhuǎn)軸上的重力為 刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)刀架的重力，其中刀架厚度為 15mm： G1= g?? = 310 [4+ ?4? （ ） 4?? （ ） ]10=150N 刀庫(kù)轉(zhuǎn)盤的重量，其中轉(zhuǎn)盤厚度為 30mm： G2= g?? +7024=5. 6 310 4?? =4560N 則可得刀庫(kù)作用在軸 3上的轉(zhuǎn)矩 T/3 =? Gd3=(4560+150) N ? m = N? m 可得 T/3 IIIT? ,故此電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩符合刀庫(kù)的設(shè)計(jì)要求。 （ 2）轉(zhuǎn)速校核 由上述計(jì)算可知電動(dòng)機(jī)要滿足刀庫(kù)最低每分鐘 60 轉(zhuǎn)的要求，則此電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)不低于 n39。d = i39。a ? n=40 60? =2400 minr ，而此次選的