工具机主轴的设计与分析PPT课件.ppt

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1、工作機械概要王福清經理上銀科技股份有限公司系統發展部中華民國95年2月27日1大綱2一.現今台灣工具機設計所面臨之問題常有人批評國內工具機業缺乏設計能力，只會模仿日本廠商的商品。若深入探討，應該說是“國內廠商並非完全沒有設計能力，而只是設計能力不夠完整，欠缺其中一部分環節”。模仿並非不好，而在如何借助模仿的過程，學習基本技術累積經驗，逐步建立獨立自主的設計能力。不管是模仿也好，自主設計也好，絕大多數的廠家在設計的“起點”卻是一樣的，直覺只要是“暢銷機種”便是符合市場需求的。一窩蜂的去做誰也沒有好處。擺脫困境，就是要強化“自主設計能力”

2、還有就是“開列產品規格的能力”。3一.現今台灣工具機設計所面臨之問題現階段國內機械設計工程師的疑難與困擾:-整體機械工業基礎尚未普遍建立之前，應該如何摸索建立?-設計計算分析查核要領與重點?-如何累積設計經驗?-如何善用電腦與軟體作為設計輔助的工具?-設計CNC工具機和傳統工具機有何不同?4一.現今台灣工具機設計所面臨之問題重要觀念:-書刊上的任何公式均可參考，但須驗證與修正，不可完全昧於條件差別而原般套用。-理論推導的結果，需賴實驗測試驗證。-經驗的累積、傳遞、交流應以工程規範來進行。-引進國外技術，或閱讀國外書刊，瀏覽國外技術網站

3、，須注意彼此之技術水準之差距。-電腦輔助設計之前，須先做好準備工作。-NC工具機的設計，須先了解機電整合的重點與要領。5二.工具機的定義定義:-在機械工程學之特別部門，有別於其他機械可說是製造機械的機械。-廣義-工具機為將固體材料，經由一動力源推動，以物理的、化學的或其他方法作成形加工的機械。-狹義-是指加工材料以金屬工件為主的工具機。加工方式則以切削或輪磨等機型方式將工件製成所需的形狀、尺寸及表面精度，按造其功用可分為切削型、成形型、及使用高級技術三類。6三.工具機械的分類分類方式分類實例加工作業內容車床，鑽床，切削中心機，銑床，切

4、齒機，齒輪成形機，磨床，切斷機，刨削機，立式切削機，鑽孔機*表面成形機，**多機能工作機械，***特殊加工機械，****其他工作機械加工對象工作物的形狀圓筒面、平面、特殊、任意曲面加工客戶需求切削加工工作機械、研削加工工作機械、研磨加工工作機械、特殊加工工作機械利用型態(用途)泛用工作機械、單能工作機械、專用工作機械、複合工作機械、特別式樣工具機械控制方式手動操作式、機械控制方式、油壓控制、程式控制方式、NC(數值)構造型態主軸:立式、臥式刀具台的形態:砲塔形、複式形立柱形態:門形、單立柱工具與工件的運動型態組合工具回轉運動-工作物直

5、線運動工具直線運動-工作物回轉運動工具回轉運動-工作物回轉運動註:*搪磨床、拋光機、擦光機、磨光機**專用工作機械、拋光機(迴轉中心機)、MC切削中心機、FMC、FMS(彈性製造系統)***放電加工機、電解加工機、超音波加工機、雷射加工機****螺紋切削機、攻牙機、7四.工具機械的基本構成要素-機械結構:五大主要結構件結合處設計軌道引導設計驅動設計-進給系統-NC(數值控制)裝置-主軸8四.工具機械的基本構成要素五大主要結構件:9四.工具機械的基本構成要素主要結構設計準則1.加工性良好易於製作和裝配。2.靜剛性良好在最大允許載荷時變形

6、量不超過規定值，在鑄件本身移動時或其它部件在鑄件移動時靜剛性變化小。3.動剛性良好時在預定的切削條件下工作不產生振動。4.溫度場分佈合理則工作時的熱變形對加工精度影響小。5.導軌面受力合理耐磨性良好。6.結構設計合理鑄件應力小能長期的保持規定精度。7.鑄件的運輸和吊裝方便。8.排屑容易冷卻液和潤滑油的渠道暢通。電氣、液壓及周邊等設備部件的安裝位置合理。10四.工具機械的基本構成要素結合處設計:工具機的整體剛性包括了結構剛性與接合部剛性，結構剛性受材料本身E值及肋板配置影響，而接合部則受接觸面之加工過程、表面粗糙度、接合時之機械加工的方

7、向、接觸之材料硬度、平坦度、鎖緊力及接觸面積等影響。因此接合部剛性受制的因多又複雜，且對整體剛性影響佔有極大的成份，因此加工機的組立過程中對接合部的處理實為各製造廠的重要技術。11四.工具機械的基本構成要素軌道引導設計：導軌跨矩的決定:(1)鞍座自重變形量極小(依材料力學計算)(2)Mr.King鏟花師傅(3)德國Darmstadt大學Dr.Schulz(4)日本神戶大學滑軌支撐點彈性變形併計a.鞍座自重變形b.滑台重量變形c.集中負荷變形(5)製造廠家可採取措施a.量測滑軌直度b.裝配後量測工作台移動直度L12四.工具機械的基本構成

8、要素軌道引導設計：窄軌原理:R1uR1R2bXR2ulF(1)(2)(3)(4)(4)式帶入(2)式得:時抽屜會卡住因此l要大些才好(l>b)(:靜摩擦係數;F:拉出抽屜的力;R1,R2為抽屜與軌道的作用力)13四.工具