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近年来,计算机数字控制技术(CNC)和CAD技术的快速发展,推动着机械加工行业向高精度、高效率、人性化发展。自1952年诞生以来,数控机床已经在汽车、航空航天以及军事等重要工业中广泛应用。数控机床集传统机床技术与现代数控技术于一体,成为衡量国家工业制造水平的重要指标。
石化设备制造企业大量使用带有密集孔阵的盘盖类零件,传统的钻削设备和钻孔工艺已经不能很好的满足生产需要,双主轴数控龙门钻床的研制课题正是应武汉某石化设备企业的要求而确立的。
双主轴数控龙门钻铣床采用基于PC的开放式数控系统,具备双主轴自主钻孔和附带的铣削加工能力,操作直观和人性化,便于维护和升级。钻孔加工时,数控系统读取优化过的G代码,自动加工,并将加工状态实时显示在屏幕上。无需划线,无需钻引孔,保障了钻孔效率和孔位精度,节省了劳动力和时间成本。该数控机床所特有的移动龙门结构,能完成对直径2000mm、厚度250mm的零件的加工任务。两个铣削头在横梁上自由移动,并行不悖地执行加工任务,在大幅面零件加工的时候优势明显。
本文分为六个章节,在简要分析双主轴数控龙门钻床机械设计方案及控制系统总体结构方案后,分章节详细介绍了机械传动部件的设计、数控系统硬软件设计以及后续的安装和调试工作。具体安排如下:
第一章为绪论。本章介绍了数控机床的发展历史、发展现状和发展趋势,以CNC系统为例介绍了数控硬件和软件组成,总结了数控钻床的特点并预测其发展趋势,对双主轴数控龙门钻铣床的研制目的和研究内容作了简要阐述。
第二章为双主轴数控龙门钻铣床总体方案设计。本章从设计全局出发,在简要介绍双主轴数控龙门钻铣床的结构组成和性能参数后,依据机械方案设计和控制系统方案设计两个层次对技术难题及其解决方法做了简要介绍。
第三章为双主轴数控龙门钻铣床机械设计。本章重点介绍了X/Y/Z/U/W五个轴向的传动结构原理,以及同步带传动、滚珠丝杆传动和伺服电机的计算选型.并根据需要对铣削动力头、冷却水箱等部件做了相应的说明。
第四章为双主轴数控龙门钻铣床数控系统软硬件设计。本章重点介绍了数控系统的开放层次和构造方法、双主轴数控龙门钻铣床系统硬件结构、G代码的优化算法以及系统软件,并根据需要对插补算法和电控柜的设计做了相应说明。
第五章为双主轴数控龙门钻铣床的安装调试。本章介绍了机械结构、数控系统和联合调试中的注意事项和调试方法,并对调试中出现的若干问题给予描述和解答。
第六章为结论与展望。本章总结了双主轴数控龙门钻铣床研制过程中若干技术难题,针对双动力头防干涉问题从机械结构和软件算法上给予回答。最后。从项目实践经验出发,提出了本人对闭环/半闭环伺服传动方案的思考。