【正文】 相比差距很大。4. 后置處理器五軸機(jī)床和三軸機(jī)床不同之處在于它還有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)五軸數(shù)控機(jī)床的后置處理器還有待進(jìn)一步開發(fā)。因此要求控制器有更高的運(yùn)算精度。目前，五軸數(shù)控技術(shù)在全球范內(nèi)普遍存在以下問(wèn)題。國(guó)外數(shù)控鏜銑床、加工中心為適應(yīng)多面體和曲面零件加工，均采用多軸加工技術(shù)，包括五軸聯(lián)動(dòng)功能。2. 擴(kuò)大工藝范圍有些形狀復(fù)雜的零部件，如導(dǎo)風(fēng)輪、發(fā)動(dòng)機(jī)上的整體葉輪，由于葉片本身扭曲和各曲面間相互位置限制，加工時(shí)需要轉(zhuǎn)動(dòng)刀具軸線，否則很難甚至無(wú)法加工。因而，研究五軸數(shù)控加工技術(shù)對(duì)國(guó)家科技力量和綜合國(guó)力的提高有重要意義。目前五軸數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用仍然局限于航空、航天及其相關(guān)工業(yè)。它可以實(shí)現(xiàn)五軸控制、五軸聯(lián)動(dòng)，高速運(yùn)轉(zhuǎn)。五軸頭是五軸聯(lián)動(dòng)加工中心上所聯(lián)接的一種裝置。畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文五軸高速數(shù)控雕銑機(jī)銑頭設(shè)計(jì)摘 要隨著制造業(yè)的發(fā)展，高速度、高效率、高精度和高剛度已經(jīng)成為當(dāng)今數(shù)控機(jī)床發(fā)展的主要方向。該機(jī)床具有很強(qiáng)的數(shù)控功能，可以高效率高精度加工空間曲面類零件，如各類模具、水輪機(jī)和汽輪機(jī)葉片、三元流離心壓氣機(jī)、船用螺旋槳和推進(jìn)器及螺旋錐齒輪的關(guān)鍵設(shè)備。在掌握PRO/E軟件的基本功能后，對(duì)機(jī)床的各部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建模，然后，進(jìn)行裝配和運(yùn)動(dòng)仿真，達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控是數(shù)控技術(shù)中難度最大、應(yīng)用范圍最廣的技術(shù)，它集計(jì)算機(jī)控制、高性能伺服驅(qū)動(dòng)和精密加工技術(shù)于一體，應(yīng)用于復(fù)雜曲面的高效、精密、自動(dòng)化加工。與三軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控加工相比，從工藝和編程的角度來(lái)看，對(duì)復(fù)雜曲面采用五軸數(shù)控加工有以下優(yōu)點(diǎn)：1. 提高加工質(zhì)量和效率五軸數(shù)控加工中刀具有更靈活的位姿，可采用平頭刀。在模具加工中的某些場(chǎng)合，只有采用五軸數(shù)控才能避免刀具與工件的干涉。在加工中心上擴(kuò)展五軸聯(lián)動(dòng)功能，可大大提高加工中心的加工能力，便于系統(tǒng)的進(jìn)一步集成化。1. 五軸數(shù)控編程抽象、操作困難五軸機(jī)床的數(shù)控編程除了直線運(yùn)動(dòng)之外，還要協(xié)調(diào)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的相關(guān)計(jì)算，如旋轉(zhuǎn)角度行程檢驗(yàn)、非線性誤差校核、刀具旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)計(jì)算等，處理的信息量很大，數(shù)控編程極其抽象。五軸機(jī)床的運(yùn)動(dòng)特性要求伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有很好的動(dòng)態(tài)特性和較大的調(diào)速范圍。從1999年開始，在CIMT、CCMT等國(guó)際、國(guó)內(nèi)機(jī)床展覽會(huì)上，首先是國(guó)內(nèi)的五軸數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品紛紛亮相，國(guó)內(nèi)五軸數(shù)控機(jī)床的市場(chǎng)逐漸打開，隨后國(guó)際機(jī)床巨頭紛至沓來(lái)，五軸數(shù)控機(jī)床的品種和數(shù)量逐年上升：CIMl9CCMT2000分別推出3臺(tái)國(guó)產(chǎn)五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床；CIMT2001t4J國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上，北京第一機(jī)床廠和桂林機(jī)床股份有限公司分別展出了主軸轉(zhuǎn)速10000r／min的五軸高速龍門加工中心，北京市機(jī)電院的主軸轉(zhuǎn)速15000r／min的五軸高速立式加工中心；清華大學(xué)與昆明機(jī)床股份有限公司聯(lián)合研制的XNZ63，采用標(biāo)準(zhǔn)Stewart平臺(tái)結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)六自由度聯(lián)動(dòng)；大連機(jī)床廠自行研制的串并聯(lián)機(jī)床DCB一510，其數(shù)控系統(tǒng)由清華大學(xué)開發(fā)，該機(jī)床通過(guò)并聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)x、l，、z軸直線運(yùn)動(dòng)，由串聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)A、c軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)，其直線快速進(jìn)給速度可達(dá)80m／min。為了實(shí)現(xiàn)“十五”規(guī)劃的發(fā)展目標(biāo)，各部門迫切需要進(jìn)一步大力發(fā)展數(shù)控加工技術(shù)，急需配置大量的各類工藝設(shè)備，尤其是數(shù)控機(jī)床設(shè)備。然而配套的五軸數(shù)控系統(tǒng)要么從國(guó)外進(jìn)口，要么采用國(guó)內(nèi)還不成熟的數(shù)控系統(tǒng)。而國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家中，自動(dòng)萬(wàn)能銑頭已經(jīng)普遍應(yīng)用于立式和龍門式數(shù)控銑床以及數(shù)控加工中心。本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)高速雕銑機(jī)的五軸聯(lián)動(dòng)銑頭，它的基本原理是在傳統(tǒng)加工中心的三個(gè)移動(dòng)坐標(biāo)軸的基礎(chǔ)上增加兩個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸，使這種加工中心具有X、Y、Z三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的數(shù)控坐標(biāo)軸和A、B(C)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)數(shù)控坐標(biāo)軸，并且各坐標(biāo)軸既可單獨(dú)運(yùn)動(dòng)又可聯(lián)動(dòng)。它可以實(shí)現(xiàn)五軸控制、五軸聯(lián)動(dòng)。本次設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)及來(lái)源：基本數(shù)據(jù)：工作臺(tái)面積（寬長(zhǎng)） 570400mm行程（X/Y/Z） 500*500*230mm主軸轉(zhuǎn)速 100020000 r/min主軸功率 最大可夾持刀具直徑 216。采用電主軸不僅有易于實(shí)現(xiàn)高速切削加工，而且可以使整個(gè)五軸銑頭結(jié)構(gòu)緊湊。銑頭和滑枕相對(duì)于整臺(tái)機(jī)床設(shè)計(jì)成一個(gè)獨(dú)立的主軸箱，主軸箱上帶有Z軸的絲杠和電機(jī)，然后再總體裝配在機(jī)床上。初步擬訂電主軸的主軸轉(zhuǎn)速為100020000RPM。具體設(shè)計(jì)計(jì)算輸入功率P=750W，蝸桿轉(zhuǎn)速為n1=1500轉(zhuǎn)/分，傳動(dòng)比在50~80范圍之內(nèi)。 蝸桿齒高 h1 (mm) 蝸桿齒頂圓直徑 da1 (mm) 蝸桿齒根圓直徑 df1 (mm) 2）蝸輪 蝸輪分度圓直徑 d2 (mm) 蝸輪喉圓直徑 da2 (mm) 蝸輪齒根圓直徑 df2 (mm) 蝸輪齒高 h2 (mm) 蝸輪外圓直徑 de2 (mm) 中心距a 125 (mm)查得由ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用應(yīng)力’=56MPa彎曲強(qiáng)度滿足要求同步帶傳動(dòng)綜合了帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn),傳動(dòng)時(shí)無(wú)滑動(dòng),能保證固定的傳動(dòng)比和同步傳動(dòng),預(yù)緊力較小,軸和軸承上所受的載荷小,帶的厚度小,單位長(zhǎng)度的質(zhì)量小,故允許的線速度較高額定額定功率P=750W,n=3000r/min 1）選擇帶型設(shè)計(jì)功率 i=2查得工作情況系數(shù)= 故=*750=1125W根據(jù)GB/T11362—1989），選擇帶型為L(zhǎng)型節(jié)距為2）大小帶輪的齒數(shù)及節(jié)圓直徑由于所設(shè)計(jì)的銑頭結(jié)構(gòu)要求緊湊，所以小帶輪的齒數(shù)為小帶輪節(jié)圓直徑大帶輪齒數(shù) 大帶輪節(jié)圓直徑 帶速：3）初定軸間距根據(jù) 初步確定軸間距為計(jì)算帶長(zhǎng)及齒數(shù)選擇標(biāo)準(zhǔn)帶長(zhǎng)實(shí)際軸間距 小帶輪嚙合齒數(shù)4）計(jì)算基本額定功率、帶寬和作用在軸上的力基本額定功率 帶寬作用在軸上的力4 電機(jī)和聯(lián)軸器的選用 由于本次設(shè)計(jì)的數(shù)控雕銑機(jī)必須滿足高速的要求，所以電機(jī)采用伺服電機(jī)，伺服電機(jī)不僅可以滿足較高的機(jī)械性能和生產(chǎn)效率的要求，同樣在高速響應(yīng)性、高速、高精度控制方面，具有更高的水準(zhǔn)。一般取Zmin≥18~20。但由于傳動(dòng)比的要求，尤其是在傳動(dòng)中使用了公用齒輪后，常常滿足不了上述要求。齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算1：選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料以及齒數(shù) 1）：選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，2）：整個(gè)機(jī)構(gòu)主要通過(guò)齒輪來(lái)傳動(dòng)，因此對(duì)齒輪的要求比較高，因此選用6級(jí)精度的齒輪。2：按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（109a）進(jìn)行試算，即d1t 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1） 試選載荷系數(shù)Kt=（2） 計(jì)算和送料輥?zhàn)舆B接的齒輪的轉(zhuǎn)矩T1=（3） 由表107選齒寬系數(shù)=（4） 由表106查的材料的彈性影響系數(shù)ZE=（5） 由圖1021d按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為=600MPa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限也為=600MPa。4 幾何尺寸計(jì)算1） 計(jì)算分度圓直徑 ==202mm=40mm ==762mm=152mm2）計(jì)算中心距 ==mm=96mm 2） 計(jì)算齒輪寬度b===40mm。它是以信息技術(shù)、仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為支持，在高性能計(jì)算機(jī)及高速網(wǎng)絡(luò)中，采用群組協(xié)同工作，通過(guò)虛擬模型來(lái)模擬和預(yù)估產(chǎn)品功能、性能和可加工性等各方面可能存在的問(wèn)題，模擬產(chǎn)品制造的本質(zhì)過(guò)程，包括產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗(yàn)，并進(jìn)行過(guò)程管理與控制。Pro/EN