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数控镗铣床:变速操纵与液压平衡系统深度设计
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更新于2024-06-28
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本文主要探讨了数控镗铣床的关键技术——变速操纵机构和液压平衡系统的设计。首先,针对变速操纵机构,作者深入研究了其工作原理,关注传动轴的精确安装,以及齿轮在轴上的合理布局和排列,确保它们之间的顺畅啮合。设计过程中,考虑到齿轮的宽度匹配,这直接影响到机构的整体性能和效率。通过对整个机构的精心设计,旨在实现快速、准确和可靠的换挡功能。 在液压平衡系统方面,设计者首先关注的是主轴箱与平衡液压缸的集成,通过构建稳定的连接结构,确保液压系统的稳定性。接着,对液压系统进行了详尽的分析和设计,包括液压缸的结构设计,包括尺寸、形状和材料的选择,以满足负载平衡的需求。同时,对液压缸的结构参数进行了细致的计算和优化,以保证在各种工况下都能提供足够的力矩支持。 在参数设计阶段,进行了液压缸稳定性的校核,确保在高压和高速运行条件下,液压缸不会发生过载或失稳的情况。此外,还进行了系统的性能验算,评估了液压系统的响应速度、压力传递效率和泄露率等关键指标,以确保整个系统的高效和耐用。 关键词“变速操纵机构”、“液压平衡系统”和“平衡液压缸”表明了本文的核心技术点,即如何通过精密机械和液压控制来提升数控镗铣床的工作精度和效率。本文的研究成果对于提升数控机床的加工性能具有重要的实践意义,也为同类设备的设计提供了有价值的参考和借鉴。
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主轴转速、提高进给速度和缩短辅助时间。
(2)高精度 在工厂的一般情况下,数控镗铣床的加工精度可达到 IT7 级,经过努
力可以达到 IT6 级。镗孔加工时,如提高主轴组件的刚度和精度,其加工孔径公差可达到
IT4 级提高数控镗铣床加工精度的主要措施是提高编程时的圆弧插补精度、机床定位精度
和精度补偿技术。
(3)高度自动化 为了进一步提高自动化程度,数控镗铣床的硬件和软件采取了许
多改进措施。例如采用对话系统,可使操作方便、操作简单、检验及时以及差错率少。
1.4 液压技术
1.4.1 液压技术的现状及其发展
液压传动是流体传动的一种,它是工农业生产中广为应用的一门技术。如今,流体传
动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的标志。
它的应用非常广泛,如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等;行走机械中
的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等;钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调
整装置等;土木工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等;发电厂
用的涡轮机调速机构、核发电厂等;船舶用的甲板起重机械(绞车)、船头门、舱壁阀、
船尾推进器等;特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等;军事工业
用的火炮操纵装置、舰船减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装
置等。
液压传动相对于机械传动是一门新学科。但对于计算机等新技术,它又是一门较老的
技术。如果从 17 世纪帕斯卡提出静压传递原理、18 世纪英国制成世界上第一台水压机算
起,液压传动已有两百多年的历史。只是由于早期没有成熟的液压传动技术和液压元件,
而使它没有得到普遍的应用。随着科学技术的不断发展,各行各业对传动技术有了不断的
需求。特别是在第二次世界大战期间,有军事上迫切地需要反应快、重量轻、功率大的各
种武器装备,而液压传动技术适应了这一需求,所以使液压传动技术获得了发展,在战后
的 50 年代中,液压传动技术迅速地转向其它各个部门,并得到了广泛的应用。
由于采用集成、叠加、插装技术,使装配容易,造价低,比起机械等传动来,它是一
种最为经济的选择。目前,它分别在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪音、长寿命、
高度集成化、小型化与轻量化、一体化和执行件柔性化等方面取得了很大的进展。同时,
由于与微电子技术密切的配合,实现了智能化和自动化,静液压传动装置替代了传统的液
力变矩-齿轮箱传动,能在尽可能小的空间内传递尽可能大的功率并加以准确的控制,从
而更使得它在各行各业中发挥出巨大的作用。
1.4.2 液压技术的特点
随着液压技术的不断发展,液压设备的年增长率远远大于其他设备的年增长率,其原
因是由于液压传动在许多领域是机械等传动无法取代的。液压传动能实现低速大吨位运动;
采用适当的节流技术可使运动机构的速度十分均匀稳定;使用伺服。仿形、调速等机构可
使执行元件的运动精度达到很高,可以微米计;液压系统各部分间是用管道连接的,其布
局安装有很大的灵活性,而其体积重量比却比机械传动小得多,因此能构成其它方法难以
完成的复杂系统;液压传动可以用很小功率控制速度。方向;液压元件体积小,重量轻。
标准化程度高,便于集中大批量生产。
这也是就在数控镗铣床主轴箱平衡机构的设计中,比起机械传动、PLC 和单片机等控
制的设计,为什么要选用液压来控制的原因。
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2 数控镗铣床变速操纵机构设计
2.1 主轴箱变速操纵机构工作原理
主轴箱中有主轴、变速机构,操纵机构和润滑系统等。如果主轴与变速机构分离,则
除主轴箱外还有变速箱。主轴箱除应保证运动参数外,还应具有较高的传动效率,传动件
具有足够的强度或刚度,噪声要低,振动要小,操纵方便,具有良好的工艺性,便于检修,
成本较低,防尘、防漏、外型美观等。
如图 2-2 所示主轴箱中采用两个液压缸,经拨叉带动齿轮移动而实现主轴变速。上油
缸使拨叉拨动轴右边双联滑移齿轮变速;油缸 5 和 8 组成的差动油缸 B,可使轴左边的双
联滑移齿轮获得三个位置。即当油缸 8 进压力油,油缸 5 回油时,活塞套和柱塞均被推向
左边,柱塞用拨叉拨动轴上的双联滑移齿轮到左边位置;当油缸 5 和 8 同时进压力油时,
则活塞套右移,到拨叉碰活塞套时,拨叉两边压力相等,双联滑移齿轮停在中间位置,处
于空档;若油缸 5 进油,油缸 8 回油时,拨叉拨动双联滑移齿轮移至右边位置。图 2-1 和
图 2-2 两个图合起来反映了变速操纵机构中几个液压缸的位置及其双联滑移齿轮变速的关
系。
1-行程开关 2-拨叉 2-液压缸 4-滑移齿轮组件
图 2-1 主轴箱变速操纵机构(a)
5-液压缸 6-拨叉 7-行程开关 8-液压缸 9-箱体
图 2-2 主轴箱变速操纵机构(b)
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