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2009屆學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 存檔編號(hào)：__________
畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述
論文題目 定梁數(shù)控龍門鏜銑床溜板進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)
（傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；導(dǎo)軌、液壓系統(tǒng)方案制定）
(英 文) Beams Gantry CNC boring and milling
machine to slide into the system design(The
structural design of transmission and Rail,
hydraulic system programming)
部 （系） 機(jī)械與建筑工程學(xué)部___
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
姓 名 彭偉雄
學(xué) 號(hào) 20051503010109
指導(dǎo)教師 李 列
2009年 月 日
1、緒論
1.1基本生產(chǎn)概況
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和國(guó)家對(duì)國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的大力支持，我國(guó)許多重要行業(yè)對(duì)龍門加工中心和數(shù)控龍門鏜銑床的需求愈來(lái)愈大。有需求有市場(chǎng)，就有生產(chǎn)，這是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)律。所以國(guó)內(nèi)不少?gòu)奈瓷婕爸圃忑堥T鏜銑床的廠家，都紛紛上陣，通過(guò)引進(jìn)技術(shù)、合作生產(chǎn)等形式，開發(fā)研制各種龍門加工中心和數(shù)控龍門鏜銑床，滿足廣大用戶的需求。根據(jù)中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)重點(diǎn)骨干企業(yè)的統(tǒng)計(jì)資料和其他有關(guān)資料表明，2005年我國(guó)已有11個(gè)企業(yè)批量生產(chǎn)各種龍門加工中心422臺(tái)，生產(chǎn)特種數(shù)控龍門鏜銑床75臺(tái)。其中年產(chǎn)超過(guò)80臺(tái)的企業(yè)有3家：沈陽(yáng)機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司、寧波海天精工機(jī)械有限公司、威海華東數(shù)控股份有限公司。而沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)在2005年生產(chǎn)包括五軸聯(lián)動(dòng)龍門加工中心等各種產(chǎn)品135臺(tái)，占龍門加工中心總產(chǎn)量的32%。
1.2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式
配置自動(dòng)換刀結(jié)構(gòu)的數(shù)控龍門鏜銑床即為龍門加工中心。目前，我國(guó)生產(chǎn)的龍門加工中心和數(shù)控龍門鏜銑床產(chǎn)品的主要品種，根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)布局形式劃分為：按龍門架是否移動(dòng)，分為龍門固定工作臺(tái)移動(dòng)式和龍門移動(dòng)式；按橫梁是否在立柱上運(yùn)動(dòng)，分為動(dòng)梁式和定梁式兩種；橫梁在高架床身上移動(dòng)稱為高架式；按機(jī)床凈重和工作臺(tái)承載能力，分為輕型、中型和重型（超重型）等。目前生產(chǎn)的主要規(guī)格范圍是工作臺(tái)寬度為800-5000毫米，長(zhǎng)度為2000-28000毫米等各種規(guī)格尺寸段。應(yīng)該指出，在2005年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的龍門加工中心和數(shù)控龍門鏜銑床中，90%左右的規(guī)格都集中在1000-2000毫米尺寸段，而95%的品種幾乎都是橫梁固定工作臺(tái)移動(dòng)式。相比之下，工作臺(tái)寬度在3米以上，尤其是寬度為4000-5000毫米的動(dòng)梁式超重型龍門加工中心和數(shù)控龍門鏜銑床，技術(shù)難度較大，技術(shù)含量較高，目前國(guó)內(nèi)只有一兩家能生產(chǎn)。
1.3產(chǎn)品技術(shù)水平
“十一五”期間，是我國(guó)機(jī)床工具行業(yè)發(fā)展最快的五年，通過(guò)引進(jìn)技術(shù)合作生產(chǎn)等形式，在新產(chǎn)品研發(fā)方面取得較大進(jìn)展。在高速、高精、多軸、復(fù)合等方面都有較大突破，尤其是龍門加工中心和數(shù)控龍門鏜銑床更為突出。從1999年江蘇多棱（原常州機(jī)床總廠）帶頭打破西方封鎖，試制成功具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的我國(guó)第一臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控龍門鏜銑床以來(lái)，已有濟(jì)南二機(jī)、桂林機(jī)床、北京一機(jī)等多家公司推出五軸聯(lián)動(dòng)龍門加工中心和數(shù)控龍門鏜銑床。尤其是今年2月份在上海舉辦的中國(guó)數(shù)控機(jī)床展覽會(huì)（CCMT2006）上，實(shí)力雄厚的沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)，一次推出6臺(tái)大型龍門加工中心，其中3臺(tái)具有五軸聯(lián)動(dòng)功能，1臺(tái)具有五面加工功能，1臺(tái)為車銑加工中心，這也突出體現(xiàn)了我國(guó)龍門加工中心和數(shù)控龍門鏜銑床在五軸聯(lián)動(dòng)功能上，開始走向成熟。近年來(lái)，有的廠產(chǎn)品在主軸轉(zhuǎn)速、快速進(jìn)給、機(jī)床精度等主要技術(shù)參數(shù)已接近或達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。尤其是北京一機(jī)截止到今年6月底，僅一年半的時(shí)間就簽約生產(chǎn)工作臺(tái)寬度4米、5米的超重型動(dòng)梁龍門加工中心和數(shù)控龍門鏜銑床10臺(tái)，說(shuō)明我國(guó)生產(chǎn)中、高檔重型和超重型龍門加工中心和數(shù)控龍門鏜銑床的廠家在產(chǎn)量和技術(shù)水平上有的已邁進(jìn)國(guó)際機(jī)床大廠的行列。
2、主題
這次的設(shè)計(jì)是定梁數(shù)控龍門鏜銑床溜板箱進(jìn)給系統(tǒng)，主要是傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、導(dǎo)軌、液壓系統(tǒng)方案制定。
2.1數(shù)控機(jī)床的組成主要有以下四個(gè)方面：
（1）控制介質(zhì) 數(shù)控機(jī)床工作時(shí)，不需要工人去搖手柄操作機(jī)床，但又要自動(dòng)地執(zhí)行人們的意圖，這就必須在人和數(shù)控機(jī)床之間建立某種聯(lián)系，這種聯(lián)系的媒介物稱之為控制介質(zhì)（或稱程序介質(zhì)、輸入介質(zhì)、信息載體）。
（2） 數(shù)控裝置 數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的中樞，在普通數(shù)控機(jī)床中一般由輸入裝置、存儲(chǔ)器、控制器、運(yùn)算器和輸出裝置組成。數(shù)控裝置接收輸入介質(zhì)的信息，并將其代碼以識(shí)別、儲(chǔ)存、運(yùn)算，輸出相應(yīng)的指令脈沖以驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)，進(jìn)而控制機(jī)床動(dòng)作。
(3) 伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)的作用是把來(lái)自數(shù)控裝置的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)床移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)，使工作臺(tái)（或溜板）精確定位或按規(guī)定的軌跡作嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，最后加工出符合圖紙要求的零件。在數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)中，常用的伺服驅(qū)動(dòng)元件有功率步進(jìn)電機(jī)、電液脈沖馬達(dá)、直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)等。
(4) 機(jī)床本體 數(shù)控機(jī)床中的機(jī)床，在開始階段使用通用機(jī)床，只是在自動(dòng)變速、刀架或工作臺(tái)自動(dòng)轉(zhuǎn)位和手柄等方面作些改變。實(shí)踐證明：數(shù)控機(jī)床除由于切削用量大、連續(xù)加工發(fā)熱多等影響工件精度外，并且由于是自動(dòng)控制，在加工中不能像在通用機(jī)床上那樣可以隨時(shí)由人工進(jìn)行干預(yù)。所以其設(shè)計(jì)要求比通用機(jī)床更嚴(yán)格，制造要求更精密。因而后來(lái)在數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)，采用了許多新的加強(qiáng)剛性、減小熱變形、提高精度等方面的措施，使得數(shù)控機(jī)床的外部造型、整體布局、傳動(dòng)系統(tǒng)以及刀具系統(tǒng)等方面都已發(fā)生了很大的變化。
2.2數(shù)控龍門鏜銑床的系列種類與結(jié)構(gòu)：
①X21系列龍門鏜銑床
產(chǎn)品簡(jiǎn)介：
該系列機(jī)床為橫梁移動(dòng)式龍門鏜銑床。在橫梁上裝有一個(gè)大功率的滑枕式鏜銑頭，有四個(gè)進(jìn)給軸和一個(gè)輔助軸（工作臺(tái)-X軸；鏜銑頭-Y軸；滑枕-Z軸；橫梁-W軸；輔助軸：附件頭庫(kù)-U軸）。按用戶加工需要可配各種快換附件頭(直角銑頭、萬(wàn)能角銑頭、加長(zhǎng)主軸頭、反锪銑頭等)，在工件一次裝卡下能完成內(nèi)外五個(gè)面的鏜、銑、鉆、鉸孔、攻絲等加工工序。數(shù)控系統(tǒng)控制可實(shí)現(xiàn)任意三軸聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)輪廓銑削。
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：
主軸可自動(dòng)拉刀、拉附件，附件銑頭可4*90°轉(zhuǎn)位，可實(shí)現(xiàn)90°自動(dòng)定向，自動(dòng)定向，自動(dòng)讓刀，可完成刀具和附件頭的全自動(dòng)裝卡更換。溜板有前后傾防掃刀功能，滑枕有液壓平衡裝置，橫梁有卸荷輔助梁，橫梁進(jìn)給采用雙電機(jī)雙檢測(cè)同步驅(qū)動(dòng)，工作臺(tái)床身導(dǎo)軌、橫梁溜板導(dǎo)軌采用小流量多頭泵恒流供油的閉式靜壓導(dǎo)軌。
機(jī)床配全數(shù)字Siemens Sinumerik 840D數(shù)字系統(tǒng)，主傳動(dòng)用AC交流主軸電機(jī)，各軸線驅(qū)動(dòng)用AC交流伺服電機(jī)，配相應(yīng)的調(diào)速裝置及驅(qū)動(dòng)裝置。各進(jìn)給軸線采用Hadenhan光柵尺檢測(cè)閉環(huán)控制，機(jī)床配ATC自動(dòng)換刀裝置組成龍門加工中心。
②XK21系列數(shù)控龍門鏜銑床
產(chǎn)品簡(jiǎn)介：
該系列機(jī)床為橫梁移動(dòng)式龍門鏜銑床。在橫梁上裝有一個(gè)大功率的滑枕式鏜銑頭，有四個(gè)進(jìn)給軸和一個(gè)輔助軸（工作臺(tái)-X軸；鏜銑頭-Y軸；滑枕-Z軸；橫梁-W軸；輔助軸：附件頭庫(kù)-U軸）。
按用戶加工需要可配各種快換附件頭(直角銑頭、萬(wàn)能角銑頭、加長(zhǎng)主軸頭、反锪銑頭等)，在工件一次裝卡下能完成內(nèi)外五個(gè)面的鏜、銑、鉆、鉸孔、攻絲等加工工序。數(shù)控系統(tǒng)控制可實(shí)現(xiàn)任意三軸聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)輪廓銑削。
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：
主軸可自動(dòng)拉刀、拉附件，附件銑頭可4*90°轉(zhuǎn)位，可實(shí)現(xiàn)90°自動(dòng)定向，自動(dòng)定向，自動(dòng)讓刀，可完成刀具和附件頭的全自動(dòng)裝卡更換。溜板有前后傾防掃刀功能，滑枕有液壓平衡裝置，橫梁有卸荷輔助梁，橫梁進(jìn)給采用雙電機(jī)雙檢測(cè)同步驅(qū)動(dòng)，工作臺(tái)床身導(dǎo)軌、橫梁溜板導(dǎo)軌采用小流量多頭泵恒流供油的閉式靜壓導(dǎo)軌。
機(jī)床配全數(shù)字Siemens Sinumerik 840D數(shù)字系統(tǒng)，主傳動(dòng)用AC交流主軸電機(jī)，各軸線驅(qū)動(dòng)用AC交流伺服電機(jī)，配相應(yīng)的調(diào)速裝置及驅(qū)動(dòng)裝置。各進(jìn)給軸線采用Hadenhan光柵尺檢測(cè)閉環(huán)控制，機(jī)床配ATC自動(dòng)換刀裝置組成龍門加工中心。
③XK24系列數(shù)控定梁龍門鏜銑床
產(chǎn)品簡(jiǎn)介：
XK24系列數(shù)控定梁龍門鏜銑床是山東亞盛重工自行開發(fā)研制的數(shù)控機(jī)床，主機(jī)結(jié)構(gòu)均為工作臺(tái)移動(dòng)、橫梁固定式龍門框架結(jié)構(gòu)?？蓮V泛適用于汽車、航空航天、機(jī)車車輛、紡織機(jī)械、印刷機(jī)械、造紙機(jī)械、機(jī)床工具等行業(yè)中對(duì)各種板類、箱體類、機(jī)架類和模具等精密零件的數(shù)控機(jī)加工，工件一次裝夾后可進(jìn)行銑、鏜、鉆、鉸、攻絲等多種工序加工，配備合適的附件銑頭后，還可對(duì)工件進(jìn)行五面加工，以及對(duì)各種復(fù)雜型面進(jìn)行三坐標(biāo)數(shù)控加工。
主要結(jié)構(gòu)性能與特點(diǎn)：
機(jī)床大件采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)或鑄鐵件結(jié)構(gòu)。為保證焊件的焊接質(zhì)量，鋼板焊前均進(jìn)行表面噴丸、涂漆、烘干處理，提高了鋼板表面質(zhì)量和防銹能力，全部焊接件和鑄鐵件均已進(jìn)行熱時(shí)效處理，最大限度地消除了焊接和鑄造應(yīng)力。
主銑頭采用滑枕—減速箱分離式設(shè)計(jì)，使銑頭精度得以提高，減速箱內(nèi)采用兩檔齒輪自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)，以獲得低速大扭矩和高速恒功率，可同時(shí)滿足粗加工和精加工的工藝要求。
高精度主軸組合軸承，保證了主銑頭的高性能、高精度?；磴婎^還采用液壓油缸進(jìn)行平衡，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。
X、Y軸導(dǎo)軌副的最佳設(shè)計(jì)與配置，即使在重載荷下仍可保證機(jī)床具有良好的性能；X、Y軸均采用超重型直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌或鑲鋼一滾動(dòng)塊導(dǎo)軌，負(fù)載大、精度高，而超重型數(shù)控機(jī)床的X軸則采用靜壓導(dǎo)軌副，達(dá)到無(wú)摩擦傳動(dòng)，導(dǎo)軌使用壽命長(zhǎng)。
Y軸橫梁導(dǎo)軌采用階梯式設(shè)計(jì)，可確保機(jī)床的加工精度和長(zhǎng)期的穩(wěn)定性。
三軸傳動(dòng)均采用進(jìn)口高精密級(jí)預(yù)載滾珠絲杠或雙齒輪—齒條無(wú)間隙傳動(dòng)，從而確保傳動(dòng)精度。
三軸反饋采用光電編碼器實(shí)現(xiàn)半閉環(huán)位置反饋，也可根據(jù)用戶要求，采用光柵尺實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)位置反饋，以提高機(jī)床的精度。根據(jù)用戶的不同要求，機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)可分別配置SIEMENS、FANUC、FIDlA、NUM、FAGOR等數(shù)控系統(tǒng)。
④深圳市盛紅機(jī)械有限公司生產(chǎn)的數(shù)控龍門鏜銑床
機(jī)械特性：
一、高鋼性、重切削
? 全部采用優(yōu)質(zhì)樹脂砂耐磨鑄件，強(qiáng)韌筋骨，超大立柱，寬低座，蜂巢式結(jié)構(gòu)。經(jīng)退火處理，清除應(yīng)力長(zhǎng)久不變形。
? 三軸采用鋼性極強(qiáng)的矩形導(dǎo)軌，可承受重切削，工作臺(tái)精密研磨，淬火處理，大大增強(qiáng)了表面硬度。
?
二、高精度
三軸傳動(dòng)均采用臺(tái)灣C3級(jí)精密滾珠絲桿，安裝P3級(jí)軸承，確保了定位精度和重復(fù)定位精度。
三軸均采用日本三菱伺服馬達(dá)和主軸電機(jī)，直聯(lián)傳動(dòng)，提供了強(qiáng)勁的動(dòng)力，確保了在強(qiáng)大承載能力下的進(jìn)給精度。
采用國(guó)際知名品牌的P3級(jí)主軸，確保了主軸的可靠性高、壽命長(zhǎng)、噪音小、震動(dòng)小、精度高的優(yōu)點(diǎn)。
控制系統(tǒng)特性：
? 穩(wěn)定性好、速度快、精度高
采用世界先進(jìn)頂級(jí)的三菱數(shù)控系統(tǒng)，M60S系列均采用伺服驅(qū)動(dòng)，確保了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性高、速度快，表面光滑，精度高等優(yōu)點(diǎn)，具備了制造模具應(yīng)有的功能，是模具生產(chǎn)的最佳選擇。
? 所有M60S系列控制器都標(biāo)配備了RISC64位CPU。
? 可對(duì)應(yīng)內(nèi)含以太網(wǎng)絡(luò)和IC卡界面。
? 坐標(biāo)顯示值轉(zhuǎn)換可自由切換（程序值顯示或手動(dòng)插入量顯示切換）
標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)載波形顯示功能，工作位置座標(biāo)及中心點(diǎn)測(cè)量功能。
? 緩沖區(qū)修正機(jī)能擴(kuò)展：可對(duì)應(yīng)IC卡/計(jì)算機(jī)鏈接B/DNC/記MDI模式。
? 編輯畫面中的編輯模式，可自行切換成整頁(yè)編輯或整名編輯。
?圖形顯示機(jī)能改進(jìn)：可含有道具路徑資料，以充分顯示工作坐標(biāo)及道具補(bǔ)償?shù)膶?shí)際位置。
簡(jiǎn)易式對(duì)話程序軟件（使用APLC所開發(fā)的，Magicpro_NAVIMILL對(duì)話程序）。可對(duì)應(yīng)Windows95/98/2000NT40/ME/XP的PLC開發(fā)軟件。
3．總結(jié)
我覺得這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是非常有意義的，對(duì)我個(gè)人而言，是對(duì)這兩年學(xué)習(xí)的知識(shí)的綜合應(yīng)用，是自身能力的又一次提高，使我們對(duì)數(shù)控機(jī)床又有了進(jìn)一步的了解，隨著機(jī)械制造業(yè)的不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的地位越來(lái)越重要，我們這次研究的定梁數(shù)控龍門鏜銑床，是數(shù)控機(jī)床的一個(gè)種類，數(shù)控龍門鏜銑床是能源、航空、航天、船舶、艦船推進(jìn)器、機(jī)車車輛、軍工、汽車、機(jī)械工程、重型機(jī)床行業(yè)不可缺少的重要工藝加工設(shè)備，通過(guò)對(duì)定梁數(shù)控龍門鏜銑床溜板箱進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)該種機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、導(dǎo)軌、液壓系統(tǒng)等方面都進(jìn)行了深入研究，在研究的過(guò)程中，我們嚴(yán)格在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)，既獨(dú)立完成分配的任務(wù)又集體合作探討，我想這種精神才是最重要的，這也為以后的工作奠定了良好的基礎(chǔ)。
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