【正文】 1 河南職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計（論文） 題目： xk100 立式數(shù)控銑床的設計 系（分院） 機電管理系 學生姓名 穆嘉明 學 號 0 8311039 專業(yè)名稱 數(shù)控加工 指導教師 李松齡 2 0 13 年 3 月 15 日 2 河南職業(yè)技術學院機電工程系 畢業(yè)設計（論文）任務書 姓 名 穆嘉明 專 業(yè) 數(shù)加 班 級 105 畢業(yè)設計（論文） 題 目 xk100 立式數(shù)控銑床的設計 畢業(yè)設計（論文）選題的目的與意義 當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術，以提高制造能力和水 平，提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控技術及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術及其產(chǎn)業(yè)，而且在 “ 高精尖 ” 數(shù)控關鍵技術和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策?？傊?，大力發(fā)展以數(shù)控技術為核心的先進制造技術已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。 畢業(yè)設計（論文）的資料收集情況（含指定參考資料） ① 中國機床工具工業(yè)協(xié)會 行業(yè)發(fā)展部 .CIMT2021 巡禮［ J］ .世 界制造技術與裝備市場， 2021(3)： 1820. ② 梁訓王宣 ,周延佑 .機床技術發(fā)展的新動向［ J］ .世界制造技術與裝備市場，2021(3)： 2128. ③ 中國機床工具工業(yè)協(xié)會 數(shù)控系統(tǒng)分會 .CIMT2021 巡禮［ J］ .世界制造技術與裝備市場， 2021(5)： 1317. 畢業(yè)設計（論文）工作進度計劃 1． 2021 年 11 月初接受論文作業(yè) 2． 2021 年 11 月中旬提交論文題目 3． 2021 年 11 月下旬，通過到圖書館及上網(wǎng)查找有關論文資料，提交論文提綱 4． 2021 年 11 月 — 2021 年 12月提交論文初稿及修改論文內(nèi)容 5． 2021 年 12 月定稿 接受任務日期 2021年 11月 15 日 要求完成日期 2021年 3 月 15日 學生簽名： 年 月 日 指導教師簽名： 2021年 月 日 系（分院） 主任（院長）簽名： 年 月 日 3 畢業(yè)設計（論文）指導教師評閱意見表 姓 名 穆嘉明 學 號 08311039 性 別 男 專 業(yè) 數(shù)加 班 級 105 畢業(yè)設計（論文） 題 目 xk100 立式數(shù)控銑床的設計 評 閱 意 見 成績 指導教師簽字 2021 年 4 月 5日 4 畢業(yè)設計（論文）答辯意見表 姓 名 穆嘉明 學 號 08311039 性 別 男 專 業(yè) 數(shù)加 班 級 105 畢業(yè)設計（論文） 題 目 數(shù)控機床的應用與維護 答辯時間 地 點 答辯 小組 成員 姓 名 職 稱 學 歷 從事專業(yè) 組 長 成 員 秘 書 答 辯 小 組 意 見 答 辯 成 績： 答辯小組組長簽名： 年 月 日 5 xk100立式數(shù)控銑床的設計 楊柳 [摘要］ 本文根據(jù)公司生產(chǎn)加工需要改裝一臺銑床 , 主要用于銑削平面和鉆孔，對主軸部件進行重新設計，但仍要用原來的主軸箱，要求主軸的轉(zhuǎn)速范圍為 40r/min— 4000r/min，查機械設計手冊確定典型的切削工藝可以求得主軸的切削功率為 ，根據(jù)切削功率 pc與主運動傳動鏈的總效率η確定機床傳動的功率Ｐ = KW，然后，根據(jù)機床傳遞的功率Ｐ來選擇電機的類型。為了滿足主軸的轉(zhuǎn)速要求，選擇合適的傳動比和軸承。 [關鍵詞 ] 銑床 主軸 設計 校核 第一章 數(shù)控銑床的介紹 數(shù)控機床集計算機技術、電子技術、自動控制、傳感測量、機械制造、網(wǎng)絡通訊技術于一體，是典型的機電一體化產(chǎn)品，他的發(fā)展和運用，開創(chuàng)了制 造業(yè)的新時代，數(shù)控技術水平的高低已成為衡量一個國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標志，他實現(xiàn)加工機床及生產(chǎn)過程數(shù)控化，已成為當今制造業(yè)的發(fā)展方向。數(shù)控銑床是一種加工功能很強的數(shù)控機床，目前迅速發(fā)展起來的加工中心、柔性加工單元都是在數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床的基礎上產(chǎn)生的，兩者都離不開銑削方式。由于數(shù)控銑削工藝最復雜，需要解決的技術問題也最多，因此人們在研究和開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)及自動編程語言的軟件時，也一直把銑削加工作為重點。 數(shù)控技術是當今工業(yè)產(chǎn)品自動化發(fā)展中處于核心地位的一種高技術。第一臺數(shù)控機床問世于美國，是為了適應航空工業(yè) 制造復雜零件的需要而產(chǎn)生的， 70年代初以前，美國處于領先的地位， 70 年代中期，前蘇聯(lián)生產(chǎn)的數(shù)控機床在數(shù)量上趕超美國成為第一。 1981 年，日本超過了其他國家而成為世界上最大的數(shù)控機床生產(chǎn)國家。 在國外數(shù)控機床的數(shù)量中，最多的是普通數(shù)控機床，特別是數(shù)控車床，但是 6 發(fā)展最快的則是可以自動換刀具的加工中心，目前國際上研制的數(shù)控設備則是由加工中心為主體的柔性加工單元及柔性制造系統(tǒng)。 我國的機床數(shù)控行業(yè)起步 1961 年，到現(xiàn)在已有 45 年多的歷史了， 70 年代中期開始進入實用階段，但直至 80 年代處由于引進了國外數(shù)控系統(tǒng)及其關鍵 器件，數(shù)控技術生產(chǎn)中才獲得較好的應用，我國目前狀況是：數(shù)控系統(tǒng)已形成年產(chǎn)500 套多功能數(shù)控機床和 3000 套經(jīng)濟型數(shù)控裝置的能力。我國已建立了以中，低檔數(shù)控機床為主的產(chǎn)業(yè)體系， 20世紀 90 年代主要發(fā)展高檔數(shù)控機床。隨著科學生產(chǎn)力的發(fā)展，機床設備數(shù)控化率的提高已是衡量一個國家機械制造業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志。據(jù)最近有關資料表明，我國機床總有量 380 余萬臺，其中數(shù)控機床總數(shù)只有 萬臺，即我國機床數(shù)控化率還不到 3%，而一些發(fā)達國家早已達到 20%以上，因此，我國機械制造水平與發(fā)達國家相比差距很大，設備陳舊，技術 水平落后，嚴重的影響了生產(chǎn)力的發(fā)展。 提高機床數(shù)控化率有兩個途徑：一是購買新的數(shù)控機床；二是對舊機床進行數(shù)控改造。這對于我國一個機床擁有量極大（其中大部分機床年齡較長），而當前經(jīng)濟財力又不足的發(fā)展中國家來說，采用舊機床改造來提高設備的先進性和數(shù)控化率，是一個及其有效和實用的途徑。 數(shù)控機床集計算機技術、電子技術、自動控制、傳感測量、機械制造、網(wǎng)絡通訊技術于一體，是典型的機電一體化產(chǎn)品，他的發(fā)展和運用，開創(chuàng)了制造業(yè)的新時代，數(shù)控技術水平的高低已成為衡量一個國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標志，他實現(xiàn)加工機床及生 產(chǎn)過程數(shù)控化，已成為當今制造業(yè)的發(fā)展方向。數(shù)控銑床是一種加工功能很強的數(shù)控機床，目前迅速發(fā)展起來的加工中心、柔性加工單元都是在數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床的基礎上產(chǎn)生的，兩者都離不開銑削方式。由于數(shù)控銑削工藝最復雜，需要解決的技術問題也最多，因此人們在研究和開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)及自動編程語言的軟件時，也一直把銑削加工作為重點。 數(shù)控銑床的主要功能 數(shù)控銑床可以分為立式、臥式和立臥兩用式數(shù)控銑床，數(shù)控銑床的應用越來越廣泛，主要具有下列功能： 點位控制功能 利用這一功能，數(shù)控銑床可以進行只需要作點位控制的磚孔、 擴孔、忽孔、鉸孔和鏜孔等加工。 7 連續(xù)輪廓控制功能 數(shù)控銑床通過直線和圓弧插補，可以實現(xiàn)對刀具運動軌跡的連續(xù)輪廓控制，加工出由直線和圓弧兩種幾何要素構(gòu)成的平面輪廓工件。對非圓曲線（橢圓、拋物線、雙曲線等二次曲線及對數(shù)螺旋線、阿基米德螺旋線和列表曲線等）構(gòu)成的平面輪廓，在經(jīng)過直線或圓弧逼近后也可以加工。除此之外，還可以加工一些空間曲面。 刀具半徑自動補償功能 使用這一功能，在編程時可以很方便地按工件實際輪廓形狀和尺寸進行編程計算，而加工中可以使刀具中心自動偏離工件輪廓一個刀具半徑，加工出符合要求的輪 廓表面。也可以利用該功能，通過改變刀具半徑補償量的方法來彌補銑刀制造的尺寸精度誤差，擴大刀具直徑選用范圍及刀具返修刃磨的允許誤差。 刀具長度補償功能 利用該功能可以自動改變切削平面高度，同時可以降低在制造與返修時對刀具長度尺寸的精度要求，還可彌補軸向?qū)Φ墩`差。 鏡像加工功能 鏡像加工也稱為軸對稱加工。對于一個軸對稱形狀的工件來說，利用這一功能，只要編出一半形狀的加工程序就可完成全部加工了。 固定循環(huán)功能 利用數(shù)控銑床對空進行鉆、擴、鉸、鍃和鏜加工時，加工的基本動作是：刀具無切削快速到達孔位 — 慢速切削進給 — 快速退回。對于這種典型化動作，可以專門設計一段程序（子程序）在需要的時候進行掉用來實現(xiàn)上述加工循環(huán)，特別是在加工許多相同的孔時，應用固定循環(huán)功能可以大大簡化程序。 數(shù)控銑床的主要特點 高柔性及工序復合化 數(shù)控銑床具有柔性（可變性）高和工序復合化的特點。所謂“柔性”即靈活、通用和萬能性，可以適應加工不同形狀工件的自動化機床。數(shù)控銑床的發(fā)展已經(jīng)模糊了粗、精加工工序的概念，打破了傳統(tǒng)的工序界限和分開加工的工藝規(guī)程，可最大限度地提高設備利用率。 數(shù)控銑床一般都能完成鉆孔、鏜孔、鉸孔、銑 平面、銑斜面、銑槽、銑曲面（凸輪）、攻螺紋等加工。而且，一般情況下，可以在一次裝夾中，完成所需的加工工序。 加工精度提高 8 目前數(shù)控裝置的脈沖當量（即每發(fā)出一個脈沖后滑板的移動量）一般為。高精度的數(shù)控系統(tǒng)可達 ，一般情況下可以保證工件的加工精度。另外，數(shù)控加工可避免工人的操作誤差，一批加工工件的尺寸同一性比較好（包括工件的主要尺寸和倒角等尺寸的同一性），而且還可以利用軟件進行精度校正和補償，大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量。 生產(chǎn)效率高 零件加工所需要的時間包括機動時間和輔助時間量部分。 數(shù)控銑床能夠有效的減少這量部分時間，因而加工生產(chǎn)率比一般銑床高得多。良好的結(jié)構(gòu)剛性允許數(shù)控銑床大切削用量的強力切削，有效的節(jié)省了機動時間。數(shù)控銑床移動部件的快速移動和定位采用了加速和減速措施，因而選用了很高的空行程運動速度，消耗在快進、快退和定位的時間要比一般銑床少的多。 數(shù)控銑床的主軸轉(zhuǎn)速和進給量都是無級變速的。因此，有利于選擇最佳切削用量。 減輕操作者的勞動強度 數(shù)控銑床對零件加工是按事先編好的程序自動完成的。操作者除了操作鍵盤、裝卸工件和中間測量及觀察機床運動外，不需要進行繁重的重復性手工操作，可 大大減輕勞動強度。 由于數(shù)控銑床具有以上獨特的優(yōu)點，因此數(shù)控銑床已成為機械制造業(yè)的主要設備。但是，數(shù)控銑床的編程操作比較復雜，對編程人員的素質(zhì)要求較高。否則很難發(fā)揮數(shù)控銑床的作用。 本文根據(jù)公司生產(chǎn)加工需要改裝一臺銑床 ,主要用于銑削平面和鉆孔，對主軸部件進行重新設計，但仍要用原來的主軸箱，要求主軸的轉(zhuǎn)速范圍為 40r/min— 4000r/min，查機械設計手冊確定典型的切削工藝可以求得主軸的切削功率為，根據(jù)切削功率 pc與主運動傳動鏈的總效率η確定機床傳動的功 率Ｐ，然后，根據(jù)機床傳遞的功率Ｐ來選擇電機的類型。為了滿足主軸的轉(zhuǎn)速要求，選擇合適的傳動比和軸承。 第二章 總體設計方案 XK100 立式數(shù)控銑床要達到的技術要求：主軸轉(zhuǎn)速 40 r/min～ 4000r/min，換刀時