【正文】 它在數(shù)控臥式鏜銑床的基礎(chǔ)上增加了自動換刀裝置，從而實現(xiàn)了工件一次裝夾后即可進(jìn)行銑削、鉆削、鏜削、鉸削和攻絲等多種工序的集中加工。s accuracy and efficiency requirements are also increasing, spindle speed 12020r/min more than 40m/min rapid traverse highspeed highprecision machine tool industry has been a trend of flow Hing. The fiveaxis vertical machining center trend Fiveaxis CNC machine tools is a high technology content, high precision, specialized tools for processing plex surface, this machine system of a country39。 are dedicated to highperformance mold processing center, integrated threedimensional CAD / CAM of plex surfaces super finishing die。 100 176。 此外感謝各位老師和同學(xué)們在生活上給予的幫助，向各位老師以及同學(xué)表以最高的敬意和由衷的感謝。無論在畢業(yè)設(shè)計中遇到什么樣的問題楊老師都會耐心地給我講解和 指導(dǎo)。最后對撥叉機(jī)構(gòu)、卸刀機(jī)構(gòu)、準(zhǔn)停機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計和分析。 （ 3） 通過機(jī)床工況確定了主軸伺服電機(jī)，根據(jù)主軸伺服電機(jī)選定各軸的軸徑，跟精彩以往設(shè)計經(jīng)驗選定了 3 對齒輪，確定其傳動比 。 壽命充裕 撥叉機(jī)構(gòu)、卸刀 機(jī)構(gòu)、準(zhǔn)停機(jī)構(gòu)的受力分析 卸刀機(jī)構(gòu)：蝶形彈簧以 1000N 的力，使拉桿向右運(yùn)動，要想卸刀必須卸刀機(jī)構(gòu)的液壓缸提供 1000KN 才能頂動拉桿，卸下刀具。 在主軸大徑上選的是雙向推力角接觸球軸承和雙列圓滾子軸承，由雙向推力角接觸球軸承承受兩邊的軸向力，由雙列圓滾子軸承承受徑向力。時，需要軸向壓力防止軸向分力使牙自動退出。它的轉(zhuǎn)矩范圍是 （ Nm）， 軸徑范圍是 9170mm，最高轉(zhuǎn)速在 880011500r/min，軸向許用相對位移 ? ? ，徑向 許用相對位移是 ，角向許用相對位移 30。 則驅(qū)動力作用下傳動軸中點(diǎn)的撓度 )( 1 4 3 2 4 33 ???? ??????y a mm 驅(qū)動阻力作用下傳動軸中點(diǎn)的撓度 )( 4 33 ???? ??????y b mm 計算在驅(qū)動力和驅(qū)動阻力同時作用下，傳動軸中點(diǎn)的合成撓度，可按余弦定理計算 ?c os222 yyyyybabah ??? （ 313） 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 21 式中 ya—— 被驗算軸的中點(diǎn)合成撓度（ mm） ? —— 驅(qū)動力 Qa 和驅(qū)動阻力 Qb 在橫剖面上，兩向量合成時的夾角， )(2 ???? ??? ? —— 在橫剖面上，被驗算的軸與其前、后傳動軸連心線的夾角，按被驗算軸的旋轉(zhuǎn)方向計量，由剖面圖上可得 ? 值。 傳動軸強(qiáng)度校驗 傳動軸上的彎曲載荷 齒輪傳動軸同時受輸入扭矩的齒輪驅(qū)動力 Qa 和輸出扭矩的齒輪驅(qū)動阻力 Qb 的作用而產(chǎn)生彎曲變形。選用材料為 40Cr，加工方法為高頻淬火。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 16 Ⅰ軸， D 取 46， m in ????z Ⅱ軸， D 取 50， m in ????z 因為 zmin =24，所以滿足要求，大齒輪不會與軸相碰。?? 1 對軸承的效率 。其轉(zhuǎn)速圖為：單位（ r/min） 圖 34 轉(zhuǎn)速圖 1,2/1,2/1 321 ??? uuu aaa 。 以下是用圓柱銑刀來加工碳鋼、青銅、鋁合金、可鍛鑄鐵切屑力的公式 ZadaaCF pfeFZZ ??????? ? (33) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 12 式中 Cfz—— 切屑力系數(shù) ae—— 側(cè)吃刀量 af—— 進(jìn)給量 d0——銑刀直徑 ap—— 背吃刀量 Z— — 銑刀面數(shù) 如果加工灰鑄鐵切屑力的公式為 ZadaaCF pfeFZZ ??????? ? （ 34） 在加工碳鋼、青銅、鋁合金、可鍛鑄鐵 選擇 ?CFZ mmae 5? ??afz mmd 800? mmap 70? Z=3 ???????? ? ZadaaCF pfeFZZ NFF ZC 1 0 7 6 1)( ??? smV C / ?? kwVFp CCc ?? ?? /pp ce ??? 取 ?? ?? pp ce 因為加工灰鑄鐵時 30?CFZ 遠(yuǎn)小于加工碳鋼的 CFZ ，其算出的功率也一定小于加工碳鋼的 Pe 所以取電機(jī)功率為 。通過圖 33，可以很容易看清楚整個系統(tǒng)的工作原理。 圖 32 主軸和電機(jī)軸 拉刀裝置是通 過蝶形彈簧是拉桿向右移動，通過鋼球加緊刀柄。主軸變速分為低速區(qū)域和高速區(qū)域，其中的變幻時通過液壓缸驅(qū)動撥叉來撥動齒輪以及 離合器，通過離合器的黏合以及分開來實現(xiàn)變速（如圖 31）。最后介紹了數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)的 4 種配置方式：帶有變速齒輪的主傳動；通過帶輪傳動的主傳動；用兩電機(jī)分別驅(qū)動主軸 ；內(nèi)裝電動機(jī)主軸結(jié)構(gòu)。高速時電動機(jī)通過帶輪直接驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)；低速時，另一個電動機(jī)通過兩級齒輪傳動驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，齒輪起到降速和擴(kuò)大變速范圍作用，這樣就是恒功率區(qū)增大，擴(kuò)大了變速范圍，克服了低速時轉(zhuǎn)矩不夠且電動機(jī)功率不能充分利用的缺陷。電動機(jī)本身的調(diào)速就能滿足要求，不用齒輪變速，可以避免齒輪傳動引起的震動與噪聲。如圖 21a 所示 ，通過少數(shù)幾對齒輪降速，擴(kuò)大輸出轉(zhuǎn)矩，以滿足主軸低速時對輸出轉(zhuǎn)矩特性要求。 數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)配置方式 數(shù)控機(jī)床的調(diào)速是按照控制指令自動執(zhí)行的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動操作的要求。 （ 2）主電動機(jī)具有足夠的功率、全部結(jié)構(gòu)和元件具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以滿足機(jī)床的動力要求。 （ 3）主軸變速迅速可靠 數(shù)控機(jī)床的變速是按照控制指令自動進(jìn)行的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動操作的要求。 數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)主要包括電動機(jī)、傳動系統(tǒng)和主軸部件，它與普通機(jī)床的主傳動系統(tǒng)相比在結(jié)構(gòu)上比較簡單，這是因為變速功能全部或大部分由主軸電動機(jī)的無級調(diào)速來承擔(dān)，省去了復(fù)雜的齒輪變速機(jī)構(gòu)，有些只有二機(jī)或三級齒輪變速系統(tǒng)用以擴(kuò)大主軸的無極調(diào)速范圍。 中國作為一個制造大國，主要還是依靠勞動力、價格、資源等方面的比較優(yōu)勢，而在產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新與自主開發(fā)方面與國外同行的差距還很大。 1999 年機(jī)床進(jìn)口額為 億美元 (7624 臺 )， 2020 年達(dá) 億美元 (23320 臺 )，相當(dāng)于同年國內(nèi) 數(shù)控機(jī)床產(chǎn)值的 倍。開放式體系結(jié)構(gòu)可以大量采用通用微機(jī)的先進(jìn)技術(shù)，其新一代數(shù)控系統(tǒng)的硬件、軟件和總線規(guī)范都是對外開放的，由于有充足的軟、硬件資源可供利用，不僅使數(shù)控系統(tǒng)制造商和用戶進(jìn)行系統(tǒng)集成得到有力的支持，而且也為用戶的二次開發(fā)帶來極大方便，促使了數(shù)控系統(tǒng)多檔次，多品種的來發(fā)和廣泛應(yīng)用。數(shù)控系統(tǒng)將采用更高集成度的電路芯片，利用大規(guī)模的專用及混合式集成電路，以減少元器件的數(shù)量，提高可靠性。加工中心的出現(xiàn)，又把車、銑、鏜等工序集中到一臺機(jī)床來完成，打破了傳統(tǒng)的工序界限和分開加工的工藝規(guī)程，可最大限度的提高設(shè)備的利用率。 智能化交流伺服驅(qū)動技術(shù) 目前已開始研究能自動識別負(fù)載并自動調(diào)節(jié)參數(shù)的智能化伺服系統(tǒng)，包括智能主軸交流驅(qū)動裝置和智能化進(jìn)給伺服系統(tǒng)裝置，使驅(qū)動系統(tǒng)獲得最佳運(yùn)行。如通過監(jiān)控切屑過程中的刀具磨損、破損、切屑形態(tài)、切屑力及零件的加工質(zhì)量等，向制造系統(tǒng)反饋信息，通過將過程控制、過程監(jiān)控、過程優(yōu)化結(jié)合在一起，實現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)節(jié)。 （ 3） 高柔性化 采用柔性自動化設(shè)備或系統(tǒng)，提高加工精度和效率，縮短生產(chǎn)周期，適應(yīng)市場變化需求和提高競爭能力的有效手段，數(shù)控機(jī)床在提高單機(jī)柔性化的同時，朝著單位元柔性化和系統(tǒng)柔性化方向發(fā)展。 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢 （ 1） 高精度化 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新材料及新零件的出現(xiàn)，對精密加工技術(shù)不斷提出新的要求，提高加工精度，發(fā)展新型超精密加工機(jī)床， 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 2 完善精密加工技術(shù)，適應(yīng)現(xiàn)代科技的發(fā)展，已經(jīng)成為 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向之一。從總體來看，我國機(jī)床工業(yè)與世界先進(jìn)水平相比，差距仍然十分明顯：一是國產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床在品種、水平和數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了國內(nèi)發(fā)展要求，高檔數(shù)控機(jī)床目前仍然大量進(jìn)口；二是數(shù)控機(jī)床功能部件和數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展滯后，成為我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸；三是機(jī)床制造企業(yè)技術(shù)裝備水平不高，制造能力、綜合管理和服務(wù)能力等方面不能滿足市場快節(jié)奏的發(fā)展的要求。因此，國際上一些發(fā)達(dá)國家一直把高性能數(shù)控機(jī)床作為戰(zhàn)略物資而嚴(yán)加控制，限制我國進(jìn)口高性能數(shù)控機(jī)床。 專家指出 ， 要使 我國機(jī)床水平得到整體提升，就要加大數(shù)控機(jī)床的研發(fā)力度。 近年來，我國數(shù)控機(jī)床一直保持兩位數(shù)增長。隨著世界科技進(jìn)步和制造業(yè)的發(fā)展，機(jī)床工業(yè)作為制造業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和國防軍工發(fā)展的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，其地位和作用越來越明顯?？梢哉f，我們的高速發(fā)展更多的是依靠中低檔機(jī)床數(shù)量的膨脹，而在技術(shù)含量高、利潤大、持續(xù)生命力強(qiáng)的高端市場，我們與國際品牌差距甚大 。 （ 2） 高速化 提高生產(chǎn)率是數(shù)控機(jī)床追求的基本目標(biāo)之一。 （ 4） 高自動化 高自動化是指在全部加工過程中盡量減少人的介入 而自動完成規(guī)定的任務(wù)，它包括物料流和信息流的自動化。 專家系統(tǒng)技術(shù) 將專家經(jīng)驗和切屑加工一般規(guī)律與特殊規(guī)律存入計算機(jī)中，以加工工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)，提過經(jīng)過優(yōu)化的切屑參數(shù)，使加工系統(tǒng)始終處于最優(yōu)和最經(jīng)濟(jì)的工作狀態(tài)，從而提高編程效率和降低對操作人員的技術(shù)要求，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 3 模式識別技術(shù) 應(yīng)用圖像識別和聲控技術(shù)，使機(jī)器自己辨認(rèn)圖樣，按照自然語音命令進(jìn)行。為了進(jìn)一步提高工效，數(shù)控機(jī)床又采用了多主軸、多面體切屑，即同時對一個零件的不同部位進(jìn)行不同方式的切屑加工，如各類五面體加工中心。通過硬件 功能軟件化，以適應(yīng)各種控制功能的要求，同時采用硬件結(jié)構(gòu)機(jī)床本體的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化及系列化，提高硬件生產(chǎn)批量，以便于組織生產(chǎn)和質(zhì)量把關(guān)。 我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀及思考 我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀(jì)五十年代，通過 “ 六五 ” 期間引進(jìn)數(shù)控技術(shù)， “ 七五 ” 期間組織消化吸收 “ 科技攻關(guān) ” ，我國數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當(dāng)大的成績。國內(nèi)數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)方面與國外的差距更加明顯， 70%以上的此類設(shè)備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進(jìn)口。中國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)不能安于現(xiàn)狀，應(yīng)該抓住機(jī)會不斷發(fā)展，努力發(fā)展自己的先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與人才培訓(xùn)力度，提高企業(yè)綜合服務(wù)能力，努力縮短與發(fā)達(dá)國家之間的差距。 數(shù)控機(jī)床 主傳動系統(tǒng)特 與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)具有下列特點(diǎn)。由于直流和交流伺服主軸伺服電動機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)日趨完善，所以不僅能夠方便的是現(xiàn)寬的變速范圍無級變速，而且減少了中 間傳遞環(huán)節(jié)，提高了變速控制可靠性。 （ 3）主傳動的有關(guān)結(jié)構(gòu)，特別是主軸組件要有足夠高的精度、抗震性，熱變形和噪聲小，傳動效率高，以滿足機(jī)床的工 作性能要求。在主傳動系統(tǒng)中，目前多采用交流主軸伺服電動機(jī)和直流伺服主軸電動機(jī)無極調(diào)速系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床在交流或直流伺服電動機(jī)無級變速的基礎(chǔ)上配以齒輪變速，使之成為分段無級變速。它適用于高速、低轉(zhuǎn)矩特性要求的主軸。 （ 4）內(nèi)裝電動機(jī)主軸傳動結(jié)構(gòu) 如圖 21d 所示，這種主傳動方式大大簡化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸輸出轉(zhuǎn)矩小，電動機(jī)發(fā)熱對主軸影響較大。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 9 第三章 臥式加工中心主傳動系統(tǒng)設(shè)計及計算 主傳動設(shè)計方案的確定 加工中心的主傳動系統(tǒng)一般都設(shè)計成一個主軸箱，它主要包括電機(jī)、傳動裝置、主軸、主軸軸承、主軸定向機(jī)構(gòu)、拉刀裝置及清潔、潤滑和冷卻裝置。 圖 31 傳動軸和電機(jī)軸 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 10 主軸的定向機(jī)構(gòu)是由無觸點(diǎn)開關(guān)和液壓活塞控制。松刀時，活塞向左移動，推動拉桿也向左移動，使鋼球在到套大徑處時，噴氣頭將刀頂松，刀具即被取走，同時壓縮空氣經(jīng)活塞和拉桿的中心孔從噴氣頭噴出清潔主軸錐孔及刀柄。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 11 圖 33