直线电机驱动的微铣床设计

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1、硕士研究生学位论文直线电机驱动的微铣床设计学生姓名邓士龙学号学科、专业机械工程研究方向数控技术导婢徐宏海校外导师北方工业大学研究生院北方工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：对士犮日期：。年《月？日学位论文使用授权书学位论文作者完全了解北方工业

2、大学有关保留和使用学位论文的规定，卩：研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北方工业大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被査阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文（保密的学位论文在解密后适用于本授权书）。□保密论文注释：经本人申请，学校批准，本学位论文定为保密论文，密级：，期限年，自年月日起至年月日止，解密后适用本授权书。□非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。本人签名：郊士走曰期：抓丄°

3、导师签名：日期―广”北方工业大学硕士学位论文直线电机驱动的微铣床设计摘要随着精密微型零件在航天航空、半导体加工、医疗器械、精密仪器等行业的应用越来越广泛，这些行业对精密微型零件的需求日益增加。常规尺寸机床加工微型零件时，在加工精度、效率、经济性等方面都处于劣势。目前，国内在微型零件专用设备开发方面尚处初期，国外虽开发出实用的精密微型机床但对我国技术保密，国内微型机床的技术水平仍然不高，因此十分有必要研制用于微型零件加工的微型机床。本文主要就如何构建一台高精度的三轴立式微型数控铣床进行研宄。通过仔细研宂国、内外的相关资料

4、，发现在机床微型化过程中机床机械结构的动静态性能、控制系统的性能对机床的精度影响最大数控系统用户界面的友好性、易操作性对加工效率影响最大，因此本文对机床微型化过程中如何提高机床机械结构的动静态性能、数控系统的开发进行了重点研宄。首先，试制了一台由直线电机驱动的三轴微型立式数控铣床。从机床的设计要求出发，确定了机床的总体布局及方案。在完成直线电机、光栅尺、导轨滑块等外购件的选型和配置及机床自研零件的结构设计后，最终研制出一台本体尺寸为、行程为的三轴立式微型数控铣床。其次，在机床设计阶段，为得到动、静态性能较好的机床结构，

5、在软件中建立了整机有限元模型，进行了机床整机动力学、静力学分析。提前发现了立柱是机床的薄弱部分，保证了机床的动静态性能，减小了机床的研发时间和费用。为验证理论分析结果的正确性，在机床完成装配后又搭建了试验模态测试系统，测得机床的前六阶固有频率及对应的振型，证明了整机有限元模型是符合实际情况的，保证了机床的设计质量和效率。最后完成了微铣床数控系统上位机软件的幵发。首先，确定了型的数控系统体系结构，完成了数控系统各部件的选型和硬件接线。接着，根据微铣床的使用特点，完成了数控系统上位机软件功能模块的划分，以为工具利用提供的库

6、函数完成了开放式数控系统上位机软件的开发。关键词：微型铣床，直线电机，有限元，开放式数控系统，北方工业大学硕士学位论文，，、，，北方工业大学硕士学位论文，，北方工业大学硕士学位论文目录绪论研宄背景及意义国内外发展现状论文主要的研究内容本章小结微铣床的机械结构设计微铣床总体方案设计微铣床的设计要求微铣床总体布局微铣床的整体结构微铣床各外购件选型及配置直线电机的选型主轴的选型直线导轨的选型光栅尺的选型微铣床部分零件结构设计机床防护罩设计机床底座设计主轴夹具设计本章小结微铣床整机有限元分析及实验模态分析有限元分析方法有限元法

7、简介及其基本原理有限元分析步骤简介及其分析过程微铣床结合面参数识别引言结合面的等效动力学模型结合面参数的识别方法微铣床重要结合面参数识别微铣床整机仿真模型建立几何模型简化北方工业大学硕士学位论文结合部模拟网格划分微铣床整机静力学分析切削力计算微铣床整机静力学分析微铣床整机动态特性分析引言动态特性分析理论基础微铣床整机模态分析微铣床整机谐响应分析微铣床整机实验模态分析测试系统搭建测试过程测试结果及分析本章小结微铣床数控系统硬件与软件开发微铣床数控系统体系结构的确定微铣床数控系统的硬件组成及搭建及其转接板直线电机驱动器微铣

8、床数控系统接线微铣床伺服系统设置直线电机变量设置坐标系变量设置编码器和回零变量设置微铣床数控系统的上位机软件开发通讯驱云力程序上位机软件的模块划分与功能分析上位机软件的具体实现本章小结结论与展望结论展望北方工业大学硕士学位论文参考文献申请学位期间的研宄成果及发表的学术论文北方工业大学硕士学位论文绪论研究背景及意义目前，航天航空、国