畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文):立式加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、引言裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度,數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)(如:信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè),生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè),航空、航天等國(guó)防工業(yè)產(chǎn)業(yè))的使能技術(shù)和最基本的裝備。制造技術(shù)和裝備是人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)的最基本的生產(chǎn)資料,而數(shù)控技術(shù)則是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各國(guó)制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù),以提高制造能力和水平,提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國(guó)家的戰(zhàn)略物資,不僅采取重大措施來(lái)發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè),而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和

2、裝備方面對(duì)我國(guó)實(shí)行封鎖和限制政策。數(shù)控機(jī)床技術(shù)的發(fā)展自1953年美國(guó)研制出第一臺(tái)三坐標(biāo)方式升降臺(tái)數(shù)控銑床算起,至今已有53年歷史了。20世紀(jì)90年開(kāi)始,計(jì)算機(jī)技術(shù)及相關(guān)的微電子基礎(chǔ)工業(yè)的高速發(fā)展,給數(shù)控機(jī)床的發(fā)展提供了一個(gè)良好的平臺(tái),使數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)得到了高速的發(fā)展。我國(guó)數(shù)控技術(shù)研究從1958年起步,國(guó)產(chǎn)的第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床是北京第一機(jī)床廠生產(chǎn)的三坐標(biāo)數(shù)控銑床。雖然從時(shí)間上看只比國(guó)外晚了幾年,但由于種種原因,數(shù)控機(jī)床技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展卻一直落后于國(guó)際水平,到1980年我國(guó)的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量還不到700臺(tái)。到90年代,我國(guó)的數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展才得到了一個(gè)較

3、大的提速。目前,與國(guó)外先進(jìn)水平相比仍存在著較大的差距??傊罅Πl(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑。1概述1.1加工中心的發(fā)展?fàn)顩r1.1.1加工中心的國(guó)內(nèi)外發(fā)展對(duì)于高速加工中心,國(guó)外機(jī)床在進(jìn)給驅(qū)動(dòng)上,滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)的加工中心快速進(jìn)給大多在以上,最高已達(dá)到。采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的加工中心已實(shí)用化,進(jìn)給速度可提高到,其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。國(guó)外高速加工中心主軸轉(zhuǎn)速一般都在,由于某些機(jī)床采用磁浮軸承和空氣靜壓軸承,預(yù)計(jì)轉(zhuǎn)速上限可提高到。國(guó)外先進(jìn)的加工中心的刀具交換時(shí)間,目前普遍已在左右,高的

4、已達(dá),甚至更快。在結(jié)構(gòu)上,國(guó)外的加工中心都采用了適應(yīng)于高速加工要求的獨(dú)特箱中箱結(jié)構(gòu)或龍門(mén)式結(jié)構(gòu)。在加工精度上,國(guó)外臥式加工中心都裝有機(jī)床精度溫度補(bǔ)償系統(tǒng),加工精度比較穩(wěn)定。國(guó)外加工中心定位精度基本上按德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收,行程以下,定位精度可控制在之內(nèi)。此外,為適應(yīng)未來(lái)加工精度提高的要求,國(guó)外不少公司還都開(kāi)發(fā)了坐標(biāo)鏜精度級(jí)的加工中心。相對(duì)而言,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的高速加工中心快速進(jìn)給大多在左右,個(gè)別達(dá)到。而直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的加工中心僅試制出樣品,還未進(jìn)入產(chǎn)量化,應(yīng)用范圍不廣。國(guó)內(nèi)高速加工中心主軸轉(zhuǎn)速一般在,定位精度控制在之內(nèi),重復(fù)定位精度控制在之內(nèi)。在換刀速度方

5、面,國(guó)內(nèi)機(jī)床多在,無(wú)法與國(guó)際水平相比。雖然國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床在近幾年中取得了可喜的進(jìn)步,但與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品相比,仍存在著不少差距,造成國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的市場(chǎng)占有率逐年下降。國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床與國(guó)外產(chǎn)品相比,差距主要在機(jī)床的高速、高效和精密上。除此之外,在機(jī)床可靠性上也存在著明顯差距,國(guó)外機(jī)床的平均無(wú)故障時(shí)間(MTBF)都在小時(shí)以上,而國(guó)產(chǎn)機(jī)床大大低于這個(gè)數(shù)字,國(guó)產(chǎn)機(jī)床故障率較高是用戶(hù)反映最強(qiáng)烈的問(wèn)題之一。1.1.2立式加工中心的研究進(jìn)展圖1.1立式加工中心結(jié)構(gòu)圖1-切削箱2-X軸伺服電機(jī)3-Z軸伺服電機(jī)4-主軸電機(jī)5-主軸箱6-刀庫(kù)7-數(shù)控柜8-操縱面板9-

6、驅(qū)動(dòng)電柜10-工作臺(tái)11-滑座12-立柱13-床身14-冷卻水箱15-間歇潤(rùn)滑油箱16-機(jī)械手典型加工中心的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要有基礎(chǔ)支承件、加工中心主軸系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)、工作臺(tái)交換系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、刀庫(kù)及自動(dòng)換刀裝置以及其他機(jī)械功能部件組成。圖1.1所示為立式加工中心結(jié)構(gòu)圖。1.2課題的目的及內(nèi)容加工中心是典型的集高新技術(shù)于一體的機(jī)械加工設(shè)備,它的發(fā)展代表了一個(gè)國(guó)家設(shè)計(jì)、制造的水平,因此在國(guó)內(nèi)外企業(yè)界都受到高度重視。畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本數(shù)據(jù):1、工作臺(tái)尺寸:600mm×400mm;最大承載:600kg2、主軸功率:3.5–5KW;主軸轉(zhuǎn)速:20-30

7、00rpm3、進(jìn)給速度:X、Y向1-10000mm/min;Z向1-5000mm/min4、行程:X、Y向、Z向:600mm×400mm×400mm5、定位精度:±0.025mm;重復(fù)精度:±0.01mm6、圓盤(pán)式刀庫(kù):10個(gè)刀位,換刀時(shí)間為6秒1.3課題擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題各類(lèi)機(jī)床對(duì)其主軸組件和進(jìn)給組件的要求,主要是精度問(wèn)題,就是要保證機(jī)床在一定的載荷與轉(zhuǎn)速下,組件能帶動(dòng)工件或刀具精確地、穩(wěn)定地繞其軸心旋轉(zhuǎn),并長(zhǎng)期地保持這一性能。主軸組件和進(jìn)給組件的設(shè)計(jì)和制造,都是圍繞著解決這個(gè)基本問(wèn)題出發(fā)的。為了達(dá)到相應(yīng)的精度要求,通常,主軸組件和進(jìn)給組件

8、應(yīng)符合以下幾點(diǎn)設(shè)計(jì)要求:旋轉(zhuǎn)精度旋轉(zhuǎn)精度是指機(jī)床在空載低速旋轉(zhuǎn)時(shí),安裝工件或刀具部位的徑向和軸向跳動(dòng)值滿足要求,目的是保證加工零件的幾何精度和表面粗糙度。剛度指主軸組件和進(jìn)給組件

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