（全套CAD）五轴高速加工中心总体布局及主轴部件设计

格式：RAR 上传：2022-06-25 08:14:11

《（全套CAD）五轴高速加工中心总体布局及主轴部件设计》修改意见稿

1、“.....双旋转工作台式五轴机床，该机床是通过工作台的旋转和翻转来实现五轴联动加工的。通常被用于小型五轴机床，由于是工作台的转动，所以节省了轴的线性行程。这类机床通常适合加工小型工件，例如叶轮，模具等。.五轴高速加工中心总体布局方案初步拟定方案采用立式加工中心，龙门式结构。二个转动坐标轴均由复合主轴头来实现，即主轴头回转，主轴头摆动。主轴前端是个回转头，能自行环绕轴度，成为轴，回转头上还有带可环绕轴旋转的轴，般可达度以上，实现除底面剩余五个面的加工。这种方案的优点是主轴加工非常灵活，工作台也可以设计的非常大，客机庞大的机身巨大的发动机壳都可以在这类加工中心上加工。缺点是主轴的回转结构比较复杂，制造成本也较高。图济南二机床集团公司开发生产的龙门移动式大型五轴联动数控铣床方案二采用立式加工中心，龙门式结构，三轴移动式，对于旋转轴，采用工作台回转和工作台摆动来实现，是中小型五轴加工机床采用较多的种结构型式。优点是有精确较高的机械传动精度以及较高的转速及精度。其缺点是在需要工作台有较高的转动进给速度和加速度时......”。

2、“.....图工作台回转的五轴加工中心.五轴高速加工中心总体布局方案比较方案优点是主轴加工非常灵活，工作台也可以设计的非常大，客机庞大的机身巨大的发动机壳都可以在这类加工中心上加工。缺点是主轴的回转结构比较复杂，制造成本也较高。方案二优点是有精确较高的机械传动精度以及较高的转速及精度。其缺点是在需要工作台有较高的转动进给速度和加速度时，所承受的工作重量受到定限制.加工中心的总体布局应当使机床能够实现加工所需的运动要求和加工功能，并且具有良好的精度刚度抗振性和热稳定性等结构性能。还要尽量使其便于操作结构简单紧凑外形美观等。经过对不同运动方案和各部件的设计方案的定性分析比较确定该教育型小型立式加工中心的总体设计方案为采用固定立柱，电主轴通过安装座安装在立柱导轨的滑座上，立柱导轨采用滚动导轨，可以实现方向的进给运动。由双向精密数控工作台带动工件完成,两个方向的进给运动三个方向的进给运动均滚珠丝杠，并由交流伺服电机驱动。导轨滚珠丝杠有相应的润滑防护等装置。考虑到卧式加工中心品种较多加工范围较广......”。

3、“.....图加工中心的基本型简图其由数控动力单元模块工作台模块刀库模块电器柜模块底座模块冷却积屑模块等组成。高速,加工,中心,总体布局,主轴,部件,设计,毕业设计,全套,图纸引言.题目来源与分析装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展高新技术产业和尖端工业如信息技术及其产业，生物技术及其产业，航空航天等国防工业产业的使能技术和最基本的装备。制造技术和装备是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术则是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。数控机床技术的发展自年美国研制出第台三坐标方式升降台数控铣床算起，至今已有年历史了。世纪年开始，计算机技术及相关的微电子基础工业的高速发展，给数控机床的发展提供了个良好的平台......”。

4、“.....我国数控技术研究从年起步，国产的第台数控机床是北京第机床厂生产的三坐标数控铣床。虽然从时间上看只比国外晚了几年，但由于种种原因，数控机床技术在我国的发展却直落后于国际水平，到年我国的数控机床产量还不到台。到年代，我国的数控机床技术发展才得到了个较大的提速。目前，与国外先进水平相比仍存在着较大的差距。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展提高综合国力和国家地位的重要途径。.研究目的本课题的五轴联动数控是数控技术中难度最大应用范围最广的技术，它集计算机控制高性能伺服驱动和精密加工技术于体，应用于表面形状特别复杂而精度要求相当高的工件的加工，具有高技术高效率高效益等特点，是目前机械加工领域的“制高点”。在发达国家，许多有实力的数控机床制造公司都以五轴联动技术为攻关课题进行研究，近些年来已应用得较为普遍和成熟。但其核心技术对外实行严格的技术封锁。我国在加快经济发展的新形势下，目前像宇航军工造船机车等许多重点领域及行业急需这种装备，因而开发研制拥有自主知识产权的五轴联动数控机床......”。

5、“.....但对于汽车工业航天航空工业船舶工业兵器工业急需的高速高精复合多轴联动的数控机床，如五轴联动的立卧转换加工中心高速加工中心精密加工中心五轴龙门加工中心高精度数控机床高性能车削中心高精度电加工机床等，有的处于攻关阶段，有的还处于试制和试生产阶段，与国外同类产品相比尚有不小差距。国际上把五轴联动数控技术作为个国家生产设备自动化水平的标志。由于其特殊的地位，特别是对于航空航天军事工业的重要影响，以及技术上的复杂性，西方工业发达国家直把五轴数控系统作为战略物资实行出口许可证制度，对我国实行禁运。因而，研究五轴数控加工技术对国家科技力量和综合国力的提高有重要意义。.课题研究的意义目前由于五轴联动数控机床系统价格十分昂贵，加之程序制作较难，使五轴系统难以“平民”化应用。采用滚动轴承支承，有许多不同的配置形式，目前数控机床主轴轴承的配置主要有如图.所示的几种形式。图.数控机床主轴轴承的配置形式在图.所示的配置中，前支承采用双列短圆柱滚子轴承和角接触球轴承组合，承受径向载荷和轴向载荷，后支承采用成对角接触球轴承......”。

6、“.....普遍应用于各类数控机机床。在图.所示的配置形式中，前轴承采用角接触球轴承，由个轴承组成套，背靠背安装，承受径向载荷和轴向载荷，后支承采用双列短圆柱滚子轴承，这种配置适用于高速重载的主轴部件。在图.所示的配置形式中，前后支承均采用成对角接触球轴承，以承受径向载荷和轴向载荷，角接触球轴承具有较好的高速性能，主轴最高转速可达，但这种轴承的承载能力小，因而这种配置适用于高速轻载和精密的数控机床主轴。在图.所示的配置形式中，前支撑采用双列圆锥滚子轴承，承受径向载荷和轴向载荷，后支承采用单列圆锥滚子轴承，这种配置径向和轴向的刚度高，可承受重载荷，尤其能承受较强的动载荷，安装与调整性能好，但主轴转速和精度的提高受到限制，因此适用于中等精度，低速与重载荷的数控机床主轴。主轴轴承的预紧对主轴滚动轴承进行预紧和合理选择预紧量，可以提高主轴部件的回转精度刚度和抗振性。滚动轴承间隙的调整或预紧，通常是通过轴承内外圈的相对轴向移动来实现的。轴承内圈移动这种方法适用于锥孔双列圆柱滚子轴承。用螺母通过套筒推动内圈在锥形轴颈上做轴向移动......”。

7、“.....在滚道上产生过盈，从而达到预紧的目的。图.所示为几种轴承内圈的预紧形式。图.轴承的预紧形式图.结构简单，但预紧量不易控制，常用于轻载机床主轴部件。图.用螺母限制内圈的移动量，易于控制预紧量。图.在主轴凸缘上均布数个螺钉以调整内圈的移动量，调整方便，但是用几个螺钉调整。易使垫圈歪斜。图.将紧靠轴承右端的垫圈做成两个半环，可以径向取出，修磨其厚度可控制预紧量的大小，调整精度较高，。修磨座圈通过修磨轴承的内外座圈，可以调整轴承的预紧力。图.所示为两种修磨的形式。修磨轴承内圈的内侧修磨轴承外圈的内侧图.修磨轴承座圈图.为轴承外围宽边相对背对背安装，这时修磨轴承内圈的内侧，使间隙增大。图.所示为外围窄边相对面对面安装，这时修磨轴承外圈的窄边。在安装时按图示的相对关系装配，并用螺母或法兰盖将两个轴承轴向压拢，使两个修磨过的端面贴紧，这样能够使两个轴承的滚道之间产生预紧。另种方法是将两个厚度不同的隔套放在两轴承内外圈之间，同样将两个轴承轴向相对压紧，使滚道之间产生预紧，隔套调整法如同时，为了减少液压推力对主轴支承的磨损......”。

8、“.....使活塞对拉杆的作用起到个缓冲的作用。同时，在换刀过程中，活塞及拉杆的内部将被加工成中空状。其间将通入定的压缩空气来清除切屑。使刀杆和主轴始终具有很好的配合精度。在伺服系统中，本课题在进给系统中选用直流伺服电动机，而在主运动系统中则选用交流伺服电动机。由于交流伺服电动机具有电刷和换向器，需要常常维修，故不适合于主运动系统中。图.所示为本课题主轴组件结构示意图。图.主轴组件结构示意图刀架拉钉主轴拉杆碟形弹簧活塞液压缸行程开关压缩空气管接头弹簧钢球端面键.主轴主轴的结构设计主轴的主要参数是指主轴前轴颈直径主轴内孔径主轴悬伸量和主轴支承跨距，见图.。图.主轴主要参数示意图.主轴轴径的确定主轴轴径通常指主轴前轴颈的直径，其对于主轴部件刚度影响较大。加大直径，可减少主轴本身弯曲变形引起的主轴轴端位移和轴承弹性变形引起的轴端位移，从而提高主轴部件刚度。但加大直径受到轴承值的限制，同时造成相配零件尺寸加大制造困难结构庞大和重量增加等，因此在满足刚度要求下应取较小值。设计时主要用类比分析的方法来确定主轴前轴颈直径......”。

9、“.....由表.查得。由于装配需要，主轴的直径总是由前轴颈向后缓慢地逐段减小的。在确定前轴径后，由式.可知前轴颈直径和后轴颈直径有如下关系.主轴内孔直径的确定主轴内孔直径与机床类型有关，主要用来通过棒料，通过拉杆镗杆或顶出顶尖等。确定孔径的原则是，为减轻主轴重量，在满足对空心主轴孔径要求和最小壁厚要求以及不削弱主轴刚度的要求下，应尽量取大值。由经验得知，当时是主轴平均直径，主轴刚度会急剧下降而当时，内孔对主轴刚度几乎无影响，可忽略不计，所以常取孔径的极限值为此时，刚度削弱小于。按照任务书的要求及综合各轴段直径的实际大小，确定内孔直径。.主轴端部形状的选择机床主轴的轴端般用于安装刀具夹持工件或夹具。在结构上，应能保证定位准确安装可靠连接牢固装卸方便，并能传递足够的扭矩。目前，主轴端部的结构形状都已标准化。.主轴悬伸量的确定主轴悬伸量是指主轴前端面到前支承径向反力作用中点般即为前径向支承中点的距离。它主要取决于主轴端部结构型式和尺寸前支承的轴承配置和密封装置等，有的还与机床其他结构参数有关，如工作台的行程等......”。