輕型龍門(mén)銑床XKQ2010×30設(shè)計(jì)

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綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題的依據(jù)和意義“十五”期間，我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品，通過(guò)引進(jìn)技術(shù)、合作生產(chǎn)等形式，在高速、高精、多軸、復(fù)合等方面，都有較大進(jìn)展。尤其是數(shù)控龍門(mén)銑床更為突出。從1999年江蘇多棱（原常州機(jī)床總廠）帶頭打破西方封鎖，研制成功具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的我國(guó)第一臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)龍門(mén)銑床以來(lái)，已有濟(jì)南二機(jī)、桂林機(jī)床、北京一機(jī)等多家推出五軸聯(lián)動(dòng)龍門(mén)加工中心和數(shù)控龍門(mén)鏜銑床。CCMT2006展會(huì)上，實(shí)力雄厚的沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)，一次推出3臺(tái)大型龍門(mén)加工中心，擺在展臺(tái)的顯赫位置。其中，4臺(tái)具有五軸聯(lián)動(dòng)功能，1臺(tái)具有五面加工功能，這是前幾次所沒(méi)有的，突出體現(xiàn)了我國(guó)龍門(mén)加工中心和數(shù)控龍門(mén)銑床在五軸聯(lián)動(dòng)功能上，開(kāi)始走向成熟。在近幾屆國(guó)內(nèi)機(jī)床展覽會(huì)上，看到我國(guó)龍門(mén)加工中心和數(shù)控龍門(mén)銑床在結(jié)構(gòu)性能、技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量等方面，都有很大提高。但是，與發(fā)達(dá)國(guó)家同類(lèi)產(chǎn)品相比，還有較大差距，首先是自主創(chuàng)新能力不夠，當(dāng)前多以仿制為主，或引進(jìn)技術(shù)合作生產(chǎn)，缺乏自主知識(shí)品牌的高檔產(chǎn)品，往往關(guān)鍵的核心技術(shù)，關(guān)鍵的功能部件，還是從國(guó)外購(gòu)買(mǎi)。例如，在CCMT2006上海機(jī)床展會(huì)上，共展出了8臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)龍門(mén)加工中心，采用的關(guān)鍵部件雙擺角銑頭，除了濟(jì)南二機(jī)和桂林機(jī)床是自己開(kāi)發(fā)的以外，其余6臺(tái)都是購(gòu)買(mǎi)意大利意薩、菲迪亞等國(guó)外公司產(chǎn)品。其次是產(chǎn)品質(zhì)量，尤其是整機(jī)可靠性，還有較大差距，這也是用戶最關(guān)注的問(wèn)題之一。應(yīng)該看到，目前除少數(shù)企業(yè)外，龍門(mén)類(lèi)產(chǎn)品技術(shù)含量普遍較低，數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化程度不高。這些都是國(guó)內(nèi)主機(jī)廠需要下大力氣認(rèn)真改進(jìn)、努力提高的地方。然而中國(guó)數(shù)控龍門(mén)銑床產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的問(wèn)題中，許多情況不容樂(lè)觀，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)業(yè)集中于勞動(dòng)力密集型產(chǎn)品；技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家；生產(chǎn)要素決定性作用正在削弱；產(chǎn)業(yè)能源消耗大、產(chǎn)出率低、環(huán)境污染嚴(yán)重、對(duì)自然資源破壞力大；企業(yè)總體規(guī)模偏小、技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等 二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題我研究的主要內(nèi)容是工作臺(tái)移動(dòng)數(shù)控龍門(mén)銑床。工作臺(tái)數(shù)控龍門(mén)銑床是指工作臺(tái)作縱向移動(dòng)的龍門(mén)銑床。工作臺(tái)移動(dòng)龍門(mén)銑床的最大特點(diǎn)是：（1）造價(jià)便宜,容易制造生產(chǎn)。工作臺(tái)移動(dòng)式龍門(mén)銑床，整機(jī)長(zhǎng)度必須兩倍于縱向行程長(zhǎng)度，而移動(dòng)式龍門(mén)銑床的整機(jī)長(zhǎng)度只需縱向行程加上龍門(mén)架側(cè)面寬度即可。（2）機(jī)床的動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。工作臺(tái)移動(dòng)式龍門(mén)銑床采用的是固定龍門(mén)架,工作臺(tái)移動(dòng)可以銑刀做切削運(yùn)動(dòng)時(shí)更加穩(wěn)定，從而保證了加工精度和機(jī)床的響應(yīng)性能。研究所考慮的設(shè)計(jì)基本原則是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、容易制造，拆卸、裝配、維修方便，配件容易得到等。三、研究步驟、方法及措施1、機(jī)械部分設(shè)計(jì)整機(jī)分為床身、龍門(mén)架、滑臺(tái)、主軸箱、三軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械部分及相關(guān)數(shù)控伺服部分?，F(xiàn)把設(shè)計(jì)過(guò)程中的重點(diǎn)闡述如下：床身是本次設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)，床身的尺寸設(shè)計(jì)影響著對(duì)整機(jī)的設(shè)計(jì)，而且設(shè)計(jì)的合理性直接影響到整機(jī)的剛度。床身的上平面即工作臺(tái)面設(shè)計(jì)有 K 條T形槽，為方便床身工作臺(tái)面和T形槽的精刨加工，槽完全貫通。床身的左、右兩下腳各設(shè)計(jì)有一個(gè)狹長(zhǎng)平面，用來(lái)安放滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副。我把導(dǎo)軌面設(shè)計(jì)在床身的兩下側(cè)，主要是考慮力的傳遞方向與卸荷問(wèn)題。因床身會(huì)受到龍門(mén)框架的重力、切削力和工件的重力，這樣的設(shè)計(jì)可使龍門(mén)框架的重力直接傳入到機(jī)床的基礎(chǔ)上，而床身只受到工件的重力。龍門(mén)框架采用的是整體龍門(mén)架的設(shè)計(jì)概念，即把橫梁與左右立柱設(shè)計(jì)成一體，雖然使鑄造和裝配調(diào)整時(shí)的難度加大，但整體龍門(mén)框架的剛性更好，更重要的是使主軸箱、滑臺(tái)等部件有了裝配基準(zhǔn)。滑臺(tái)的設(shè)計(jì)是在龍門(mén)架和主軸箱的幾何尺寸確定后，按照主軸的中心盡量貼近橫梁上的導(dǎo)軌面為原則，并把Z軸驅(qū)動(dòng)安裝位置設(shè)計(jì)在滑臺(tái)上，有效地減輕滑臺(tái)的重量。設(shè)計(jì)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)思如下：X 軸的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用雙邊齒輪齒條副加重預(yù)壓滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副，Y 軸與 X 軸采用大直徑預(yù)壓滾珠絲杠副加硬導(dǎo)軌副，且導(dǎo)軌滑動(dòng)部分貼有工程塑料，避免低速時(shí)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，而且導(dǎo)軌部分設(shè)計(jì)有斜鑲條可調(diào)裝置。這樣設(shè)計(jì)使機(jī)床的整體進(jìn)給性能得以協(xié)調(diào)，各軸的進(jìn)給速度和進(jìn)給力得到了最佳匹配。主軸箱的上下垂直運(yùn)動(dòng)Z軸采用滾珠絲杠副傳動(dòng)。由于本機(jī)床不是高速銑床，Z軸的進(jìn)給系統(tǒng)為伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)比為4的平行軸定比齒輪箱帶動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)。Z 軸的安全問(wèn)題。首先選用帶電磁剎車(chē)的伺服電動(dòng)機(jī)，其次在滾珠絲杠上裝有一雙向超越離合器，防止?jié)L珠螺母自轉(zhuǎn)引起主軸箱機(jī)械式下垂。當(dāng)然，為了保護(hù)Z軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)的精度，還在滑臺(tái)上裝有兩個(gè)平衡油缸。平衡力Q等于主軸箱部件質(zhì)量的85。主軸箱的左右移動(dòng)為Y軸，為了保證Y軸的傳動(dòng)精度，并使絲杠只受水平軸向力，故采用伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠直聯(lián)方式。筆者選用的聯(lián)軸器帶有過(guò)載保護(hù)裝置，在過(guò)載時(shí)聯(lián)軸器會(huì)自動(dòng)脫開(kāi)。2、數(shù)控系統(tǒng)選型數(shù)控系統(tǒng)采用的是西門(mén)子 4-05，因?yàn)榇讼到y(tǒng)提供了龍門(mén)軸的同步功能。使用此功能，本機(jī)床可以對(duì)龍門(mén)框架進(jìn)給軸（X1，X2）實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)械偏差的位移。運(yùn)動(dòng)的實(shí)際值可進(jìn)行連續(xù)比較，即使最小的偏差也可以得到糾正，因此提高了 軸的運(yùn)動(dòng)精度。四、研究工作進(jìn)度(一)、第一階段（1-4周）1、開(kāi)題報(bào)告（含文獻(xiàn)綜述、參考資料等）2、方案論證和方案設(shè)計(jì)（含初步的設(shè)計(jì)及計(jì)算）3、完成ppt文檔，準(zhǔn)備第一階段考核（二）、第二階段（5-10周）1、完成第一張A02、完成第二或第三張的草圖繪制（包括主要結(jié)構(gòu)）3、準(zhǔn)備外文翻譯資料4、完成ppt文檔，準(zhǔn)備第二階段考核（三）、第三階段（11-17周）1、繪制要求的其余設(shè)計(jì)圖紙2、完成外文翻譯資料3、撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)準(zhǔn)備答辯五、主要參考文獻(xiàn)1. 林宋，田建君編.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20032. 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