多功能加工

多功能加工（精选7篇）

多功能加工 篇1

1 引言

超声加工是利用超声振动的工具在有磨料的液体介质或干磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料, 或给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进行振动加工, 或利用超声振动使工件相互结合的加工方法[1,2,3]。超声加工分为传统超声加工和回转超声加工, 回转超声加工是在传统超声加工的基础上发展而来的。时至今日, 回转超声振动加工已被公认为是一种加工脆性材料的高效低成本的加工方法, 它与传统的加工方法相比具有加工速度快、加工精度高、加工质量好和工具头磨损小等特点[4]。

2 回转超声加工原理

回转超声加工是在传统超声加工的基础上加上旋转运动, 其原理如图1所示。超声波发生器将工频交流电转化为高频电震荡, 通过换能器转化为高频机械振动。变幅杆的作用是将换能器传过来的微幅振动进行振幅放大, 然后传给工具头, 使工具头做高频的纵向振动, 工具头做高频纵振的同时随主轴做旋转运动。在高频振动和旋转运动复合下, 钎焊在工具头端部的金刚石颗粒对工件进行冲击、抛磨和空化, 以达到去除工件材料的目的。

3 多功能数控超声加工机床设计

依据回转超声加工的原理, 广东工业大学自行研制了一台多功能数控超声加工机床。机床实体如图2所示。该机床包括主传动系统、进给传动系统、数控系统、床身、工作台、工作液循环系统和超声振动系统。

3.1 主传动系统

主传动系统是用来实现机床主运动的传动系统, 是超声加工机床的一个重要部分。机床的主传动系统总体方案结构如图3所示, 主轴组件和伺服电机采用齿形同步带传动, 可有效地提高机床的传动速度, 降低机床振动和噪音;刀柄通过打刀缸进行紧固, 利用气动按钮可很方便更换刀柄;超声振动系统安装在刀柄上, 当刀柄旋转时, 可通过碳刷传递电信号给超声振动系统;各部件均安装在主轴箱中, 再将主轴箱紧固在Z向传动工作台上。

3.2 进给传动系统

数控机床的伺服进给系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测反馈环节组成[5]。本机床采用伺服电机驱动的半闭环进给伺服系统, XY轴伺服电机功率为300W, Z轴负载较大, 功率选为1.5kW;滚珠丝杠作为进给运动的执行元件, 导轨采用的是塑料滑动导轨。

3.3 床身

机床床身是机床的一个重要基础部件。床身的静态和动态性能, 直接影响到被加工零件的质量。机床的底座采用箱体结构, 箱体中采用合理布置的筋板结构, 大大减轻床身的重量, 并且获得高的静刚度和适当的固有频率。床身采用树脂砂工艺, 用优质铸铁一体铸造而成, 刚性高, 抗震性好, 运行平稳, 经久耐用, 不易变形。

3.4 工作台

工作台是装夹工件的部分。工作台要安装超声振动系统, 其结构与传统的数控机床工作台区别较大。如图4所示, 工作台由支架、振动系统、T型台等部件构成。根据不同的加工需求, 可以将工件固定在T型台或超声振动系统上。

3.5 工作液循环系统

工作液循环系统的主要作用是对工件、工具进行冷却, 并带走大量的碎屑和切削热。机床采用大流量叶片泵强制将工作液直接浇在被加工工件上, 从而提高加工效率, 减小温升, 延长刀具使用寿命。工作液主要采用去离子水, 若进行磨料冲击加工时, 需采用带有金刚石磨粒的工作液。工作液有中喷和外喷两种工作方式, 其中中喷工作液有利于主轴系统散热, 提高换能器的工作性能, 延长其寿命。

3.6 超声振动系统

超声振动系统由换能器、变幅杆和工具头等部分组成, 是超声设备的核心部分[6]。机床设计了工具超声纵振系统、工具超声扭振系统和工作台超声纵振系统三个超声振动系统, 其共振频率分别为24kHz、30kHz、17kHz。工具超声纵振系统和工具超声扭振系统的工具头和变幅杆之间均采用可拆卸的螺纹连接结构, 有利于更换工具头。工具超声纵振系统的实体如图5所示。

4 超声加工机床功能

多功能数控超声加工机床可用于磨料冲击加工、超声钻削加工、超声磨削加工以及超声铣削加工。主轴不转时, 钎焊有金刚石颗粒的正三角形工具头和正四方形工具头在有磨料的液体中可以进行磨料冲击加工, 在工件上加工出正三角形和正四方形;主轴在不同的转速下可进行超声铣削加工、超声磨削加工和超声铣削加工, 在工件上加工出孔、槽、三维结构和雕刻文字。

可以根据是否开超声电源进行超声加工和传统的铣磨削加工;可以选择工具振动还是工件振动进行超声加工;还可以根据不同的超声振动系统组合进行各种复合加工, 当主轴的刀柄安装超声纵振系统, 工件固定在工作台超声纵振系统上时, 可以进行纵振与纵振复合的超声加工;当主轴刀柄安装超声扭振系统, 工件固定在工作台超声纵振系统上时, 可以进行纵振与扭振复合的超声加工。

5 超声加工试验

5.1 传统超声加工试验

5.1.1 加工参数

(1) 超声电源参数: 1) 振动频率24k; 2) 超声振幅18μm。

(2) 机床参数: 1) 磨料粒度80#碳化硅; 2) 工具头端部形状正方形。

(3) 工件:k9水晶玻璃。

5.1.2 加工结果如图6所示。

5.2 超声钻孔与非超声钻孔试验

加工参数如下。

(1) 超声电源参数: 1) 振动频率24k; 2) 超声振幅18μm。

(2) 机床参数: 1) 主轴转速2500r/min; 2) 主轴进给率入口时进给率0.05mm/mim, 入口0.5mm后的进给率1mm/mim; 3) 冷却方式外喷工作液; 4) 工具头端部形状, 直径Φ8mm的圆柱形, 圆柱头表面钎焊一层金刚石; 5) 加工孔深度2mm。

(3) 工件:玻璃。

为了凸显超声磨削钻孔与非超声磨削钻孔加工试验的可对比性, 非超声磨削钻孔除了不加超声电源外, 其它加工参数与超声磨削钻孔加工试验都是一样的。

加工结果如图7和图8所示。

6 结论

机床各功能部件的结构设计合理, 功能齐全, 可以在机床上做磨料冲击加工、超声磨削加工、超声铣削加工和超声雕刻加工四种超声加工试验, 以及超声加工和非超声加工的对比试验。由超声磨削钻孔和非超声磨削钻孔的对比试验可知, 玻璃进行非超声磨削钻孔是崩边现象严重, 而超声磨削钻孔崩边现象微小, 充分体现出超声加工的优越性。

参考文献

[1]曹凤国, 张勤俭, 黄建宇, 等.超声加工技术[M].北京:化学工业出版社, 2005.

[2]张云电, 韩俊慧, 陈炎, 等.硅镜超声加工机进给压力的检测与控制系统[J].机电工程, 2009 (1) :74-76.

[3]张毅.超声振动铣削碳纤维复合材料刀具磨损研究[J].机电工程技术, 2010 (6) :63-65, 167.

[4]高正博, 张德远.一种新型回转超声振动主轴的设计及测试[J].新技术新工艺, 2004 (2) :48-51.

[5]王爱玲.现代数控机床结构与设计[M].北京:国防工业出版社, 2003.

[6]曹凤国, 张勤俭.超声加工技术的研究现状及其发展趋势[J].电加工与模具, 2005 (04) :25-31.

光纤激光多功能加工设备设计方案 篇2

实现发动机缸体、缸盖、曲轴、凸轮轴和连杆主要尺寸的激光修复(激光熔覆)。具体为缸体缸孔尺寸恢复,缸盖凸轮轴孔和液压挺杆筒孔的尺寸恢复,曲轴主轴径、连杆径和密封轴径的尺寸恢复,凸轮轴轴径、凸轮面和密封轴径的尺寸恢复,连杆大小头孔的尺寸恢复。

2 设备基本型式及功能简介

2.1 设备型式

根据上述基本功能要求,选择多功能机器人激光加工设备,基本结构为大功率光纤激光器+机器人激光加工机+工件旋转机构+自动送粉系统,见图1。

2.2 设备基本功能介绍

该设备的方案为选配光纤传导的大功率光纤激光器,将聚焦系统连接在机器人手腕上,集成为柔性激光加工设备,运动的执行机构为激光束扫描运动的机器人+工件旋转的转台系统,可以实现各种形状零件的全自动激光加工。该设备可实现的基本工艺为激光熔覆(激光修复)、激光热处理(激光淬火和激光熔凝)和激光合金化,不仅能满足上述发动机零部件缸体、缸盖、曲轴、连杆和凸轮轴激光修复的基本加工要求。同时,还可以实现壳体的激光修复、轧辊激光强化和修复、五金模具激光强化和修复、齿轮的激光强化和修复以及转子轴激光修复等。适用于各种材料的激光熔覆,包括低碳及低碳合金钢、中碳及中碳合金钢、高碳及高碳合金钢、各类铸铁件、铸钢件、铝和铜等金属类零件的激光修复。具体的修复时机包括零部件使用过程中因磨损、拉伤等失效的零件进行激光修复、制造过程中的误加工报废件的激光修复、铸造的缺陷的激光修复等。

2.3 激光熔覆基本的工艺方法及特点

激光修复的工艺过程为:高能激光束通过光纤传导与机器人六轴系统同步移动,配合工件的旋转运动,实现激光束在工件表面的精确扫描,扫描过程中,高能激光束照射到将工件表层时,将基材熔化(基材熔化厚度约0.1~0.2 mm),同时将自动送粉系统提供的粉状熔覆合金材料熔化,两部分液态合金搅拌在一起,激光束离开后,混合液体合金快速凝固,形成激光熔层,即实现激光修复层。基材对熔覆层的影响小并可控,稀释率小于10%,单层熔覆厚度可控0.2~1.2,可多层熔覆。随着激光扫描速度、功率大小、光斑大小和送粉量和粉末类型不同,实现工艺需要的不同性能激光熔层(如恢复的尺寸厚度、硬度和耐磨性等),这些参数的改变就成为激光熔覆的主要工艺参数。常用工艺参数调节范围为:扫描速度220~500 mm min,激光功率1 200~2 000 W,光斑大小φ3~6,合金粉末为铁基/镍基自熔性合金粉末,送粉量8~40 g/min。其中,用于恢复尺寸的典型镍基激光熔覆粉末含量为Ni 63.9%,Cr 21.5%,Mo9%,C 0.03%,Si 0.4%,Fe 1.4%,Nb 3.8%,硬度为HRC 25~30,粒度53~150μm;用于恢复尺寸的典型铁基激光熔覆粉末含量为Fe 86.9%,C12.5%,Mn 0.1%,C 0.03%,Si 0.5%,硬度为HRC25~30,粒度53~150μm。

由于激光束的能量集中,密度高并且可控性较强,因此,激光修复产生的热影响区很小,工件变形小,并容易实现自动化控制,实现优于电弧堆焊的高质量激光熔覆层(也称为堆焊层)。

2.4 工艺实施

2.4.1 缸体内孔、缸盖孔和连杆孔激光修复的基本工艺实施描述

缸体内孔、缸盖孔和连杆孔的工艺方法基本相同,以缸体内孔修复为例说明。缸体需要修复的孔壁清洗干净,安装到卧式旋转台上,调整装用夹具,将需要修复缸孔为中心旋转,机器人带动激光聚焦头进行激光束扫描和粉末喂料,调整上述工艺参数,配合缸孔的转动,激光束由内而外移动,实现缸孔内壁的螺旋激光熔覆加工。其中,主要基本工艺参数的相关控制如扫描速度由缸孔的转动速度控制,光斑尺寸由聚焦头到工件表面距离控制(即离焦量),激光能量由激光器输出功率控制,修复的硬度和性能由粉末种类决定,该类零部件的修复以镍基合金材料为主。

2.4.2 曲轴和凸轮轴激光修复的基本工艺实施描述

曲轴和凸轮轴主要尺寸的修复,用卧式旋转工作台和尾座装夹并转动,机器人带动聚焦头运动,保持聚焦头到工件表面距离一致(保持光斑大小一致),7轴联动保持激光相对扫描速度一致,同时机器人带动聚焦头使光束沿着轴向进行移动,实现螺旋式激光熔覆。其中,主要基本工艺参数的相关控制如扫描速度由曲轴和凸轮轴的转动速度控制,光斑尺寸由聚焦头到工件表面距离控制(即离焦量),激光能量由激光器输出功率控制,修复的硬度和性能由粉末种类决定,该类零部件的修复以镍基和铁基合金材料为主。

摘要：该设备的方案为选配光纤传导的大功率光纤激光器,将聚焦系统连接在机器人手腕上,集成为柔性激光加工设备,运动的执行机构为激光束扫描运动的机器人+工件旋转的转台系统,可以实现各种形状零件的全自动激光加工。

多功能加工 篇3

曲轴的主轴颈、连杆颈及腹板加工现阶段一般有以下两种方式:第一种是利用五轴车铣中心进行多轴联动铣削加工;第二种是根据每个系列曲轴的自身特点制造的偏心卡具进行加工。这两种曲轴加工方法各有利弊, 第一种方法可以对曲轴的连杆颈、主轴颈及腹板等加工面进行铣削加工, 缺点是受加工设备交货期长、价格高昂且对加工者的技术水平要求很高等多种因素的限制, 同时针对大型曲轴加工的大型的车铣复合机床大多需要国外进口。第二种方法是目前较常用的加工方式, 根据每个曲轴连杆颈不同的偏心距及连杆颈相位分度角度设计不同的偏心卡具, 对曲轴进行加工, 缺点是每个卡具只能加工特定的曲轴的连杆颈和腹板, 针对不同的系列的曲轴必须配备不同的卡具, 造成资金浪费, 卡具更换也不方便。另外这类卡具大多只能进行连杆颈的加工, 并不能加工曲轴的主轴颈, 主轴颈的加工需要另外的专门主轴颈车床完成, 不能实现工件的一次装卡完成加工。

基于以上问题, 我们开发了一种特殊的安装在机床主轴上的偏心卡具装置, 该装置首先可以实现在一套装置上完成多个系列曲轴、不同偏心距, 不同直径主轴颈的加工, 同时在每个曲轴的加工过程中通过一次装卡即能完成曲轴的连杆颈、主轴颈及两侧腹板的车削。

该装置分为左右两部分, 分别称为左右卡具, 左右卡具需要分别安装在车床的左右旋转中心上, 左右卡具结构基本一致, 对称安装。每个卡具主要由卡具体、偏心距移动及定位机构、连杆颈分度定位及锁紧机构、曲轴卡持机构, 偏心配重机构等几大部分组成。通过滑板移动实现对不同曲轴不同偏心距的连杆颈的加工通过分度转位实现同一曲轴不同相位处连杆颈和腹板的车削。另外, 当滑板移动到特定位置时可实现卡具旋转中心与主轴旋转中心同心, 此时机床可以进行主轴颈的车削。

1 卡具显著特点

(1) 通过安装在对称布置的卡具体上的滑动机构带动滑板移动, 从而在一定范围内实现任意的偏心距。另外滑板上安装有回转及锁紧机构, 通过回转及锁紧机构的旋转定位实现工件与主轴旋转中心偏心旋转。即通过径向移动和圆周复合运动在理论上实现了曲轴上不同的部位均可以与主轴回转中心的同轴, 从而适应不同曲轴的主轴颈及连杆颈的加工需要, 而当滑动机构移动到特定位置时, 实现卡具旋转中心与主轴的旋转中心同心, 此时可实现普通机床卡盘的功能, 在车床上实现主轴颈的加工。

(2) 通过在一个分度盘上集成不同的分度孔 (或者配备具有不同分度孔的分度盘, 通过更换分度盘) , 用转盘的插销与分度盘孔的插入定位实现卡具转盘的分度, 使曲轴上各连杆颈与机床主轴同心。

(3) 通过上述两种功能特点的集成实现了机床既具备普通机床进行外圆回转加工的能力, 又具备了曲轴专机的加工能力, 同时更可实现一次装卡, 大大提高了机床的生产效率和设备投入成本的节约。

(4) 通过蜗轮蜗杆的增力作用, 解决了大型曲轴加工过程中在分度加工不同连杆颈时需要通过人力和天车共同作用旋转曲轴的问题, 可一人独立完成, 更方便操作。

(5) 通过首次在曲轴加工卡具上采用四爪自定心卡盘, 解决了传统卡具必须采用抱瓦式的结构卡持主轴颈的问题。传统抱瓦式结构因不同系列的曲轴两端轴颈卡持必须采用不同的抱瓦, 造成加工方必须配备各种不同的抱瓦。而四爪自定心卡盘的采用大大节省了轴瓦的制造成本。而且四爪自定心卡盘操作灵活, 自定心精度高, 卡持稳定, 完全可以满足曲轴的卡持需要。

2 运动方式说明

(1) 机床主要结构说明。左右卡具分别通过卡盘体安装到机床的左右主轴上, 对称安装, 卡具的主体结构如图1所示。其中滑板安装到卡具体上, 滑板可通过安装到卡具体与滑板之间的滑板移动机构沿卡具体上预先加工出的导向槽上下移动, 从而产生不同的偏心距。如仅加工连杆颈, 这个偏心距可根据加工曲轴连杆颈与曲轴主轴颈的偏心距不同而预先设定, 此时更适合批量单工序加工。滑板移动时通过安装在卡具两侧的压板压合, 防止滑板与卡具体脱离。滑板移动产生的偏心距可通过滑板侧面和卡具体上安装的刻度尺读取数值后确定。滑板上安装有蜗轮蜗杆分度机构、锁紧机构、插销定位机构以及分度盘实现转盘的分度定位, 而曲轴卡持机构 (自定心四爪卡盘) 安装在分度转盘的上面, 当转盘定位锁紧后, 可以通过自定心四爪卡盘进行曲轴的主轴颈卡持固定。另外, 加工连杆颈时因卡具的偏心移动此时曲轴及卡具旋转中心已经不在机床主轴的回转中心, 防止偏心旋转影响工件的加工精度及机床的使用寿命。应进行曲轴配重环节, 此时需要同时调整配重机构, 使配重盘处于适当的位置, 配重机构见图2。配重完成后即可进行曲轴连杆颈的加工。

(2) 工作过程说明。如图2所示, 加工曲轴时, 曲轴卡持就位后, 通过上方的滑板移动机构带动滑板移动, 将图中标注分度机构旋转中心处的孔与卡具体中心孔对正时即视为为机床旋转中心与曲轴的主轴旋转中心对正, 此时可进行曲轴主轴颈及两侧腹板的车削。

机床偏心距的精确调整:当机床的主轴颈加工完成后, 根据曲轴连杆颈的偏心距要求摇动丝杆, 同时观察图1中滑板侧面的数显刻度尺, 确定移动到位后, 锁紧固定相关部件后可以进行某一连杆颈的车削, 当该连杆颈车削完成后, 通过摇动蜗杆带动蜗轮以支座为中心旋转, 蜗轮的旋转通过鼓轮—转盘—自定心卡盘传递到曲轴上, 带动曲轴绕滑板旋转中心分度旋转。分度盘安装在滑板上 (在分度盘圆周方向上加工有若干定位孔, 定位孔按照曲轴的分度角度加工) , 分度盘作为固定元件, 不参与转盘部分的旋转, 工件旋转到位后, 通过安装在转盘上的弹簧插销机构定位, 并通过径向的两个半圆块锁紧抱死机构锁紧鼓, 此时工件被重新定位, 机床主轴旋转后可进行下一连杆颈的车削。按此顺序可完成所有连杆颈的加工。当加工完曲轴的主轴颈、连杆颈、及两侧面腹板后, 可松开曲轴卡持机构, 曲轴卡持机构采用四爪自定心卡盘, 可卡持不同直径的轴颈, 解决了传统卡具必须采用抱瓦式的结构, 操作方便、灵活, 定心精度高且节省成本。

另外, 右卡具作为从动卡具, 右卡具主要结构与左卡具结构基本相同, 不同的是右卡具没有蜗轮蜗杆分度机构, 即其本身在分度时不能旋转, 只有当左卡具的转盘被蜗轮蜗杆驱动而转动时才跟随左卡具和曲轴转动, 因此右卡具可与左侧机构同步旋转, 当左侧转盘被重新定位后, 右侧卡具也同样完成插销定位。这样的作用是是防止两侧同时驱动转盘时因为蜗轮蜗杆机构的自锁性能产生相互干扰。影响驱动的同步性。

3 结语

径向移动和圆周复合运动的卡具设计方法实现了曲轴上不同的部位均可以做到与主轴回转中心同轴, 从而适应不同曲轴的主轴颈及连杆颈的加工需要, 实现了曲轴的一次装卡完成主轴颈及连杆颈的加工。通过“偏心距移动及定位机构”“和“连杆颈分度定位及锁紧机构”以及“自定心装卡”等结构的综合运用, 降低了用户卡具制造成本、提升了加工精度, 降低了劳动强度, 提升曲轴加工效率。为船舶、机车等行业大型多系列曲轴的加工提供了一种优秀的解决方案。

参考文献

多功能加工 篇4

关键词：便携式,现场加工,柔性,自牵引,闭环控制

1 引言

便携式柔性多功能机床是解决大型回转上法兰面的现场加工问题的专用机床。该机床的底座采用焊接的方式将底座焊接在法兰中心孔上, 起着固定和支撑整机的作用。与传统的机床相比, 由于所要加工的零件尺重量大, 所以无法安装到普通的机床上按照常规的方法进行加工, 所以必须反向思维, 设计一种便携式机床, 即能安装到工件上并对工件进行加工的机床;同时由于工件的尺寸变化范围巨大 (3—12米) , 因此要求所设计的机床必须有柔性, 即能够很方便的大幅度调整机床的加工范围;该机床将采用自牵引旋转驱动装置, 驱动机床转动以实现法兰面的回转加工, 从而减少传统机床对旋转驱动力和机床转臂刚度的要求。该设备研制成后将填补国内空白。

2 研究内容

2.1 大型便携式柔性多功能现场加工机床的结构设计

本机床的结构采用模块化设计, 如图1所示, 主要由中心立柱、转臂、动力滑台、动力头、自牵引、标准盘、编码器、检测仪等模块组成。

中心立柱模块用于确定机床的回转中心, 让其它模块绕其轴线旋转, 从而实现对大型法兰的加工;立柱和转臂之间采用调心轴承连接, 当法兰表面高低不平引起动力滑台上下位置变化时, 只是引起转臂绕调心轴承摆动而不会产生弯曲变形;

转臂模块由若干长度不等的子模块刚性连接而成, 通过增减转臂子模块的数量, 可以很方便的大幅度调节设备的加工半径, 从而实现其柔性加工范围, 转臂与中心立柱之间用球面轴承支撑链接;动力滑台模块安装在转臂的末端, 与转臂浮动链接, 以消除因转臂弯曲变形对动力滑台的位置精度的影响。通过双重导轨可以实现动力头的双向移动, 以便对法兰面进行加工;

动力头模块分为铣削动力头模块和车削头模块两种, 安装在动力滑台模块上, 可以分别安装车、铣、钻、镗、磨刀具, 以加工所需要的表面和形状;

自牵引模块由两个支撑滚子和驱动滚子转动模块组成, 安装在转臂的末端, 滚子与法兰表面接触, 支撑系统的重量。当电机驱动滚子转动时, 由于动力滑台上有足够的配重, 保证滚子与法兰表面的摩擦力足以带动机床转动, 实现自牵引功能;当法兰表面高低不平时, 利用检测控制系统的信号控制电机驱动动力头模块上下移动, 从而实现刀具的相应运动, 以保证加工表面的平面度;

编码器:用于检测转臂的转位分度运动的角度;

标准盘:是一个加工精度较高的平面盘形件, 用于代表要加工的法兰面的理想位置;

检测仪:安装在转臂上, 通过检测其与标准盘之间的距离变化, 可以计算出被加工法兰面处的平面度变化, 以实现对刀具上下位置的调整, 从而保证被加工法兰面的平面度。

2.2 建立机床转臂上检测点位移的数学模型

由于机床的加工范围大, 转臂的长度也随加工范围的变化而改变, 当支撑滚子上下位置变化时, 转臂检测点的位移也是不同的, 因此必须通过计算分析, 求出滚子的位移与转臂检测点位移之间的数学关系式, 并通过样机试验进行修正, 以供控制系统控制动力头模块上下移动之使用。

2.3 检测控制与控制系统设计

检测系统:通过检测装置, 检测转臂上特定点的位移, 通过编码器可以得知转臂的转动角度, 以便控制系统控制自牵引装置中支撑滚子的上下移动量和确定转臂的转位分度运动。

控制系统:控制滚子的上下移动、转臂的转位分度运动、动力头的上下及径向运动、动力头模块的主轴转动等。

2.4 便携式柔性多功能现场加工机床的样机研制与试验

制造一台样机, 并进行现场加工试验, 研究不同情况下的刀具、切削参数选择及加工方案确定;修正滚子的位移与转臂检测点位移之间的数学关系式;研究和确定专用辅助工装的结构设计, 以减少工艺系统的变形, 保证所需要的加工质量。

3 创新点

3.1 便携式

由于大型回转件的尺寸巨大, 本机床必须安装到工件上对工件进行现场加工, 所以本机床设备采用模块化设计, 各模块之间通过接口可以快速拆装, 从而实现便携功能。

3.2 现场加工

由于工件尺寸、重量巨大, 无法安装到普通的机床上按照常规方法加工, 所以我们采用反向思维, 设计一种能安装到工件上并对工件进行现场加工的机床;

3.3 柔性

由于被加工工件的尺寸变化范围巨大 (3—12米) , 本机床通过增减转臂链接模块的数量, 可以很方便的实现大幅度调节加工范围的功能。

3.4 自牵引

由于加工工件的尺寸变化范围巨大 (3—12米) , 如果使用常规的动力驱动系统即通过中心立柱处的动力来驱动机床的转臂部分, 一则需要的驱动动力巨大, 二则要求转臂具有很大的刚度。因此本机床的旋转驱动改为动力头处的自牵引装置, 既减少了上述要求, 同时可以减少甚至消除转臂刚度对加工精度的影响。

3.5 闭环控制

该机床的控制检测系统采用闭环控制系统, 根据特定检测点的检测结果, 动力头能够自动调节其上下的位置, 以补偿法兰平面的自身平面度误差对加工精度的影响, 也同时保证加工直径在3~12米范围内柔性可调, 解决了加工大型法兰平面度的精度要求。

4 结束语

作为大型结构件法法兰面的现场机加工设备来说, 必将行成产业化, 规模化, 随着大型构件现场机加工规范和标准的成熟, 现场加工必成为独立的行业, 在工程装备加工行业中占有一定的份额。

参考文献

[1]储开宇.发展中的新式制造业加工装备-并联机床[J].煤矿机械, 2004 (08) .

[2]朱龙泉.用于现场修复的机床设计与研究[D].武汉科技大学, 2013.

多功能加工 篇5

UG-CAM模块为自动加工模块, UG的数控铣模块包含丰富的操作内容, 如平面铣、型腔铣、固定轴轮廓铣和孔系加工等操作, 基本上覆盖了数控铣床加工全部的操作内容[1]。UG-CAM加工步骤为:设计三维模型→创建几何体→创建加工操作→生成走刀轨迹→过程仿真检验刀具路径→生成G代码→传输程序→数控机床加工零件。主要适用范围为容易建模的复杂零件加工[2]。多功能支座在汽车和电子电器等高速发展的领域有广泛的应用, 其生产加工批量大, 改型频繁, 零件形状复杂和精度要求高, 若是手工编程, 计算量繁琐, 故采用UG-CAM自动编程, 可缩短零件从设计到加工的周期, 保证加工质量并减小工作量, 提高生产效率。

2 零件工艺分析

如图1, 该底座有1个凸台、4个凹槽、5个孔, 整体的粗糙度要求比较高。加工比较复杂, 一次性装夹完成相关的全部切削操作, 此次设计的产品是批量生产的, 所以采用自动加工与编程来完成。共设计6个工步, 数控加工工艺见表1。

工件毛坯:110 mm×110 mm×130 mm板料, 45钢, 锻件, 底平面及周边已加工完毕;加工机床:立式铣床;铣削方式:型腔铣、轮廓铣、啄钻。

3 多功能底座加工操作流程

3.1 实体建模及创建几何体

打开UG8.5, 进入建模模块, 创建实体建模。创建几何体包括三项主要内容:创建机床坐标系、工件几何体和毛坯几何体。单击“加工创建”工具条上的[创建几何体]命令图标, 界面上会出现一个“创建几何体”对话框, 将类型选定“mill_contour”, 几何体选定“GEOMETRY”, 名称为系统默认的“MCS”, 在MCS对话框将安全距离设为10。创建几何体"对话框中, 几何体选择“MCS”, 名称为系统默认的“WORKPIECE”, 指定部件几何体, 选择模型实体。设置的工件几何体如图2。

3.2 创建刀具

创建第一把加工刀具鼓形铣刀D10:类型选择mill_contour, 刀具类型选择铣刀, 名称输入D10, 直径输入10, 刀具号输入1。

创建第二把加工刀具钻头D6, 类型选择drill, 刀具类型选择钻头, 名称输入D6, 直径输入6, 刀具号输入2。

创建第三把加工刀具钻头ф10:。类型选择drill, 刀具类型选择钻头, 名称输入SPOTDRILLING_TOOL, 直径输入10, 刀具号输入3。

创建第一把加工刀具鼓形铣刀D6:类选择mill_contour, 刀具类型选择铣刀, 名称输入D6, 直径输入6, 刀具号输入4。

3.3 创建加工操作

以工步6精加工外轮廓及4个凹槽:4个孔为例, 说明自动编程与加工。

选用D6铣刀, 用“型腔铣”方式进行精加工, 底座平面与侧表面均留0mm余量, 设置中S=3000 r/min, vc=250。

1) 创建工序。单击“加工创建”工具条上的[创建工序]命令, 设置类型:MILL_CONTOUR。子类型:CAVITY_MILL (型腔铣, 第一行第一个图标) 。使用几何体:WORKPIECE (已设置的工件几何体) 。使用刀具:D6。使用方法:MILL_FINISH (精铣) 。名称:CAVITY_MILL。

设置后, 点击应用, 进入型腔铣对话框。

2) 设置刀具路径参数。“切削模式”选择, 最大距离输入2, 其它保持不变。

3) 设置切削参数。单击“型腔铣”对话框中“切削参数”按钮, 进入“切削参数”对话框, 在“策略”选项卡中选择“顺铣”、“深度优先”;在“连接”选项卡中选择“优化”;在“余量”选项卡中选择“使底面余量与侧面余量一致”, 并在部件侧面余量中输入0。

图4工步6后处理步骤

4) 设置非切削移动参数。在“型腔铣”对话框中单击“非切削移动”按钮, 系统弹出“非切削移动”对话框。在“避让”选项卡中, 点击“起点”→“指定”→“指定点”, 设置x=100, y=100, z=100, 返回点x=100, y=100, z=100。

5) 设置进给率和速度在“型腔铣”对话框中, 点击进给率和速度右侧按钮, 设置主轴速度为3000 r/min, 进给率切削为250 mm/min。

6) 生成刀路轨迹并仿真。单击“型腔铣”对话框的“生成”按钮, , 单击“型腔铣”对话框的“确认”按钮, 系统弹出“刀轨可视化”对话框。在“刀轨可视化”对话框中单击如图选项卡, 分别在“刀轨可视化”对话框和“型腔铣”对话框中单击“确定”, 完成型腔铣加工, 生成刀路轨迹如图3。

3.4 生成NC程序

用鼠标将分别将每个工步的刀具轨迹选中, 然后单击“加工操作”工具条上的[后处理]命令图生成, 选中“可用机床”-“MILL_3_AXIS” (即3轴立式铣床) , 命名文件名, 单位设置为“公制/部件”, 单击应用后, 出现“信息”对话框 (图4为工步6的后处理步骤) 。

4 数控铣床加工工件

将生成的后处理程序根据机床的数控系统设定, 进行编辑和修改, 导入斯沃仿真华中数控HNC-21M校验, 加工工件如图5。

5 结语

对于复杂零件的铣削加工, 适宜使用UG-CAM, 免去了凸台和型腔加工中复杂的基点计算, 缩短了零件从设计到加工的周期, 提高了生产效率。

参考文献

[1]吴波, 李花.基于UG的双凹槽圆柱凸轮造型与多轴数控加工[J].装备制造技术, 2014, 42 (20) :19-21.

蓝莓加工及功能性研究与应用 篇6

1 国内外蓝莓产业发展现状

目前有超过30个国家种植蓝莓,种植面积达12万公顷,产量超过30万吨。我国自1981年首次引种蓝莓以来,历经30多年,在蓝莓育种、栽培、贮藏及加工技术领域取得了丰硕的成果。伴随着各种企业的介入、科研力量的加强、政府的大力支持以及国内外需求的提升,我国蓝莓产业逐渐壮大,逐步实现规模化、产业化,种植面积与生产能力逐年提升,目前全国蓝莓总产量已超过10 000吨,但相比蓝莓亩产量最多可达500 kg以上的发达国家,由于栽培技术等原因,我国的蓝莓亩产量仅为200 kg左右。

从目前国际市场情况看,蓝莓产品主要可分为四大类型:一是部分鲜果采摘后通过保鲜等技术直接作为鲜食产品销售;二是部分鲜果通过发酵等技术制作成不同酒精含量的酒类制品;其三,鲜果通过冷冻等技术制作成冷冻果(储存期较长,可实现周年存储),在此基础上进一步扩大产业链条,可加工成冻干果、果酱、果汁、糖果;此外,基于蓝莓的高营养价值以及医学价值的特点,从蓝莓中提取花青素、多糖化合物质,作为药品、保健品以及化妆品等的主要成分。我国蓝莓鲜果绝大部分用于鲜食,仅有小部分用于加工。根据数据统计显示,国内蓝莓鲜食比例高达65%,速冻比例为20%,加工比例仅占15%左右。

2 蓝莓加工存在的问题及对策

2.1 存在问题

通过近年的发展,我国市场上蓝莓加工类型比较丰富,数量与种类方面日趋与国际市场接轨。我国的蓝莓相关产品主要有蓝莓果汁、果酒、果酱、果干、果脯、果粉、乳品和糖果以及蓝莓相关化妆品等。虽然我国蓝莓加工品类型较多,但主要集中于果汁饮料、乳制品、糖果等类型,技术含量较低,缺乏有市场竞争力的高科技产品。在产品质量方面,对比国内外不同品牌蓝莓产品可以发现,其物理和营养指标存在较大差异;花色苷是蓝莓中最重要的具有保健功效的营养成分之一,国内蓝莓产品的花色苷含量均比国外低很多。国外品牌蓝莓产品的介入将会给国内蓝莓加工企业的发展带来极大的约束和挑战。

目前,相关科研单位已对蓝莓中功能性成分如黄酮类化合物、多酚和花色苷等的保健功效进行了系统研究,并确定了功能成分最佳的提取、分离和纯化工艺。但是,大量的研究成果并没有转化到实际生产中,高附加值的蓝莓产品和保健品仍较为稀缺。我国蓝莓加工产业还存在诸如技术粗糙、缺乏创新性、加工副产物(如皮渣、蓝莓叶)综合利用度不够等方面的问题;同时,又缺少有关蓝莓及其产品方面的国家标准,蓝莓加工产业链条短,没有形成支柱产业。此外,竞争无序,各企业间协作关系松散,市场定位模糊等问题同样制约着我国蓝莓产业的发展。

2.2 解决途径

蓝莓加工企业应加强与科研院校的产学研合作,高校的科研优势可以作为蓝莓加工企业发展的强大研发后盾,而企业的资金支持也可以进一步提高相关高校科研水平。企业可以向高校提出改善产品质量的诉求,而高校所开发出的高质量和高附加值的蓝莓产品可以提高企业产品的市场竞争力。蓝莓企业与高校紧密对接,真正实现校企联合,优势互补,把高校的科技研究成果转化为现实生产力,将为中国蓝莓加工业的发展作出更大的贡献。国内研究人员加强学习和引入国外蓝莓加工新工艺的同时,也需不断努力研发加工新技术,不断创新蓝莓加工产品的种类,并及时申报发明专利,保护知识产权。与此同时,需尽早完善国内蓝莓加工产品的国家和地方质量标准,进而提高我国蓝莓产品的质量与市场竞争力。

3 蓝莓加工发展方向及前景

近年来,中国蓝莓产业发展迅速。纵观国内外蓝莓产业的发展轨迹,纯天然、高花色苷含量、无添加剂、具有保健功能的蓝莓产品将成为新的发展方向。此外,由于高温对蓝莓中花色苷、多酚等功能成分的影响,因此超高压、真空冷冻干燥等非热加工技术将成为国内蓝莓产品加工业发展的必然趋势。此外,将蓝莓与其他富含多酚的小浆果(如蓝靛果、黑果腺肋花楸等)配合使用,在改善产品风味的基础上,提高产品的保健功能,也将成为蓝莓产业发展的一个走向。

多功能加工 篇7

技术情报系统运行前期,由于通过各种渠道搜索的情报数据太多,导致不相关信息量大,信息精度通常较低,分散无序,且有时缺乏逻辑性和合理性,因此需要一个鉴别、验证、整理和有序化的步骤,把信息置于竞争战略的考虑中,与专家的知识、经验和判断能力进行充分和结合,对采集的信息进行过滤和加工,使之变为有价值的情报。为此,在设计技术情报过滤和加工功能时,要通过计算机算法和领域专家知识的融合来实现对情报信息的过滤,并对过滤的情报进行二次加工,进而为情报分析和情报预警提供更加精准的数据基础。

1 系统设计描述

1.1 系统功能设计

情报过滤分为计算机自动过滤和专家手工过滤两种方式,情报加工则主要由领域专家根据情报的利用方式、加工内容采取人工的方式。

1.1.1 技术内容加工

对于专利和学术论文,系统为领域专家提供收集情报的技术加工功能,加工内容如表1:

该种加工的实现方式是在数据库存储上预留出以上信息字段。其中,技术类别一项指定用户只能从专家知识库中的技术领域内容进行选择,而不能随意填写。

1.1.2 预警内容加工

预警内容的加工与技术内容加工为两个并列的加工模块,但又比技术加工更加深入、细致,其针对对象仍为专利和学术论文。具体加工内容设置如表2。

以上指标的取值在数据库中用1、2、3、4数字表示,在页面上用汉字表示,两者一一对应。例如,加工时,专家选择“创新程度”为“高”,那么在数据库中被加工的数据的创新程度字段取值为4,如果选择无创新程度,则存入数据1。

1.1.3 技术指标加工

如果专利和论文所描述的技术内容涉及技术指标,如长、宽、高、密度、大小等,而且这些技术指标得到改善,或者领域专家特别关注某一指标,那么在进行情报加工时增加技术指标加工。

1.2用户流程设计

计算机的自动过滤为必选,由计算机的后台完成。利用专家知识进行的过滤和加工操作由人工完成,在前台页面进行。默认情况下,由计算机过滤的后信息为有用信息,人工过滤进一步强制的把经过计算机过滤的数据删除或标记为不相关。举例如下:

(1)系统搜索到的论文P1、P2、P3….P100,经过计算机过滤后保留下来P1、P3、P5…..P99,把P2、P4、P6、P100标记为“不相关”。

(2)在做分析和预警时,选择数据where相关性!<>null,选择的是P1、P3、P5…..P99

(3)如果进行了专家的筛选,进一步从P1、P3、P5….P99中选出P1、P3、P5、P7、P9,那么,在P11…P99上标记不相关。

(4)在做分析和预警时。与步骤2相同,这样就把专家筛选的剔除了。如果没有专家过滤,也不影响计算机的自动过滤操作。

2 系统实现

2.1 手工过滤的数据库实现方式

对于存储在数据库表中的每一条数据记录,都有一个唯一标识字段和该条记录过滤状态的两个字段

比如专利CN123456789.0,唯一标识为该专利的号码,过滤状态字段1的取值分别为0、1,分别表示这条数据是否经过专家阅读,过滤状态字典2的取值分别为0、1,分别表示这条数据是否是与激光雷达成像压缩传感成像技术具有相关性。通过这两个字段的组合可以对相关数据进行筛选查询。而且,在情报搜索子系统中不会重复下载这条专利数据,只要根据唯一标识判断数据库中已经存在这条数据,不管其状态如何,均不再重复下载。具体实现数据库设置如表3。

2.2 技术加工的数据库实现方式

数据库中infoprocess表用于存储技术加工的内容,表的设计如表4:

3 小结

技术情报系统中对于信息的过滤和加工是形成情报的重要环节,同时是后期情报预警的重要前提和基础。本文对信息过滤和加工功能进行了初步的探讨,为今后的工作奠定了一定的理论基础。

摘要：以技术情报系统信息过滤与加工为研究对象,初步探讨了信息过滤与加工的设计方法,阐述了计算机自动过滤与专家手工过滤的分工与合作,并设计了相关的数据表和业务流程,为深入开展相关研究奠定了一定的理论与实践基础。

关键词：技术情报,过滤,加工

参考文献

[1]陈磊,李德华.热点问题情报过滤模型与算法[J].武汉大学学报.2008年第3期.

[2]王宏生.基于本体的信息过滤研究[J].科技信息.2009(29).

[3]谢科.文本分类系统关键技术[J].广西师范大学学报.2007(2).