主轴倾斜型五轴联动数控机床设计开题报告

 2021-08-08 01:08

1. 研究目的与意义

毕业设计是对学生大学期间所学的知识进行的一次综合训练,本课题为典型的机电一体化产品,涉及到机械制造装备、检测技术、伺服驱动、控制系统等多学科知识。掌握一种三维设计、AutoCAD等软件设计工具。

采用模块化结构设计方法,采用三维设计软件 ,进行五轴联动数控机床 的设计。毕业设计的具体目的:

1、通过这次设计,把大学所学的专业知识资源整合,运用有关知识解决实际问题;

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2. 国内外研究现状分析

数控机床是制造装备业的工作母机,是实现先进制造技术和装备现代化的基石,是保证高技术产业发展和国防军工现代化的战略装备。随着工业化的发展,五轴联动数控机床被认为是航空航天、船舶、精密仪器、发电等行业加工关键部件的最重要加工工具。作为难度最大、应用范围最广的数控机床技术,五轴联动数控机床在加工方面有着其不可替代的优点。

当前国外五轴联动数控机床以欧美、日本为代表,这些国家的五轴联动数控机床代表了当今五轴联动数控机床发展的最高水平。目前国外著名机床厂五轴联动数控机床技术发展重点可归结为:高速、高精度、环保、智能、复合化。力矩电机在国外作为回转坐标驱动装置的广泛使用,使得国外机床进给机构实现了高速、低损耗、高精度、高效率的目标。由于我国工业基础薄弱,国外同类产品的技术封锁,国内五轴联动数控机床相对于国外整体水平还较低,具体体现在关键功能还不能自主研发或者与国外同类产品比,稳定性、精度等相差较大。但是在国家相关政策的支持及相关企业、学校等部门的努力下,我国五轴数控机床技术也得到了飞快的发展,逐渐形成了较为成熟的产品。从CIMT2007展会上所展机床情况来看,我国五轴联动数控机床已经形成了品种多样、技术成熟、拥有自主技术知识产权的特点。数控回转工作台除了可以实现数控机床的圆周进给运动之外,还可以完成精确的自动分度运动。

主轴前端是一个回转头,能自行绕Z轴360度,成为C轴,回转头上还有带可环绕X轴旋转的A轴,一般可达90度以上,实现上述同样的功能。这种设置方式的优点是主轴加工非常灵活,工作台也可以设计的非常大,客机庞大的机身、巨大的发动机壳都可以在这类加工中心上加工。

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3. 研究的基本内容与计划

采用模块化结构设计方法,采用三维设计软件 ,进行五轴联动数控机床 的设计。需要研究的内容有:

1.数控回转头精度的保证

对于开环的数控回转头,要求它的转动中无间隙,并且定位精度高。我们可以利用闭环数控转台,它比开环转台多了转动的测量元件(圆光栅或感应同步器),测量结果经反馈与指令值进行比较,按闭环原理进行工作,使转头分度精度更高。

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4. 研究创新点

本论文特色与创新如下:

(1)能够加工一般三轴联动机床不能加工或者无法一次装夹加工完成的连续光滑的自由曲面。例如航空发动机转子、大型发电机转子、大型船舶螺旋桨等。由于五轴联动数控机床在加工过程中刀具相对于工件的角度可以随时调整,避免了刀具的加工干涉;

(2)可以提高自由空间曲面的加工精度、加工效率和加工质量;

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