買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 錄 第一章 緒 論 概述 工中心的特點(diǎn)與運(yùn)用 工中心的基本組成及工作原理 工中心的分類和發(fā)展方向 2 第二章 機(jī)床總體方案設(shè)計(jì) 誤 !未定義書簽。 工中心本體設(shè)計(jì) 5 床布局 6 工中心 支承件典型結(jié)構(gòu)（床身、 立柱 ） 誤 !未定義書簽。 動(dòng)方案確定 誤 !未定義書簽。 服系統(tǒng)的基本要求 誤 !未定義書簽。 服驅(qū)動(dòng)裝置 誤 !未定義書簽。 服系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及典型元件 誤 !未定義書簽。 服系統(tǒng)的組成和類型 誤 !未定義書簽。 第三章 加工中心 Z 軸進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) Z 向進(jìn)給電機(jī)選用 3 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) 3 Z 向進(jìn)給組件設(shè)計(jì) 4 削力的計(jì)算 4 珠絲杠副的設(shè)計(jì)計(jì)算 誤 !未定義書簽。 承設(shè)計(jì)驗(yàn)算 誤 !未定義書簽。 誤 !未定義書簽。 第四章 總 結(jié) 誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) 誤 !未定義書簽。 致 謝 誤 !未定義書簽。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 外文科技資料翻譯 誤 !未定義書簽。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第一章 緒 論 題背景和目的 數(shù)控加工是機(jī)械制造業(yè)中的先進(jìn)加工技術(shù)，在生產(chǎn)企業(yè)中，數(shù)控機(jī)床的使用越來越廣泛。企業(yè)要在當(dāng)前市場需求多變、競爭激烈的環(huán)境中生存和發(fā)展，就需要迅速地更 新企業(yè)產(chǎn)品，以最低價(jià)格、最好質(zhì)量、最短時(shí)間取滿足市場需求的不斷變化。普通機(jī)床已不能很好的適應(yīng)多品種、小批量的生產(chǎn)要求。數(shù)控機(jī)床則可以滿足這些要求。 加工中心是數(shù)控機(jī)床中功能較全、加工精度較高的工藝裝備。它主要用于箱體類零件和復(fù)雜曲面零件的加工，能把銑削、鏜削、鉆削、攻螺紋和車螺紋等功能集中于一臺設(shè)備上。加工中心已成為現(xiàn)代機(jī)床發(fā)展的主流方向，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造中，與普通傳統(tǒng)的機(jī)床相比，加工中心有工序集中、加工精度高、適應(yīng)性強(qiáng)、生產(chǎn)效率高、經(jīng)濟(jì)效益好、勞動(dòng)強(qiáng)度低、有利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化等優(yōu)點(diǎn)，所以加工中心一直都是 受到企業(yè)的高度重視。 采用加工中心，可以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省勞動(dòng)力資源，減少工裝，縮短新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應(yīng)。 此外，機(jī)床數(shù)控化還是推行 性制造單元）、 性制造系統(tǒng)）以及 算機(jī)集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。由于以上優(yōu)越性，加工中心所占的比例逐漸增大。 在這樣的背景下，我選擇設(shè)計(jì)一臺加工中心的 Z 軸進(jìn)給。此外，熟悉國內(nèi)外數(shù)控技術(shù)及加工中心的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ,增強(qiáng)對如何發(fā)展民族加工中心產(chǎn)業(yè)的感性認(rèn)識。 加工中心概述 加工中心（ 稱 一種備有刀庫并能自動(dòng)更換刀具對工件進(jìn)行多工序加工的數(shù)控機(jī)床。它是適應(yīng)省力、省時(shí)和節(jié)能的時(shí)代要求而迅速發(fā)展起來的，它綜合了機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)、拖動(dòng)技術(shù)、現(xiàn)代控制理論、測量及傳感技術(shù)以及通訊診斷、刀具和應(yīng)用編程技術(shù)的高技術(shù)產(chǎn)品，將數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控鉆床的功能并聚集在一臺加工設(shè)備買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 上，且增設(shè)有自動(dòng)換刀裝置和刀庫，可再一次安裝工件后，數(shù)控系統(tǒng)控制機(jī)床按不同工序自動(dòng)選擇和更換刀具，自動(dòng)改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量 和刀具相對工件的運(yùn)動(dòng)軌跡及其他輔助功能；依次完成多面和多工序的端平面、孔系、內(nèi)外倒角、環(huán)形槽及攻螺紋等加工。由于加工中心能集中完成多種工序，因而可減少工件裝夾、測量和調(diào)整時(shí)間，減少工件周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)存放時(shí)間，使機(jī)床的切削利用率高于通用機(jī)床 3，達(dá) 80%以上。所以說，加工中心不僅提高了工件的加工精度，而且是數(shù)控機(jī)床中生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度最高的綜合性機(jī)床。 隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，以及各種性能涼的傳感器的出現(xiàn)和運(yùn)用，加工中心的功能日趨完善，這些功能包括：刀具壽命的監(jiān)視功能，刀具磨損和損傷的監(jiān)視功能，切削狀態(tài)的監(jiān)視 功能，切削異常的監(jiān)視、報(bào)警和自動(dòng)停機(jī)功能，自動(dòng)檢測和自我診斷功能及自適應(yīng)控制功能等。加工中心還與載有隨性家具的自動(dòng)托板進(jìn)行有機(jī)連接，并能近些切屑自動(dòng)處理，使得加工中心成為柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)和自動(dòng)化工廠的關(guān)鍵設(shè)備和基本單元。 工 中心的特點(diǎn)與應(yīng)用 加工中心是典型的集高新技術(shù)于一體的機(jī)械加工設(shè)備，它的發(fā)展代表了一個(gè)國家設(shè)計(jì)、制造水平，因此在國內(nèi)外企業(yè)界都受到高度重視。目前，加工中心已成為現(xiàn)代機(jī)床發(fā)展的主流方向，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造中。與普通數(shù)控機(jī)床相比，加工中心具有以下幾個(gè)突出的特點(diǎn)。 （ 1） 工序集中 加工中心備有刀庫，能自動(dòng)換刀，并能對工件進(jìn)行多工序加工?，F(xiàn)代加工中心更大程度地使工件在一次裝夾后實(shí)現(xiàn)多表面、多特征、多工位的連續(xù)、高效、高精度加工，即工序集中。這是加工中心最突出的特點(diǎn)。 （ 2） 加工精度高 加工中心采用工序集中的加工手段，一次安裝即可加工出零件大部分待加工表面，避免了工件多次裝夾所產(chǎn)生的裝夾誤差，在保證高的工件尺寸精高的同時(shí)獲得各加工表面之間高的相對位置精度。另外，加工中心整個(gè)加工過程由程序控制自動(dòng)執(zhí)行，避免了人為操作所產(chǎn)生的偶然誤差。加上加工中心省去了齒輪、凸輪、靠模等傳動(dòng)部件，最大 限度地減少了由于制造及使用磨損所造成的誤差，結(jié)合加工中心完善的位置補(bǔ)償功能及高大的定位精度和重復(fù)定位精度，使加工精度更高，加工質(zhì)量更穩(wěn)定。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 （ 3） 適應(yīng)性強(qiáng) 加工中心對加工對象的適應(yīng)性強(qiáng)。加工中心加工工件的信息都由一些外部設(shè)備提供，比如軟盤、光盤 口介質(zhì)等，或者由計(jì)算機(jī)在線控制（ 當(dāng)加工對象改變時(shí)，除了更換相應(yīng)的刀具和解決毛坯的裝夾方式外，只需要重新編制（更換）程序，輸入性的程序就能實(shí)現(xiàn)對新的零件的加工，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，節(jié)約了大量工藝裝備費(fèi)用。這對結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件的單件、小批量生產(chǎn)及新產(chǎn)品試制帶來了極 大的方便，同時(shí)還能自動(dòng)加工普通加床難以加工的精密復(fù)雜零件。 （ 4） 生產(chǎn)效率高 零件加工所需要的時(shí)間包括機(jī)動(dòng)時(shí)間和輔助時(shí)間兩部分，加工中心能有效減少這兩部分時(shí)間。加工中心主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的調(diào)節(jié)范圍大，每一道工序都能選用最有利的切削用量，良好的結(jié)構(gòu)剛性語序加工中心進(jìn)行切削的強(qiáng)力切削，有效地節(jié)省了機(jī)動(dòng)時(shí)間。加工中心移動(dòng)部件的快速移動(dòng)和定位均采用了加速和減速措施，選了很高的空行程運(yùn)動(dòng)速度，消耗在快進(jìn)、快退和定位的時(shí)間要比一般機(jī)床少得多。 （ 5） 經(jīng)濟(jì)效益好 加工中心加工零件時(shí)，雖分?jǐn)傇诿總€(gè)零件上的設(shè)備費(fèi)用較昂貴，但在單件、小批量 生產(chǎn)的情況下，可以節(jié)省許多其他方面的費(fèi)用。由于是數(shù)控加工，加工中心不必準(zhǔn)備專用鉆模等工藝設(shè)備，加工之前節(jié)省了劃線工時(shí)，零件安裝到機(jī)床上之后可以減少調(diào)整、加工和檢驗(yàn)時(shí)間。另外，由于加工中心的加工穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降。 （ 6） 利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化 利用加工中心進(jìn)行生產(chǎn)，能準(zhǔn)確的計(jì)算出零件的加工工時(shí)，并有效地簡化檢驗(yàn)、工夾具和半成品管理工作，這些特點(diǎn)有利于使生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。 （ 7） 勞動(dòng) 強(qiáng)度低，工作條件好 加工中心 的加工零件 是 按事先編 好的程序 自動(dòng)完成的，操作者除了操作鍵盤、裝卸零件、 進(jìn)行 關(guān)鍵 工序 的中檢測量以 及觀察機(jī)床的運(yùn)行之外，不需要 進(jìn)行繁重 的重復(fù)性手工操作，勞動(dòng)前度可大為減輕；同時(shí)，加工中心的結(jié)構(gòu)均采用全封閉 設(shè)計(jì) ，操作者在外部進(jìn)行監(jiān)控，切屑 、 冷卻液等對 工作 環(huán)境的影響微乎其微 ， 工作條件較好。 加工 中心適合于加工形狀復(fù)雜、加工工序多、精度要求高、需要用多種類型的 普通 機(jī)床 和 眾多的工藝裝備，且 需 經(jīng)多次裝夾和調(diào)整才能完成加工的零件。其主要加工對象有以下幾類。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 I. 既有平面 又有孔系的零件 箱體類零件和 盤、套、板類零件 常見 箱體類零件簡圖 結(jié)構(gòu)形狀 復(fù)雜、 普通機(jī)床 難加工的零件 凸輪 類、 整體 葉輪類、模具類 盤類 零件 整體 葉輪 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 連桿 鍛壓模 外形 不規(guī)則的 異形 零件 支架 、基座、撥叉等 車床 撥叉零件圖 周期性 投產(chǎn)的零件 V. 加工精度 要求較高的中小 批 零件 新產(chǎn)品 試制中的零件 工 中心的基本組成 及 工作原理 加工中心自問世至今世界各國除了各種類型的加工中心，雖然外形結(jié)構(gòu)各異，但從總體上來看主要由以下幾大部分組成。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 （ 1）基礎(chǔ)部件 它是加工中心的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，由床身、立柱、工作臺等組成 ，他們不僅要承受加工中心的靜載荷，還要承受切削加工時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)載荷，所以要求加工中心的基礎(chǔ)部件必須有足夠的剛度。這些大件可以是鑄鐵件也可以是焊接而成的鋼結(jié)構(gòu)件，它們是加工中心中體積和重量最大的部件。 （ 2）主軸部件 由主軸箱、主軸電動(dòng)機(jī)、主軸、主軸軸承等零件組成。主軸的啟動(dòng)、停止、變速等動(dòng)作均由數(shù)控系統(tǒng)控制，并且通過裝在主軸上的刀具參與切削運(yùn)動(dòng)，是切削加工的功率輸出部件。主軸是加工中心的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)的好壞對加工的性點(diǎn)性能有很大影響，它決定著加工中心的切削性能、動(dòng)態(tài)剛度、加工精度等。 （ 3）數(shù)控系統(tǒng) 單臺加 工中心的數(shù)控部分由 置、可編程程序控制器、伺服驅(qū)動(dòng)裝置以及電機(jī)等部分組成。 置室一種位置控制系統(tǒng)，其控制過程是根據(jù)輸入的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、插補(bǔ)運(yùn)算，獲得理想的運(yùn)動(dòng)軌跡信息，然后輸出到執(zhí)行部件，加工出所需的工件?？删幊炭刂破魈娲话銠C(jī)床電氣柜，執(zhí)行數(shù)據(jù)系統(tǒng)指令，控制機(jī)床執(zhí)行動(dòng)作。數(shù)控系統(tǒng)主要功能有：控制功能、進(jìn)給功能、主軸功能、輔助功能、刀具功能和第二輔助功能、補(bǔ)償功能、字符圖像顯示功能、自診斷功能、通信功能、人機(jī)對話程序編制功能等。數(shù)控系統(tǒng)是加工中心執(zhí)行順序控制動(dòng)作和完成加工過程的控制中心。 （ 4）自動(dòng)換刀系統(tǒng) 該系統(tǒng)是加工中心去唄與其他數(shù)控機(jī)床的典型裝置，它解決工件一次裝夾后多工序連續(xù)加工中，工序與工序間的刀具自動(dòng)存儲、選擇、搬運(yùn)和交換任務(wù)。它由刀庫、機(jī)械手、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等部件組成。刀庫是存放加工過程所使用的全部刀具的裝置，刀庫有盤式、鼓式、鏈?zhǔn)降榷喾N形式，容量從幾把刀幾百把，當(dāng)需換刀時(shí)，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)指令，由機(jī)械手（或通過別的方式）將刀具從刀庫取出裝入主軸孔中。機(jī)械手的機(jī)構(gòu)根據(jù)刀庫與主軸的相對位置及結(jié)構(gòu)的不同也有多種形式，如單臂式、雙臂式、回轉(zhuǎn)式、軌道式等。 （ 5)自動(dòng)托盤交換系統(tǒng) 有的加工中心 為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的無人化運(yùn)行或進(jìn)一步縮短非切削時(shí)間，采用多個(gè)自動(dòng)交換工作臺方式儲備工件。一個(gè)工件安裝在工作臺上加工的同時(shí)，另外一個(gè)或幾個(gè)交給換的工作臺面上還可以裝卸別的工件。當(dāng)完成一個(gè)托盤上工件的加工后，便自動(dòng)交換托盤，進(jìn)行新零件的加工，這樣就可以減少輔助時(shí)間，提高加工效率。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 （ 6）輔助裝置 包括潤滑、冷卻、排屑、防護(hù)、液壓、氣動(dòng)、檢測系統(tǒng)等部分。這些裝置雖然不直接參與切削運(yùn)動(dòng)，但對加工中心的加工效率、加工精度和可靠性騎著保障作用。 加工中心 的組成如圖所示 直流 伺服 電動(dòng)機(jī) 械手 板 加工 中心 的 工作原理 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 工 中心 的 分類和發(fā)展方向 加工 中心的分類 一、 按 機(jī)床 形態(tài) 分 類 1) 立式加工 中心 主軸 軸 心線 為垂直 狀態(tài) 設(shè)置 ， 結(jié)構(gòu) 形式 多為固定 立柱 式，工作臺為 長 方形，無分度回轉(zhuǎn)功能，適合加工 盤、套、 板 類零件 。 立式加工中心運(yùn)動(dòng)軸示意圖 立式 加工中心 2) 臥式加工中心 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 主軸 軸線為水平狀態(tài)設(shè)置的加工中心 。 一般 具有 三軸聯(lián)動(dòng)，三四個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo) 。常見 的 是 三個(gè) 直線坐標(biāo) X、 Y、 Z 聯(lián)動(dòng)和一個(gè)回轉(zhuǎn)坐標(biāo) B 分度，它能 夠 在一次裝夾下完成四個(gè) 面的 加工 ，最 適合 加工箱體類零件。 臥式 加工中心 3) 龍門式 加工中心 龍門 式加工中心形狀與龍門銑床 相似 ，龍門式加工中心主軸多為垂直設(shè)置。帶有 自動(dòng) 換刀裝置，有可更換的主軸頭附件，數(shù)控裝置的軟件功能也較齊全，能夠一機(jī)多用，尤其適合于大型或形狀復(fù)雜的工件，如航天工業(yè)及大型輪機(jī)、大型建工機(jī)械上的某些零件的加工。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 龍門 式 加工 中心 4) 萬能 加工中心 這類 加工中心具有立式和臥式加工中心的功能，工件依次裝夾之后 ， 能完成除安裝面外的所有側(cè)面和 頂面的加工 。 萬能 加工中心 5) 虛軸加工中 心 虛軸加工中心改變了以往傳統(tǒng)機(jī)床的結(jié)構(gòu)，通過連桿的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)主軸多自由度的運(yùn)動(dòng)，完成對工件復(fù)雜曲面的加工。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 虛軸 加工中心 二、 按 換刀形式分 類。 1) 帶 刀庫、機(jī)械手的加工中心 加工中心 的換刀裝置（ 由 刀庫和機(jī)械手組成，換到動(dòng)作由機(jī)械手完成 。 這是 加工 中心采用最普遍的形式。 2) 無 機(jī)械手的加工中心 這種 加工中心的換刀 是 通過刀庫和主軸箱的配合動(dòng)作來完成。 一般是 采用 把刀庫放在主軸箱可以 運(yùn)動(dòng) 到的位置，或整個(gè)刀庫或某一到位能移動(dòng)到主軸箱可以到達(dá)的位置 。 刀庫 中 刀具的存放位置方向與主軸裝刀 方向一致。換刀 時(shí)主軸移動(dòng)到刀位 上的換刀裝置 。由 主軸直接取走或 放回 刀具。 3) 轉(zhuǎn)塔刀庫式加工 中心 一般在小型立式加工中心 上采用 轉(zhuǎn)塔 刀庫形式，主要 以 加工孔為主。 三、 按 加工精度分類 1) 普通 加工中心 普通 加工中心，分辨率為 1 m，最大進(jìn)給速度為 15位精度10 m 左右 。 2) 高精度 加工中心 高精度 加工中心，分辨率為 m， 最大 進(jìn)給速度為 15定位精度 2 m 左右 。介于 2間，以 5 m 較多，稱為 精密級 加工中心。 四、 按 數(shù)控系統(tǒng)功能分類 加工 中心根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)控制功能的不同可分為三軸 二 聯(lián)動(dòng) 、三軸三聯(lián)動(dòng) 、四周三聯(lián)動(dòng)、五軸四聯(lián)動(dòng)、六軸五聯(lián)動(dòng)等類型， 同時(shí) 可控軸數(shù)越多，加工中心的加工和適應(yīng)能力越強(qiáng)。 五、 按 工作臺的數(shù)量和功能分類 有單 工作臺、雙工作臺加工中心和多工作臺加工中心。多工作臺 加工 中心有兩個(gè)以上可更換的工作臺，通過運(yùn)送軌道可把加工完的工件連同工作臺（托盤）一起移除加工 部位， 然后把裝有 待 加工的工作臺（托盤）送到加工部位。 加工 中心的發(fā)展方向 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 由于數(shù)控系統(tǒng)采用開放式體系結(jié)構(gòu) ，控制性能得到了大幅提高，促進(jìn)了其性能向 高精度、高速度、高柔性化發(fā)展，使柔性自動(dòng)化加工技術(shù)水平不斷提高。具體 表現(xiàn)在以下 幾個(gè) 方面。 （ 1） 高速、高效、高精度、高可靠性 要提高加工效率，首先必須提高切削和進(jìn)給速度，同時(shí)，還要縮短加工準(zhǔn)備時(shí)間；要確保加工質(zhì)量，就必須提高機(jī)床部件運(yùn)動(dòng)軌跡的精度；可靠性則是上述目標(biāo)的基本保障；為此，必須要有高性能的數(shù)控裝置作為保證。 （ 2） 模塊化、智能化、柔性化和集成化 隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透與發(fā)展，為適應(yīng)制造業(yè)生產(chǎn)的柔性化、自動(dòng)化發(fā)展的需要，智能化正成為數(shù)控設(shè)備研究及發(fā)展的熱點(diǎn) 。它不僅貫穿在生產(chǎn)加工的全過程，還貫穿在產(chǎn)品的售后服務(wù)和維修中，目前采取的主要技術(shù)手段有以下幾個(gè)方面：自適應(yīng)控制技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、故障診斷技術(shù)、模式識別技術(shù)。 （ 3） 復(fù)合化 復(fù)合化包含工序復(fù)合化和功能復(fù)合化。工件在一臺設(shè)備上一次裝夾后，通過自動(dòng)換刀等各種措施，來完成多種工序和表面的加工。在一臺數(shù)控設(shè)備上能完成多工序切 削加工的加工中心，可以代替多機(jī)床和多裝夾的加工，既能減少裝卸時(shí)間，省去工件搬運(yùn)時(shí)間，提高每臺機(jī)床的加工能力，減少半成品庫存量，又能保證和提高定位精度，從而打破傳統(tǒng)的工序界限和分開加工的工藝規(guī)程。 （ 4） 網(wǎng)絡(luò)化 隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及加工自動(dòng)化的需要，單臺數(shù)控設(shè)備聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的要求越來越迫切。特別是互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化集成制造已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)的必然需要。此外一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的加工中心正飛速發(fā)展。 （ 5） 人性化 雖然我國的數(shù)控機(jī)床已經(jīng)有了很大的發(fā)展，而且在功能設(shè)計(jì)上已經(jīng)逐漸接近世界先進(jìn)水平。但在人性化設(shè)計(jì)方面，我國的數(shù)控機(jī)床仍存在很多問題，例如，忽視對于數(shù)控機(jī)床模型設(shè)計(jì)的人性化要求以至于我國的數(shù)控機(jī)床存在著買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 數(shù)不清的問題，如床身巨大笨重，顏色單調(diào)沉悶，顯示器不容易觀察，控制系統(tǒng)缺乏人機(jī)性質(zhì)以及不便操作等。盡 管許多數(shù)控機(jī)床與外國數(shù)控機(jī)床相比具有相同的功能，但它們卻無法達(dá)到相同的市場競爭力。因此，在數(shù)控機(jī)床制造工業(yè)中，研究數(shù)控機(jī)床的人性化設(shè)計(jì)方法已經(jīng)成為一個(gè)迫在眉睫的問題 。 第二章 機(jī)床總體方案設(shè)計(jì) 工中心本體設(shè)計(jì) 機(jī)床本體是數(shù)控機(jī)床的主體部分。來自于數(shù)控裝置的各種運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作指令，都必須由機(jī)床本體轉(zhuǎn)換成真實(shí)的、準(zhǔn)確的機(jī)械運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的功能，并保證數(shù)控機(jī)床的性能要求。 數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體由下列各部分組成： (1) 主傳動(dòng)系統(tǒng)，其功用是實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)。 (2) 進(jìn)給系統(tǒng)，其功用是實(shí)現(xiàn) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 (3) 機(jī)床基礎(chǔ)件，通常指床身、底座、立柱、滑座、工作臺等。其功用是支承機(jī)床本體的零、部件，并保證這些零、部件在切削加工過程中占有的準(zhǔn)確位置。 (4) 實(shí)現(xiàn)某些部件動(dòng)作和某些輔助功能的裝置，如液壓、氣動(dòng)、潤滑、冷卻以及防護(hù)、排屑等裝置。 (5) 實(shí)現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)、分度定位的裝置和附件，如回轉(zhuǎn)工作臺。 (6) 刀庫、刀架和自動(dòng)換刀裝置 (。 (7) 自動(dòng)托盤交換裝置 (。 (8) 特殊功能裝置，如刀具破損檢測、精度檢測和監(jiān)控裝置等。 其中，機(jī)床基礎(chǔ)件、主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)以及液壓、潤滑、冷卻等輔助裝置是構(gòu)成數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體的基本部件，其他部件則按數(shù)控機(jī)床的功能和需要選用。盡管數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體的基本構(gòu)成與傳統(tǒng)的機(jī)床十分相似，但由于數(shù)控機(jī)床在功能和性能上的要求與傳統(tǒng)機(jī)床存在著巨大的差距，所以數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體在總體布局、結(jié)構(gòu)、性能上與傳統(tǒng)機(jī)床有許多明顯的差異，出現(xiàn)了許多適應(yīng)數(shù)控機(jī)床功能特點(diǎn)的完全新穎的機(jī)械結(jié)構(gòu)和部件。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 已知參數(shù)如下 ： 工作臺尺寸（長 X 寬） : 300700 工作臺行程（ X 向） : 40 工作臺行程（ Y 向） : 300 最小 設(shè)定單位（ X、 Y、 Z 方向） : 主電機(jī)功率 : 5.2 快速移動(dòng)速度 : 15 m 立柱 設(shè)計(jì) 立式 加工中心機(jī)床立柱 為 滿足 其 使用要求，設(shè)計(jì) 時(shí) 主要考慮其結(jié)構(gòu)靜剛度 。 機(jī)床結(jié)構(gòu)的靜剛度是指在切削力和其他力的作用下 ，機(jī)床抵抗變形的能力。機(jī)床在加工過程中，受多種外力的作用，包括運(yùn)動(dòng)部件和工件的自重、切削力、驅(qū)動(dòng)力、加減速時(shí)的慣性力、摩擦阻力等。機(jī)床的各部件在這些力的作用下將產(chǎn)生變形，如各基礎(chǔ)件的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，支承構(gòu)件的局部變形，固定連接面和運(yùn)動(dòng)嚙合面的接觸變形等。這些變形都會(huì)直接或間接地引起刀具與工件之間產(chǎn)生相對位移，破壞刀具和工件原來所占有的正確位置，從而影響機(jī)床的加工精度和切削過程的特性，所以，提高機(jī)床的靜剛度是機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的普遍要求。數(shù)控機(jī)床為獲得高效率而具有的大功率和高速度，使它所承受的各種外力負(fù)載更加惡劣，而且加工過程的自動(dòng)化也使得加工誤差無法由人工干預(yù)來修正和補(bǔ)償，所以，數(shù)控機(jī)床的變形對加工精度的影響會(huì)更為嚴(yán)重。為了保證數(shù)控機(jī)床在自動(dòng)化、高效率的切削條件下獲得穩(wěn)定的高精度，其機(jī)械結(jié)構(gòu)應(yīng)具有更高的靜剛度，有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定數(shù)控機(jī)床的剛度系數(shù)應(yīng)比類似的普通機(jī)床高 50 。 1 合理設(shè)計(jì)基礎(chǔ)件的截面形狀和尺寸，采用合理的筋板結(jié)構(gòu)。 機(jī)床在外力的作用下，各基礎(chǔ)件將承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，其彎曲和扭轉(zhuǎn)變形的大小則取決于基礎(chǔ)件的截面抗彎和抗扭慣性矩 ，抗彎、 抗扭慣性矩大，變形則小，剛度就高。表中列出了在截面 積相同 ( 即重 量相同 ) 時(shí)，不同截面形狀和尺寸的慣性矩。由表中數(shù)據(jù)可知：在形狀和截面積相同時(shí)，減小壁厚，加大買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 截面輪廓尺寸，可大大增加剛度；封閉截面的剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于不封閉截面的剛度；圓形截面的抗扭剛度高于方形截面，抗彎剛度則低于方形截面；矩形截面在尺寸大的方向具有很高的抗彎剛度。因此，通過合理設(shè)計(jì)截面形狀和尺寸，可大大提高基礎(chǔ)件的結(jié)構(gòu)靜剛度。 截面形狀與 慣性矩 日本森精機(jī) 列數(shù)控車床的床身截面，床身導(dǎo)軌傾斜布置，改善了排屑條件，同時(shí)截面形狀采用封閉式箱體結(jié)構(gòu)，從而加大了床身截面的外輪廓尺寸，使該床身具有很高的 抗彎、抗扭剛度。這種傾斜布置的結(jié)構(gòu)為數(shù)控車床所普遍采用。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 日本森精機(jī) 列數(shù)控車床的床身截面 臥式加工中心普遍采用的框式立柱結(jié)構(gòu)。從正面看，立柱截面成封閉框形，輪廓尺寸大，從而保證以高扭轉(zhuǎn)剛度承受切削扭矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)載荷。從俯視截面看，兩個(gè)立柱截面形狀為矩形，矩形尺寸大的方向正是因切削力作用產(chǎn)生大的彎曲載荷的方向。因而這種結(jié)構(gòu)具有很高的剛度。 合理布置基礎(chǔ)件的筋板可以提高靜剛度，下表給出了立柱的幾種不同筋板布置時(shí)的相對靜剛度。從表中可知： 縱向筋板能提高立柱的抗彎和抗扭剛度，提買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 高抗扭剛度效果 更為顯著；對角線斜置筋板和對角線交叉筋板對提高立柱的剛度更為有效。 不同筋板布置時(shí)立柱的靜剛度對比 下圖為兩種立式加工中心立柱的橫截面圖。由于該立柱承受彎扭組合載荷，故截面采用接近正方形的封閉外形，為了進(jìn)一步提高抗彎、抗扭剛度，內(nèi)部采用了斜方雙層壁 ( 相當(dāng)于斜 縱向筋板 ) 和對角線交叉筋板。所以，這兩種立柱都有很高的抗彎、抗扭剛度。 (a)立式加工中心； (b)立式加工中心 合理布置筋板還可提高基礎(chǔ)件的局部剛度，日本三井精機(jī) A 型超精密重 切削臥式加工中心采用的床身結(jié)構(gòu)。該床身為整體式結(jié)構(gòu)，截面為封閉箱形結(jié)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)剛度很高。為了加強(qiáng)導(dǎo)軌連接的局部剛度，采用兩條成 Y 形的斜筋支撐導(dǎo)軌。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 三井精機(jī) A 型加工中心的床身結(jié)構(gòu) 2 采用合理的結(jié)構(gòu)布局，改善機(jī)床的受力狀態(tài)，提高機(jī)床的靜剛度 在切削力、自重等外力相同的情況下，如果能改善機(jī)床的受力狀態(tài)，減小變形，則能達(dá)到提高剛度的目的。以機(jī)床主軸為例，在其他條件不變的情況下，縮短主軸前端的懸伸長度，可以減小主軸承受的彎矩，從而減小主軸前端的撓度，提高主軸的剛度。采用合理的 機(jī)床結(jié)構(gòu)布局，可以顯著地改善機(jī)床的受力狀況，提高機(jī)床的剛度。 下圖為傳統(tǒng)的臥式鏜銑床的結(jié)構(gòu)布局和臥式加工中心 ( 臥式自動(dòng)換刀數(shù)控鏜銑床 ) 的結(jié)構(gòu)布局的比較。 傳統(tǒng)的臥式鏜銑床由于主軸箱單面懸掛在立柱側(cè)面，主軸箱自重將使立柱承受彎矩 ，切削力將使立柱承受扭矩 ，而加工中心的布局使主軸箱的主軸中心位于立柱的對稱面內(nèi)，立柱則不再承受由主軸箱自重產(chǎn)生的彎矩和由切削力產(chǎn)生的扭矩，從而改善了立柱的受力狀況，減小了立柱的彎曲、扭轉(zhuǎn)變形，提高了剛度 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 補(bǔ)償有關(guān)零部件的靜力變形 下圖所示的大型 龍門銑床，當(dāng)主軸部件移到橫梁中部時(shí)，橫梁的彎曲變形 ( 下凹 ) 最大。為此可將橫梁導(dǎo)軌加工成中部凸起的拋物線形，或者通過在橫梁內(nèi)部安裝輔助梁和預(yù)校正螺釘將主導(dǎo)軌預(yù)調(diào)校正為中凸拋物線形，這樣可以補(bǔ)償主軸箱移動(dòng)到橫梁中部時(shí)引起的彎曲變形 ( 圖 (a) 。 為補(bǔ)償主軸箱自重的影響，也可以用加平衡重塊或其他平衡力的方法，抵消部分直接作用于橫梁上的自重，從而減小橫梁因主軸箱自重引起的彎曲變形 ( 圖 (b) 。 橫梁彎曲變形補(bǔ)償 4 提高機(jī)床各部件的接觸剛度 在機(jī)床各部件的固定 連接面和運(yùn)動(dòng)副的結(jié)合面之間，總會(huì)存在宏觀和微觀不平，兩個(gè)面之間真正接觸的只是一些高點(diǎn)，實(shí)際接觸面積小于兩接觸表面的面積 ( 名義接觸面積 ) ，因此，在承載時(shí)，作用于這些接觸點(diǎn)的壓強(qiáng)要比平均壓強(qiáng)大得多，從而產(chǎn)生接