五軸雕刻機機電結(jié)構(gòu)設(shè)計【含CAD圖紙+三維建模+文檔】,含CAD圖紙+三維建模+文檔,雕刻,機電,電機,結(jié)構(gòu)設(shè)計,cad,圖紙,三維,建模,文檔 淮 陰 工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 學(xué) 生 姓 名： 趙俊 學(xué) 號： 1081101738 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 設(shè)計(論文)題目： 五軸雕刻機機電結(jié)構(gòu)設(shè)計② ―結(jié)構(gòu)設(shè)計 指 導(dǎo) 教 師: 許軍 2012 年 2 月 28 日  畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫 2000字左右的文獻綜述 文 獻 綜 述 一、五軸雕刻機的簡介 隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展, 普通的三軸雕刻機床已滿足不了人們對加工零件的更高要求。在20世紀(jì)60年代, 一些發(fā)達國家開始研制五軸數(shù)控機床。五軸雕刻機集計算機控制、高性能伺服驅(qū)動和精密加工于一體, 可高效、準(zhǔn)確完成復(fù)雜曲面的加工, 特別是在曲軸等方面具有獨特的優(yōu)勢。由于五軸技術(shù)難度較大, 國際上通常把五軸聯(lián)動數(shù)控技術(shù)作為衡量一個國家生產(chǎn)設(shè)備自動化水平的重要標(biāo)志。長期以來, 西方發(fā)達國家一直把五軸聯(lián)動作為重要的戰(zhàn)略物資控制出口, 發(fā)展中國家在研發(fā)和引進兩方面都碰到了很大的困難，為打破國外的技術(shù)封鎖, 需要我們自主創(chuàng)新 ! 二、工作原理 五軸加工是指在一臺機床上至少有五個坐標(biāo)軸，三個直線坐標(biāo)和兩個旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)，而且可以在計算機數(shù)控系統(tǒng)的控制下同時協(xié)調(diào)運動進行加工。五軸聯(lián)動數(shù)控技術(shù)，是數(shù)控技術(shù)難度最大、適用范圍最廣的技術(shù)，其集計算機控制、高性能伺服驅(qū)動和精密技術(shù)于一體，主要應(yīng)用于加工品質(zhì)要求很高的自由曲面的高效、精密、自動加工，是目前解決葉輪、葉片、螺旋槳等復(fù)雜曲面加工的重要手段。這樣五軸聯(lián)動數(shù)控加工與一般的三軸聯(lián)動數(shù)控加工相比，主要有1)提高加工質(zhì)量和效率，2)擴大工藝范圍，可以用于復(fù)雜曲面和斜空斜面的加工；同時，五軸加工也存在很多難點，需要在開發(fā)的過程中重點考慮的問題。 三、機床設(shè)計 1、五軸聯(lián)動現(xiàn)狀及其分析 大多數(shù)高級的數(shù)控銑床的數(shù)控裝置都可控六根基本軸,即X, Y, Z三根運動軸和繞X, Y, Z 三根運動軸旋轉(zhuǎn)的A、B、C三根回轉(zhuǎn)軸。五軸聯(lián)動指的是在六根基本軸中, 機 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 床數(shù)控裝置能控制其中五根軸同時達到空間某一點, 通俗的講就是指其中五根軸能同時對某一點進行運動加工。根據(jù)機床實際情況, 五軸聯(lián)動通常是在X、Y、Z三根運動軸基礎(chǔ)上增加由A、B、C 三個回轉(zhuǎn)軸中任意兩個回轉(zhuǎn)軸所組合的運動, 2個回轉(zhuǎn)軸可以都配置在刀具切削頭部位( 通常稱擺動軸)或工件安裝部位(通常稱旋轉(zhuǎn)工作臺), 也可在這兩個部位上分別配置1個回轉(zhuǎn)軸。 根據(jù)這些配置方式可以組合出的有效布局方案共有: 雙旋轉(zhuǎn)工作臺的高速五軸機床, 它應(yīng)用比較多的是銑鏜類機床。這種機床也有多個類型和品種, 較簡單的是在數(shù)控鏜銑床的工作臺上附加A /B軸轉(zhuǎn)臺, 配上相應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng), 實現(xiàn)X、Y、Z三個直線運動和A /B軸兩個旋轉(zhuǎn)運動并可聯(lián)動。這種配置由于接合層次多, 剛性差些, 因此有專門將A /B轉(zhuǎn)軸的支座與工作臺或床身做成一體的。由于受安裝工件的轉(zhuǎn)臺的尺寸和重量的制約, 這種機床僅適用于加工中小這種機床僅適用于加工中小型工件。 在刀具切削頭部位和工件安裝部位, 都配置1個回轉(zhuǎn)軸。這種五軸聯(lián)動機床由于轉(zhuǎn)臺可以是A 軸、B 軸或C 軸,擺頭也是一樣, 可以分別是A軸、B軸或C 軸, 所以轉(zhuǎn)臺加上擺頭式結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動機床可以有各種不同的組合, 以適應(yīng)不同的加工對象, 如加工汽輪發(fā)電機的葉片, 需要A 軸加上B軸, 其中A 軸需要用尾座頂尖配合頂住工件, 如果工件較長同時直徑又細(xì), 則需要兩頭夾住并且拉伸工件來進行加工, 當(dāng)然這里一個必要條件是兩個轉(zhuǎn)臺必須嚴(yán)格同步旋轉(zhuǎn)。這種型式配置的機床把旋轉(zhuǎn)軸分別放置于切削頭部位和工作臺安裝部位, 與使用雙旋轉(zhuǎn)工作臺的機床相比較, 優(yōu)點是剛性高, 工作臺的承載能力強。雙旋轉(zhuǎn)工作臺為一個串聯(lián)機構(gòu), 而且空間上受到限制, 無法設(shè)計得足夠健壯, 導(dǎo)致整體剛性不足, 若將旋轉(zhuǎn)軸分開在主軸頭和工作臺兩個部位,那么結(jié)構(gòu)剛性的問題便得到很好的解決, 工作臺的工作臺面積與承載能力也遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的雙旋轉(zhuǎn)工作臺。 雙擺頭式結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動機床, 由于結(jié)構(gòu)本身的原因: 擺頭中間一般有一個帶有松拉刀結(jié)構(gòu)的電主軸, 所以雙擺頭自身的尺寸不容易做小, 一般在400~ 500 mm 左右, 加上雙擺頭活動范圍的需要, 所以雙擺頭結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動機床的加工范圍不宜太小, 而是越大越好, 一般為龍門式或動梁龍門式, 龍門的寬度在2000 ~ 3000 mm 以上為好。 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 2、機床的選擇 常見五軸機床的形式有雙擺回轉(zhuǎn)臺、雙擺頭和轉(zhuǎn)臺加擺主軸共3 大類在保證整個系統(tǒng)機械剛性以及經(jīng)濟性的前提下，本設(shè)計采用龍門式結(jié)構(gòu)，運動方式采用龍門架移動、工作臺固定的運動方式。該布局，龍門及其上的X，Z 軸機構(gòu)都要運動， 因此運動慣性較大， 要求Y 軸步進電機的功率要大， 但是工作臺穩(wěn)定，可以裝夾質(zhì)量較大的金屬工件。如圖1 所示， 由主軸組件在龍門架上進行左右移動(X 向)， 實現(xiàn)雕刻寬度； 由龍門架與Y 軸滑塊固定，在工作臺上進行前后移動（Y 向），實現(xiàn)雕刻長度；由主軸組件在龍門架上進行上下移動（Z 向），實現(xiàn)雕刻深度。機床結(jié)構(gòu)主要是XYZ 運動平臺+AC 旋轉(zhuǎn)平臺的組合。此結(jié)構(gòu)下，五軸加工時由于A 及C旋轉(zhuǎn)加工平臺較小，不能進行較大行程的五軸加工，但A 及C旋轉(zhuǎn)加工平臺，可以很容易移開，即可進行較大行程的XYZ 三軸加工，這也是機床開發(fā)功能性及經(jīng)濟性的一種表現(xiàn)。此時機床在設(shè)計上XY 方向會有較大行程。主軸部分采用直流電機鏈接鉆夾頭， 夾持刀具直接進行切削。在系統(tǒng)各個方向的傳動件上我們均采用滾珠絲杠配合圓柱導(dǎo)軌的方式，保證了系統(tǒng)的精度。 3、控制系統(tǒng)設(shè)計 數(shù)控機床由數(shù)控加工系統(tǒng)控制，數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)字控制系統(tǒng)的簡稱，英文名稱為（Numerical Control system），簡稱NCS，而目前控制方式，多是電腦進行控制，又簡稱CNC（ComputerNumerical Control）。其功能是根據(jù)計算機存儲器中存儲的控制程序，執(zhí)行部分或全部數(shù)值控制功能，并配有接口電路和伺服驅(qū)動裝置的專用計算機系統(tǒng)。通過利用數(shù)字、文字和符號組成的數(shù)字指令，來實現(xiàn)一臺或多臺機械設(shè)備動作控制，其所控制的通常是位置、角度、速度等機械量和開關(guān)量。CNC 系統(tǒng)的核心是CNC 裝置。由于使用了計算機，系統(tǒng)具有了軟件功能，又用PLC 代替了傳統(tǒng)的機床電器邏輯控制裝置，使系統(tǒng)更小巧，其靈活性、通用性、可靠性更好，易于實現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)控功能，使用、維護也方便，并具有與上位機連接及進行遠(yuǎn)程通信的功能。 四、綜述 機床設(shè)計過程中, 軸的聯(lián)動設(shè)計是其核心的部分, 不僅對控制部分有較高的要求, 機 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 械部分也是非常重要的, 它不僅決定了其功能, 更決定了其精度和加工范圍。此論文對五軸聯(lián)動機械部分進行了詳細(xì)的比較與設(shè)計, 既符合經(jīng)濟效益也同時滿足精度要求, 是一種比較適合于我國現(xiàn)階段數(shù)控機床發(fā)展的水平的設(shè)計思路。為數(shù)控機床軸的設(shè)計提供有普遍意義的設(shè)計方案, 為同樣進行五軸聯(lián)動設(shè)計的同行提供參考。 隨著械加工技術(shù)的不斷推進, 以這種機械傳動鏈結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動銑頭會逐漸被以“ 零傳動”方面的五軸聯(lián)動銑頭取代, 但個人相信, 在今后幾十年中, 機械傳動鏈結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動數(shù)控機床, 在數(shù)控加工領(lǐng)域仍扮演著重要的角色, 推動我國制造加工業(yè)的發(fā)展。 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 參考文獻： [ 1]范宏才, 盛伯浩. 多軸聯(lián)動機床A /C轉(zhuǎn)軸鏜銑頭結(jié)構(gòu)[ J].制造技術(shù)與機床, 2007, ( 2): 100- 103. 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