在全国科技创新大会上,胡锦涛总书记指出,科学技术日益成为经济社会发 展的主要驱动力;必须从国家发展全局的高度,集中力量推进科技创新,必须把 创新驱动发展作为面向未来的一项重要战略。传统机械产品的构成包括动力装置、 传动装置和工作装置等三部分。其创新可以有多种途径,包括:创新工作原理或 者说工作装置、创新运动的驱动和控制系统以及应用数控技术和智能技术进行机 械产品创新。数控技术和智能技术是实现机械产品创新的颠覆性共性使能技术, 其核心的数字化技术的应用能使机械产品的内涵发生根本性变化,是产品功能极 大丰富,性能发生质的变化,从根本上提升产品的水平和市场竞争力。
数控技术在目前来提的最多应用最成功最广泛的莫过于数控机床[1]。1952年, 为了有效加工飞机机翼样板曲线轮廓,美国帕森斯公司与麻省理工学院合作,研 制成功世界上第一台三坐标立式数控铣床,标志着机械产品数控化时代的开始; 而且,经过随后几十年的发展,各种数控机床得到了非常广泛而高水平的应用。 数控装备技术发展也日益关系到国家工业战略地位和综合国力水平。数控机床拥 有量和年产量更是衡量一个国家制造业现代化水平的重要标志[2]。我国对机床工 业的发展经过几十年的努力,目前己是机床生产的大国,机床产业成为了我国国 民经济的重要组成部分。我国的机床产业已跨入世界第一方阵,但是也应看到, 我国所制造的机床中,现代数控、精密的机床所占比例很小,在中、高档数控机 床方面,与国外一些先进产品相比仍存在较大差距,大部分处于技术跟踪阶段。 目前,存在的差距体现在以下几个方面:产品仿制多,创新少,市场竞争力不足, 利润低;设计方法落后,机床结构设计,尚处于传统的经验、静态和类比的设计 阶段,很少考虑结构动态特性对机床产品性能产生的影响,产品精度低,质量难 以保证;设计周期长,成功率低,要经过反复设计、试制与修改,且设计成本高。 目前我国的中、高档数控机床多数是从国外进口的,随着社会的发展,对中、高 档数控机床的需求量越来越大,我们必须在中、高档数控机床的研制方面尽快接 近国际先进水平。
随着各类机械产品对精度的要求越来越高,必然要求加工产品的母机一机床, 其加工性能越来越高[3]。数控铣床作为高精度加工设备,更是如此。数控铣床又 称加工中心,主要适用于加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件,能完成 铣、镗削、钻削、攻螺纹和用切削螺纹等工序。根据结构分类可以分为卧式加工 中心和立式加工中心,立式加工中心指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心, 其最少是三轴二联动,一般可实现三轴三联动,有的更是可进行五轴、六轴控制。 立式加工中心立柱高度是有限的,对箱体类工件加工范围要减少,这是立式加工 中心的缺点。但立式加工中心工件装夹、定位方便;刃具运动轨迹易观察,调试 程序检查测量方便,可及时发现问题,进行停机处理或修改;冷却条件易建立, 切削液能直接到达刀具和加工表面;三个坐标轴与笛卡儿坐标系吻合,感觉直观 与图样视角一致,切屑易排除和掉落,避免划伤加工过的表面。与相应的卧式加 工中心相比,结构简单,占地面积较小,价格较低,使用非常广泛。因此,本论文选择了1060型立式加工中心进行试验模态分析,结合固有频率、主振型分析,评价了该铣床的动态特性,找出了整机 的薄弱环节。为结构的进一步改进提供了理论依据。
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