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2009屆學生畢業(yè)論文（設計） 存檔編號：__________
畢業(yè)論文文獻綜述
論文題目 定梁數(shù)控龍門鏜銑床溜板進給系統(tǒng)設計
（傳動系統(tǒng)結構設計；導軌、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） 機械與建筑工程學部___
專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
姓 名 彭偉雄
學 號 20051503010109
指導教師 李 列
2009年 月 日
1、緒論
1.1基本生產(chǎn)概況
隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和國家對國產(chǎn)數(shù)控機床的大力支持，我國許多重要行業(yè)對龍門加工中心和數(shù)控龍門鏜銑床的需求愈來愈大。有需求有市場，就有生產(chǎn)，這是市場經(jīng)濟規(guī)律。所以國內(nèi)不少從未涉及制造龍門鏜銑床的廠家，都紛紛上陣，通過引進技術、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)中國機床工具工業(yè)協(xié)會對重點骨干企業(yè)的統(tǒng)計資料和其他有關資料表明，2005年我國已有11個企業(yè)批量生產(chǎn)各種龍門加工中心422臺，生產(chǎn)特種數(shù)控龍門鏜銑床75臺。其中年產(chǎn)超過80臺的企業(yè)有3家：沈陽機床（集團）有限責任公司、寧波海天精工機械有限公司、威海華東數(shù)控股份有限公司。而沈陽機床集團在2005年生產(chǎn)包括五軸聯(lián)動龍門加工中心等各種產(chǎn)品135臺，占龍門加工中心總產(chǎn)量的32%。
1.2產(chǎn)品結構形式
配置自動換刀結構的數(shù)控龍門鏜銑床即為龍門加工中心。目前，我國生產(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)機床結構布局形式劃分為：按龍門架是否移動，分為龍門固定工作臺移動式和龍門移動式；按橫梁是否在立柱上運動，分為動梁式和定梁式兩種；橫梁在高架床身上移動稱為高架式；按機床凈重和工作臺承載能力，分為輕型、中型和重型（超重型）等。目前生產(chǎn)的主要規(guī)格范圍是工作臺寬度為800-5000毫米，長度為2000-28000毫米等各種規(guī)格尺寸段。應該指出，在2005年國內(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移動式。相比之下，工作臺寬度在3米以上，尤其是寬度為4000-5000毫米的動梁式超重型龍門加工中心和數(shù)控龍門鏜銑床，技術難度較大，技術含量較高，目前國內(nèi)只有一兩家能生產(chǎn)。
1.3產(chǎn)品技術水平
“十一五”期間，是我國機床工具行業(yè)發(fā)展最快的五年，通過引進技術合作生產(chǎn)等形式，在新產(chǎn)品研發(fā)方面取得較大進展。在高速、高精、多軸、復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（原常州機床總廠）帶頭打破西方封鎖，試制成功具有自主知識產(chǎn)權的我國第一臺五軸聯(lián)動數(shù)控龍門鏜銑床以來，已有濟南二機、桂林機床、北京一機等多家公司推出五軸聯(lián)動龍門加工中心和數(shù)控龍門鏜銑床。尤其是今年2月份在上海舉辦的中國數(shù)控機床展覽會（CCMT2006）上，實力雄厚的沈陽機床集團，一次推出6臺大型龍門加工中心，其中3臺具有五軸聯(lián)動功能，1臺具有五面加工功能，1臺為車銑加工中心，這也突出體現(xiàn)了我國龍門加工中心和數(shù)控龍門鏜銑床在五軸聯(lián)動功能上，開始走向成熟。近年來，有的廠產(chǎn)品在主軸轉速、快速進給、機床精度等主要技術參數(shù)已接近或達到國際先進水平。尤其是北京一機截止到今年6月底，僅一年半的時間就簽約生產(chǎn)工作臺寬度4米、5米的超重型動梁龍門加工中心和數(shù)控龍門鏜銑床10臺，說明我國生產(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)量和技術水平上有的已邁進國際機床大廠的行列。
2、主題
這次的設計是定梁數(shù)控龍門鏜銑床溜板箱進給系統(tǒng)，主要是傳動系統(tǒng)結構設計、導軌、液壓系統(tǒng)方案制定。
2.1數(shù)控機床的組成主要有以下四個方面：
（1）控制介質(zhì) 數(shù)控機床工作時，不需要工人去搖手柄操作機床，但又要自動地執(zhí)行人們的意圖，這就必須在人和數(shù)控機床之間建立某種聯(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)控機床的中樞，在普通數(shù)控機床中一般由輸入裝置、存儲器、控制器、運算器和輸出裝置組成。數(shù)控裝置接收輸入介質(zhì)的信息，并將其代碼以識別、儲存、運算，輸出相應的指令脈沖以驅動伺服系統(tǒng)，進而控制機床動作。
(3) 伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)的作用是把來自數(shù)控裝置的脈沖信號轉換為機床移動部件的運動，使工作臺（或溜板）精確定位或按規(guī)定的軌跡作嚴格的相對運動，最后加工出符合圖紙要求的零件。在數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)中，常用的伺服驅動元件有功率步進電機、電液脈沖馬達、直流伺服電機和交流伺服電機等。
(4) 機床本體 數(shù)控機床中的機床，在開始階段使用通用機床，只是在自動變速、刀架或工作臺自動轉位和手柄等方面作些改變。實踐證明：數(shù)控機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，并且由于是自動控制，在加工中不能像在通用機床上那樣可以隨時由人工進行干預。所以其設計要求比通用機床更嚴格，制造要求更精密。因而后來在數(shù)控機床設計時，采用了許多新的加強剛性、減小熱變形、提高精度等方面的措施，使得數(shù)控機床的外部造型、整體布局、傳動系統(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構：
①X21系列龍門鏜銑床
產(chǎn)品簡介：
該系列機床為橫梁移動式龍門鏜銑床。在橫梁上裝有一個大功率的滑枕式鏜銑頭，有四個進給軸和一個輔助軸（工作臺-X軸；鏜銑頭-Y軸；滑枕-Z軸；橫梁-W軸；輔助軸：附件頭庫-U軸）。按用戶加工需要可配各種快換附件頭(直角銑頭、萬能角銑頭、加長主軸頭、反锪銑頭等)，在工件一次裝卡下能完成內(nèi)外五個面的鏜、銑、鉆、鉸孔、攻絲等加工工序。數(shù)控系統(tǒng)控制可實現(xiàn)任意三軸聯(lián)動，實現(xiàn)輪廓銑削。
結構特點：
主軸可自動拉刀、拉附件，附件銑頭可4*90°轉位，可實現(xiàn)90°自動定向，自動定向，自動讓刀，可完成刀具和附件頭的全自動裝卡更換。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，橫梁進給采用雙電機雙檢測同步驅動，工作臺床身導軌、橫梁溜板導軌采用小流量多頭泵恒流供油的閉式靜壓導軌。
機床配全數(shù)字Siemens Sinumerik 840D數(shù)字系統(tǒng)，主傳動用AC交流主軸電機，各軸線驅動用AC交流伺服電機，配相應的調(diào)速裝置及驅動裝置。各進給軸線采用Hadenhan光柵尺檢測閉環(huán)控制，機床配ATC自動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)品簡介：
該系列機床為橫梁移動式龍門鏜銑床。在橫梁上裝有一個大功率的滑枕式鏜銑頭，有四個進給軸和一個輔助軸（工作臺-X軸；鏜銑頭-Y軸；滑枕-Z軸；橫梁-W軸；輔助軸：附件頭庫-U軸）。
按用戶加工需要可配各種快換附件頭(直角銑頭、萬能角銑頭、加長主軸頭、反锪銑頭等)，在工件一次裝卡下能完成內(nèi)外五個面的鏜、銑、鉆、鉸孔、攻絲等加工工序。數(shù)控系統(tǒng)控制可實現(xiàn)任意三軸聯(lián)動，實現(xiàn)輪廓銑削。
結構特點：
主軸可自動拉刀、拉附件，附件銑頭可4*90°轉位，可實現(xiàn)90°自動定向，自動定向，自動讓刀，可完成刀具和附件頭的全自動裝卡更換。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，橫梁進給采用雙電機雙檢測同步驅動，工作臺床身導軌、橫梁溜板導軌采用小流量多頭泵恒流供油的閉式靜壓導軌。
機床配全數(shù)字Siemens Sinumerik 840D數(shù)字系統(tǒng)，主傳動用AC交流主軸電機，各軸線驅動用AC交流伺服電機，配相應的調(diào)速裝置及驅動裝置。各進給軸線采用Hadenhan光柵尺檢測閉環(huán)控制，機床配ATC自動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)控機床，主機結構均為工作臺移動、橫梁固定式龍門框架結構。可廣泛適用于汽車、航空航天、機車車輛、紡織機械、印刷機械、造紙機械、機床工具等行業(yè)中對各種板類、箱體類、機架類和模具等精密零件的數(shù)控機加工，工件一次裝夾后可進行銑、鏜、鉆、鉸、攻絲等多種工序加工，配備合適的附件銑頭后，還可對工件進行五面加工，以及對各種復雜型面進行三坐標數(shù)控加工。
主要結構性能與特點：
機床大件采用鋼板焊接結構或鑄鐵件結構。為保證焊件的焊接質(zhì)量，鋼板焊前均進行表面噴丸、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行熱時效處理，最大限度地消除了焊接和鑄造應力。
主銑頭采用滑枕—減速箱分離式設計，使銑頭精度得以提高，減速箱內(nèi)采用兩檔齒輪自動變速機構，以獲得低速大扭矩和高速恒功率，可同時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^還采用液壓油缸進行平衡，運動平穩(wěn)。
X、Y軸導軌副的最佳設計與配置，即使在重載荷下仍可保證機床具有良好的性能；X、Y軸均采用超重型直線運動導軌或鑲鋼一滾動塊導軌，負載大、精度高，而超重型數(shù)控機床的X軸則采用靜壓導軌副，達到無摩擦傳動，導軌使用壽命長。
Y軸橫梁導軌采用階梯式設計，可確保機床的加工精度和長期的穩(wěn)定性。
三軸傳動均采用進口高精密級預載滾珠絲杠或雙齒輪—齒條無間隙傳動，從而確保傳動精度。
三軸反饋采用光電編碼器實現(xiàn)半閉環(huán)位置反饋，也可根據(jù)用戶要求，采用光柵尺實現(xiàn)全閉環(huán)位置反饋，以提高機床的精度。根據(jù)用戶的不同要求，機床的數(shù)控系統(tǒng)可分別配置SIEMENS、FANUC、FIDlA、NUM、FAGOR等數(shù)控系統(tǒng)。
④深圳市盛紅機械有限公司生產(chǎn)的數(shù)控龍門鏜銑床
機械特性：
一、高鋼性、重切削
? 全部采用優(yōu)質(zhì)樹脂砂耐磨鑄件，強韌筋骨，超大立柱，寬低座，蜂巢式結構。經(jīng)退火處理，清除應力長久不變形。
? 三軸采用鋼性極強的矩形導軌，可承受重切削，工作臺精密研磨，淬火處理，大大增強了表面硬度。
?
二、高精度
三軸傳動均采用臺灣C3級精密滾珠絲桿，安裝P3級軸承，確保了定位精度和重復定位精度。
三軸均采用日本三菱伺服馬達和主軸電機，直聯(lián)傳動，提供了強勁的動力，確保了在強大承載能力下的進給精度。
采用國際知名品牌的P3級主軸，確保了主軸的可靠性高、壽命長、噪音小、震動小、精度高的優(yōu)點。
控制系統(tǒng)特性：
? 穩(wěn)定性好、速度快、精度高
采用世界先進頂級的三菱數(shù)控系統(tǒng)，M60S系列均采用伺服驅動，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，具備了制造模具應有的功能，是模具生產(chǎn)的最佳選擇。
? 所有M60S系列控制器都標配備了RISC64位CPU。
? 可對應內(nèi)含以太網(wǎng)絡和IC卡界面。
? 坐標顯示值轉換可自由切換（程序值顯示或手動插入量顯示切換）
標準內(nèi)載波形顯示功能，工作位置座標及中心點測量功能。
? 緩沖區(qū)修正機能擴展：可對應IC卡/計算機鏈接B/DNC/記MDI模式。
? 編輯畫面中的編輯模式，可自行切換成整頁編輯或整名編輯。
?圖形顯示機能改進：可含有道具路徑資料，以充分顯示工作坐標及道具補償?shù)膶嶋H位置。
簡易式對話程序軟件（使用APLC所開發(fā)的，Magicpro_NAVIMILL對話程序）?？蓪猈indows95/98/2000NT40/ME/XP的PLC開發(fā)軟件。
3．總結
我覺得這次的畢業(yè)設計是非常有意義的，對我個人而言，是對這兩年學習的知識的綜合應用，是自身能力的又一次提高，使我們對數(shù)控機床又有了進一步的了解，隨著機械制造業(yè)的不斷發(fā)展，數(shù)控機床的地位越來越重要，我們這次研究的定梁數(shù)控龍門鏜銑床，是數(shù)控機床的一個種類，數(shù)控龍門鏜銑床是能源、航空、航天、船舶、艦船推進器、機車車輛、軍工、汽車、機械工程、重型機床行業(yè)不可缺少的重要工藝加工設備，通過對定梁數(shù)控龍門鏜銑床溜板箱進給系統(tǒng)的設計，對該種機床的傳動系統(tǒng)結構、導軌、液壓系統(tǒng)等方面都進行了深入研究，在研究的過程中，我們嚴格在規(guī)定的時間內(nèi)完成任務，既獨立完成分配的任務又集體合作探討，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。
4、參考文獻
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