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本科毕业论文---机电一体化

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机电一体化毕业论文

(回珠器滚道)。还可加工曲面轮廓。加工曲面时,也采用行切法。与两轴半不同的是,刀具作空间曲线插补运动,从而,使刀具在工件上切出的轨迹是平面曲线,切痕规则,容易得到低的表面粗糙度。

③四坐标联动加工 从理论上,有三轴联动,使用球头铣刀,可加工任意空间轮廓。但从加工效率和加工表面粗糙度考虑,对很多曲面,采用三坐标联动加工是不合适的,需要采用更多的坐标联动来加工。

飞机大梁是一个直纹扭曲面。若采用圆柱铣刀周边切削方式,因是直纹,在加工中,使刀具与加工型面始终保持贴合,不仅加工表面光洁,而且效率高。为了实现这种加工方式,不仅要X、Y、Z三坐标联动控制刀具刀位点在空间的位置,而且要同时控制刀具绕刀位点的摆角,使刀具始终贴合工件,且还要补偿因摆角所引起的刀位点的改变。这就是四坐标联动加工。 ④五坐标联动加工 对大型曲面轮廓,零件尺寸和曲率半径比较大,可用端面铣刀进行加工,以提高生产率和减少加工残留量。

加工时,使铣刀端面与切削点的切平面重合(凸面)或与切平面成某一夹角(凹面,避免产生刀刃干涉)。这时,切削点的坐标和法线方向时不断变化的,那么,刀具的刀位点和轴线也要相应变化。故需要X、Y、Z和绕两个坐标的角度联动控制,即五坐标联动控制。 三坐标以上联动的编程很复杂,需要使用自动编程系统来编制。

2.2 按所用进给伺服系统的类型分类

2.2.1开环(open loop )数控机床

开环数控机床采用开环进给伺服系统。典型的开环伺服系统是有功率步进电机和驱动电源

组成的伺服系统。

控制原理:数控装置根据所要求的进给速度和进给位移,输出一定频率和数量的进给指令脉冲,经驱动电路放大后,每个进给脉冲驱动功率步进电机旋转一个步距角,在经减速齿轮、丝杠螺母副,驱动工作台移动一个当量直线位移(称为脉冲当量)。

从理论上,对应一个进给脉冲,步进电机转过一个步距角,工作台移动一个当量位移,进给脉冲数量控制工作台的位移量,脉冲频率控制运动速度。无须对实际位移进行检测。所以开环数控机床没有位移检测装置。实际上,由于存在步距角误差、转动间隙和误差,实际位移与指令位移之间有误差。又由于没有检测装置检测实际位移,实际位移误差不能被补偿,所以,开环数控机床的精度较低,速度也较低。开环伺服系统多用于经济型数控机床或对旧机床进行改造。

2.2.2闭环(closed loop)数控机床

闭环伺服系统按闭环原理工作。由安装在进给执行部件上的位移检测装置直接检测的实际

位移,经反馈回路反馈给数控装置,数控装置将位移指令与实际位移进行比较,根据其差值与指令进给速度的要求,按一定的规律进行转换后,得到进给伺服系统的速度指令。同时,测速元件测量伺服电机的转速,作为速度反馈信号,它与速度指令信号相比较后,其速度误差,对伺服电机的速度进行调节校正。从而控制工作台准确的按指令位移和速度运动。

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位置反馈回路、速度反馈回路与主控回路构成两个封闭环,所以称闭环控制。由位置控制和速度控制构成的双闭环控制,可以获得比开环进给系统精度更高、速度更快、驱动功率更大的特性指标。

2.2.3 半闭环(semi-closed loop)数控机床

若将位置检测装置安装在伺服电机或传动丝杠的端部,间接测量执行部件的实际位移,按

闭环原理控制。则构成半闭环控制。因为控制环路不包含实际需要被控制的执行部件,所以,是半闭环。由于不是直接检测实际位移进行控制,所以,精度低于闭环控制,但仍比开环的精度高。而且,控制系统的稳定性比闭环系统容易获得。现在,大多数数控机床都采用半闭环进给伺服系统。

2.3 按所用数控装置类型分类

2.3.1 硬线数控(NC)机床

使用硬线数控系统。它的输入处理、插补运算和控制功能,都是由专用的固定组合逻辑电

路来实现。不同功能的数控机床,组合逻辑电路也不同。因而改变或增减控制和运算功能时,需要改变硬件电路。故通用性、灵活性差,制造周期长,成本高。

2.3.1 计算机数控(CNC)机床

使用计算机数控装置(软线数控装置)。硬件电路由小型或微型计算机、加上通用或专用

的大规模集成电路组成。输入处理、插补运算等主要数控功能几乎全部由系统软件来实现。不同功能的机床只是系统软件不同。修改或增减功能,不需变动硬件电路,只需改变系统软件。因此,具有较高的灵活性,而且,由于硬件基本上通用,有利于大量生产提高质量和可靠性,缩短制造周期和降低成本

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第3章 数控机床工作过程分析、主要元件介绍

以及主要液压系统原理

3.1液压传动系统的组成

液压传动的基本原理是在密闭的容器内,利用有压力的油液作为工作介质来实现能量转换和传递动力的。其中的液体称为工作介质,一般为矿物油,它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。

液压系统主要由:动力元件(油泵)、执行元件(油缸或液压马达)、控制元件(各种阀)、辅助元件和工作介质等五部分组成。

1). 动力元件(油泵) 它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能;是液压传动中的动力部分。

2).执行元件(油缸、液压马达) 它是将液体的液压能转换成机械能。其中,油缸做直线运动,马达做旋转运动。

3).控制元件 包括压力阀、流量阀和方向阀等。它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度,并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。

4). 辅助元件 除上述三部分以外的其它元件,包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件及油箱等,它们同样十分重要。

5). 工作介质 工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液,它经过油泵和液动机实现能量转换。

3.2.液压基本回路

所谓液压基本回路就是由有关的液压元件组成用来完成某种特定功能的典型回路。一些液压设备的液压系统虽然很复杂,但它通常都由一些基本回路组成,所以掌握一些基本回路的组成、原理和特点将有助于认识分析一个完成的液压系统。

3.2.1压力控制回路

压力控制回路是利用压力控制阀来控制系统整体或某一部分的压力,以满足液压执行元件对力或转矩要求的回路,这类回路包括调压、减压、增压、保压、卸荷和平衡等多种回路。

如1.单级调压回路 如图所示,在液压泵出口处设置并联溢流阀2即可组成单级调压回路,从而控制了液压系统的工作压力。

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3.2.2 速度控制回路

快速运动回路又称增速回路,其功用在于使液压执行元件在空载时获得所需的高速,以提高系统的工作效率或充分利用功率。实现快速运动的方法不同有多种方案,下面介绍一种常用的快速运动回路。

差动回路:图5-12所示。其特点为当液压缸前进时,活塞从液压缸右侧排出的油再从左侧进入液压缸,增加进油处的一些油量,即和泵同时供应液压缸进口处的液压油,可使液压缸快速前进,但使液压缸推力变小。

在液压系统中,如果由一个油源给多个液压缸输送压力油,这些液压缸会因压力和流量的彼此影响而在动作上相互牵制,必须使用一些特殊的回路才能实现预定的动作要求。

同步回路在液压装置中常需使两个以上的液压缸作用步运动,理论上依靠流量控制即可达到,但若要作到精密的同步,则可采用比例式阀门或伺服阀配合电子感测元件、计算机来达成。

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3.2.3 动力滑台液压系统

3.2.3.1 液压动力滑台

液压动力滑台是组合机床上用以实现进给运动的一种通用部件,其运动是靠液压缸驱动的。滑台与其他一些通用部件可组成各种不同机床,并能按多种进给方式实现半自动工作循环。液压动力滑台虽有不同的规格,但其液压系统的组成与工作原理却基本相同,如图所示:

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