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現代加工中心的主傳動系統設計
閱讀：160 發布時間：2020-8-100 引言
現代數控加工中心傳動系統的核心是主傳動系統，而傳統的加工中心主傳動采用的是有級傳動。技術的升級改良，數控加工中心加工主傳動系統也不斷優化，實現有級傳動向無級傳動的轉變。時代的發展，數控機床產業的蓬勃發展，意味著機械加工對主軸無級傳動系統要求更為多元，機床產品設計理想化的傾向更明顯，在進行主傳動系統設計時必須對主要技術參數和特性參數進行優化，做好主傳動系統的優化研究與設計?，F代數控加工中心的主傳動系統設計研究具有現實必要性。只有加強其主傳動系統的設計優化，才能確?，F代數控加工中心的穩定運作。
1 現代數控加工中心主傳動系統的構成
現代數控加工中心主傳動系統由工作臺、滾珠絲杠、聯軸器、滾動導軌、伺服電機組件構成，在設計優化中，其智能化趨向更明顯，數控加工中心主傳動系統智能化設計，通過準確收集實際的數據，建構起專家分析系統，提供設計決策支持，借助計算機編程帶動主傳動系統的智能化設計。其中機構計算模塊是核心，主要負責主傳動系統每個零件的分析與計算，為系統自動化運作提供支持。而參數變量區域主要存儲于系統計算各個變量之中，為了確保系統計算的準確性。而專家系統主要服務于設計過程中的智能化決策。例如計算方程式的選擇，計算參數的明確，計算結果的精準分析與校對等，對應的是結果輸出和分析模塊、用戶操作界面等都是現代數控加工中心主傳動系統與用戶信息交流的界面。
具體來說，現代加工中心主傳動系統的設計是分析計算及綜合決策的過程，其主要負責兩項工作，分別是數值的計算和分析決策。本質上，現代數控加工中心的主傳動系統是小型的專家系統。而其對應的兩大功能主要由知識庫和推理機完成。首先來說知識庫，其存儲著專門性的知識， 分事實和規則兩部分，現代數控加工中心主傳動系統中的知識庫知識既可以以數據庫形式獨立出現，也可以與其他的推理規則融合于程序源代碼展現。功能型知識和性能表述知識存儲在數據庫中，對應系統結構，有工作數據表、滾珠絲杠數據表、聯軸器數據表、滾動導軌數據表、滾珠絲杠慣量數據表和電動機數據表。該部分知識主要基于機床通用零件部件規格。而以程序源代碼形式存放的知識，重點是傳動機構部件計算過程中計算公式中的參數，該部分知識具有零散和多元性的特點，這意味著其參數的整理和有效歸類具有難度。因此其被放置在程序源代碼中。其次是另一構成推理機。推理機顧名思義就是開展正向推理的。系統能基于用戶的信息需求，積極尋找知識庫中與之對應的規則，如果匹配成功，則該知識元的結論部分作為中間結果，中間結果重復知識庫規則匹配，直到找到后的結論。知識存放方式的差異，對應的推理機推理手段也有差異。存儲于數據庫中的知識，必須進行數據的交換與協調，當前應用比較成熟的是微軟公司的應用程序接口，主要負責關系和非關系數據庫的數據的訪問。應用程序接口也是當前數據庫操作有效和直接的辦法。
2 高低檔兩斷變速傳動系統的計算與分析
現代數控加工中心主傳動系統有高低檔變速之分，但其分析計算是一致的。在進行現代數控加工中心機床產品設計時， 一般是基于產品定位、產品用途、產品技術需求等要素進行綜合性的判斷與分析，確定主電機的功率及額定轉速， 明確主傳動系統主軸轉速高值和大扭矩參數，這些參數和結構參數進行作為下一步結構設計的參考。因為采用兩檔傳動方式，會出現一定速度范圍內功率損失的現象， 產生功率缺口，我們無論是高檔還是抵檔的運作都要關注功率缺口的問題。低檔減速比計算公式為：i1=Mm/μMd0。其中:i1 是低檔減速比，Mm 是主軸大扭矩，Md0 是主電機額定扭矩，μ 是傳動機構機械效率。高檔減速比計算公式為：i2=nsm/nm，其中 i2 是高檔減速比，nsm 是電機使用高轉速。nm 是主軸高轉速。參數的有效分析與確定。通過低檔減速比和高檔減速比計算公式的分析，我們接下來要做好參數的綜合分析與確定工作。通過公式我們可以看出各技術參數的內在關系，其主要服務于設計參數選擇，技術特性分析，結構設計和分析。在參數分析與確定上，低檔減速比對機械特性的影響明確是第一步。可以看出低檔減速比計算公式，取決于主軸和電機的大扭矩。主軸扭矩和低檔減速比呈正相關關系。而低檔減速比與主軸額定轉速呈負相關關系，低檔減速比增大，功率缺口加大，因此我們建議選擇較大的低檔減速比，可以確保較大的主軸大扭矩和恒功率范圍的取得，但大不能太大，規避功率缺口損失。正常情況下，現代數控加工中心主傳動系統低檔減速比控制在 3.5-5 更理想，并且要具體情況具體分析。第二步是高檔減速比對機械特性影響的明確。我們認為高檔減速比與功率損失存在負相關關系。當高檔減速比增大，而功率缺口轉速下降，一般認為高檔減速比有利于機械良好特性的保持。但是有特殊情況，當主軸高轉速在一定的情況下，高檔減速比增大，那么電機使用高轉速也非常大，選擇多大的高轉速依然要根據實際情況分析判斷。建議選擇高檔減速比為 1-1.5，其經濟性能。第三步是功率缺口的分析。當明確了主傳動系統主軸的高轉速和高低檔減速比的關系后，大的高檔減速比和小的低檔減速比功率大，功率缺口小。而高檔減速比對機械結構穩定性和加工精確度要求高，低檔減速比小也會導致主軸大扭矩和恒功率范圍的縮小，不利于數控加工中心正常作業。如何處理這一矛盾問題，我們可以嘗試加大主電機的額定功率，降低功率損失，帶來加工成本的提升。所以在多數情況下，我們是允許有功率缺口與的，但要控制在合理范圍內。一般建議控制在 1.2-1.5 之間，特殊情況下可以特殊對待，適當調整。
3 結束語
數控加工中心在機床產品設計及數控加工等方面發揮重要作用，而數控加工中心功能的發揮主要在于主傳動系統的設計優化。加強對數控加工中心主傳動系統的優化研究，基于當前更趨明顯的智能化設計傾向，做好其智能化的設計優化，在此基礎上重點就高檔和低檔減速比對機械運作的影響分析，在明確低檔減速比與功率缺口的正相關關系和高檔減速比與功率缺口的負相關關系的基礎上，就數控加工中心主傳動高低檔減速比的控制提出了有效建議，將作為后期現代數控加工中心主傳動系統設計優化的參數參考，推動數控加工中心主傳動系統的性能提升和優化。