数控高速铣刀参数化设计系统的开发

模具高速铣削参数专家系统的设计作者：王睿鹏来源：《电脑知识与技术》2012年第16期摘要：针对模具高速铣削生产过程中切削参数设置不合理、劳动效率低下的问题，提出利用模具高速铣削参数专家系统来辅助决策以确定最优工艺方案。

首先根据需求分析设计了整个系统的体系结构，以数据库设计理论为基础设计信息库与知识库中各实体间的关系模型并以C#与SQL Server为工具来实现，用确定性推论与不确定性推论相结合的方式构建了知识推论机制。

最终实现了模具高速铣削参数自动决策的功能。

关键词:专家系统;基于规则推理;数据库;混合推理;铣削工艺中图分类号：TP18文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)16-3942-03Design of High Speed Milling Expert System of DieWANG Rui-peng1,2(1. Tongji University, Shanghai 201800, China; 2. Beifang University of Nationalities,Yinchuan 750021, China)Abstract: In order to overcome the weakness of Irrational cutting parameter setting of the production process of the die and inefficient work, a high speed milling expert system of die parts was presented to Cause the optimum craft scheme to be fixed. Firstly, according to the demand analysis to design the system structure, based on design theory of the database, the relation model was designed by C# and SQL Server,The mechanism of knowledge reasoning was constructed by method that the determinacy inference combines with uncertain infer? ence. Finally, The function of the automatic decision of the milling parameter was realized.Key words：expert system; rule-based reasoning; database; hybrid reasoning; milling高速铣削技术是随着数控技术及刀具新材料技术所诞生的一种新的切削加工工艺。

基于加工仿真的立铣刀三维参数化设计
金晓波;康万军;曹军;丁国富
【期刊名称】《机械》
【年(卷),期】2010(037)006
【摘要】基于CATIA软件平台进行二次开发,开发出基于加工仿真的高速立铣刀三维参数化设计的CAD软件系统.设计人员输入立铣刀的使用参数和主要结构参数,根据系统的数据库和相关程序自动生成立铣刀的三维CAD模型以及加工立铣刀的砂轮刀位轨迹及NC代码,调用VERICUT软件进行立铣刀磨削加工仿真,从而保证立铣刀参数化设计的三维模型的可加工性,保证刀具设计的质量和缩短刀具设计和制造周期.
【总页数】3页(P50-52)
【作者】金晓波;康万军;曹军;丁国富
【作者单位】成都飞机工业(集团)公司技装设计所,四川,成都,610092;成都飞机工业(集团)公司技装设计所,四川,成都,610092;成都飞机工业(集团)公司技装设计所,四川,成都,610092;西南交通大学,先进设计与制造技术研究所,四川,成都,610031【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.模具加工中的立铣刀选型与加工高硬度材料用立铣刀 [J],
2.新型双刃可转位球头立铣刀设计及其加工仿真研究 [J], 曾林林;周利平;张敬志
3.特殊类型立铣刀三维参数化设计技术研究 [J], 王景平;黎荣;程雪锋;孟令洋;李定远
4.硬质合金立铣刀铣削难加工材料的仿真研究 [J], 王广洲;吴春亚;程健;陈明君
5.加工Ti-6Al-4V硬质合金立铣刀的几何参数优化仿真研究 [J], 齐彪;吴春亚;陈明君;刘启
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目录引言 (1)1.数控铣床简介 (3)1.1.数控铣床组成 (3)1.2.数控铣床的工作原理 (4)1.3数控铣床加工的特点 (4)1.4数控铣床加工的主要对象 (4)2.电主轴概述 (5)2.1电主轴的基本概念 (5)2.2电主轴单元关键技术 (6)2.2.1高速精密轴承技术 (6)2.2.2高速精密电主轴的动态性能和热态性能设计 (7)2.2.3高速电动机设计及驱动技术 (8)2.2.4高速电主轴的精密加工和精密装配技术 (8)2.2.5高速精密电主轴的润滑技术 (9)2.2.6高速精密电主轴的冷却技术 (9)2.3高速电主轴发展及现状 (9)2.3.1高速电主轴技术的发展及现状 (9)2.3.2主轴单元结构形式研究的发展 (11)2.4电主轴对高速加工技术及现代数控机床发展的意义 (12)2.5内装式电主轴系统的研究 (13)3.电主轴工作原理及结构 (16)3.1电主轴的基本结构 (16)3.1.1轴壳 (16)3.1.2转轴 (16)3.1.3轴承 (17)3.1.4定子及转子 (17)3.2电主轴的工作原理 (17)3.3电主轴的基本参数 (19)3.3.1电主轴的型号 (19)3.3.2转速 (19)3.3.3输出功率 (19)3.3.4 输出转矩 (19)3.3.5电主轴转矩和转速、功率的关系 (20)3.3.6 恒转速调速 (20)3.3.7 恒功率调速 (20)3.3.8 轴承中径 (20)3.4自动换刀装置 (21)4. 电主轴结构设计 (22)4.1主轴的设计 (22)4.1.1.铣削力的计算 (22)4.1.2 主轴当量直径的计算 (23)4.2高速电主轴单元结构参数静态估算 (23)4.2.1 高速电主轴单元结构静态估算的内容及目的 (23)4.2.2轴承的选择和基本参数 (23)4.3轴承的预紧 (24)4.4主轴轴承静刚度的计算 (24)4.4.1 主轴单元主要结构参数确定及刚度验算 (26)4.4.2主轴单元主要结构参数确定 (27)4.4.3主轴强度的校核 (32)4.4.4主轴刚度的校核 (34)4.4.5主轴的精密制造 (35)4.5主轴电机 (36)4.5.1电机选型 (36)4.6主轴轴承 (37)4.6.1轴承简介 (37)4.6.2陶瓷球轴承 (38)4.6.3陶瓷球轴承的典型结构 (40)4.7主轴轴承精度对主轴前端精度影响 (40)4.8拉刀机构设计 (41)4.8.1刀具接口 (41)4.8.2拉刀杆尺寸设计 (42)4.8.3夹具体结构尺寸设计 (43)4.8.4 松、拉刀位移的确定 (45)4.8.5碟型弹簧的设计及计算 (46)4.9HSK工具系统结构特点分析 (48)4.10HSK工具系统的静态刚度 (52)4.10.1 HSK工具系统的变形转角及极限弯矩 (52)5.电主轴的润滑及冷却 (55)5.1润滑介绍 (55)5.1.1润滑的作用和目的 (55)5.1.2 电主轴润滑的主要类型 (55)5.1.3 油气润滑的原理和优点 (57)5.2电主轴的冷却 (58)5.2.1电主轴的热源分析 (58)5.2.2电主轴的冷却方法 (59)5.3电主轴的防尘和密封 (60)6.电主轴的驱动和控制 (61)6.1恒转矩变频驱动和参数设置 (61)6.2恒功率变频驱动和参数设置 (62)6.3矢量控制驱动器的驱动和控制 (64)6.4普通变频器原理 (65)6.5本设计采用的变频器原理 (67)6.6主轴准停 (69)6.6.1主轴的准停功能 (69)6.6.2主轴准停的工作原理 (69)6.6.3主轴准停控制方法 (70)7．主轴动平衡 (72)7.1动平衡介绍 (72)7.2动平衡设计 (73)总结 (75)致谢 (76)参考文献 (77)引言高速机床是实现高速切削加工的前提和条件。

高精度数控加工系统的设计与开发摘要：本文介绍了高精度数控加工系统的设计与开发过程，通过分析系统的需求和性能指标，设计了相应的硬件和软件。

通过集成和调试，验证了系统的性能和可行性。

结果显示，该系统具有较高的精度和稳定性，适用于各种高精度加工任务。

此外，本文还讨论了系统存在的局限性，并提出了改进的可能性。

这项研究对于提升数控加工技术的精度和效率具有重要意义。

关键词：高精度数控加工系统；硬件设计；软件设计引言数控加工技术在现代制造业中起着至关重要的作用，它可以实现高精度、高效率的零件加工。

然而，在某些应用领域，如航空航天、光电子器件等，对零件的精度和表面质量要求更高。

传统的数控加工系统往往难以满足这些要求，因此需要设计和开发高精度数控加工系统。

本文旨在介绍高精度数控加工系统的设计与开发过程，并讨论其中的关键问题和挑战。

通过本次研究，我们对高精度数控加工系统的设计与开发过程有了更深入的理解，并为提升数控加工技术的精度和效率提供了参考和借鉴。

一、高精度数控加工系统的设计需求分析高精度数控加工系统是一种通过计算机控制的自动化加工系统，能够实现对工件进行高精度、高效率的加工和加工过程的监控。

该系统通常由数控机床、机床控制系统、工艺参数设置软件等组成。

高精度数控加工系统广泛应用于制造业的各个领域，包括航空航天、汽车、电子、模具制造等。

这些领域对零件和工件的尺寸、形状和表面质量要求非常高，需要精确控制和稳定性能的加工系统来满足生产需求。

定位精度，系统在加工过程中准确定位的能力，通常以定位误差或重复定位精度来衡量。

运动平稳性，系统在运动过程中的振动、冲击等现象的控制能力，以保证加工的平滑性和稳定性。

加工精度，系统加工结果与期望值之间的误差，主要包括尺寸精度、形状精度和表面质量等。

加工效率，系统完成加工任务所需的时间，通常以加工速度和生产能力来评估。

可靠性和稳定性，系统的运行稳定性和故障率，对于长时间运行和高负荷生产具有重要意义。

一种高速CNC雕铣机数控系统的设计摘要本文主要介绍一种高速CNC雕铣机数控系统的设计方案。

该系统采用了SPC560B系列单片机作为主控芯片，以及G代码解码器、PWM输出模块、运动控制模块、操作界面显示模块等多个功能模块，实现了高速、准确的3D雕刻加工。

通过详细分析系统的硬件设计和软件实现，说明了系统的主要优点和设计思路。

在实际应用中，该数控系统体现出了出色的稳定性、精度和效率，能够满足高精度制造行业的需求。

关键词：高速CNC雕铣机；数控系统；单片机；运动控制；PWM输出正文一、引言随着现代工业化的发展，高精度制造已经成为制造业的一个趋势，而高速CNC雕铣机作为数字化制造的一种典型代表，其数控系统的设计将直接影响其雕刻精度和效率。

本文旨在介绍一种高速CNC雕铣机数控系统的设计方案，该方案采用了SPC560B系列单片机作为主控芯片，在其基础上实现了多个功能模块，如G代码解码器、PWM输出模块、运动控制模块、操作界面显示模块等，从而实现了高速、准确的3D雕刻加工。

二、SPC560B系列单片机的选择及硬件设计SPC560B系列单片机是一种高性能、低功耗的32位处理器，具有ARM Cortex M4内核，最高主频达200MHz，支持多种工作模式和多种外设接口，能够满足高速CNC雕铣机数控系统的需求。

在硬件设计方面，本文将主要涉及到以下几个模块：（一）G代码解码器模块G代码解码器是实现高速CNC雕铣机数控系统的核心部件，其主要功能是将G代码转换为相应的机械运动指令，并将其发送给PWM输出模块。

在本文中，我们采用了Atmega2560芯片作为G代码解码器模块的控制芯片，该芯片具有多个定时器和GPIO接口，能够快速实现G代码的解析和转换。

（二）PWM输出模块PWM输出模块是控制高速CNC雕铣机运动的关键模块，其主要功能是根据接收到的机械运动指令，控制相应的三相电机运动。

在本文中，我们采用了FSBS5CH60（晶体管三相桥式驱动器）作为PWM输出模块的驱动芯片，该芯片具有多种保护机制和高驱动能力，能够满足高速CNC雕铣机的运动控制需求。

高精度数控加工机床的设计与开发一、引言高精度数控加工机床作为现代制造业的关键生产设备，其精度、速度、效率和稳定性对产品质量和生产成本都有着重要的影响。

本文将详细介绍高精度数控加工机床的设计与开发。

二、机床结构设计高精度数控加工机床的结构设计需要考虑多个因素，包括机床的刚度、稳定性、传动方式和工作台等。

其中，机床的刚度是影响机床精度和稳定性的重要因素。

为了提高机床刚度，可采用箱式结构、大直径滚珠丝杠、全闭环伺服控制系统等手段。

此外，机床的传动方式也十分关键，可采用精密齿轮传动、齿轮齿条传动或直接驱动等方式。

三、主轴系统设计高精度数控加工机床的主轴系统是关键的加工部件。

具有较大的承载能力、刚度、精度和稳定性的主轴系统可以提高机床的加工精度和效率。

主轴系统一般由主轴、轴承、磨合套和刀库等部分组成。

为提高主轴系统的精度和稳定性，可以采用预紧角接触式轴承、陶瓷轴承、高速密封系统和动态平衡等措施。

四、数控系统设计高精度数控加工机床的数控系统是机床的“大脑”，负责实现加工过程中的各种功能，如刀具补偿、轴向控制、工件定位等。

数控系统的精度和稳定性直接影响机床的加工精度和效率。

目前，常见的数控系统包括FANUC、SIEMENS、MITSUBISHI等。

这些系统具有高速、高精度、强大的控制功能和完善的故障诊断与保护系统。

五、附加装置设计高精度数控加工机床的附加装置包括切削冷却液系统、气动系统、润滑系统和环境控制等。

这些装置对机床的加工质量和寿命都有着重要的影响。

例如，切削冷却液系统可以减少加工过程中的热变形和刀具磨损，提高加工精度和效率；气动系统可以实现快速移动和定位；润滑系统可以减少零部件磨损和寿命降低；环境控制可以消除加工中的温度变化和振动影响。

六、结论高精度数控加工机床的设计与开发需要综合考虑机床结构、主轴系统、数控系统和附加装置等多个方面。

只有整体考虑和优化这些因素，才能实现机床高精度、高效率、高稳定性的加工要求，适应现代制造业的生产需求。

平面数控高速研磨机加工工艺参数专家系统研制的开题报告一、选题背景及意义平面数控高速研磨机是一种高效、精度高的加工设备，广泛应用于航空、航天、汽车、电子等行业的零件加工。

其加工质量和效率的提高对于提高产品质量和企业竞争力具有重要意义。

而工艺参数对于加工质量和效率的影响至关重要，因此，基于专家系统的工艺参数优化研究具有重要的理论和应用价值。

二、研究内容本研究旨在基于专家系统技术，开发一款平面数控高速研磨机加工工艺参数优化的专家系统。

具体研究内容包括：1. 分析平面数控高速研磨机的加工工艺参数对加工质量和效率的影响；2. 设计和实现平面数控高速研磨机加工工艺参数优化的专家系统；3. 针对不同的加工厂家和加工目标，制定相应的工艺参数优化方案，并进行实验验证和优化。

三、研究方法1. 文献调研法：搜集平面数控高速研磨机加工工艺参数方面的相关文献资料，深入分析不同参数对加工质量和效率的影响；2. 专家知识获取法：对于平面数控高速研磨机加工工艺参数的优化，搜集不同加工厂家和专家的经验和知识，通过专家访谈等方式获取专家意见；3. 专家系统开发法：采用VB语言开发平面数控高速研磨机加工工艺参数专家系统，将专家知识融入到系统中，实现工艺参数优化；4. 实验验证法：通过实验验证不同加工厂家和加工目标下工艺参数优化方案的有效性，建立工艺参数和加工品质之间的关系模型，优化工艺参数。

四、预期结果通过本研究，预期实现以下目标：1. 分析平面数控高速研磨机的加工工艺参数对加工质量和效率的影响；2. 开发出一款功能齐全、性能稳定的平面数控高速研磨机加工工艺参数优化的专家系统；3. 针对不同的加工厂家和加工目标，制定适用的工艺参数优化方案，实现加工质量和效率的提高；4. 建立利用专家知识进行工艺参数优化的理论模型，为工业界提供有力的技术支撑。

铝合金高速数控铣削参数优化随着材料加工技术的不断发展，铝合金高速数控铣削已成为工业生产过程中的重要工艺。

铝合金具有重量轻、强度高、导热性好等优点，被广泛用于航空、汽车、电子等领域。

然而，由于铝合金的特殊材料性质，其高速数控铣削过程中容易出现切削热过高、表面质量差、刀具寿命短等问题。

为了提高加工效率和质量，需要对铝合金高速数控铣削参数进行优化。

铝合金高速数控铣削参数优化的关键因素包括切削速度、进给速度、切削深度和切削宽度。

不同的参数组合会对铝合金的切削力、切削热和表面粗糙度等性能产生不同的影响。

因此，在进行参数优化之前，需要充分了解铝合金材料的特性和加工要求。

首先，切削速度是指刀具单位时间内与工件接触切削长度的速度。

切削速度的选择应综合考虑铝合金的硬度、材料结构和切削工艺要求等因素。

一般来说，较高的切削速度能够提高加工效率，但过高的切削速度会导致切削热过高，严重影响刀具寿命和加工质量。

因此，需要在满足加工要求的前提下选择适当的切削速度。

其次，进给速度是指刀具插入工件的速度。

进给速度的选择应综合考虑切削力、切削热和切削宽度等因素。

较高的进给速度可以提高加工效率，但过高的进给速度会导致切削力过大，容易损坏刀具和工件。

因此，需要根据实际情况选择适当的进给速度。

此外，切削深度是指刀具每次切削时与工件接触的长度。

切削深度的选择应综合考虑刀具强度、切削力和刀具寿命等因素。

较大的切削深度可以提高加工效率，但过大的切削深度会导致切削力过大，容易导致刀具折断。

因此，需要选择适当切削深度，以保证加工的安全性和稳定性。

最后，切削宽度是指切削刀具与工件之间的接触宽度。

切削宽度的选择应综合考虑切削力、表面粗糙度和刀具寿命等因素。

较大的切削宽度可以提高加工效率，但过大的切削宽度会导致切削力过大，降低表面质量。

因此，需要选择适当的切削宽度，以保证加工的质量和效率。

在铝合金高速数控铣削参数优化中，除了上述的关键因素外，还需要综合考虑刀具类型、冷却液使用和刀具磨损等因素。

数控刀具的参数化设计1 引言数控机床和加工中心用刀具(简称数控刀具)在国外发展很快，品种规格已形成系列。

我国对数控刀具的研究开发起步较晚，数控刀具的开发与生产成为我国工具行业的薄弱环节，数控刀具的落后已成为影响国产和进口数控机床充分发挥作用的主要障碍之一。

目前国外设计数控刀具的方式基本上是通过直接调用已有的设计结果或经过局部修改而形成新的品种或规格。

而国内企业(包括中国第一汽车制造厂)在数控刀具设计中则大多是在商用CAD(多为AutoCAD)软件平台上由设计人员进行交互式绘图。

由于交互式绘图很难利用已有的设计结果，劳动强度大，设计效率低，难以满足实际生产需要。

因此，研究开发先进的数控刀具CAD/CAM技术，对于提高数控刀具设计、制造的质量和效率十分必要。

在CAD技术的发展过程中，参数化技术的出现是一次重要的革命。

该技术以约束造型为核心，允许工程设计人员以尺寸驱动的方式实现对设计结果的修改，非常适合于结构类似的系列化产品设计。

本文以数控镗刀为例，研究参数化设计的实现途径和方法。

其它数控刀具的设计方法与其类似。

2 数控镗刀的产品模型为了在计算机上实现数控镗刀的参数化设计，建立合适的产品模型十分关键。

数控镗刀的产品模型中应包括刀片、刀杆、刀片夹紧装置等。

对于较复杂的零件如刀杆，为便于模型的实现及管理，可将其进一步分解为头部、杆部两个几何体。

在设计中，刀具零部件均以几何形状的形式来描述。

图1为数控镗刀的产品模型框图。

由图1可见，构成镗刀每一部分的几何体都由结构约束、图素集和参数集组成。

图素集为构成几何体的基本几何元素，如点、线段、圆弧、多边形等。

为提高软件的运行效率，多采用封闭多边形来定义几何体，以减少图素的数量。

结构约束用于限定几何体的结构，如长方形的相对边互相平行、相邻边互相垂直；参数集用于确定几何体的大小，如长方形的边长、圆(弧)的半径等。

由于相邻图素或在空间具有共同位置约束或方向约束的图素之间应具有共用的参数集，为减少数据冗余和避免图素之间出现不合理的拼合现象，构造了总参数集，确定各几何体的参数集都是总参数集的子集，各子集之间若交集非空，则表示它们之间存在邻接关系或位置方向关系。