文档介绍：第期总第期机械工程与自动化.
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五轴联动数控工具磨床工作台运动方案与结构设计崇
崔建昆,范灏,奚伟辰。,卢强,张立阳
.上海理工大学机械学院,上海;.上海第三机床厂,上海;.上海工具厂有限
公司,上海
摘要:数控工具磨床是硬质合金刀具加工的关键设备。结合五轴联动数控工具磨床的研制,根据刀具磨削加
工的特点和技术要求,系统分析了常见五轴联动数控工具磨床的系统布局,讨论比较了不同工作台结构型式
的特点,提出了数控工具磨床合理的工作台结构和进给系统设计方案,在此基础上完成了工作台零部件的结
构设计。
关键词:数控机床;五轴联动数控;工具磨床;机床工作台
中图分类号: 文献标识码:
概述工作台的结构设计通常要满足以下几点要求:①
在金属切削加工中,普通高速钢刀具和焊接硬质刀具磨削往往要求一次装夹完成工件所有切削面的粗
合金刀具逐渐被精密硬质合金整体刀具和各种数控可精加工,工作台应能满足进行多片砂轮加工以及自动
转位刀具所替代。与传统高速钢刀具相比,整体硬质合换刀机构的工作要求;②刀具主要由各种复杂曲面构
金刀具的特点是硬度高、脆性大、工作曲面形状复杂, 成,因此工作台结构应满足多轴联动加工的要求,保
利用传统加工方法难以满足要求,一般采用数控工具证各个运动轴在工作的范围内不产生运动干涉;③工
磨床加工。近年来,高精度多轴联动数控工具磨床的推作台既要能够承受粗磨时产生的大磨削力,又要能够
出和性能的不断完善,满足了硬质合金刀具高精度磨保证精加工时的高精度,因此要求刚度大、稳定性
削加工工艺的需求,促进了硬质合金刀具的应用。好、运动精度高,同时热变形小。
五轴联动数控工具磨床主要是对球头立铣刀、圆工作台布局方案及分析
弧刃立铣刀、直角头立铣刀、锥形立铣刀、铰刀、端考虑砂轮与工件之间的相对位置变化,数控工
铣刀等各类切削刀具进行磨削加工。为了实现刀具复具磨床的布局一般可分为两种型式: 一种是砂轮平
杂曲面的磨削,加工时工件需要在空间完成复杂的运动、工件转动;另一种为砂轮转动、工件平动。根
动,这就要求刀具磨床的工作台具有多个自由度并能据工具磨床的加工特点和常规结构,可以提出多种
够实现高精度的多轴联动,因此磨床工作台的结构设工作台结构方案, 图为传统的万能工具磨床工作
计对于保证刀具加工质量具有十分重要的意义。台结构形式。该结构属于摇臂式,其结构形式复杂,
工具磨床工作台设计的基本要求磨头可以水平摆动和垂直摆动,磨头的转动采用两个
工具磨床作为一种高精密的数控装备, 结构复齿轮传动链,为了能够完成较多的加工要求,工作台
杂,精度要求高。一般由机床的主运动部件砂轮、除了有直线传动之外,还要求工作台在圆周方向上有
进给运动部件、辅助部件和机座等组成。结构形式各进给运动和分度运动。因此工件安装在回转工作台
不相同,布局形式有转台式、立式、卧式、带刀库上,并可以进行大角度摆动,以满足刀具多工艺加工
等,机座形式也分为有底座式、立柱式、龙门式等。要求。但由于采用两个轴传动链,多级齿轮传动的方
为了实现刀具和工件的相对运动,工具磨床可以有多式,且传动链长,精度很难保证。另外,其结构复
种结构布局形式,对应的工作台形式也是多种