畢業(yè)設(shè)計（論文）：立式加工中心主傳動系統(tǒng)設(shè)計

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1、引言裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟的水平和現(xiàn)代化程度,數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如：信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù)和最基本的裝備。制造技術(shù)和裝備是人類生產(chǎn)活動的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)則是當今先進制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖

2、”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。數(shù)控機床技術(shù)的發(fā)展自1953年美國研制出第一臺三坐標方式升降臺數(shù)控銑床算起，至今已有53年歷史了。20世紀90年開始，計算機技術(shù)及相關(guān)的微電子基礎(chǔ)工業(yè)的高速發(fā)展，給數(shù)控機床的發(fā)展提供了一個良好的平臺，使數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)得到了高速的發(fā)展。我國數(shù)控技術(shù)研究從1958年起步，國產(chǎn)的第一臺數(shù)控機床是北京第一機床廠生產(chǎn)的三坐標數(shù)控銑床。雖然從時間上看只比國外晚了幾年，但由于種種原因，數(shù)控機床技術(shù)在我國的發(fā)展卻一直落后于國際水平，到1980年我國的數(shù)控機床產(chǎn)量還不到700臺。到90年代，我國

3、的數(shù)控機床技術(shù)發(fā)展才得到了一個較大的提速。目前，與國外先進水平相比仍存在著較大的差距?？傊?，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。1概述1.1加工中心的發(fā)展狀況1.1.1加工中心的國內(nèi)外發(fā)展對于高速加工中心，國外機床在進給驅(qū)動上，滾珠絲杠驅(qū)動的加工中心快速進給大多在以上，最高已達到。采用直線電機驅(qū)動的加工中心已實用化，進給速度可提高到，其應用范圍不斷擴大。國外高速加工中心主軸轉(zhuǎn)速一般都在，由于某些機床采用磁浮軸承和空氣靜壓軸承，預計轉(zhuǎn)速上限可提高到。國外先進

4、的加工中心的刀具交換時間，目前普遍已在左右，高的已達，甚至更快。在結(jié)構(gòu)上，國外的加工中心都采用了適應于高速加工要求的獨特箱中箱結(jié)構(gòu)或龍門式結(jié)構(gòu)。在加工精度上，國外臥式加工中心都裝有機床精度溫度補償系統(tǒng)，加工精度比較穩(wěn)定。國外加工中心定位精度基本上按德國標準驗收，行程以下，定位精度可控制在之內(nèi)。此外，為適應未來加工精度提高的要求，國外不少公司還都開發(fā)了坐標鏜精度級的加工中心。相對而言，國內(nèi)生產(chǎn)的高速加工中心快速進給大多在左右，個別達到。而直線電機驅(qū)動的加工中心僅試制出樣品，還未進入產(chǎn)量化，應用范圍不廣。國內(nèi)高速加工中心主軸轉(zhuǎn)速

5、一般在，定位精度控制在之內(nèi)，重復定位精度控制在之內(nèi)。在換刀速度方面，國內(nèi)機床多在，無法與國際水平相比。雖然國產(chǎn)數(shù)控機床在近幾年中取得了可喜的進步，但與國外同類產(chǎn)品相比，仍存在著不少差距，造成國產(chǎn)數(shù)控機床的市場占有率逐年下降。國產(chǎn)數(shù)控機床與國外產(chǎn)品相比，差距主要在機床的高速、高效和精密上。除此之外，在機床可靠性上也存在著明顯差距，國外機床的平均無故障時間（MTBF）都在小時以上，而國產(chǎn)機床大大低于這個數(shù)字，國產(chǎn)機床故障率較高是用戶反映最強烈的問題之一。1.1.2立式加工中心的研究進展圖1.1立式加工中心結(jié)構(gòu)圖1-切削箱2-X軸

6、伺服電機3-Z軸伺服電機4-主軸電機5-主軸箱6-刀庫7-數(shù)控柜8-操縱面板9-驅(qū)動電柜10-工作臺11-滑座12-立柱13-床身14-冷卻水箱15-間歇潤滑油箱16-機械手典型加工中心的機械結(jié)構(gòu)主要有基礎(chǔ)支承件、加工中心主軸系統(tǒng)、進給傳動系統(tǒng)、工作臺交換系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)工作臺、刀庫及自動換刀裝置以及其他機械功能部件組成。圖1.1所示為立式加工中心結(jié)構(gòu)圖。1.2課題的目的及內(nèi)容加工中心是典型的集高新技術(shù)于一體的機械加工設(shè)備，它的發(fā)展代表了一個國家設(shè)計、制造的水平，因此在國內(nèi)外企業(yè)界都受到高度重視。畢業(yè)設(shè)計的基本數(shù)據(jù)：1、工作臺尺寸

7、：600mm×400mm；最大承載：600kg2、主軸功率：3.5–5KW；主軸轉(zhuǎn)速：20-3000rpm3、進給速度：X、Y向1-10000mm/min；Z向1-5000mm/min4、行程：X、Y向、Z向：600mm×400mm×400mm5、定位精度：±0.025mm；重復精度：±0.01mm6、圓盤式刀庫：10個刀位，換刀時間為6秒1.3課題擬解決的關(guān)鍵問題各類機床對其主軸組件和進給組件的要求，主要是精度問題，就是要保證機床在一定的載荷與轉(zhuǎn)速下，組件能帶動工件或刀具精確地、穩(wěn)定地繞其軸心旋轉(zhuǎn)，并長期地保持這一性能。主

8、軸組件和進給組件的設(shè)計和制造，都是圍繞著解決這個基本問題出發(fā)的。為了達到相應的精度要求，通常，主軸組件和進給組件應符合以下幾點設(shè)計要求：旋轉(zhuǎn)精度旋轉(zhuǎn)精度是指機床在空載低速旋轉(zhuǎn)時，安裝工件或刀具部位的徑向和軸向跳動值滿足要求，目的是保證加工零件的幾何精度和表面粗糙度。剛度指主軸組件和進給組件