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加工中心回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的動(dòng)態(tài)性能研究及優(yōu)化設(shè)計(jì)-背景及意義
閱讀：261 發(fā)布時(shí)間：2020-8-131.1課題背景及意義
從2010年至今，我國(guó)機(jī)床行業(yè)實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)快速的發(fā)展，在2010年全年累 計(jì)完成工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到5.5千億元，同比增長(zhǎng)40.6%。其中，金屬切割機(jī)床行業(yè) 的工業(yè)總產(chǎn)值為1.3億元，同比增長(zhǎng)34.3%。金切機(jī)床產(chǎn)量為75.6萬(wàn)臺(tái)，其中數(shù) 控機(jī)床產(chǎn)量達(dá)到22.4萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)分別為33.1%和66.7%。成形機(jī)床行業(yè)工業(yè) 總產(chǎn)值407.5億元，同比增長(zhǎng)42.2%。成形機(jī)床產(chǎn)量為26.1萬(wàn)臺(tái)，其中數(shù)控機(jī)床 產(chǎn)量達(dá)到1.2萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)分別為18.0%和8.1%。
2011年，中國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整取得初步成效，機(jī)床工具行業(yè)在科技創(chuàng)新、產(chǎn)品 開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整方面都取得明顯進(jìn)步。自主創(chuàng)新成果產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加快，自 主研發(fā)了一批高速的、精密的、復(fù)合的、多軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床，和一些規(guī)格大、 噸位重的超重型數(shù)控機(jī)床新產(chǎn)品。這是國(guó)家科學(xué)技術(shù)重大專(zhuān)項(xiàng)有關(guān)項(xiàng)目取得的 階段性成果。這些新的研究成果滿(mǎn)足了國(guó)家一些重點(diǎn)領(lǐng)域用戶(hù)和軍工建設(shè)的急 需，在一些國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工建設(shè)中起到了非常關(guān)鍵的作用。新產(chǎn)品開(kāi) 發(fā)成果顯著：開(kāi)發(fā)了多種精密、高速、智能、復(fù)合數(shù)控機(jī)床，高性能功能部件， 高檔數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)字化工量具，高性能磨具、磨料、機(jī)床附件和機(jī)床電器等。 機(jī)床協(xié)會(huì)編制的《國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床推薦產(chǎn)品匯編》（2010版）中已經(jīng)列入近幾年開(kāi) 發(fā)的1100多種數(shù)控機(jī)床新產(chǎn)品。
盡管如此，數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品在2011年的進(jìn)口額仍大幅增長(zhǎng)。12個(gè)月份里，進(jìn) 口額與歷史高的2008年同期相比還增長(zhǎng)27.8%，又創(chuàng)歷史新高。同時(shí)，進(jìn)口 產(chǎn)品中中高檔產(chǎn)品比例很大。同時(shí)，數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品出口累計(jì)達(dá)到70.3億美元， 與上年同期相比也有大幅增長(zhǎng)，但出口產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不盡合理，低檔的資源性、高 能耗產(chǎn)品占有很大比例。
2011年，第12屆中國(guó)機(jī)床展覽會(huì)在北京舉行，主題為"以科技創(chuàng)新迎 接后危機(jī)時(shí)代〃。這次展覽會(huì)突出了機(jī)床界在金融危機(jī)后的變革思路和改革 方向，注重科技創(chuàng)新在裝備制造業(yè)進(jìn)步和發(fā)展中的重要地位和作用，進(jìn)而促進(jìn) 了國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域方式轉(zhuǎn)變和結(jié)構(gòu)調(diào)整。在這次機(jī)床展上，數(shù)控機(jī)床特別是加 工中心和復(fù)合機(jī)床在裝備制造業(yè)內(nèi)已呈現(xiàn)出“量大面廣”的態(tài)勢(shì)，這類(lèi)工作母
機(jī)在各類(lèi)制造業(yè)中已經(jīng)開(kāi)始普及應(yīng)用，并清晰地表現(xiàn)出鮮明的時(shí)代特征與發(fā)展 趨勢(shì)。機(jī)床運(yùn)動(dòng)無(wú)論是運(yùn)動(dòng)疊加串聯(lián)機(jī)床，還是并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床，對(duì)大多數(shù)金屬 加工機(jī)床來(lái)說(shuō)，數(shù)控進(jìn)給復(fù)合運(yùn)動(dòng)的加工，是以直線(xiàn)軸加上回轉(zhuǎn)軸的聯(lián)動(dòng)來(lái)實(shí) 現(xiàn)。為了應(yīng)對(duì)日益增多的復(fù)雜零件加工、提高加工精度和效率，多軸機(jī)床和復(fù) 合機(jī)床將會(huì)進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)展。因此在現(xiàn)代加工中心的開(kāi)發(fā)中，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 的設(shè)計(jì)與制造，成為研制數(shù)控機(jī)床的核心任務(wù)之一，而數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，同時(shí) 也起著支撐工件重量、卡緊、定位工件的功能，所以要重視其創(chuàng)新設(shè)計(jì)。
為了滿(mǎn)足多品種、小批量，特別是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高的零件的自動(dòng)化 生產(chǎn)，出現(xiàn)了適用這種需求的靈活的、通用的、能夠適用產(chǎn)品頻繁變化的柔性 自動(dòng)化機(jī)床——數(shù)控機(jī)床。加工中心因?yàn)榫哂械稁?kù)和轉(zhuǎn)臺(tái)，在一次裝夾的情況 下，可進(jìn)行多個(gè)工序的加工，因此，其自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率大大優(yōu)于普通機(jī) 床。
高檔數(shù)控機(jī)床制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。黨的十七大《國(guó)家中長(zhǎng)期科 學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006年--2020年)》都將裝備制造，特別是數(shù)控裝備列 為重點(diǎn)發(fā)展的對(duì)象，《綱要》中所列的16個(gè)重大專(zhuān)項(xiàng)中就有高檔數(shù)控機(jī)床與基 礎(chǔ)制造裝備[1]。西方發(fā)達(dá)國(guó)家長(zhǎng)期將數(shù)控制造裝備列為重要戰(zhàn)略物資，尤其是在 涉及航天、造船、大型電力設(shè)備制造等領(lǐng)域，對(duì)我國(guó)出口的高檔數(shù)控機(jī)床還往 往附帶各種苛刻的條件，在關(guān)鍵技術(shù)上更是對(duì)我們進(jìn)行嚴(yán)密。正是由于國(guó) 內(nèi)在一些關(guān)鍵共性技術(shù)上長(zhǎng)期未取得突破性進(jìn)展，導(dǎo)致我國(guó)高檔數(shù)控機(jī)床的國(guó) 際競(jìng)爭(zhēng)力受到嚴(yán)重制約。因此，開(kāi)展對(duì)高檔數(shù)控機(jī)床及其相關(guān)共性技術(shù)的應(yīng)用 研究，對(duì)于提升我國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，提高我國(guó)重點(diǎn)行業(yè)的制造能 力都具有十分重大的戰(zhàn)略意義。
隨著生產(chǎn)力水平的不斷提高和數(shù)控技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用[2]，數(shù)控機(jī)床 也成為工程中*的一部分。而數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)作為加工中心的重要基礎(chǔ) 部件，不僅可以實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給，還可以進(jìn)行分度運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)，對(duì)于提高加工 中心的加工效率有著非常重要的作用。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)主要由電機(jī)、蝸桿傳動(dòng)、齒 輪傳動(dòng)、工作臺(tái)等部件組成，且可進(jìn)行間隙消除和蝸輪加緊。但隨著*制造 業(yè)的快速發(fā)展，機(jī)械工業(yè)對(duì)機(jī)床質(zhì)量、產(chǎn)品精度和可靠性提出了更高的要求， 現(xiàn)有的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的控制性和穩(wěn)定性等動(dòng)態(tài)特性已經(jīng)不能*市場(chǎng)的需 要。數(shù)控機(jī)床（尤其是加工中心）的各個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)常處于各種激勵(lì)作用下， 產(chǎn)生不可避免地各種響應(yīng)，即產(chǎn)生各式各樣的振動(dòng)。振動(dòng)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的影響是 不能忽略的，它不僅會(huì)降低加工產(chǎn)品的精度，加重構(gòu)件的磨損，而且還容易引 起結(jié)構(gòu)部件的*超限破壞與疲勞破壞。一旦激勵(lì)載荷的頻率與承載部件或機(jī) 構(gòu)的固有頻率接近時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象。共振的產(chǎn)生將導(dǎo)致機(jī)械機(jī)構(gòu)或部件 的嚴(yán)重?fù)p害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)械故障中60%以上是由振動(dòng)間接或直接引起的[3,4]。所 以研究和解決裝備制造業(yè)中出現(xiàn)的各種振動(dòng)問(wèn)題已經(jīng)成為一個(gè)非常關(guān)鍵的、緊 迫的任務(wù)。
回轉(zhuǎn)工作臺(tái)系統(tǒng)作為加工中心的一個(gè)比較典型的力學(xué)振動(dòng)系統(tǒng)，其工作過(guò) 程中，既要考慮因原動(dòng)力（電機(jī)）作用產(chǎn)生的強(qiáng)迫振動(dòng)，還要考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（蝸 輪蝸桿傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)）在加工過(guò)程中發(fā)生的顫振[5](—種動(dòng)不穩(wěn)定現(xiàn)象）。這 些振動(dòng)一旦與工作臺(tái)系統(tǒng)的固有頻率接近，將嚴(yán)重影響加工中心的生產(chǎn)效率。
本文采摘自“加工中心回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的動(dòng)態(tài)性能研究及優(yōu)化設(shè)計(jì)”，因?yàn)榫庉嬂щy導(dǎo)致有些函數(shù)、表格、圖片、內(nèi)容無(wú)法顯示，有需要者可以在網(wǎng)絡(luò)中查找相關(guān)文章！本文由伯特利數(shù)控整理發(fā)表文章均來(lái)自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明！