cw6163普通車床數(shù)控系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)【含3張CAD圖紙】

資源目錄里展示的全都有，所見(jiàn)即所得。下載后全都有,請(qǐng)放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問(wèn)可加】 英 文 翻 譯 關(guān)于CNC車床自動(dòng)切削刀具的情況檢查 概要： 這篇文獻(xiàn)解決了CNC車床自動(dòng)定義切削刀具磨損量的問(wèn)題。我們通過(guò)分析軸向力來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。這個(gè)軸向力是由切削過(guò)程停止時(shí)插入工件的切削邊緣的壓力產(chǎn)生的。當(dāng)加工進(jìn)給停止時(shí)，切削刀具此刻的位置被定義為參考點(diǎn)。沒(méi)有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的工件還會(huì)以一定的轉(zhuǎn)速繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，這時(shí)刀具被主軸方向的瞬態(tài)表面磨損，接著轉(zhuǎn)動(dòng)停止。隨著主軸的慢慢運(yùn)動(dòng)，刀具壓入工件表面，同時(shí)與參考點(diǎn)和軸向力有關(guān)的壓入深度被測(cè)量出來(lái)。 結(jié)果分析表明軸向力、測(cè)出的固有壓入深度、切入刀具的側(cè)向磨損有密切關(guān)系。該文獻(xiàn)也描述了一些關(guān)于用人造中性網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)刀具的情況。 一、 前言 在計(jì)算機(jī)性的非人造的機(jī)器環(huán)境中，我們必須解決的一個(gè)關(guān)鍵性的問(wèn)題是刀具情況檢測(cè)系統(tǒng)的平穩(wěn)發(fā)展。數(shù)年來(lái)，多樣的檢測(cè)方法已被列舉出來(lái)，它們中的大部分是以檢測(cè)切削力、聲發(fā)射、振動(dòng)為基礎(chǔ)的。然而，所有這些參數(shù)，都是以切削條件和刀具的幾何形狀為基礎(chǔ)的。該文獻(xiàn)調(diào)查報(bào)道的目的是縮小這些因素對(duì)刀具的影響 二、 調(diào)查的原則 我們從塑料成型中知道，把一個(gè)邊緣無(wú)規(guī)則的金屬壓制成可塑的有規(guī)則形狀的金屬，所需的力與邊緣的形狀有關(guān)。把刀具的切削邊緣插入到加工表面屬于上述情況中的一種。 嵌件的側(cè)面磨損可改變邊緣的形狀，結(jié)果壓力也會(huì)改變。這被用來(lái)定義刀具的情況。為了測(cè)定刀具的側(cè)面磨損與主軸壓力的影響，一系列的實(shí)驗(yàn)被演示。 三、 實(shí)驗(yàn) 這個(gè)實(shí)驗(yàn)在CE-063型的數(shù)控車床上演示的，測(cè)出了軸向力，尤其為車床設(shè)計(jì)的。感應(yīng)傳感器的信號(hào)放大是通過(guò)UM-11型放大器完成的。這個(gè)信號(hào)被記錄在一個(gè)SE-FRAM XY的模擬繪圖儀上。壓入深度是在CNC系統(tǒng)的位置指示器上顯示的。刀具的側(cè)面磨損量由儀表光學(xué)顯微鏡測(cè)量出的?？捎玫牟牧嫌刑妓劁撹T鐵鋁制合金。 四、實(shí)驗(yàn)的描述 在加工過(guò)程中進(jìn)給運(yùn)動(dòng)停止，刀具此刻的位置被定義為參考點(diǎn)。為了滑光瞬間運(yùn)動(dòng)的表面，工件在沒(méi)有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的情況下，繼續(xù)以一定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)一段時(shí)間。瞬間表面使刀具在主軸方向磨下了大約0.1mm，隨后轉(zhuǎn)動(dòng)停止。隨著主軸的緩慢運(yùn)動(dòng)，刀具壓入工件的瞬時(shí)表面，同時(shí)壓入的深度為Zp與參考點(diǎn)有關(guān)，軸向力也可測(cè)出來(lái)。圖1表示出嵌件被壓入工件的瞬間表面。每次實(shí)驗(yàn)后，嵌件的側(cè)面磨損量被測(cè)量出來(lái)。 五、結(jié)果 圖示1表示了軸向力Fx與壓入深度Zp在各種情況的側(cè)面磨損量VB的關(guān)系。工件的材料是鑄鐵的，切割過(guò)程中停止之前的切割深度為2.5mm軸向力也依靠壓入深度，壓入深度固定在50μm/s的實(shí)驗(yàn)上。我們可以看出，隨著軸向力的增加，側(cè)面磨損量也隨著增加。因此，由兩個(gè)學(xué)術(shù)上的結(jié)論，在知道軸向力的前提下，測(cè)量壓入深度或固定切削深度來(lái)測(cè)量切削力。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，不同的軸向力在切入的開(kāi)始有不同的分散度。我們可能忽略一些意想不到的影響，例如，各個(gè)軸向力的重合度和壓入深度，不是從參考點(diǎn)開(kāi)始的，但是預(yù)設(shè)的軸向力仍可達(dá)到。這種情況，軸向力的增量Fx和深度的壓入量Z將是測(cè)量出來(lái)的相對(duì)線性的那一部分。圖示4表明了已知關(guān)系Fx=f（VB） ，持續(xù)壓入深Fx/Zp=f（VB）的關(guān)系。 這種材料是鑄鐵，切入深度為2mm。壓入速度為50μm/s。類似的結(jié)果如圖示5所示為碳素鋼，圖示6為鋁合金。 六、數(shù)據(jù)分析 實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)通過(guò)反饋分析來(lái)分析的，用到下面的五個(gè)反饋模型。 1、 Y=AX+B 2、 Y= 3、Y= 4、AX+BX+C=Y 5、Y=AE 每個(gè)公式的數(shù)量是由F統(tǒng)計(jì)量來(lái)分析的，表格1表示了三個(gè)最好的模型的F的值和A、B、C在反饋方程中的定值。 從表1中可以看出，有關(guān)系式Fx/Zp=f(VB)得出的F值比幾乎所有的模型和材料中Fx=f(VB) 都要大。 關(guān)鍵的Fa值有定義的范圍是a=5%。這種情況下，這種模型不合適為1.76。對(duì)于每個(gè)模型和關(guān)系式條件F>Fa是可以滿足的。以至于從這個(gè)統(tǒng)計(jì)量方法出發(fā)這些模型是合適的。然而從 F>4Fa 的條件出發(fā)。要求更可靠的刀具磨損量是不可實(shí)現(xiàn)的，這意味這實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分布太大了。以至于在不規(guī)則的磨損分布下確定平均的側(cè)面磨損量比較困難。作為一個(gè)圖解，僅僅利用把具有規(guī)則形狀的嵌件壓入碳素鋼中的結(jié)果，從模式5的關(guān)系式Fx/Zp=f(VB)可得到在Fx=2.6時(shí)F=9.6，這一條件F>4Fa是接近的。 定義平均磨損量的困難并不會(huì)影響這種方法的可靠性。是用來(lái)定義刀具切削條件而不是推測(cè)實(shí)際側(cè)面磨損量。通過(guò)T型統(tǒng)計(jì)量對(duì)這5種模型的平均相對(duì)誤差進(jìn)行對(duì)比，對(duì)于每種材料和每種關(guān)系它們的最差和最好的模型是相對(duì)而言的。在所有的模型中，條件總是滿足的，其中是臨界值，這意味著從這統(tǒng)計(jì)量觀點(diǎn)出發(fā)，各個(gè)模型之間沒(méi)有絕對(duì)意義的區(qū)別。 因此，最簡(jiǎn)單的線性方程應(yīng)該適合各種情況。線性反饋直線如圖示所示，通過(guò)反饋方程當(dāng)被測(cè)量出來(lái)后，刀具的側(cè)面磨損量能被估計(jì)出來(lái)。 七、人工中心網(wǎng)絡(luò)模式 取代了研究適當(dāng)?shù)姆治龇答伳Ｐ停斯ぶ行木W(wǎng)絡(luò)可以作為近似分析模型。多層視窗上可以解決任意復(fù)雜類型的問(wèn)題。人們應(yīng)用圖7所示的中心網(wǎng)絡(luò)代替分析反饋模型。中心網(wǎng)絡(luò)是用計(jì)算機(jī)的C++語(yǔ)言編寫(xiě)的，操作是建立在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上的。例如，如圖8所示，有中心網(wǎng)絡(luò)的線性模型而獲得的碳素鋼線性反饋曲線。我們對(duì)中心網(wǎng)絡(luò)模型和分析模型進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)T統(tǒng)計(jì)量和公式得出的平均估計(jì)誤差E，其中第I次的觀察值和預(yù)測(cè)的某種模型的反饋值，N為觀察的次數(shù)，表格2表示了三種較好的分析模型和中心網(wǎng)絡(luò)模型的T值和關(guān)系式的平均估計(jì)誤差。從表格2可以看出，中心網(wǎng)絡(luò)模型同分析網(wǎng)絡(luò)模式相對(duì)可獲得較高的T值和D的誤差。如果用中心網(wǎng)絡(luò)模式來(lái)檢測(cè)刀具的條件，軸向力作為輸出量，磨損量作為輸入量如圖9所示。如果研究較先進(jìn)的機(jī)器，輸入?yún)?shù)要比圖9中的多。應(yīng)該包括更多的參數(shù)如刀具材料、進(jìn)給速度、切入角。 八、結(jié)論 這個(gè)研究主要描述了，CNC車床的刀具條件和檢測(cè)方法，該方法是以檢測(cè)軸向力為基礎(chǔ)的。從結(jié)果中我們可以得出如下結(jié)論。 1 、 軸向力恒定的切削深度和刀具的磨損量有密切的關(guān)系。 2 、 是表示磨損量的最好特征。 3 、線性反饋方程可用作磨損量的估計(jì)。 4 、它能用作定義刀具條件而不能測(cè)量出實(shí)際磨損量。 5 、在估計(jì)磨損量時(shí)我們可以用中心網(wǎng)絡(luò)模型代替分析反饋方程。 CNC車床工具的多維力譜以及它們的應(yīng)用： 元件的可靠性設(shè)計(jì) 概要： 該文章主要講述了CNC車床工具的元件的可靠性設(shè)計(jì)和CNC車床工具的多維力譜的實(shí)際應(yīng)用。為了闡明多維力譜的應(yīng)用，第二部分是以S1-273CNC車床為例的。首先，計(jì)算出傳動(dòng)元件的力的分布。那么車床的重要元件在各種工作情況下的最大可靠設(shè)計(jì)時(shí)的相同疲勞強(qiáng)度可計(jì)算出來(lái)。我們利用等效疲勞強(qiáng)度去設(shè)計(jì)CNC車床可獲得預(yù)期的可靠性。一、前言 統(tǒng)所能承載的比例的能力。安全差數(shù)與系統(tǒng)能力的和力不同。如果安全系數(shù)小于1或安全差數(shù)為負(fù)數(shù)，那么機(jī)器將出現(xiàn)故障。這常常是一個(gè)決定性的問(wèn)題，它忽略了系統(tǒng)的承載力和系統(tǒng)的反饋力的能力的易變性。 到20世紀(jì)30年代末期力和能量都是以統(tǒng)計(jì)量分布的。并且概率和統(tǒng)計(jì)理論也用在工程設(shè)計(jì)中，為了獲得力和能量分布的決策。在工程上實(shí)際概率性設(shè)計(jì)是困難的，我們材料的電阻的分布一般是正常的分布，然而，工件上的應(yīng)用力的分布是無(wú)法確定的，確定力的分布已稱為安全設(shè)計(jì)的障礙。近幾年，我們正在研究機(jī)器的力譜，如，飛機(jī)、汽車等等。 在很大的程度上，可靠性是一個(gè)系統(tǒng)元件或產(chǎn)品的固有屬性。因此，可靠性在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)考慮?？煽啃缘脑O(shè)計(jì)是一個(gè)重要過(guò)程，這個(gè)過(guò)程是從可靠性目標(biāo)的規(guī)格開(kāi)始的，該目標(biāo)是與價(jià)值和實(shí)際目標(biāo)相符的。一旦我們證實(shí)了這個(gè)可靠性目標(biāo)，這些目標(biāo)必須被轉(zhuǎn)移成特殊文件、精密元件、部分規(guī)格說(shuō)明。特殊元件和部分說(shuō)明被決定后，為了達(dá)到目標(biāo)我們可以運(yùn)用各種設(shè)計(jì)方法。該文章提出了CNC機(jī)床工具的多維力譜。文章分析了元件的力的分布。它是以多維力譜和特殊的CNC機(jī)器工具的傳動(dòng)鏈圖。那時(shí)，等效疲勞強(qiáng)度由可靠性決定。 二、S1-273車床的簡(jiǎn)介 該文章所研究的S1-273全能車床是由中國(guó)制造的，它主要的傳動(dòng)示意圖如圖1所示。這個(gè)車床是由一個(gè)帶傳動(dòng)的交流電動(dòng)機(jī)和兩對(duì)可滑動(dòng)的齒輪組成。傳輸帶把電機(jī)的能量傳送到軸1。傳送帶兩邊的軸的直徑比為125/230。然后通過(guò)齒數(shù)比為49/49或28/70的一對(duì)齒輪把能量從軸1傳到軸2。再通過(guò)齒數(shù)比為59/47或30/76的一對(duì)齒輪把能量從軸2傳到軸3，如心軸。 電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為1500r/min,它的最大轉(zhuǎn)速為3000 r/min，功率為11KW。額定轉(zhuǎn)速指的是電動(dòng)機(jī)輸出最大扭轉(zhuǎn)力矩時(shí)的轉(zhuǎn)速，總之，它是能承載額定力的最低轉(zhuǎn)速。 一般來(lái)說(shuō)，把從額定轉(zhuǎn)速到最大轉(zhuǎn)速是速度范圍稱為恒定的能量區(qū)域，把低于額定轉(zhuǎn)速的速度稱為恒定的扭轉(zhuǎn)區(qū)域。軸的速度范圍是20-2000 r/min。很顯然可滑動(dòng)的齒輪并不能擴(kuò)展轉(zhuǎn)速的范圍，而只滿足再恒定能量范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)速。 車床的速度如圖2所示，縱坐標(biāo)是速度的對(duì)數(shù)形式。圖中的傳動(dòng)軸是互相平行的垂線。圖下面的羅馬數(shù)字與圖1中的數(shù)字相對(duì)應(yīng)。垂直線上的各個(gè)點(diǎn)之間的表示某個(gè)速度水平的速度差值。兩個(gè)軸之間的速度線表示傳動(dòng)比 。分隔符旁邊的數(shù)字線是傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)（和圖1的數(shù)字相對(duì)應(yīng)）相同的齒輪的比例用平行線表示。 速度圖不僅直接說(shuō)明了各個(gè)軸和齒輪的速度范圍，而且知道力中間齒輪的速度。例如，軸1的速度范圍是125-1630 r/min。這是電動(dòng)機(jī)通過(guò)125/230的傳動(dòng)比把能量傳到軸1得到的，心軸的速度為20-30 r/min，這也是由電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)125/230的皮帶傳動(dòng)和一對(duì)傳動(dòng)比為28/70和一對(duì)傳動(dòng)比為30/76齒輪把能量傳到心軸的。 心軸的速度范圍可分為四級(jí)：M21 2 0-250 r/min ，M22 250-630 r/min ，M23 351-800 r/min ，M24 800-2000 r/min。其中M21，M22，M23，M24是NC程序的種類符號(hào)，把它們分別插入到速度的前邊，M22。M23的速度符號(hào)已超過(guò)了額定的速度范圍：315-630 r/min。 主要的傳動(dòng)比如下： 上面所示的四個(gè)速度，它們各自的傳動(dòng)比和相對(duì)心軸的轉(zhuǎn)速如表1所示。其中是心軸的速度，為電機(jī)的速度.它的范圍為0～3000r/min，，，，為每個(gè)軸的相對(duì)傳動(dòng)比，為每個(gè)軸相對(duì)于電動(dòng)機(jī)的額定速度的基本轉(zhuǎn)速。 三、傳動(dòng)元件的力的分布 以軸1中齒數(shù)為28的齒輪為例。從圖1和圖2我們可以看出從軸1到軸3，當(dāng)齒數(shù)為28的齒輪工作時(shí)，有兩條線路可走。一種情況是電機(jī)以125/230的傳動(dòng)比把電機(jī)的能量傳動(dòng)到軸1，再由齒數(shù)比為28/70的一對(duì)齒輪把能量從軸1傳到軸2，再由齒數(shù)比為30/76的一對(duì)齒輪把能量從軸2傳到軸3，這時(shí)心軸的速度為20-250r/min,相對(duì)的速度為0.01-0.125。軸1到軸2的傳動(dòng)比為0.15。心軸的相對(duì)扭矩為X=Ts/Tr,其中Ts為心軸的扭矩，Tr為心軸的實(shí)際扭矩。齒數(shù)為28的齒輪的扭矩為Tz=u/Ts。相對(duì)扭矩與心軸的實(shí)際扭矩比為 Z=Tz/Tr=u.Ts/Tr=u.X。 另一條線路是電機(jī)以125/230的傳動(dòng)比把電機(jī)的能量傳動(dòng)到軸1，再由齒數(shù)比為28/70的一對(duì)齒輪把能量從軸1傳到軸2，再由齒數(shù)比為59/47的一對(duì)齒輪把能量從軸2傳到軸3，這時(shí)心軸的速度為63-800r/min， 但我們實(shí)際用到的范圍為：315-800 r/min，相對(duì)的速度為0.1575-0.4。我們應(yīng)該說(shuō)明從315-630 r/min，重復(fù)另外的速度，相對(duì)的速度為0.1573-0.315。軸1到軸2的傳動(dòng)比為0.502。心軸的相對(duì)扭矩為X=Ts/Tr,其中Ts為心軸的扭矩，Tr為心軸的實(shí)際扭矩。齒數(shù)為28的齒輪的扭矩為Tz=u/Ts。相對(duì)扭矩與心軸的實(shí)際扭矩比為 Z=Tz/Tr=u.Ts/Tr=u.X。 我們假設(shè)的兩種速度水平發(fā)生的基本相同，即，在315-630 r/min的速度范圍中，每個(gè)速度的發(fā)生的幾率都為0.5。 因此，在軸1上齒數(shù)為28的齒輪的的力的分布的密度函數(shù)為： 其中，f(x,y)是中型CNC車床的多維力譜。 是一個(gè) 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)，它滿足下面的式子： dz=1 軸1上的齒數(shù)為28的齒輪的力的分布密度函數(shù)如圖3所示。 用同樣的方法，我們可以得到其它元件的力的分布函數(shù)。 四、設(shè)計(jì)舉例 下面已知設(shè)計(jì)出了整個(gè)工具的可靠性設(shè)計(jì)，齒數(shù)為28的齒輪的計(jì)算如下： E(n)= 其中， f(y)為CNC車床的速度增量， 是CNC車床的最大速度。把 =0.155， =0.502和 =2000代入到上式中，可得到: E（n）=506 r/min ，估計(jì)t =20.000小時(shí)。m =6.6和 =10000000。因此，==1.86 上面的設(shè)計(jì)到的標(biāo)準(zhǔn)值 在設(shè)定的疲勞力的條件下得到的，例如，可靠系數(shù)R=0.5。在這個(gè)條件下: 其中被稱為可靠系數(shù)，為在可靠 為R時(shí)的疲勞值。例如 ，當(dāng)元件的疲勞值為WEIBULL分布時(shí)，這時(shí)的可靠值R(c) R(c)= 其中， 是WEIBULL分布的尺寸參數(shù)，b 為形狀參數(shù)。 可有下面的方法得出： 因此， 也可用 因?yàn)镾1-273CNC車床實(shí)際上是 。其中， =0.88為機(jī)械效率。在例子中=125r/min是心軸的基本速度。車床的實(shí)際功率為11KW。 確定了元件的力譜，當(dāng)我們知道了被用的材料的疲勞力的分布，通過(guò)上述方程我們可以得到等效疲勞度. 五、結(jié)論 在很大程度上，可靠性是CNC機(jī)器工具的固有屬性。因此，在工程設(shè)計(jì)過(guò)程中我們應(yīng)該重點(diǎn)考慮它們。 CNC機(jī)器工具的特征是高速、高效、高精度和高自動(dòng)化。它們僅是絕對(duì)精密的和高自動(dòng)化的，并且也得經(jīng)久耐用。只有以現(xiàn)代得設(shè)計(jì)理論和可靠方法，CNC機(jī)器工具才有我們渴望的可靠性。為了實(shí)施可靠性的設(shè)計(jì)，首先我們必須確定作用在元件上的力的分布。確定和建立力譜的數(shù)據(jù)單元是實(shí)際CNC機(jī)器工具的可能性設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 VIII