【正文】 K M P aN j n L??? ? ? ?畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 第 17 頁(yè) 共 45 頁(yè) 6)計(jì)算中心距 21 6 0 * 2 .91 .2 1 * 2 5 5 3 2 0 * 1 3 3200a m m???? ???? 取中心距 a=125mm,i=69,查表選取模數(shù) m=,蝸桿分度圓直徑 1 mm? ,這時(shí) 1 / ? ,查得接觸系數(shù) 39。工作載荷較穩(wěn)定。 為解決電主軸和銑頭的連接問(wèn)題，本次設(shè)計(jì)中專門設(shè)計(jì)了一個(gè)電主軸套， 不僅解決了電主軸的供電和冷卻的問(wèn)題，還方便了電主軸在銑頭上的安裝。 第二節(jié) 銑頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)化設(shè)計(jì)及計(jì)算 A 軸傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算 在 A軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中， 包括以下幾個(gè)部分： 連接和電主軸中供電和冷卻所涉及的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 、蝸桿的設(shè)計(jì)，蝸輪蝸桿在銑頭內(nèi)的支承 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 第 14 頁(yè) 共 45 頁(yè) 主軸系統(tǒng)單元采用電主軸，其結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行平穩(wěn)，動(dòng)態(tài)精度和靜態(tài)精度好，易于實(shí)現(xiàn)高速化，從而提高生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。這種結(jié)構(gòu)基本可以滿足 A、C 軸方向的擺動(dòng)，但將 A 軸的電機(jī)放在銑頭中使整個(gè)銑頭的尺寸增大，為了克服這一缺點(diǎn)，并使整個(gè)銑頭的尺寸變小，結(jié)構(gòu)更加緊湊，對(duì)此方案進(jìn)行修改，提出了以下方案： 方案二： 在方案二中，將銑頭設(shè)計(jì)成上圖所 示，這樣 A 軸電機(jī)就可以放在滑枕中，從而減小了銑頭的體積，傳動(dòng)方式改用蝸輪蝸桿傳動(dòng)和同步帶傳動(dòng)，同樣使銑頭的結(jié)構(gòu)緊湊 。 五軸銑頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要完成沿 X軸轉(zhuǎn)動(dòng)的 A軸擺動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和沿著 Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的 C 軸擺動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， A軸擺動(dòng)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。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。 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(shè)計(jì)的主要任務(wù)是立式銑削五軸 聯(lián)動(dòng)銑頭，它具有較強(qiáng)的數(shù)控功能，可以加工各種復(fù)雜輪廓表面的工件。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(biāo)，不僅要具有多坐標(biāo)復(fù)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。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(jī)床制造企業(yè)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，勢(shì)必加快五軸數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)品化的進(jìn)程。對(duì)于關(guān)鍵零件形狀復(fù)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(duì)多軸機(jī)床要求比例較大，新增五軸數(shù)控機(jī)床大約占數(shù)控機(jī)床總數(shù)的 70％～ 80％。中國(guó)機(jī)床工業(yè)的發(fā)展，利用自己研制的高、精、尖產(chǎn)品參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，打破了國(guó)際技術(shù)壟斷，國(guó)際機(jī)床巨頭們不愿失去中國(guó)這個(gè)大有潛力可挖的市場(chǎng)，于是蜂擁而來(lái)，把他們的產(chǎn)品“送上門來(lái)”：國(guó)外展團(tuán)共展出五軸加工中心 8臺(tái)、五軸車銑加工中心一臺(tái)、五軸數(shù)控刀具磨床 5臺(tái)。以圓柱銑刀進(jìn)行接觸成形銑削時(shí)，需要對(duì)不同直徑的刀具編制不同的程序。 2. 對(duì) NC插補(bǔ)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要求十分嚴(yán) 格 五軸機(jī)床的運(yùn)動(dòng)是五個(gè)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的合成。五軸數(shù)控技術(shù)久 久未能得以廣泛普及主要因?yàn)槲遢S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(jī)床結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比三軸機(jī)床復(fù)雜得多。復(fù)合化的目標(biāo)是在一臺(tái)機(jī)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。五軸加工可以采用更大的行距和步距，因而效率更高。由于其特殊的地位，特別是對(duì)于航空、航天、軍事工業(yè)的重要影響，以及技術(shù)上的復(fù)雜性，西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家一直把五軸數(shù)控系統(tǒng)作為戰(zhàn)略物資實(shí)行出口許可證制度，對(duì)我國(guó)實(shí)行禁運(yùn)，限制我國(guó)國(guó)防、軍事工業(yè)發(fā)展。 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(shè) 計(jì) 論 文 第 4 頁(yè) 共 45 頁(yè) Keywords control five axis simultaneous operate five axis virtual－ made virtual－ assembly 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 第 5 頁(yè) 共 45 頁(yè) 目 錄 第一章 概述 6 國(guó)內(nèi)外相關(guān)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(shè)計(jì) 11 整體方案設(shè)計(jì)研究 11 銑頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)化設(shè)計(jì)及計(jì)算 13 A軸傳動(dòng) 的 設(shè)計(jì)及計(jì)算 13 C軸傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及計(jì)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(jì)分析 36 設(shè)計(jì)結(jié)論及致謝 參考文獻(xiàn) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 第 6 頁(yè) 共 45 頁(yè) 第一 章 概述 第一節(jié) 國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀 五軸數(shù)控技術(shù)在數(shù)控加工領(lǐng)域里一枝獨(dú)秀，它是連續(xù)平滑、復(fù)雜曲面加工的代名詞，但該技術(shù)在全球范圍內(nèi)一直沒(méi)有得到普及 .五軸數(shù)控加工技術(shù)是加工連續(xù)、平滑、復(fù)雜曲面的主要手段 .早在20 世紀(jì) 60 年代，國(guó)外航空工業(yè)生產(chǎn)中就開始采用五軸數(shù)控銑床。廣泛適用于各種機(jī)械制造業(yè)，特別是模具制造業(yè)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是五軸高速數(shù)控雕銑機(jī)的銑頭設(shè)計(jì)。為了滿足當(dāng)前數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)的需要，五軸聯(lián)動(dòng)銑頭已經(jīng)成為了當(dāng)今一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)?？梢淮窝b夾工件在多種空間角度進(jìn)行銑、鏜 、鉆等工序加工，加工各種具有復(fù)雜輪廓表面、型腔的工件，可作銑、鏜、鉆孔等加工。 關(guān)鍵詞 五軸控制 五軸聯(lián)動(dòng) 虛擬制造 技術(shù) 虛擬裝配 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 第 3 頁(yè) 共 45 頁(yè) 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。國(guó)際上把五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控技術(shù)作為一個(gè)國(guó)家生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)水平的標(biāo)志。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。 床發(fā)展的新方向 —— 復(fù)合化 近幾年國(guó)際、國(guó)內(nèi)機(jī)床展表明，數(shù)控機(jī)床正朝著高速度、高精度、復(fù)合化的方向發(fā)展。 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(yīng)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。 五軸數(shù)控加工的操作和編程技能密切相關(guān)，經(jīng)驗(yàn)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。 3. 刀具半徑補(bǔ)償 在五軸聯(lián)動(dòng) NC 程序中，刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償功能仍然有效，而刀具半徑補(bǔ)償卻失效了。這些機(jī)床均已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，體現(xiàn)出我國(guó)機(jī)床工業(yè)為國(guó)防尖端工業(yè)發(fā)展提供裝備的實(shí)力又有突破性提高。對(duì)于數(shù)控機(jī)床設(shè)備的主要技術(shù)要求是多軸、高速、剛性好、功率大；對(duì)坐標(biāo)數(shù)的需求，以 3～ 5 軸聯(lián)動(dòng)為主?？傊遢S數(shù)控技術(shù)仍舊是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。使銑床達(dá)到五軸聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)四面體和五面體加工，可以大大提高銑床的自動(dòng)化水平和工藝范圍以及工作效率。 本課題的設(shè)計(jì)方案首先是了解五軸 銑頭的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力學(xué)方面