五轴联动数控微型铣床系统设计和实现.pdfVIP

· 机电一体化与数控技术 · 王 吴 刘 凯 赵东标 等 五轴联动数控微型铣床…… 51 五轴联动数控微型铣床系统的设计与实现 王 昊 ，刘 凯 ，赵东标 ，李 芳。 (1．南京航空航天大学大学 机电学院，江苏 南京 210016) (2．南京航空航天大学金城学院数理力学系，江苏 南京 210016) 摘要：设计并搭建了一台带A，c双旋转工作台的微型五轴数控铣床。采用 “Pc+可编程运动控 制器”结构的开放式数控系统硬件体系结构，开发 了五轴联动的铣床控制系统 ，实现对微型铣床 的运动控制。在 ~ERICUT软件 中建立铣床仿真系统，并进行仿真加工；仿真正确后再到铣床平 台上进行实例加工。将实例加工的零件与仿真加工的结果进行 比较可 以发现，该铣床 已具备王 轴联动数控加工的能力。 关键词：五轴联动；微型铣床 ；VERICUT仿真；旋转加工 中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1672—1616(2012)23—0051—04 五轴联动数控机床是提高复杂形状机械零件 光电开关对行程进行限位，精密滚珠丝杠螺距为 加工质量和加工效率的有效途径，在复杂曲面零部 1mm；2个旋转部件采用蜗轮蜗杆结构形式，传动 件的生产制造以及航空航天、汽车、轮船和模具等 比为 1：60。各轴运动范围 (，y，Z)100mm × 行业中具有显著的优势和重要的现实意义¨ 。 lOOmm ×100mm，A轴为 一60。一110。，C轴为 研究五轴联动数控加工技术对国家科技力量和综 一 180。～180。。 合国力的提高具有重要意义。 为了更深入地开展五轴联动数控加工技术的 +Z 研究，本课题设计并搭建了一台带A，c双旋转工 作台的微型五轴数控铣床 (总体尺寸 400mm× 370mm×350mm)，并构建了五轴联动数控系统，可 满足高等院校学生学习五轴数控加工技术的要求， 同时经济实用，降低了设备成本，是科研人员研究 开放式数控系统可以代用的重要实验设备。 O O 1 机械结构设计 五轴数控机床在形式上可以分为3种类型：双 摆头式、双转台式和摆头转台式。双转台式五轴机 图 1 双转 台式五轴机尿 结构 床是其中比较常见的一种，具有 3个移动轴和2个 由UG软件设计的五轴数控微型铣床模型如 旋转轴，并且2个旋转轴都在工件运动链一侧，总 图2所示。在建模过程中，各个部件的基准和尺寸 体刚性较高 ，旋转坐标行程范围较大，工艺性能 与实物部件严格一致。 好 ]。本文设计的五轴数控铣床采用双转台式结 在机械结构设计的过程中特别注意以下几点： 构 (如图1所示)，包括沿 ，y，z方向的直线运动 a．当直线轴 ，I，，z工作台分别运动到各 自行 工作台、绕 轴转动的 轴工作台以及绕z轴转动 程的中点时，刀尖刚好位于工作台上表面的正中 的C轴工作台。 心。以此为依据设计直线轴与旋转轴之间的距离、 其中，直线导轨和旋转运动部件由上海联谊精 工作台的尺寸以及主轴电机和支架的定位。 密器械厂生产 ，各轴均采用步进电机驱动，并带有 b．A轴在外形上呈 “U”形，左侧由旋转运动部 收稿 日期：2012—09—04 作者简介：王 吴(1988一)，男，山东枣庄人 ，南京航空航天大学硕士研究生，主要研究方向为数控技术。