【正文】 面，斜面、螺旋面、溝槽、花鍵、弧形槽等等。它可以實(shí)現(xiàn)五軸控制、五軸聯(lián)動(dòng)。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。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)。研究開(kāi)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。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。高校擁有雄厚的科研開(kāi)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。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)。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％。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。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)。從1999年開(kāi)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(kāi)，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(kāi)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。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。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。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。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。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。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。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。五軸加工可以采用更大的行距和步距，因而效率更高。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。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。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。 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.Keywords control five axis simultaneous operate five axis virtual－made virtual－assembly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)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，、平滑、國(guó)外航空工業(yè)生產(chǎn)中就開(kāi)始采用五軸數(shù)控銑床。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。廣泛適用于各種機(jī)械制造業(yè)，特別是模具制造業(yè)。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。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)。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。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)。五軸頭是五軸聯(lián)動(dòng)加工中心上所聯(lián)接的一種裝置?？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。它可以實(shí)現(xiàn)五軸控制、五軸聯(lián)動(dòng)，高速運(yùn)轉(zhuǎn)。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ABSTRACTAlong 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 me