【正文】 體加工，可以大大提高銑床的自動化水平和工藝范圍以及工作效率?？傊遢S數(shù)控技術(shù)仍舊是一個薄弱環(huán)節(jié)。對于數(shù)控機床設備的主要技術(shù)要求是多軸、高速、剛性好、功率大；對坐標數(shù)的需求，以 3～ 5 軸聯(lián)動為主。這些機床均已達到國際先進水平，體現(xiàn)出我國機床工業(yè)為國防尖端工業(yè)發(fā)展提供裝備的實力又有突破性提高。 3. 刀具半徑補償 在五軸聯(lián)動 NC 程序中，刀具長度補償功能仍然有效，而刀具半徑補償卻失效了。 五軸數(shù)控加工的操作和編程技能密切相關，經(jīng)驗豐富的編程、操作人員的缺乏，是五軸數(shù)控技術(shù)普及的一大阻力。 五軸數(shù)控技術(shù)具有許多優(yōu)越性，但到目前為止，五軸數(shù)控技術(shù)的應用仍然局限于少數(shù)資金雄厚的部門，并且仍然存在尚未解決的難題。 床發(fā)展的新方向 —— 復合化 近幾年國際、國內(nèi)機床展表明，數(shù)控機床正朝著高速度、高精度、復合化的方向發(fā)展。平頭刀加工是以面帶成形，可以保證高速切削，因而加工后的表面更連續(xù)光滑。國際上把五軸聯(lián)動數(shù)控技術(shù)作為一個國家生產(chǎn)設備自動化技術(shù)水平的標志。 關鍵詞 五軸控制 五軸聯(lián)動 虛擬制造 技術(shù) 虛擬裝配 畢 業(yè) 設 計 論 文 第 3 頁 共 41 頁 ABSTRACT Along with the development of the manufacturing industry, high speed,high efficiency, high precision and high rigidity have been the main developing trend of numericcontrol machine tools. To meet the need of numericcontrol machine tools’ development, fiveaxis head have bee an important development trend now. The main task of the design is the design of 5axis head is a kind of equipment in 5axis With strong numerical function, the machine tool is the key equipment in the efficient and highaccurate machining of curlyfaced . workpiece, namely. Variation molds, vane of water turbine and steam turbine, shipused propeller, promoter and gears. It can clip a workpiece going through milling, boring and drilling, it can also process. A variety of workpieces with plex outlook and cavities. It is capable of drilling and milling. It can be applied to all kinds of mechanic manufactures?？梢淮窝b夾工件在多種空間角度進行銑、鏜 、鉆等工序加工，加工各種具有復雜輪廓表面、型腔的工件，可作銑、鏜、鉆孔等加工。為了滿足當前數(shù)控機床市場的需要，五軸聯(lián)動銑頭已經(jīng)成為了當今一個重要的發(fā)展趨勢。 本次畢業(yè)設計的主要任務是五軸高速數(shù)控雕銑機的銑頭設計。廣泛適用于各種機械制造業(yè)，特別是模具制造業(yè)。 especially molds manufacture. It can control five axis, simultaneous operate five axis. At a high speed the spindle electrical machinery uses driving system, which enables the spindle to vary speeds infinitely. With a mand of the baric functions of the Pro/E software, different parts of the machine tool are designed, assembled ， thus achieving the desired requirement. 畢 業(yè) 設 計 論 文 第 4 頁 共 41 頁 Keywords control five axis simultaneous operate five axis virtual－ made virtual－ assembly 畢 業(yè) 設 計 論 文 第 5 頁 共 41 頁 目 錄 第一章 概述 6 國內(nèi)外相關技術(shù)現(xiàn)狀 6 課題研究涉及內(nèi)容 9 第二章 五軸銑頭的結(jié)構(gòu)設計 11 整體方案設計研究 11 銑頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)細化設計及計算 13 A 軸傳動 的 設計及計算 13 C 軸傳動的設計及計算 21 第三章 PRO/E 虛擬建模 造型及 裝配 27 虛擬制造技術(shù)及其軟件介紹 27 五 軸銑頭中零件的造型及裝配 30 第四章 技術(shù)經(jīng)濟分析 36 設計結(jié)論及致謝 參考文獻 畢 業(yè) 設 計 論 文 第 6 頁 共 41 頁 第一 章 概述 第一節(jié) 國內(nèi)外相關技術(shù)現(xiàn)狀 五軸數(shù)控技術(shù)在數(shù)控加工領域里一枝獨秀，它是連續(xù)平滑、復雜曲面加工的代名詞，但該技術(shù)在全球范圍內(nèi)一直沒有得到普及 .五軸數(shù)控加工技術(shù)是加工連續(xù)、平滑、復雜曲面的主要手段 .早在20 世紀 60 年代，國外航空工業(yè)生產(chǎn)中就開始采用五軸數(shù)控銑床。由于其特殊的地位，特別是對于航空、航天、軍事工業(yè)的重要影響，以及技術(shù)上的復雜性，西方工業(yè)發(fā)達國家一直把五軸數(shù)控系統(tǒng)作為戰(zhàn)略物資實行出口許可證制度，對我國實行禁運，限制我國國防、軍事工業(yè)發(fā)展。五軸加工可以采用更大的行距和步距，因而效率更高。復合化的目標是在一臺機床上利用一次裝夾完成大部分或全部切削加工，以保證工件的位置精度，提高加工效率。五軸數(shù)控技術(shù)久 久未能得以廣泛普及主要因為五軸數(shù)控加工由于干涉和刀具在加工空間的位姿控制、數(shù)控編程、數(shù)控系統(tǒng)和機床結(jié)構(gòu)遠比三軸機床復雜得多。 2. 對 NC插補控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)要求十分嚴 格 五軸機床的運動是五個坐標軸運動的合成。以圓柱銑刀進行接觸成形銑削時，需要對不同直徑的刀具編制不同的程序。中國機床工業(yè)的發(fā)展，利用自己研制的高、精、尖產(chǎn)品參與國際競爭，打破了國際技術(shù)壟斷，國際機床巨頭們不愿失去中國這個大有潛力可挖的市場，于是蜂擁而來，把他們的產(chǎn)品“送上門來”：國外展團共展出五軸加工中心 8臺、五軸車銑加工中心一臺、五軸數(shù)控刀具磨床 5臺。對于關鍵零件形狀復雜的行業(yè)，如航空、電力、船舶、模具制造業(yè)等，其生產(chǎn)部門對多軸機床要求比例較大，新增五軸數(shù)控機床大約占數(shù)控機床總數(shù)的 70％～ 80％。高校擁有雄厚的科研開發(fā)力量，是高科技的前沿陣地，若與機床制造企業(yè)優(yōu)勢互補，強強聯(lián)合，勢必加快五軸數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)品化的進程。研究開發(fā)五軸加工中心要求具有較高的性能技術(shù)指標，不僅要具有多坐標復雜曲面的加工功能，而且還要滿足高速度、高剛度和高精度的要求。 根據(jù)主軸的方向，傳統(tǒng)的 CNC 加工 中心通常被分為立式和臥式兩類 ，本次設計的主要任務是立式銑削五軸 聯(lián)動銑頭，它具有較強的數(shù)控功能，可以加工各種復雜輪廓表面的工件。安裝專用刀桿及附件，可以加工平面，斜面、螺旋面、溝槽、花鍵、弧形槽等等。 五軸銑頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設計需要完成沿 X軸轉(zhuǎn)動的 A軸擺動的結(jié)構(gòu)設計和沿著 Y軸轉(zhuǎn)動的 C 軸擺動的結(jié)構(gòu)設計， A軸擺動的角度范圍在 110 度到 +110 度之內(nèi)，而 C軸的結(jié)構(gòu)則可以沿著 C軸方向旋轉(zhuǎn)一周。這種結(jié)構(gòu)基本可以滿足 A、C 軸方向的擺動，但將 A 軸的電機放在銑頭中使整個銑頭的尺寸增大，為了克服這一缺點，并使整個銑頭的尺寸變小，結(jié)構(gòu)更加緊湊，對此方案進行修改，提出了以下方案： 方案二： 在方案二中，將銑頭設計成上圖所 示，這樣 A 軸電機就可以放在滑枕中，從而減小了銑頭的體積，傳動方式改用蝸輪蝸桿傳動和同步帶傳動，同樣使銑頭的結(jié)構(gòu)緊湊 。 第二節(jié) 銑頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)細化設計及計算 A 軸傳動的設計及計算 在 A軸的結(jié)構(gòu)設計中， 包括以下幾個部分： 連接和電主軸中供電和冷卻所涉及的結(jié)構(gòu)設計 、蝸桿的設計，蝸輪蝸桿在銑頭內(nèi)的支承 畢 業(yè) 設 計 論 文 第 14 頁 共 41 頁 主軸系統(tǒng)單元采用電主軸，其結(jié)構(gòu)緊湊，運行平穩(wěn)，動態(tài)精度和靜態(tài)精度好，易于實現(xiàn)高速化，從而提高生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。 為解決電主軸和銑頭的連接問題，本次設計中專門設計了一個電主軸套， 不僅解決了電主軸的供電和冷卻的問題，還方便了電主軸在銑頭上的安裝。工作載荷較穩(wěn)定。 21