【正文】 1 河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目： xk100 立式數(shù)控銑床的設(shè)計(jì) 系（分院） 機(jī)電管理系 學(xué)生姓名 穆嘉明 學(xué) 號(hào) 0 8311039 專業(yè)名稱 數(shù)控加工 指導(dǎo)教師 李松齡 2 0 13 年 3 月 15 日 2 河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 姓 名 穆嘉明 專 業(yè) 數(shù)加 班 級(jí) 105 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 xk100 立式數(shù)控銑床的設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題的目的與意義 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)和裝備方面對(duì)我國(guó)實(shí)行封鎖和限制政策?？傊?，大力發(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。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的資料收集情況（含指定參考資料） ① 中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì) 行業(yè)發(fā)展部 .CIMT2021 巡禮［ J］ .世 界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng)， 2021(3)： 1820. ② 梁訓(xùn)王宣 ,周延佑 .機(jī)床技術(shù)發(fā)展的新動(dòng)向［ J］ .世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng)，2021(3)： 2128. ③ 中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì) 數(shù)控系統(tǒng)分會(huì) .CIMT2021 巡禮［ J］ .世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng)， 2021(5)： 1317. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度計(jì)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(guān)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(wù)日期 2021年 11月 15 日 要求完成日期 2021年 3 月 15日 學(xué)生簽名： 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 2021年 月 日 系（分院） 主任（院長(zhǎng)）簽名： 年 月 日 3 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師評(píng)閱意見表 姓 名 穆嘉明 學(xué) 號(hào) 08311039 性 別 男 專 業(yè) 數(shù)加 班 級(jí) 105 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 xk100 立式數(shù)控銑床的設(shè)計(jì) 評(píng) 閱 意 見 成績(jī) 指導(dǎo)教師簽字 2021 年 4 月 5日 4 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯意見表 姓 名 穆嘉明 學(xué) 號(hào) 08311039 性 別 男 專 業(yè) 數(shù)加 班 級(jí) 105 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用與維護(hù) 答辯時(shí)間 地 點(diǎn) 答辯 小組 成員 姓 名 職 稱 學(xué) 歷 從事專業(yè) 組 長(zhǎng) 成 員 秘 書 答 辯 小 組 意 見 答 辯 成 績(jī)： 答辯小組組長(zhǎng)簽名： 年 月 日 5 xk100立式數(shù)控銑床的設(shè)計(jì) 楊柳 [摘要］ 本文根據(jù)公司生產(chǎn)加工需要改裝一臺(tái)銑床 , 主要用于銑削平面和鉆孔，對(duì)主軸部件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)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(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的總效率η確定機(jī)床傳動(dòng)的功率Ｐ = KW，然后，根據(jù)機(jī)床傳遞的功率Ｐ來選擇電機(jī)的類型。為了滿足主軸的轉(zhuǎn)速要求，選擇合適的傳動(dòng)比和軸承。 [關(guān)鍵詞 ] 銑床 主軸 設(shè)計(jì) 校核 第一章 數(shù)控銑床的介紹 數(shù)控機(jī)床集計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)控制、傳感測(cè)量、機(jī)械制造、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)于一體，是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，他的發(fā)展和運(yùn)用，開創(chuàng)了制 造業(yè)的新時(shí)代，數(shù)控技術(shù)水平的高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標(biāo)志，他實(shí)現(xiàn)加工機(jī)床及生產(chǎn)過程數(shù)控化，已成為當(dāng)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(qiáng)的數(shù)控機(jī)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(chǔ)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(fù)雜，需要解決的技術(shù)問題也最多，因此人們?cè)谘芯亢烷_發(fā)數(shù)控系統(tǒng)及自動(dòng)編程語言的軟件時(shí)，也一直把銑削加工作為重點(diǎn)。 數(shù)控技術(shù)是當(dāng)今工業(yè)產(chǎn)品自動(dòng)化發(fā)展中處于核心地位的一種高技術(shù)。第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床問世于美國(guó)，是為了適應(yīng)航空工業(yè) 制造復(fù)雜零件的需要而產(chǎn)生的， 70年代初以前，美國(guó)處于領(lǐng)先的地位， 70 年代中期，前蘇聯(lián)生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床在數(shù)量上趕超美國(guó)成為第一。 1981 年，日本超過了其他國(guó)家而成為世界上最大的數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)國(guó)家。 在國(guó)外數(shù)控機(jī)床的數(shù)量中，最多的是普通數(shù)控機(jī)床，特別是數(shù)控車床，但是 6 發(fā)展最快的則是可以自動(dòng)換刀具的加工中心，目前國(guó)際上研制的數(shù)控設(shè)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(guó)的機(jī)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(jìn)入實(shí)用階段，但直至 80 年代處由于引進(jìn)了國(guó)外數(shù)控系統(tǒng)及其關(guān)鍵 器件，數(shù)控技術(shù)生產(chǎn)中才獲得較好的應(yīng)用，我國(guó)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(jī)床和 3000 套經(jīng)濟(jì)型數(shù)控裝置的能力。我國(guó)已建立了以中，低檔數(shù)控機(jī)床為主的產(chǎn)業(yè)體系， 20世紀(jì) 90 年代主要發(fā)展高檔數(shù)控機(jī)床。隨著科學(xué)生產(chǎn)力的發(fā)展，機(jī)床設(shè)備數(shù)控化率的提高已是衡量一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。據(jù)最近有關(guān)資料表明，我國(guó)機(jī)床總有量 380 余萬臺(tái)，其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有 萬臺(tái)，即我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率還不到 3%，而一些發(fā)達(dá)國(guó)家早已達(dá)到 20%以上，因此，我國(guó)機(jī)械制造水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距很大，設(shè)備陳舊，技術(shù) 水平落后，嚴(yán)重的影響了生產(chǎn)力的發(fā)展。 提高機(jī)床數(shù)控化率有兩個(gè)途徑：一是購(gòu)買新的數(shù)控機(jī)床；二是對(duì)舊機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造。這對(duì)于我國(guó)一個(gè)機(jī)床擁有量極大（其中大部分機(jī)床年齡較長(zhǎng)），而當(dāng)前經(jīng)濟(jì)財(cái)力又不足的發(fā)展中國(guó)家來說，采用舊機(jī)床改造來提高設(shè)備的先進(jìn)性和數(shù)控化率，是一個(gè)及其有效和實(shí)用的途徑。 數(shù)控機(jī)床集計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)控制、傳感測(cè)量、機(jī)械制造、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)于一體，是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，他的發(fā)展和運(yùn)用，開創(chuàng)了制造業(yè)的新時(shí)代，數(shù)控技術(shù)水平的高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標(biāo)志，他實(shí)現(xiàn)加工機(jī)床及生 產(chǎn)過程數(shù)控化，已成為當(dāng)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(qiáng)的數(shù)控機(jī)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(chǔ)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(fù)雜，需要解決的技術(shù)問題也最多，因此人們?cè)谘芯亢烷_發(fā)數(shù)控系統(tǒng)及自動(dòng)編程語言的軟件時(shí)，也一直把銑削加工作為重點(diǎn)。 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(yīng)用越來越廣泛，主要具有下列功能： 點(diǎn)位控制功能 利用這一功能，數(shù)控銑床可以進(jìn)行只需要作點(diǎn)位控制的磚孔、 擴(kuò)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(bǔ)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具運(yùn)動(dòng)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(duì)非圓曲線（橢圓、拋物線、雙曲線等二次曲線及對(duì)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(dòng)補(bǔ)償功能 使用這一功能，在編程時(shí)可以很方便地按工件實(shí)際輪廓形狀和尺寸進(jìn)行編程計(jì)算，而加工中可以使刀具中心自動(dòng)偏離工件輪廓一個(gè)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(bǔ)償量的方法來彌補(bǔ)銑刀制造的尺寸精度誤差，擴(kuò)大刀具直徑選用范圍及刀具返修刃磨的允許誤差。 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償功能 利用該功能可以自動(dòng)改變切削平面高度，同時(shí)可以降低在制造與返修時(shí)對(duì)刀具長(zhǎng)度尺寸的精度要求，還可彌補(bǔ)軸向?qū)Φ墩`差。 鏡像加工功能 鏡像加工也稱為軸對(duì)稱加工。對(duì)于一個(gè)軸對(duì)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(duì)空進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸、鍃和鏜加工時(shí)，加工的基本動(dòng)作是：刀具無切削快速到達(dá)孔位 — 慢速切削進(jìn)給 — 快速退回。對(duì)于這種典型化動(dòng)作，可以專門設(shè)計(jì)一段程序（子程序）在需要的時(shí)候進(jìn)行掉用來實(shí)現(xiàn)上述加工循環(huán)，特別是在加工許多相同的孔時(shí)，應(yīng)用固定循環(huán)功能可以大大簡(jiǎn)化程序。 數(shù)控銑床的主要特點(diǎn) 高柔性及工序復(fù)合化 數(shù)控銑床具有柔性（可變性）高和工序復(fù)合化的特點(diǎn)。所謂“柔性”即靈活、通用和萬能性，可以適應(yīng)加工不同形狀工件的自動(dòng)化機(jī)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(shè)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(dāng)量（即每發(fā)出一個(gè)脈沖后滑板的移動(dòng)量）一般為。高精度的數(shù)控系統(tǒng)可達(dá) ，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(jìn)行精度校正和補(bǔ)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(shí)間包括機(jī)動(dòng)時(shí)間和輔助時(shí)間量部分。 數(shù)控銑床能夠有效的減少這量部分時(shí)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(qiáng)力切削，有效的節(jié)省了機(jī)動(dòng)時(shí)間。數(shù)控銑床移動(dòng)部件的快速移動(dòng)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(yùn)動(dòng)速度，消耗在快進(jìn)、快退和定位的時(shí)間要比一般銑床少的多。 數(shù)控銑床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量都是無級(jí)變速的。因此，有利于選擇最佳切削用量。 減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度 數(shù)控銑床對(duì)零件加工是按事先編好的程序自動(dòng)完成的。操作者除了操作鍵盤、裝卸工件和中間測(cè)量及觀察機(jī)床運(yùn)動(dòng)外，不需要進(jìn)行繁重的重復(fù)性手工操作，可 大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。 由于數(shù)控銑床具有以上獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，因此數(shù)控銑床已成為機(jī)械制造業(yè)的主要設(shè)備。但是，數(shù)控銑床的編程操作比較復(fù)雜，對(duì)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(tái)銑床 ,主要用于銑削平面和鉆孔，對(duì)主軸部件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)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(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的總效率η確定機(jī)床傳動(dòng)的功 率Ｐ，然后，根據(jù)機(jī)床傳遞的功率Ｐ來選擇電機(jī)的類型。為了滿足主軸的轉(zhuǎn)速要求，選擇合適的傳動(dòng)比和軸承。 第二章 總體設(shè)計(jì)方案 XK100 立式數(shù)控銑床要達(dá)到的技術(shù)要求：主軸轉(zhuǎn)速 40 r/min～ 4000r/min，換刀時(shí)間 ，換刀的時(shí)間靠打刀缸的性能來保證。工作臺(tái)的行程 1000 500， 9 工作臺(tái)所加工零件的類型為鋁件和一些鋼件。主軸采用 BT50、的刀柄和拉抓。 XK100 立式數(shù)控銑床具有加工中心的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)換刀，自動(dòng)變速，變速方法采用無級(jí)變速加有級(jí)變速。無級(jí)變速采用交流變頻調(diào)速電機(jī)，實(shí)現(xiàn)兩極變速，變 速過程中齒輪的嚙合通過離合器的得電和失電來實(shí)現(xiàn)。為了滿足主軸的轉(zhuǎn)速要求選擇帶輪的傳動(dòng)比為 2，減速傳動(dòng)；齒輪的傳動(dòng)比為 ，兩對(duì)齒輪嚙合，一對(duì)齒輪實(shí)現(xiàn)增速傳動(dòng)，另一對(duì)實(shí)現(xiàn)減速傳動(dòng)。 XK100 立式數(shù)控銑床主軸部件的設(shè)計(jì)主要有軸以及軸上零件、拉桿的設(shè)計(jì)，選擇合適的電機(jī)，滿足切削時(shí)的功率要求，選擇電機(jī)時(shí)根據(jù)典型切削工藝求得切削是需要的功率；打刀缸的選擇，首先根據(jù)換刀所要達(dá)到的時(shí)間，其次，根據(jù)碟形彈簧拉緊刀柄的力，打刀缸動(dòng)作是所產(chǎn)生的力應(yīng)稍大于彈簧的拉緊力。 第三章 電機(jī)的選擇 現(xiàn)在的數(shù)控銑床能夠?qū)崿F(xiàn)無級(jí)變速 或無級(jí)變速加有級(jí)變速，數(shù)控銑床一般都采用由直流或交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)的電氣無級(jí)調(diào)速。由于數(shù)控銑床的運(yùn)動(dòng)調(diào)速范圍較大，單靠調(diào)速電機(jī)無法滿足這么大的調(diào)速范圍，另一方面調(diào)速電機(jī)的功率扭矩特性也難于直接與機(jī)床的功率和轉(zhuǎn)矩要求相匹配。因此，數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)變速系統(tǒng)常常在無級(jí)變速電機(jī)之后串聯(lián)機(jī)械有級(jí)變速傳動(dòng)，以滿足機(jī)床要求的調(diào)速范圍和轉(zhuǎn)矩特性。 確定主軸傳動(dòng)功率 數(shù)控銑床的加工范圍一般都比較大，所傳動(dòng)的額定功率可以根據(jù)