論異型軋輥數(shù)控車床切削進給系統(tǒng)設(shè)計及技術(shù)

王春水

摘 要：為了實現(xiàn)異型軋輥數(shù)控車床能夠進行高精度、高效率、高效益的加工非圓截面零件的目的，在進行異型軋輥數(shù)控車床切削進給系統(tǒng)中應(yīng)用多種設(shè)計理論，并在此基礎(chǔ)上合理而有效的應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，最大限度的優(yōu)化和完善異型軋輥數(shù)控車床切削進給系統(tǒng)，促使其能夠進行復(fù)雜界面零件的批量生產(chǎn)。為此，該文就異型軋輥數(shù)控車床切削進給系統(tǒng)的設(shè)計理論及其關(guān)鍵技術(shù)詳細的分析和探討。

關(guān)鍵詞：異型軋輥數(shù)控車床 切削進給系統(tǒng) 設(shè)計理論 關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（b）-0031-01

1 數(shù)控車床以及異型軋輥數(shù)控車床

所謂數(shù)控車床是一種用電子計算機或?qū)Ｓ秒娮佑嬎阊b置控制的自動化機床。數(shù)控車床是集多種技術(shù)為一體的高度機電一體化的產(chǎn)品，其具有加工速度快、精確度高、進行大批量生產(chǎn)等特點，促使其具有良好的應(yīng)用性，尤其是應(yīng)用于復(fù)雜的零件生產(chǎn)。而異型軋輥數(shù)控車床是在數(shù)控車床的基礎(chǔ)上增加異型軋輥功能，使機床能夠生產(chǎn)各種復(fù)雜截面零件。數(shù)控機床只能夠進行直線插補和圓弧插補，而異型軋輥數(shù)控車床能夠?qū)α慵喞M行精確的弧度調(diào)整，促使生產(chǎn)出來的零部件輪廓曲線幾乎逼近設(shè)計圖紙的要求，從而大大提高零部件使用效果。因此，異型軋輥數(shù)控車床具有良好的應(yīng)用性，為生產(chǎn)出標準的零件創(chuàng)造有利條件。

2 異型軋輥數(shù)控車床切削進給系統(tǒng)的設(shè)計理論

異型軋輥數(shù)控車床對于零件截面形狀的要求非常高，為到達生產(chǎn)要求，異型軋輥數(shù)控車床的切削進給系統(tǒng)發(fā)揮了重要作用，通過此系統(tǒng)的控制刀具能夠精準的進行直線進給運動和徑向進給運動，從而保證零件截面形狀的標準和規(guī)范。異型軋輥數(shù)控車床切削進給系統(tǒng)之所以具有良好應(yīng)用的原因是其以曲線擬合理論、機械運動學(xué)、動力學(xué)理論、優(yōu)化方法及有限元方法等為設(shè)計理論，從而實現(xiàn)異型軋輥數(shù)控車床切削進給系統(tǒng)合理而有效的應(yīng)用。

（1）曲線擬合理論的應(yīng)用

所謂曲線擬合是指用連續(xù)曲線近似地刻畫或比擬平面上離散點組所表述的坐標之間函數(shù)關(guān)系。為了實現(xiàn)異型軋輥數(shù)控車床切削進給系統(tǒng)能夠進行環(huán)狀孔型曲線加工，需要以曲線擬合理論為基礎(chǔ)，進行軋制工藝設(shè)計，從而實現(xiàn)異型軋輥橫截面外輪廓曲線擬合，實現(xiàn)零件外輪廓精確的加工。

（2）機械運動學(xué)的應(yīng)用

機械運動學(xué)在異型軋輥數(shù)控車床切削進給系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用是進行進給系統(tǒng)動態(tài)性能分析，異型軋輥數(shù)控車床能否有效的利用與進給系統(tǒng)的動態(tài)性能有很大關(guān)系。因此，需要運用機械運動學(xué)進行機械系統(tǒng)的時域響應(yīng)分析、頻率特性分析、穩(wěn)定性分析，從而構(gòu)建狀態(tài)空間模型，對U向和X向的進給系統(tǒng)進行檢測，從而分析出異型軋輥數(shù)控車床進給系統(tǒng)動態(tài)性能，為合理而有效的應(yīng)用異型軋輥數(shù)控車床做鋪墊。

（3）動力學(xué)理論

異型軋輥數(shù)控車床切削進給系統(tǒng)之所以能夠進行有效的進給運動，其原因是結(jié)合了動力學(xué)原理，通過構(gòu)建動力學(xué)模型，這個模型代表真實的動力系統(tǒng)，進而體現(xiàn)動力系統(tǒng)的動力學(xué)特征，能夠進行各種精確的計算并有效的與仿真軟件相結(jié)合，發(fā)揮動力系統(tǒng)的作用，實現(xiàn)對機床動力分析和動態(tài)設(shè)計。

（4）優(yōu)化方法

產(chǎn)生于20世紀60年代的優(yōu)化方法在當下的工程設(shè)計中越來越重要。在異型軋輥數(shù)控車床切削進給系統(tǒng)設(shè)計過程中應(yīng)用的是機械優(yōu)化方法，其以計算機為基本工具，從異型軋輥數(shù)控車床切削進給系統(tǒng)需求的角度出發(fā)進行具體的設(shè)計，并在此基礎(chǔ)上以給定荷載為條件，進行設(shè)計優(yōu)化，最大限度的保證切削進給系統(tǒng)具有良好的應(yīng)用性、安全性、高效性、功能性、經(jīng)濟性，從而達到設(shè)計優(yōu)化的目的。

（5）有限元方法

有限元方法的原理是從一個連續(xù)的無線自由度問題變成離散的有限自由度問題。有限元方法在異型軋輥數(shù)控車床切削進給系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用是進行車削部件的受力分析，從而達到車削合理而有效應(yīng)用的目的。在異型軋輥數(shù)控車床切削進給系統(tǒng)設(shè)計時主要是應(yīng)用有限元算法建模。就異型軋輥數(shù)控車床切削進給系統(tǒng)的需求出發(fā)，應(yīng)用靜態(tài)力學(xué)進行分析，確定所建立的模型的作用和功能，從而進行具體的有限元算法建模，應(yīng)用模型進行車削部分受力計算，實現(xiàn)合理應(yīng)用車削的目的。

3 異型軋輥數(shù)控車床切削進給系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

為了實現(xiàn)異型軋輥數(shù)控車床能夠進行高精度、高效率、高效益的加工非圓截面零件的目的，在異型軋輥數(shù)控車床切削進給系統(tǒng)中應(yīng)用了多種關(guān)鍵技術(shù)，盡量提高異型軋輥數(shù)控車床的應(yīng)用效果。其中在進行軋制工藝方面應(yīng)用曲線逼近方法對異型軋輥環(huán)狀孔型曲線的優(yōu)缺點進行分析，擬定出最為合適的異型軋輥環(huán)狀孔型曲線。在異性軋輥車削方面應(yīng)用的是仿真技術(shù)，對刀具徑向進給運動進行仿真處理，最大限度的優(yōu)化和完善刀具徑向進給運動，確定車削異型軋輥零件所需的刀具進給參數(shù)值?？傮w來說，異型軋輥數(shù)控車床切削進給系統(tǒng)能夠高效利用的主要原因之一是各種關(guān)鍵技術(shù)的綜合應(yīng)用，通過各種關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，提高異型軋輥數(shù)控車床的應(yīng)用性、有效性、高效性，促使其能夠進行復(fù)雜截面零件生產(chǎn)。

4 結(jié)語

數(shù)控車床的出現(xiàn)為高效的、智能的進行零件生產(chǎn)創(chuàng)造條件，而異型軋輥數(shù)控車床的出現(xiàn)在數(shù)控車床的基礎(chǔ)上還能夠進行復(fù)雜截面零件的批量生產(chǎn)。異型軋輥數(shù)控車床本身就非常的復(fù)雜，是結(jié)合多種設(shè)計理論和關(guān)鍵技術(shù)構(gòu)建而成的，才促使異型軋輥數(shù)控車床具有良好的應(yīng)用性。尤其是異型軋輥數(shù)控車床切削進給系統(tǒng)，其是結(jié)合動力學(xué)理論、優(yōu)化方法、有限元方法、機械運動學(xué)、曲線擬合理論等理論，并合理的應(yīng)用仿真技術(shù)、曲線逼近方法等關(guān)鍵技術(shù)才構(gòu)成的。可以說，異型軋輥數(shù)控車床是理論與技術(shù)有效結(jié)合的產(chǎn)物。

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