重型数控机床范文（精选8篇）
重型数控机床 第1篇
1 重型数控机床加工工艺特点
在重型数控机床加工的过程中出现了很多不合格的零件, 导致不合格零件出现的主要原因就是工艺设计不合理, 而且编程数据计算不准确。因此, 工作人员在加工重型数控机床时一定要严肃对待, 谨慎认真, 注重细节, 并从整体把控。如果重型数控机床加工工艺设计不合理不仅会影响重型数控机床加工效率, 还会增加重型数控机床加工成本, 降低企业的经济效益。重型数控机床加工工艺设计人员一定要结合加工需求合理地制定机床加工工艺设计方案, 降低失误率, 提高重型数控机床加工效率。重型数控机床加工工艺具有以下特点:一是加工工艺设计严密。相比而言, 重型数控机床加工工艺比较集中。对此, 重型数控机床加工工艺设计必须严密, 不能出现一定纰漏。在传统的重型数控机床加工工艺编程模式下, 工作人员主要采用手工编程的方法, 很容易出现错误。在新形势下, 信息技术已经广泛应用于重型数控机床加工工艺编程中, 企业引进了自动编程设备, 保证了重型数控机床加工工艺编程数据的准确性。但是, 工作人员需要注意的是在开展重型数控机床加工工艺编程之前, 工作人员必须人为地对重型数控机床进行研究分析, 合理地选择加工刀具。二是重型数控机床装夹也是一项比较复杂的工作, 需要完成多道工序。由此可以看出, 重型数控机床加工具有复杂性的特点。虽然重型数控机床装夹比较复杂, 但是工作人员可以在同一时间完成, 这样就减少了重型数控机床装夹的次数, 提高了重型数控机床加工效率。
2 重型数控机床加工工艺参数优化方法
主轴属于数控机床中的核心部件, 要想充分发挥出机床主轴的作用, 就必须对主轴的工艺参数进行优化处理, 合理计算基点坐标与计算点, 缩短刀具空程的时间, 保证加工路线是最短的, 减少无效的程序段。除此之外, 工作人员还需要确定主轴上刀具在轴方向的距离。
目前, 重型数控机床加工工艺参数优化目标有以下几个:一是在最短时间内生产出最多的零部件;二是降低重型数控机床加工成本;三是提高重型数控机床加工经济效益。在重型数控机床加工过程中, 优化加工工艺参数中并不包含提高重型数控机床的加工质量。因此, 针对重型数控机床而言, 并非是机床的质量越好离加工工艺目标越近。在重型数控机床加工要求中, 只要保证重型数控机床加工工艺的精准度即可, 对重型数控机床质量要求过高必定会增加机床的加工成本。所以, 质量并不是重型数控机床加工工艺参数优化的目标, 只是一个参考性条件。事实上, 影响重型数控机床加工工艺的主要因素就是加工工艺参数, 为了保证重型数控机床加工工艺参数选取的合理性, 工作人员首先要建立函数模型, 这样就把优化重型数控机床加工工艺转变为优化函数模型, 简化了优化程序。
重型数控机床加工平均时间计算公式为:
其中, L为实际切削的距离;t为加工平均时间。
通常情况下, 在重型数控机床进入市场的初期, 要想降低重型数控机床成本的最佳方式就是应用大型刀具, 这样才能获取更高的利润。在重型数控机床加工的过程中, 机床加工参数的优化受到很多条件的限制。事实上, 影响重型数控机床加工效率的因素有以下几个:一是切削速度, 二是切削进给量, 三是切削深度, 四是切削宽度。在开展重型数控机床加工之前, 工作人员就需要确定以上几个因素, 做好充分的准备。为了降低重型数控机床加工工艺参数的优化难度, 保证重型数控机床加工工艺优化质量, 工作人员首先可以凭借自身的工作经验来确定切削的参数, 然后再用公式对切削参数进行计算, 如果人为确定的切削参数与计算所得的切削参数相差不大, 就可以把切削的参数确定下来。计算重型数控机床切削的方法比较多, 但是比较常用的重型数控机床切削参数计算方法为优化算法, 优化算法主要对函数模型的梯度进行计算, 但是如果函数模型的梯度计算难度比较大, 工作人员也可以选择遗传算法。工作人员需要结合实际情况合理地选择重型数控机床切削参数计算方法, 更好地保证重型数控机床切削参数的真实性和准确性。重型数控机床加工工艺参数的优化不是一项简单的工作, 需要企业派遣专业人员进行, 否则不仅无法实现重型数控机床加工工艺参数优化目标, 反而会增加重型数控机床加工工艺参数优化成本, 降低企业的经济效益。
3 结语
工作人员在加工重型数控机床时一定要严肃对待, 谨慎认真, 注重细节, 并从整体把控。如果重型数控机床加工工艺设计不合理不仅会影响重型数控机床加工效率, 还会增加重型数控机床加工成本。虽然重型数控机床装夹比较复杂, 但是工作人员可以在同一时间完成, 这样就减少了重型数控机床装夹的次数, 提高了重型数控机床加工效率。事实上, 影响重型数控机床加工工艺的主要因素就是加工工艺参数, 为了保证重型数控机床加工工艺参数选取的合理性, 工作人员首先要建立函数模型。工作人员建立函数模型, 这样就把优化重型数控机床加工工艺转变为优化函数模型, 简化了优化程序。为了降低重型数控机床加工工艺参数的优化难度, 保证机床加工工艺优化质量, 工作人员首先可以凭借自身的工作经验来确定切削的参数, 然后再用公式对切削参数进行计算。在重型数控机床加工要求中, 只要保证重型数控机床加工工艺的精准度即可, 对重型数控机床质量要求过高必定会增加重型数控机床的加工成本。
摘要：随着社会的快速发展, 全球经济已经实现了一体化, 人们的生活质量不断提高, 对物质产品的要求也在不断提高。只有有特点的产品才能引起人们的注意, 才能受到观赏者的追捧。相比于西方国家, 我国的重型数控机床加工工艺比较落后, 要想在激烈的市场竞争中生存发展, 我国必须引进先进的重型数控机床加工工艺, 优化重型数控机床加工工艺参数, 提高企业的经济效益和社会竞争力。
关键词：重型数控机床,加工工艺,参数,优化方法
参考文献
[1]熊尧, 吴军, 邓超, 等.面向重型数控机床的加工工艺参数优化方法[J].计算机集成制造系统, 2012 (4) :729-737.
[2]杨勇.大型数控滚齿机加工误差及补偿研究[D].重庆大学, 2012.
[3]杜彦斌.退役机床再制造评价与再设计方法研究[D].重庆大学, 2012.
中国重型机床整体制造工艺水平不足 第2篇
数控机床的可靠性是高档重型机床质量的一个关键指标。目前，国产数控重型机床的平均无故障工作时间不高于300小时，而进口的高档重型机床平均无故障工作时间在2000小时以上（国际标准为800小时），而且，精度的保持性很高。无故障工作时间（MTBF）定义为“产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力”。强调产品现场使用或运行过程的实际效果。因此，数控机床的无故障工作时间要客观反映产品在生产过程中故障间隔的真实情况，这是广大机床用户真正关心的产品质量属性。显然，国产数控重型机床的可靠性水平与国外相比明显偏低，严重影响了国产数控重型机床的竞争力和市场占有率。
国产数控机床的几何精度和工作精度在试制期间可以达到高于设计标准，但是批量产品中却无法达到台台高精度的要求。而国外企业通过先进的生产制造工艺控制，可实现数控机床的批量高精度出产。国产数控机床从样品（展品）到商品还有一段距离。
中国重型机床制造企业还缺乏自主创新和基础理论研究能力。把当今最新的技术和自己新开发的技术以模块化形式应用到新产品上，这也是中国重型机床的发展趋势。
数控重型轧辊磨床研发成功 第3篇
数控重型轧辊磨床是齐重数控装备股份有限公司2012年研发的新产品之一, 其机械结构复杂, 机械加工和装配、电气调试难度大。特别是数控重型轧辊磨床的电气电气方面除了常规的动作调试外, 还需要完成对超声波检测系统、动平衡系统、主轴箱辅助起动系统的调试, 并通过DP/DP中继器与进口测量系统通信, 完成轧辊的所有测量动作。
轧辊种类繁多, 参数计算复杂, 还需要根据测量结果完成自动磨削补偿, 因此需要专用的轧辊加工软件系统。科研试验室开发的轧辊磨削软件系统可实现轧辊的圆柱辊面、圆锥辊面、凸凹圆弧等复杂辊面、辊身端面的自动磨削, 以及自动在线测量功能。操作者只需在界面中输入轧辊工件参数, 选择磨削工艺流程, 软件后台程序就会自动完成参数化编程功能, 并生成磨削加工和测量程序。软件系统提供防碰撞、消冲程, 机床状态监控和自动回退功能, 有效提高了机床加工效率和安全性。
重型数控机床 第4篇
随着大型机械装备市场需求的日益增加,作为加工大型及特大型零部件的加工设备——重型数控机床的关注度也越来越高。除了要求机床本身体积大,纵向进给系统距离长之外,对其定位精度和重复精度也有一定的标准要求。因此,对重型数控机床本身的精度测量是提高精度的基础。常用的机床精度检测方法有金属线纹尺、步距规、和双频激光干涉仪等工具进行测量。[1,2]本文的研究对象为0系列重型数控车床,其结构特点是尺寸规格大,纵向进给距离可达20 000 mm,根据国标GB/T 17421.1-2000的规定,对研究对象定位精度及重复定位精度的测量利用双频激光干涉仪更为合适。故本实验采用近年来应用较多的由英国Renishaw公司生产的ML10双频激光干涉仪进行测量[3]。得到研究对象的三个精度常用参数:定位精度、单向重复定位精度和双向重复定位精度。为进一步提高精度提供分析数据。
1 测量过程
1.1 测量仪器介绍
雷尼绍ML10双频激光干涉仪雷尼绍是一种检测直线度、垂直度、俯仰与偏摆、平面度、平行度的高精密测量仪器,其主要参数如下[4]:
1) 线性:0.5 ppm;
2) 测量范围:40 m(1D可选80 m) ;
3) 线性分辨力:0.001 um;
4) 偏摆角和俯仰角的精度:0.005 mm/m ;
5) 最大范围:4 mm/m ;
6) 滚动角精度:1.0角秒;
7) 直线度精度:0.005 mm/m;
8) 直线度最大范围:500 um;
9) 垂直度精度:0.005 mm/m。
1.2 测量原理(图1)
当这一束激光到达分光镜时, 它被分成反射光束和发射光束。这两束光传播到反射镜后, 都被反射到分光镜的同一个位置, 分光镜对两个光束进行调制后, 直接把光束传送到激光发射器中, 从而使这两束光在探测器中产生干涉条纹。根据光的叠加和干涉原理, 凡光程差等于波长整数倍的位置, 振动加强, 产生明条纹;凡光程差等于半波长奇数倍的位置, 振动减弱, 产生明暗条纹。要对线性测量进行设定,使用随附的两个外加螺丝将其中的一个线性反射镜安装在分光镜上。这个组合装置称为“线性干涉镜”,它形成激光光束的参考光路。线性干涉镜放置在XL激光头和线性反射镜之间的光路上。分光镜机架上标有两个箭头,指示其方向。箭头应指向两个反射镜。
来自激光头的光束进入线性干涉镜,在此光束被分成两束。一束光(称为参考光束)被引向装在分光镜上的反射镜,另一束光(测量光束)则穿过分光镜到达线性反射镜2。然后,两束光都被反射回分光镜,重新汇合后回到激光器,激光器内的探测器辨识两束光之间的干涉。
在测量过程中,一个光学组件保持静止不动,另一个光学组件沿线性轴移动。通过监测测量光束和参考光束之间的光路差异的变化,得到定位精度值。
1.3 测量步骤
根据国标GB/T17421.2-2000中的规定,纵向进给传动系统定位精度和重复定位精度测量时,采用阶梯循环运动方式,走刀行程为800 mm,选择了10个目标位置和测量5次进行测量,满足了至少选择5个目标位置及每个方向测量5次的要求。并且分别在车床纵向方向选取三段进行了测量。
1.4 测量结果及分析
图2和图3分别为纵向1 000 mm和7 000 mm位置时测量段内定位精度测量图。
从图2可以看出,第一位置时测量段内定位精度(离导轨最左端1 000 mm处车床纵向进给时的主要精度为:单向(↓)重复定位精度R为25.541 μm,单向(↓)定位精度A为31.708 μm,双向重复定位精度为 43.680 μm。
从图3可以看出,第二位置时测量段内定位精度(离导轨最左端7 000 mm处车床纵向进给时的主要精度为:单向(↓)重复定位精度为13.895 μm,单向(↓)定位精度为17.293 μm,双向重复定位精度为42.896 μm。
2 结语
1) 对实验数据分析可以得出:第二段即离导轨最左端7 000 mm处车床纵向进给时的单向定位精度指标符合国标GB/T 23569-2009规定,双向重复定位精度不符合要求;第一段即离导轨最左端1 000 mm处车床纵向进给时的单向定位精度指标基本符合国标GB/T 23569-2009规定,双向重复定位精度不符合要求。
2) 由于现场测试温度及其他干扰因素,引起测试数据变化较大。
3) 对于长位移重型数控机床定位精度的测量,探索利用虚拟检测方法很有必要。[5]
参考文献
[1]孟凯,乔炜,骆朝辉.先进检测仪器在数控机床精度验收中的应用[J].组合机床与自动化加工技术,2003,11(5)76-77.
[2]T.Suzuki,K.Kobayashi,O.Sasaki REAL-time displacementmeasurement with a two-wave length simulation phase modula-ting laser diode interferometer Appl Opt 2000,39:2646-2652.
[3]B.Chen,R.Zhu,Z Wu,D.Li,S.Guo Nanometer measurementwith a dual Fabry-Perot interferometer Appl Opt 2001,40(31):5632-5637.
[4]雷尼绍中国公司主页:http://www.renishaw.com.cn.
重型数控机床 第5篇
在高精度的齿轮传动系统中,齿隙严重影响了系统的整体性能[1]。从机械上消除齿隙的方法有薄齿轮错齿调整法和双电机消隙等方法,这些机械方法虽然能够较满意地解决消隙问题[2],但也带来了一些问题,比如降低了系统的准确性,减小了系统的带宽,使用机械方法价格昂贵、消耗能量并增加了系统的重量[3]。因此研究非基于机械装置的控制补偿方法是很有意义的[4]。
从控制系统出发,通过建立多电机系统的动力学模型,将齿隙视为非线性环节来研究非线性系统的控制方法,探求改进和提高闭环系统性能的控制算法[5],也可以达到消除齿隙的目的。目前可以借助现代控制理论的方法构造具有自适应、智能机制的控制器,例如基于模型参考的自适应控制、基于PID控制策略的自校正控制、变结构控制、模糊自适应控制、智能自适应控制等[6,7]。这些控制算法能在一定程度上改善非线性系统的性能,并不能完全消除齿隙非线性对系统的影响,在对系统精度要求不高的场合,这些方法仍具有一定的应用价值。
本文采用西门子840D系统控制双伺服电机驱动的传动模式来解决高精度数控机床分度装置消隙传动系统的实现问题是一种较好的、切实可行的方法。
2 对双电机驱动系统的建模
2.1 双电机联动系统结构
双电机同步联动伺服系统是由两个具有相同参数的交流同步电动机共同驱动一个大齿轮的转动,每个交流同步电动机带动一个小齿轮,小齿轮同大齿轮啮合转动。双电机同步联动伺服系统的结构简图如图1所示,其中Jc1、Jc2是两个小齿轮的转动惯量,!c1、!c2是两个小齿轮的角速度,!1、!2是两个交流电机的角速度,U1、U2是两个电机的电枢电压,Jm是大齿轮的转动惯量,!m是大齿轮的角速度。两个小齿轮啮合大齿轮,共同驱动大齿轮的转动,其驱动原理如图2所示。为了建立双电机同步联动伺服系统的动力学模型,需分析大小齿轮的啮合原理。在大小齿轮运动过程中,大齿轮和小齿轮的啮合运动是通过它们之间的弹力和粘性摩擦力的相互作用来完成的,在一般情况下,粘性摩擦力忽略不计,大小齿轮的啮合原理如图3所示,其中C是粘性摩擦系数,K是弹性系数。由于制造和机械上的误差造成齿轮啮合不够准确,会进一步增大齿隙的影响。下面先不考虑齿隙,建立理想的动力学模型,然后再把齿隙考虑进去,进一步建立含齿隙的系统动力学模型。
2.2 无齿隙双电机同步驱动系统理想动力学建模
(1)电枢回路电压平衡方程式
若不考虑齿隙的影响,由电动机的工作原理可推出第n个电机电枢回路的电压平衡方程为
式中,Cen、!n分别为第n个电动机的反电势系数和转角;Rn、Ln、In、Un分别为第n个电动机电枢回路的电阻、电感、电流和电枢电压。
(2)电磁转矩
根据电机的电磁力矩和电流成正比,第n个电机的电磁转矩为
式中,Kdn为第n个电动机力矩系数;Mdn为第n个电机的电磁转矩。
(3)转矩平衡方程式
电机的转矩平衡方程可以表示为
式中,Mn为第n个小齿轮和电机轴之间的弹性力矩;Jdn、bdn为第n个电机的转动惯量和等效粘性摩擦系数。
(4)小齿轮和大齿轮动力学方程
第n个小齿轮的转角!cn和电机轴转角!n的关系为
根据小齿轮的受力分析,可得小齿轮的动力学方程为
式中,bcn为第n个小齿轮的等效粘性摩擦系数;Mcn为第n个小齿轮和大齿轮间的弹性力矩。
根据大小齿轮啮合原理图,忽略粘性摩擦系数,则大齿轮和第n个小齿轮间的弹性力矩为
式中,Ktn为第n个小齿轮和大齿轮间的弹性系数。
(5)大齿轮动力学方程
根据大齿轮的受力分析,可以得到大齿轮的动力学方程为
式中,bm为大齿轮的粘性摩擦系数;Mm为大齿轮的弹性力矩。
(6)多电机联动系统动力学方程
将式(2)、式(4)、式(5)和式(6)代入式(3)有
两边同乘以传动比i可得
令Jn=i2Jdn+Jcn,bn=i2bdn+bcn,Kn=i Kdn,则式(9)变为
由式(4)可将式(1)所示电机的电枢回路方程变换为
令Kcn=i Cen,则
由式(11)、式(10),并联立式(6)~(8)可得双电机驱动系统的动力学模型为
因为"1、"2分别为两电机的角速度,故有"1=!&1,"2=!&2;而"c1、"c2分别为2个小齿轮的角速度,故有"c1=!&c1,"c2=!&c2,同理,有"m=!&m,则式(12)可用状态方程表示为
2.3 含齿隙的双电机驱动系统动力学建模
由于受到齿轮精密制造、安装以及啮合要求的限制,齿隙是不可避免的。因此,研究齿隙的影响,建立齿隙模型极为重要[8]。在以上双电机建模的基础上,进一步考虑齿隙对系统的影响,齿隙的模型如图4所示。
由齿轮动力学分析可知,式(12)中代表大小齿轮弹性力的项Ktn(θcn-imθm)与两齿轮的相对位置有关。当|θcnθmθm|≥#时,两齿轮间存在弹性接触力,其值与齿轮的运动方向有关;当|θcn-imθm|<#时,大小齿轮之间不存在弹性接触力,即Ktn(θcn-imθm)=0。
若用$(·)表示齿隙非线性函数,θcn(t)-imθm表示2个齿轮的位置差,利用齿隙模型,可以得到小齿轮和大齿轮间隙非线性函数表达式为
令&n(θcn-imθm)=’n(θcn-imθm+(n)n=1,2(14)其中描述齿隙非线性的参数$n、(n可以表示为
将式(14)代入式(12)可得
变换到s域,有复域模型
3 在Matlab中对双电机伺服系统建模
为了获得高精度,本文主要从描述函数分析方法和最优控制方法入手[9],研究消隙问题。通过描述函数法研究了一种消隙控制器,使用该设计方法简单有效,该设计方法相当于通过反馈来减小齿隙的宽度,以减小齿隙对系统造成的影响。最优控制方法是解决非线性问题常用的方法[10],本文通过时间最优控制方法来推导出补偿控制器,以减小齿隙的影响。
在Matlab的simulink模块中对齿隙单电机伺服驱动系统及含齿隙双电机伺服驱动系统模型进行建模,如图5和图6所示。
4 双电机系统动力学模型的仿真分析
在系统含有5″齿隙,并未加偏置电压的情况下,为了测试系统的整体性能如齿隙的影响、稳态性能等,对含齿隙单电机伺服驱动系统模型和含齿隙双电机伺服驱动系统模型进行了施加幅值为200r/min的阶跃信号做出了系统的阶跃响应曲线,并保存了试验数据。在相同的参数条件下,对模型进行仿真得出其实验数据,并用Matalab仿真出比较的曲线图。
5 结语
从图7至图8可以看出在阶跃响应下,含齿隙双电机伺服系统模型的响应曲线较之含齿隙单电机伺服驱动系统的响应平稳,超调小,反应快,性能优于单电机伺服驱动系统。但由于参数误差以及忽略了一些非线性因素的影响,仿真结果和实际系统相比较还是有一些细小的差别,但从整体看来所建立的模型的响应特性和实际系统的响应特性十分接近。
参考文献
[1]李润方,王建军.齿轮系统动力学[M].北京:科学出版社,1995:105-110.
[2]Cheng Y P,Lim T C.Dynamics of hypoid gear transmission with nonlinear time varying mesh characteristics[J].Journal of Mechanical Design,Transactions of the ASME,2003,125(2).
[3]杜坤海,李铁才.电机控制技术[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2002.
[4]Gang Tao,Kokotovic P V.Adaptive Control of System with Backlash[J].Automatics,1993,29(2):232-245.
[5]陈庆伟.现代伺服系统的控制与工程实现[D].南京:南京理工大学,2004.
[6]陈庆伟,郭毓,杨静忠.提高齿隙非线性系统精度的应用研究[J].南京理工大学学报,2000,24(6):486-489.
[7]郭庆鼎,王成元,周美文,孙廷玉.直线交流伺服系统的精密控制[M].北京:机械工业出版社,2000.
[8]孟伟,张国印,韩学东.一种新型的系统建模方法[J].哈尔滨工程大学学报,2000,21(5):42-45.
[9]高安邦,董玉红,吴开宇.机械系统控制讲义[M].哈尔滨:哈尔滨理工大学,2001.
基于VRP平台的重型机床展示设计 第6篇
1.1 虚拟现实的定义
虚拟现实 (VR) 是利用计算机图形学技术模拟产生一个三维空间的虚拟世界, 它是对真实的客观世界进行模拟再现;用户利用相应的设备和技术与其进行交互, 并模拟现实世界产生相应的效果, 让用户产生一种身临其境的感觉。虚拟现实起源于上世纪80年代, 属于一个新型的领域, 它能够模拟出近似于人的视觉、听觉、触觉等感知能力。由于虚拟现实具有沉浸性, 能让人能够沉浸于整个虚拟环境中, 达到一种最真实的效果, 从而提高人对产品的认识能力, 促进人与环境之间更好的交流。
1.2 VRP的技术特点
VRP (Virtual-Reality-Platform) 是一个国产的虚拟显示开发平台, 通俗易懂, 比较容易掌握, 其功能也比较强大, VRP动态贴图编辑器、脚本查看器、播放器。
VRP拥有强大的功能, 主要有以下几个特点:第一, VRP具有较强的3D显示功能, 同时支持各种格式动画的导出与导进。第二, VRP能够模拟高效的碰撞试验, 还能够利用各种相机, 对场景进行全方位的观察。第三, VRP能够将3D模型导入VRP进行交互设计, 同时也生成独立的Exe独立可执行文件, 便于发布与交流。
2 重型机床在VRP平台上的设计思路
2.1 重型机床的开发特点
重型机床相较于其他产品而言, 有批量小、形体大、加工困难等特点, 其实施和虚拟场景的构建过程中涉及的数据量大, 所用各种软件之间的相互关联以及格式的转换会是任务量大且较为繁琐的工作。我们不可能把每一个零件的尺寸都测量出来, 这不仅仅是工作量大, 更避免不了相应的测量误差。因此重型机床虽然是产品, 但由于其这一特殊性, 与普通产品的开发又有着细微的差别。
2.2 VRP平台上的设计思路
产品的开发需要创新, 但是创新并非创造, 任何一个产品的开发都不可能是凭空设想出来的。往往是在旧款产品的基础之上进行的改良设计, 虚拟产品的开发设计也是如此。产品的开发都会遵循一定的设计流程, 虚拟产品的设计流程开发如下:
3 重型机床是实现过程
3.1 3D模型的建立
3D模型的数据比例大部分来自于实际数据, 一般采用摄像法与实际测量法相结合来获取准确的数据与比例, 然后根据这些数据比例进行3D模型。建模的过程中, 应该注意尽量减少其实体的面数, 这样可以提高烘焙的速度。
3.2 模型材质的添加与烘焙
3D模型建立完成后, 根据其实际情况进行材质贴图与灯光模拟。灯光模拟就是为了获得更真实的环境, 其过程应该注意按照太阳光———环境光———辅助光的先后顺序。最后进行烘焙, 烘焙的目的就是在删除灯光的时候, 模型仍然具有很强的材质感。
3.3 模型的导入与场景后期制作
将烘焙后的3D模型导出为VRP文件, 并在VRP编辑器中打开, 对其模型进行检查、修正。第一步:通过对真实模型的仔细观察检查场景是否有瑕疵。第二步:在VRP中对材质进行后期处理。第三步:打开“反射贴图”面板, 启用反射贴图, 并单击贴图通道。第四步:同理对场景中的其他材质进行同样的设置。
模型检查完成后开始后期制作, 根据设计的要求, 如颜色变化、声音的插入、相机的行走等, 进行一个后期的制作。重型机床的虚拟效果图如图二:
3.4 重型机床的导出与发布
重型机床虚拟场景制作完成后, 为了方便设计师与客户之间的交流, 可以讲虚拟场景导出成独立的exe执行文件, 这样可以实现对数据的实时交互。测试完毕后, 如果没有问题, 也可以导入到web网页中进行交流。
4 总结
虚拟现实技术在重型机床运用有着重大意义, 可以使用户在真实的重型机床在正式发行之前, 提前体验该产品的各项功能和性能, 为设计师收集到用户对产品的意见和建议。同时它增强重型机床设计的直观性缩短重型机床的设计流程, 提高设计效率降低重型机床生产成本, 提高竞争力, 在今后的产品开发过程中能够发挥举足轻重的作用。
摘要：虚拟现实技术是近年来发展起来的新技术, 它是在计算机上面利用人工智能、传感器等设备模拟出一个新的人工环境, 能让人沉浸于该环境中。本文介绍了VRP的技术特点以及设计流程, 并借助该平台实现重型机床的展示设计。
关键词：虚拟现实,VRP平台,重型机床,展示设计
参考文献
[1]邢宝艳, 张少.基于3D和VRP技术的滑模仿真系统设计与应用[M].系统软件与软件工程, 2010.
基于VRP平台的重型机床展示设计 第7篇
1.1 虚拟现实的定义
虚拟现实 (VR) 是利用计算机图形学技术模拟产生一个三维空间的虚拟世界, 它是对真实的客观世界进行模拟再现;用户利用相应的设备和技术与其进行交互, 并模拟现实世界产生相应的效果, 让用户产生一种身临其境的感觉。虚拟现实起源于上世纪80年代, 属于一个新型的领域, 它能够模拟出近似于人的视觉、听觉、触觉等感知能力。由于虚拟现实具有沉浸性, 能让人能够沉浸于整个虚拟环境中, 达到一种最真实的效果, 从而提高人对产品的认识能力, 促进人与环境之间更好的交流。
1.2 VR P的技术特点
VRP (Virtual-Reality-Platform) 是一个国产的虚拟显示开发平台, 通俗易懂, 比较容易掌握, 其功能也比较强大, VRP动态贴图编辑器、脚本查看器、播放器。
VRP拥有强大的功能, 主要有以下几个特点:第一, VRP具有较强的3D显示功能, 同时支持各种格式动画的导出与导进。第二, VRP能够模拟高效的碰撞试验, 还能够利用各种相机, 对场景进行全方位的观察。第三, VRP能够将3D模型导入VRP进行交互设计, 同时也生成独立的Exe独立可执行文件, 便于发布与交流。
2 重型机床在VRP平台上的设计思路
2.1 重型机床的开发特点
重型机床相较于其他产品而言, 有批量小、形体大、加工困难等特点, 其实施和虚拟场景的构建过程中涉及的数据量大, 所用各种软件之间的相互关联以及格式的转换会是任务量大且较为繁琐的工作。我们不可能把每一个零件的尺寸都测量出来, 这不仅仅是工作量大, 更避免不了相应的测量误差。因此重型机床虽然是产品, 但由于其这一特殊性, 与普通产品的开发又有着细微的差别。
2.2 VR P平台上的设计思路
产品的开发需要创新, 但是创新并非创造, 任何一个产品的开发都不可能是凭空设想出来的。往往是在旧款产品的基础之上进行的改良设计, 虚拟产品的开发设计也是如此。产品的开发都会遵循一定的设计流程, 虚拟产品的设计流程开发如下:
3 重型机床是实现过程
3.1 3D模型的建立
3D模型的数据比例大部分来自于实际数据, 一般采用摄像法与实际测量法相结合来获取准确的数据与比例, 然后根据这些数据比例进行3D模型。建模的过程中, 应该注意尽量减少其实体的面数, 这样可以提高烘焙的速度。
3.2 模型材质的添加与烘焙
3D模型建立完成后, 根据其实际情况进行材质贴图与灯光模拟。灯光模拟就是为了获得更真实的环境, 其过程应该注意按照太阳光———环境光———辅助光的先后顺序。最后进行烘焙, 烘焙的目的就是在删除灯光的时候, 模型仍然具有很强的材质感。
3.3 模型的导入与场景后期制作
将烘焙后的3D模型导出为VRP文件, 并在VRP编辑器中打开, 对其模型进行检查、修正。第一步:通过对真实模型的仔细观察检查场景是否有瑕疵。第二步:在VRP中对材质进行后期处理。第三步:打开“反射贴图”面板, 启用反射贴图, 并单击贴图通道。第四步:同理对场景中的其他材质进行同样的设置。
模型检查完成后开始后期制作, 根据设计的要求, 如颜色变化、声音的插入、相机的行走等, 进行一个后期的制作。重型机床的虚拟效果图如图二:
3.4 重型机床的导出与发布
重型机床虚拟场景制作完成后, 为了方便设计师与客户之间的交流, 可以讲虚拟场景导出成独立的exe执行文件, 这样可以实现对数据的实时交互。测试完毕后, 如果没有问题, 也可以导入到web网页中进行交流。
4 总结
虚拟现实技术在重型机床运用有着重大意义, 可以使用户在真实的重型机床在正式发行之前, 提前体验该产品的各项功能和性能, 为设计师收集到用户对产品的意见和建议。同时它增强重型机床设计的直观性缩短重型机床的设计流程, 提高设计效率降低重型机床生产成本, 提高竞争力, 在今后的产品开发过程中能够发挥举足轻重的作用。
参考文献
[1]邢宝艳, 张少.基于3D和VR P技术的滑模仿真系统设计与应用[M].系统软件与软件工程, 2010.
重型数控机床 第8篇
目前国内数控落地式铣镗床回转工作台结构普遍采用如下结构形式:回转支撑导轨采用开式静压导轨支撑方式;定位装置采用安装在回转滑座上的定位油缸 (其上有定位销) 与工作台面下方的定位销孔配合完成定位;夹紧装置采用固定在回转滑座上的刹紧油缸配合工作台面下部加工出的环形T型槽配合完成夹紧。此类结构回转工作台存在如下缺点:由于回转支撑导轨采用开式静压导轨支撑方式, 当工件重量偏离中心时, 可引起工作台受倾覆力矩导致工作台发生倾覆变化, 影响回转工作台的工作精度;定位结构复杂, 加工、装配要求较高;由于夹紧装置中刹紧油缸夹紧位置偏离导轨较远, 刹紧时会导致工作台面局部变形严重, 影响回转工作台的工作精度。
通过现场及用户使用反馈表明, 由于目前国内数控落地式铣镗床普遍采用的回转工作台结构采用开式静压导轨支撑、结构复杂的定位装置及引起工作台变形的夹紧机构, 导致工作台只能实现简单的分度、定位功能, 而无法满足大型重型零件精密加工对回转工作台重载、高精定位及联动切削的较高要求。
2新型重型数控落地式铣镗床回转工作台的结构
2.1新型重型数控落地式铣镗床回转工作台的结构特点
为解决目前国内数控落地式铣镗床回转工作台结构上的不足, 笔者应公司要求并经过反复试验论证, 设计完成一种新型重型数控落地式铣镗床回转工作台, 新型工作台结构采用重心驱动原理, 通过双电机双高精度滚珠丝杠装置驱动工作台滑座在工作台床身上移动, 保证工作台重载时移动的精度;依靠双电机双齿轮驱动装置带动齿圈, 并配合闭式静压导轨, 可实现工作台的高精度连续回转;定位夹紧机构在闭式静压导轨上部导轨内, 且夹紧时着力点位于闭式静压导轨区域内, 锁紧时不会引起工作台变形。此结构的每条传动链都采用闭环控制。以上特点可实现回转工作台重载、高精回转、联动加工。
2.2新型重型数控落地式铣镗床回转工作台的结构介绍
如图1~图3, 新型重型数控落地式铣镗床回转工作台的主体结构主要由工作台床身1、工作台滑座2、工作台面3、中心轴承组件4、滑座驱动装置5、工作台面驱动装置6、静压压板锁紧装置7、高精度齿圈8、光栅尺9、滑座压板10等部分构成。
1.工作台床身2.工作台滑座3.工作台面4.中心轴承组件5.滑座驱动装置7.静压压板锁紧装置8.高精度齿圈
依照以上主体结构图现把各部分结构及特点简单介绍如下。
2.2.1工作台床身、工作台滑座、及工作台滑座驱动结构
工作台床身1由高强度低合金结构钢焊接而成, 其上有3条导轨, 满足重载需要。工作台床身导轨上支撑工作台滑座2, 滑座亦由高强度低合金结构钢焊接而成。滑座与床身接触导轨面上加工有静压油腔, 配合滑座上滑座压板10的静压压板面形成闭式静压导轨 (如图2) , 闭式静压导轨可防止工作台在重载时由于重心不重合发生颠覆, 保证工作台快速响应性及低速无爬行, 运动平稳。2套滚珠丝杠驱动装置5分别固定于工作台床身上的导轨侧 (如图3) , 提供工作台重载时移动所需动力, 其由2套伺服电机经减速器分别联接高精度滚珠丝杠构成, 其旋转运动驱动工作台滑座2沿床身导轨移动而带动工作台面3移动。床身上装有高精度光栅尺9, 配合滑座驱动装置5中的伺服电机形成闭环控制系统, 可精确定位工作台沿床身导轨方向的工作位置。
1.工作台床身2.工作台滑座3.工作台面4.中心轴承组件5.滑座驱动装置6.工作台面驱动装置8.高精度齿圈9.光栅尺10.滑座压板
1.工作台床身2.工作台滑座3.工作台面4.中心轴承组件5.滑座驱动装置6.工作台面驱动装置7.静压压板锁紧装置8.高精度齿圈9.光栅尺
2.2.2工作台面及驱动结构
工作台面为高强度铸件。2套工作台面驱动装置6呈180°分布固定于工作台滑座上 (如图2、图3) 。每套装置均由伺服电机经减速机联小齿轮组成, 电机采用电子预加载技术消除传动间隙而满足运动精确定位。小齿轮与工作台高精度齿圈8啮合从而驱动工作台高精度齿圈带动工作台面作旋转运动进行工件加工, 工作台面旋转位置信号由中心轴承结构 (如图4) 上安装的高精度角度编码器13进行测量输出, 配合台面驱动装置6中的伺服电机形成闭环控制系统实现工作台面旋转位置精确定位。
2.2.3 中心轴承结构
中心轴承结构 (如图4) 底部固定于工作台滑座2中心处, 上部与工作台面3联接, 工作台面中心通过中心轴承结构定位安装作旋转运动, 中心轴承结构上安装有高精度旋转编码器13对工作台面旋转位置信号进行测量输出, 旋转运动精度主要由带内锥孔的高精度双列圆柱滚子轴承11保证。
2.工作台滑座3.工作台面11.双列圆柱滚子轴承12.定子13.旋转编码器
2.2.4工作台面闭式静压导轨及锁紧结构
工作台面底部装有高精度齿圈8, 齿圈上下面为平行平面, 齿圈底部放置于工作台滑座加工有多处静压油腔的静压导轨面上。4处静压压板均布固定于工作台滑座上 (安装位置如图3) , 静压压板加工有静压油腔的静压导轨面压在齿圈上部, 齿圈上下2处对称静压导轨面形成闭式静压导轨 (如图5) , 保证工作台面旋转工作过程中的平稳性。每个静压压板静压油腔中设计有7处锁紧活塞14 (如图6) , 通过液压控制可对齿圈进行自动锁紧放松, 从而实现工作台面定位夹紧, 此锁紧机构由于着力点位于闭式静压导轨区域内, 锁紧时不会引起工作台面变形, 防止因工作台面倾覆、变形而影响机床加工精度。
2.工作台滑座3.工作台面8.高精度齿圈14.锁紧活塞15.静压压板
14.锁紧活塞15.静压压板
3结语
此种新型重型数控落地式铣镗床回转工作台结构设计合理、变形小、精度高, 并可实现重载、高精回转、联动加工, 已在笔者公司生产使用。此结构解决了目前国内现有数控落地式铣镗床回转工作台在结构上由于采用开式静压导轨支撑、结构复杂的定位装置及夹紧机构夹紧时引起工作台变形等缺陷, 可为国内机床行业提供借鉴。
摘要：针对目前国内数控落地式铣镗床回转工作台结构缺点, 介绍一种新型重型数控落地式铣镗回转工作台结构。新结构的回转工作台支撑导轨均采用闭式静压导轨结构;定位锁紧机构结构简单, 不易引起工作台变形;传动链均采用闭环控制, 该回转台具有承载能力强、回转及定位精度高、可联动切削等特点。
关键词：回转工作台,闭式静压导轨,锁紧机构
参考文献