車銑復(fù)合機床設(shè)計

1、摘要 摘要復(fù)合機床己成為機床產(chǎn)品發(fā)展趨勢之一，作為機床中占有相當(dāng)比重的車床與銑床如果能夠結(jié)合起來，無疑將大大提高機床的加工范圍和工作效率，提高加工精度等等。自上個世紀(jì)車銑復(fù)合加工機床誕生以來，這類機床得到了飛速的發(fā)展并得到了廣泛的應(yīng)用。本文設(shè)計了一種通用型數(shù)控五軸聯(lián)動車銑復(fù)合加工機床，并完成了對XYZ進給系統(tǒng)的PRO-E三維建模。機床車削主軸采用主軸電機直聯(lián)聯(lián)軸器的方式，通過一級變速驅(qū)動主軸。銑削主軸采用電主軸直接驅(qū)動使其具有較強的銑削加工能力和很好的可控制性。它的銑削部分可實現(xiàn)X、Y、Z三個方向直線進給以及A、C兩個擺角轉(zhuǎn)動的聯(lián)動，同時銑削電主軸采用HSK-A63刀柄自動裝夾系統(tǒng)，從而既可以

2、裝夾車刀進行車削，也可以裝夾銑刀進行銑削。X，Y進給系統(tǒng)采用直線電機進給，Z軸進給采用滾珠絲杠。A、C雙擺銑頭采用內(nèi)裝力矩電機驅(qū)動。關(guān)鍵詞數(shù)控；車銑復(fù)合機床；五軸聯(lián)動AbstractAbstractMultiple machine tools have been becoming a tendency. As the two important kinds ofMachine tool，if the turning machine and the milling machine can be joined, it must be helpful for a machine tool to br

3、oaden the range of work., raise the availability , improve the working accuracy, and so on.This paper designed a universal NC Five-axis turn-mill machine tools, And completed the machine PRO-E 3D modeling.Turning Spindle  of the machine tool use

4、 a spindle motor to drive the belt directly. Because the turning spindle is also a C-axis with precision, it can provide an accurate angle for milling. The milling principal axis is an electricity principal axis，so it has stronger milling process capability and good controll

5、ability. Its milling system can carry out X, Y and Z three directions of allied move, the milling principal axis can also carry out to move with uniting of milling principal axis at the same time. thus the machine has more complicated process capability out of the simple turning and milling . The ca

6、rry system adopts servo dynamo to directly drive silk Gang. In this way it wipe - out the change of the drive compares impact to the accuracy.Keywords NC; turn-mill machine; Five-axis目 錄摘要IAbstractII第一章 緒論.11.1車銑復(fù)合加工機床的發(fā)展.11.2車銑復(fù)合加工機床特點及其發(fā)展.3第二章 機床設(shè)計方案分析及確定.42.1機床整體布局方案分析及確定.42.2進給系統(tǒng)方案分析及確定.52.2.1伺服

7、進給系統(tǒng)的基本要求.52.2.2進給伺服系統(tǒng)的設(shè)計要求.62.2.3驅(qū)動方案分析及確定.72.2.4傳動方案分析及確定.72.3車削主軸系統(tǒng)方案分析及確定.92.4銑削主軸系統(tǒng)方案分析及確定.9第三章 車削主軸系統(tǒng)設(shè)計.113.1主軸電機的選擇113.1.1主軸電機初選.113.1.2主軸電機功率校核.113.2主軸尺寸選擇.123.3車削力計算13第四章 銑削主軸系統(tǒng)設(shè)計.154.1銑削力及銑削功率計算.154.2電主軸的選擇.16第五章 進給系統(tǒng)設(shè)計.185.1 X、Y方向進給系統(tǒng)設(shè)計.185.2 Z方向進給系統(tǒng)設(shè)計 .20第六章 雙擺銑頭設(shè)計.23 6.1雙擺銑頭結(jié)構(gòu)設(shè)計.236.2內(nèi)裝

8、力矩電機選擇.23第七章 測量及限位裝置的選擇.247.1光柵尺的選擇247.2限位器的選擇25結(jié)論.26參考文獻27附錄130附錄2.38附錄3.47 緒論第一章 緒論1.1車銑復(fù)合加工機床的發(fā)展車銑復(fù)合技術(shù)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的復(fù)合加工技術(shù)，是一種在傳統(tǒng)機械設(shè)計技術(shù)和精密制造技術(shù)基礎(chǔ)上，集成了現(xiàn)代先進控制技術(shù)、精密測量技術(shù)和CAD/CAM應(yīng)用技術(shù)的先進機械加工技術(shù)。這種加工技術(shù)的實質(zhì)是一種基于現(xiàn)代科技技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的工藝創(chuàng)新并引發(fā)相關(guān)產(chǎn)業(yè)工藝進步和產(chǎn)品質(zhì)量提升的新技術(shù)。進入21世紀(jì)以來，五軸車銑中心發(fā)展非常迅速，不僅規(guī)格齊全，在硬件功能上十分完善，且軟件功能也十分強大，如WFL的

9、M系列和MAZAK的E-H系列等。在規(guī)格上，WFL的M系列從M30到M150，共有7個規(guī)格系列，基本上涵蓋了直徑從300mm到1500mm，長度最長到6500mm的所有工件，而MAZAK的E-H系列則基本上覆蓋了車削直徑從610mm到920mm的中型規(guī)格工件。在硬件功能上，除了標(biāo)準(zhǔn)的功能模塊配置外，還有一些可選模塊。如WFL的M系列可選模塊有輔助周模塊、下刀塔模塊、長鏜刀桿模塊和對刀尖的ATC更換模塊、帶徑向自動進給的鏜刀桿模塊、角度頭模塊。而MAZAK的E-H系列的可選模塊有副主軸模塊、下刀塔模塊、長鏜刀桿模塊和對其刀尖的ATC更換模塊。在軟件功能上，都具備在線檢測功能、刀具在線實時監(jiān)控及適

10、合控制功能、自動對刀功能、溫度補償功能、CAD/CAM自動編程功能等。目前，最先進的五軸車銑加工中心出了可以進行車、銑、鉆、鏜、攻絲等加工外，還可以進行鏜型腔、鉆深孔、滾齒、銑葉片以及進行磨削加工和工件的在線測量，實現(xiàn)各種誤差補償、刀具在線監(jiān)控和適應(yīng)控制等。然而同樣的設(shè)計理念，在眾多的生產(chǎn)廠家中，所走的路線卻各不相同，各有各的特點，產(chǎn)品的應(yīng)用場合也有較大區(qū)別。主要分為兩大流派。一個是歐式風(fēng)格，以WFL、NILES、沈陽數(shù)控為代表，一個是以DMG、MAZAK為代表的日式風(fēng)格。兩種流派的機床設(shè)計在考慮車銑效率時，實現(xiàn)的手段是不一樣的，日式車銑復(fù)合加工中心是以高速、小切深、大進給為基礎(chǔ)來確定機床的參

11、數(shù)的，利用了刀具的上線切削速度，適合于模具圓角和材料較軟的被加工零件切削。歐式車銑復(fù)合加工中心是以重切削為條件，即大切深、大進給、高線速度來確定機床參數(shù)的。兩種高效切削方式實現(xiàn)方法明顯不一樣。以高速為基礎(chǔ)的方式實現(xiàn)高效，從經(jīng)濟上考慮，刀具壽命低，零件制造成本相對提高；以重切削為基礎(chǔ)設(shè)計的機床，剛性好，刀具使用中高轉(zhuǎn)速壽命長，經(jīng)濟性好。目前機械式動力主軸轉(zhuǎn)速已達(dá)9000r/min，有效地解決了小圓角切削線速度低的問題。 圖1-1DMG數(shù)控加工中心1.2車銑復(fù)合加工機床特點及其發(fā)展車銑復(fù)合機床擁有如下優(yōu)點：1、高精度：避免了工序分散的人為、機床誤差；2、高效率：有效減少了生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，提高了機床使

12、用率；3、減小成本：可實現(xiàn)雙主軸同時工作，減少了機床數(shù)，從而更易于規(guī)劃生產(chǎn)，節(jié)省了投資成本和車間面積。正是由于車銑復(fù)合加工機床所具有的如此之多的優(yōu)點，更重要的是這些優(yōu)點都符合現(xiàn)代金屬加工行業(yè)對高效率、高利潤、低成本加工方式的需求。所以車銑加工機床的發(fā)展必然會在市場的推動下走上更高的層次。綜合現(xiàn)在車銑復(fù)合機床的發(fā)展現(xiàn)狀及市場對這類機床的性能要求我們不難發(fā)現(xiàn)車銑復(fù)合加工機床的發(fā)展放向。1、以現(xiàn)有機床為基礎(chǔ)的改進型車銑復(fù)合機床，以較低成本獲得相對較高的企業(yè)效益。對原CK0630數(shù)控車床進行改造，使其由一個普通的數(shù)控車床通過相對低的投入轉(zhuǎn)化為一個具有車、銑雙重功能的復(fù)合機床。在未來幾年甚至一二十年內(nèi)相

13、信這類機床會在一定范圍內(nèi)備受青睞。2、車銑復(fù)合機床將朝著更大工藝范圍、更高效率、大型化以及模塊化發(fā)展。而且極有可能與其他加工方式進行更高層次的復(fù)合，從而形成新一代功能更強大加工精度更高的復(fù)合機床。預(yù)計主軸轉(zhuǎn)速將達(dá)到40000r/min，最大進給速度120m/ min，最大加速度3m/s2。在另一方面，這種機床也會朝著小型、微型化發(fā)展，以滿足微型零件加工的要求。30機床設(shè)計方案分析及確定第二章 機床設(shè)計方案分析及確定2.1機床整體布局方案分析及確定采用傳統(tǒng)的龍門式五軸加工中心布局，3D預(yù)覽圖如下 圖2-1 龍門式布局該方案的優(yōu)點在于：龍門式聯(lián)動機床的移動質(zhì)量降低到了極限，尤其適合于大型工件的加工

14、。獨特的機身構(gòu)造使加工中產(chǎn)生的震動減小到最低，因此保證了最高的尺寸精度、最佳的表面質(zhì)量和最大的切削效率。通過裝夾HSK-A63刀柄的自動換刀電主軸，既可裝夾車刀進行車削，又可裝夾銑刀進行銑削，避免二次裝夾帶來的精度損失2.2進給系統(tǒng)方案分析及確定2.2.1 伺服進給系統(tǒng)的基本要求帶有數(shù)字調(diào)節(jié)的進給驅(qū)動系統(tǒng)都屬于伺服系統(tǒng)。進給伺服系統(tǒng)不僅是數(shù)控機床的一個重要組成部分，也是數(shù)控機床區(qū)別于一般機床的一個特殊部分。數(shù)控機床對進給伺服系統(tǒng)的性能指標(biāo)可歸納為：定位精度要高；跟蹤指令信號的響應(yīng)要快；系統(tǒng)的穩(wěn)定性要好。(1) 穩(wěn)定性：所謂穩(wěn)定的系統(tǒng)，即系統(tǒng)在輸入量改變、啟動狀態(tài)或外界干擾作用下，其輸出量經(jīng)過幾

15、次衰減振蕩后，能夠迅速的穩(wěn)定在新的或原有的平衡狀態(tài)下。它是進給伺服系統(tǒng)能夠正常工作的基本條件。它包含絕對穩(wěn)定性和相對穩(wěn)定性(穩(wěn)定裕度)。進給伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性和系統(tǒng)的慣性、剛度、阻尼以及系統(tǒng)增益都有關(guān)系。 適當(dāng)?shù)倪x擇系統(tǒng)的機械參數(shù)( 主要有阻尼、剛度、諧振頻率和失動量等 )和電氣參數(shù)，并使它們達(dá)到最佳匹配，是進給伺服系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)之一。(2) 精度：所謂進給伺服系統(tǒng)的精度是指系統(tǒng)的輸出量復(fù)現(xiàn)輸入量的精確程度(偏差)，即準(zhǔn)確性。它包含動態(tài)誤差，即瞬態(tài)過程出現(xiàn)的偏差；穩(wěn)態(tài)誤差，即瞬態(tài)過程結(jié)束后，系統(tǒng)存在的偏差；靜態(tài)誤差，即元件誤差和干擾誤差。常用的精度指標(biāo)有定位精度、重復(fù)定位精度和輪廓跟隨精度。精度

16、用誤差來表示，定位誤差是指工作臺由一點移動到另一點時，指令值與實際移動距離的最大差值。重復(fù)定位精度是指工作臺進行一次循環(huán)動作后，回到初始位置的偏差值。輪廓跟隨誤差是指多坐標(biāo)聯(lián)動時，實際運動軌跡與給定運動軌跡之間的最大偏差值。影響精度的參數(shù)很多，關(guān)系也很復(fù)雜。采用數(shù)字調(diào)節(jié)技術(shù)可以提高伺服驅(qū)動系統(tǒng)的精度。(2) 快速響應(yīng)特性：所謂快速響應(yīng)特性是指系統(tǒng)對指令輸入信號的響應(yīng)速度及瞬態(tài)過程結(jié)束的迅速程度。它包含系統(tǒng)的響應(yīng)時間、傳動裝置的加速能力。它直接影響機床的加工精度和生產(chǎn)率。系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快，則加工效率越高，軌跡跟隨精度也越高。但響應(yīng)速度過快會造成系統(tǒng)的超調(diào)，甚至?xí)鹣到y(tǒng)的不穩(wěn)定。因此，對于點位

17、控制的機床，主要應(yīng)保證定位精度，并盡量減少定位時間。對于輪廓控制的機床，除了要求高的定位精度外，還要求良好的快速性及形成輪廓的各運動坐標(biāo)伺服系統(tǒng)動態(tài)性能的一致性。對于開環(huán)及半閉環(huán)的控制形式。主要是應(yīng)滿足定位精度的要求，而對于閉環(huán)控制系統(tǒng)，則主要是穩(wěn)定性問題。2.2.2進給伺服系統(tǒng)的設(shè)計要求機床的位置調(diào)節(jié)對進給伺服系統(tǒng)提出了很高的要求。其中：(1) 在靜態(tài)設(shè)計方面有：1能夠克服摩擦力和負(fù)載；2很小的進給位移量；3高的靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度；4足夠的調(diào)速范圍，滿足快進和工進的需要；5進給速度均勻，在速度很低時，無爬行現(xiàn)象。(2) 在動態(tài)設(shè)計方面的要求有：1具有足夠的加速和制動轉(zhuǎn)距，以便快速地完成啟動和制動過

18、程。2具有良好的動態(tài)傳遞性能，以保證在加工中獲得高的軌跡精度和滿意地表面質(zhì)量；3負(fù)載引起的軌跡誤差盡可能??；(3) 對于數(shù)控機床機械傳動部件則有以下要求：1被加速的運動部件具有較小的慣量；2高的剛度；3良好的阻尼；4傳動部件在拉壓剛度、扭轉(zhuǎn)剛度、摩擦阻尼特性和間隙等方面具有盡可能小的非線性。2.2.3驅(qū)動方案分析及確定方案一：X，Y，Z方向均采用滾住絲杠實現(xiàn)進給方案優(yōu)缺點：本方案使用傳統(tǒng)的滾珠絲杠實現(xiàn)3軸進給，控制方便，技術(shù)成熟，成本較低，但是加工精度一般。方案二：X，Y，Z方向均采用直線電機實現(xiàn)進給方案優(yōu)缺點：本方案使用新型的直驅(qū)技術(shù)，不需要將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，零件耗損低，加工精度高，

19、但直線電機不易實現(xiàn)失電保護自鎖，豎直安裝技術(shù)不成熟。方案三：X，Y方向采用直線電機，Z方向采用滾住絲杠方案優(yōu)缺點：本方案將直線電機與滾住絲杠結(jié)合使用，在盡量提高精度的情況下使結(jié)構(gòu)更為簡單，Z軸絲杠裝配制動器實現(xiàn)失電保護自鎖。但混合使用進給系統(tǒng)將給編程控制帶來不便。結(jié)合三種方案優(yōu)缺點，由于機床要求精度較高，控制技術(shù)日趨成熟，所以選擇方案三作為最終方案。2.2.4傳動方案分析及確定方案一：采用伺服電機與聯(lián)軸器相連，通過齒輪降比傳動驅(qū)動移動部件。圖2-2進給系統(tǒng)簡圖方案優(yōu)缺點：該方案可放大電機扭矩，使得設(shè)計中可采用較小的電機，降低成本。但是由于齒輪間隙的存在，使得這種傳動方案的傳動精度受到一定的限制

20、。方案二：采用伺服電動機通過聯(lián)軸器與滾珠絲杠直接相連的方案。傳動比i=1。 圖2-3進給系統(tǒng)簡圖方案優(yōu)缺點： 直接驅(qū)動，驅(qū)動精度由電機直接保證。但是需要電機扭矩較大。方案分析：結(jié)合兩種方案優(yōu)缺點，由于機床要求精度較高，所以采用方案二作為最終方案。2.3車削主軸系統(tǒng)方案分析及確定方案一： 主軸系統(tǒng)采用普通步進電機作為車削主動力，采用二級齒輪變速箱變速。在輸出軸加一個伺服電機作為車削主軸提供C軸功能時的動力源，采用編碼器對主軸轉(zhuǎn)角進行檢測，再通過加上一些其它的設(shè)備形成一個分度系統(tǒng)。方案特點：采用了類似傳統(tǒng)數(shù)控車床的傳動方案，加裝的分度系統(tǒng)可使主軸具有較好的C軸功能。成本相對較低。但是由于采用了齒輪

21、傳動，存在一定的傳動誤差，同時系統(tǒng)復(fù)雜，體積大。方案二：直接采用具有C軸功能的電主軸作為動力源。方案特點：結(jié)構(gòu)簡單，精度很高，但是成本高。方案三：采用具有C軸功能的主軸電機作為動力源，通過齒輪一級降速后驅(qū)動主軸。方案特點：結(jié)構(gòu)較為簡單，精度高，成本較低。方案確定：綜合考慮各方案的優(yōu)缺點，采用方案三作為本機床主軸傳動方案。2.4銑削主軸系統(tǒng)方案分析及確定方案一：采用普通銑床銑頭方案特點：設(shè)計生產(chǎn)成本低，可直接選購現(xiàn)有銑頭。但是銑頭質(zhì)量較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，體積大，且可控性較差。方案二：采用銑削用電主軸方案特點：結(jié)構(gòu)簡單輕便，加工精度高。但成本較高。方案確定：由于本機床的特殊結(jié)構(gòu)，銑削主軸質(zhì)量體積不

22、可過大，否則對機床剛度影響較大。所以采用方案二作為最終方案。車削主軸系統(tǒng)設(shè)計第三章 車削主軸系統(tǒng)設(shè)計3.1主軸電機的選擇3.1.1主軸電機初選表3-1主軸電機參數(shù) 圖3-1主軸電機性能曲線3.1.2主軸電機功率校核中型普通車床典型重切削條件下的用量刀具材料：YT15 工件材料45號鋼，切削方式：車削外圓查表可知：切深ap=3.5mm 進給量f(s)=0.35mm/r切削速度V=90m/min切削功率： 轉(zhuǎn)速圖設(shè)計如下nj=200r/min則電動機在1500r/min時的功率即額定功率P6.45KW所以選取7.5KW可行。3.2主軸尺寸選擇表3-2主軸前軸頸直徑（mm）主電動機功率(KW) 5.

23、57.51115臥式車床60-9075-11090-120100-160升降臺銑床60-9075-10090-110100-120外圓磨床55-7070-8075-9075-100由表3-2可選取前軸承軸頸d1=100mm，后軸承軸頸d2=80mm根據(jù)實際情況確定主軸尺寸如LZJ-01-013.3車削力計算采用指數(shù)公式計算，即以硬質(zhì)合金YT15刀具，=598MPa的45號鋼工件為假設(shè)進行計算：刀具幾何參數(shù)=15° 切削用量 f=0.3mm/r 對于查表3-4.2得 查表3-4.4得鋼的強度和硬度改變時切削力的修正系數(shù) 查表3-4.5得使用硬質(zhì)合金刀具時，刀具幾何參數(shù)改變時切削力的修正

24、系數(shù)對于查表3-4.2得 查表3-4.4得鋼的強度和硬度改變時切削力的修正系數(shù) 查表3-4.5得使用硬質(zhì)合金刀具時，刀具幾何參數(shù)改變時切削力的修正系數(shù)對于查表3-4.2得 查表3-4.4得鋼的強度和硬度改變時切削力的修正系數(shù)查表3-4.5得使用硬質(zhì)合金刀具時，刀具幾何參數(shù)改變時切削力的修正系數(shù)銑削主軸系統(tǒng)設(shè)計第四章 銑削主軸系統(tǒng)設(shè)計4.1銑削力及銑削功率計算工作臺在用盤銑刀加工零件時受力最大，所用的最大的盤銑為YT15硬質(zhì)合金端銑刀其直徑為100mm，有5個齒。表4-1YT15硬質(zhì)合金端銑刀(GB5342-85)銑削結(jié)構(gòu)碳鋼、鉻鋼、鎳鉻鋼(=650MPa)的銑削速度及功率T/min/z/mm/

25、(mm/z) 銑削深度/mm35 9 12V/(m/min)/kwV/(m/min)/kwV/(m/min)/kwV/(m/min)/kw180100/5600.070.100.130.181731501351192.482.883.243.831661441301144.054.505.406.301571351211087.208.109.0010.4-加工中取刀具T=180min，/z=100/5，最大=0.13mm/z，則由上表可知 =5mm時V=130m/min，=5.4kw。圓周力銑削時各切削分力與圓周力的比值：表4-2銑削時各切削力與圓周力比值銑削條件 比值對稱端銑 不對稱銑逆銑

26、順銑端銑0.3-0.40.85-0.950.50-0.550.6-0.90.45-0.70.50-0.550.15-0.300.9-1.00.50-0.55立銑、圓柱銑、盤銑和成型銑 1.1-1.20.2-0.30.35-0.40.8-0.90.75-0.80.35-0.4切削條件：端銑，由上表可知由計算結(jié)果可得在銑削過程中橫向進給力Fx=Fy=2.28kN，縱向進給力Fz=1.32kN4.2 電主軸的選擇選擇CyMill公司CS-15-135-A電主軸，功率10kw，額定轉(zhuǎn)速6000r.p.m，最高轉(zhuǎn)速24000r.p.m，具有自動換刀裝置，裝配HSK-A63刀柄刀具。電主軸結(jié)構(gòu)如下圖所示。

27、圖4-1電主軸結(jié)構(gòu)簡圖進給系統(tǒng)設(shè)計第五章 進給系統(tǒng)設(shè)計5.1 X、Y方向進給系統(tǒng)設(shè)計X、Y方向進給選用直線電機，其基本結(jié)構(gòu)如下圖 圖5-1直線電機安裝結(jié)構(gòu)X方向受車削進給力，受銑削力導(dǎo)軌型式kff燕尾形1.40.2矩形1.10.15三角形、組合形1.150.150.18鉆鏜主軸圓導(dǎo)軌0.15滾動導(dǎo)軌0.0030.004表5-1導(dǎo)軌摩擦系數(shù)選用滾動導(dǎo)軌，摩擦系數(shù)為0.004，摩擦力相對于切削力可忽略不計。選用2個青島同日電機有限公司的TCB-075直線電機作為X軸驅(qū)動。TCB直線電機參數(shù)如下： 圖5-2 TCB系列直線電機參數(shù)Y方向受車削背向力，受銑削力選用青島同日電機有限公司的TCC-100直

28、線電機作為Y軸驅(qū)動。TCC直線電機參數(shù)如下： 圖5-3 TCC系列直線電機參數(shù)5.2 Z方向進給系統(tǒng)設(shè)計Z軸應(yīng)用滾珠絲杠，根據(jù)機床精度等級查THK公司絲杠等級表可選C3級軋制滾珠絲杠。伺服電機最高轉(zhuǎn)速，則絲杠導(dǎo)程 (5-1)由于脈沖當(dāng)量為a=0.001mm所以電動機每轉(zhuǎn)應(yīng)發(fā)出脈沖數(shù)為 (5-2)選擇編碼器線數(shù)為2500，倍頻器倍數(shù)為4。.根據(jù)表2.2.2-1，取f=0.004；銑削主軸部分G=500N；受車削力，側(cè)面銑削銑削力F=2280N則絲杠最大載荷 (5-3) (5-4) (5-5)最大進給絲杠轉(zhuǎn)速200r/min，則平均進給速度 (5-6)絲杠工作壽命取17000h，。 則 (5-7)

29、可得當(dāng)量動載荷為 (5-8)選擇THK公司的軋制滾珠絲杠無予壓型BTK 2510-5.3 導(dǎo)程10mm,絲杠外徑25mm，鋼球中心直徑26.8mm，溝槽谷徑20.2mm，負(fù)荷圈數(shù)2X2.65，基本額定負(fù)荷31.2KN，剛性530N/um，軸質(zhì)量絲杠慣性力矩。選擇伺服電機：最大載荷，絲杠導(dǎo)程，絲杠螺母副摩擦系數(shù)電機最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩 (5-9)括號中后兩項很小，可得 慣量匹配：雙擺銑頭最大質(zhì)量為50kg，折算到電動機主軸，其慣量 (5-10)絲杠直徑d=25mm=0.025m,粗取長度為1m。則絲杠的慣量為 (5-11)聯(lián)軸器慣量 則可知負(fù)載慣量電動機慣量應(yīng)符合。即 (5-12)可以選擇北京超同步

30、有限責(zé)任公司的CTB-41P5S零速轉(zhuǎn)矩9.55，轉(zhuǎn)子慣量0.003。雙擺銑頭設(shè)計第六章 雙擺銑頭設(shè)計6.1 雙擺銑頭機構(gòu)設(shè)計參考CyMill的AC雙擺銑頭進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，由2個內(nèi)裝力矩電機驅(qū)動A軸進行垂直面擺動，由2個內(nèi)裝力矩電機驅(qū)動C軸豎直面擺動。其基本結(jié)構(gòu)圖如下 圖6-1 雙擺銑頭結(jié)構(gòu)圖6.2 內(nèi)裝力矩電機選擇刀頭豎直放置，其在水平方向最大受力為F=2280N，刀頭距離A軸軸線l=250mm，則A軸進行旋轉(zhuǎn)所需克服的最大力矩 刀頭水平放置，其在豎直方向最大受力為F=2280N，刀頭距離C軸軸線l=250mm，則C軸進行旋轉(zhuǎn)所需克服的最大力矩A、C軸均由2個內(nèi)裝力矩電機進行驅(qū)動，選擇西門子1

31、FW6090-0XX15-2JC2系列力矩電機，額定力矩319Nm，最大力矩537Nm。最終設(shè)計雙擺銑頭具體尺寸結(jié)構(gòu)如圖LZJ-05-01所示。測量及限位裝置的選擇第七章 測量及限位裝置的選擇7.1 光柵尺的選擇直線光柵尺測量直線軸位置過程期間沒有任何其他機械傳動件。用直線光柵尺的位置控制環(huán)已包括全部進給機構(gòu)。機械運動誤差被滑板中的直線光柵尺檢測和被控制系統(tǒng)電路修正。因此，它能消除以下潛在誤差源：1. 滾珠絲杠溫度特性導(dǎo)致的誤差。2. 反向誤差。3. 滾珠絲杠螺距誤差導(dǎo)致的運動特性誤差。因此，直線光柵尺已成為高精度定位和高速加工不可或缺的必備條件。 X、Y、Z方向均選擇海德漢LC400光柵尺，

32、此光柵尺為絕對式直線光柵尺，測量步距0.1um(分辨率0.005um)，用于有限安裝空間應(yīng)用。 圖7-1海德漢LC400光柵尺7.2限位器的選擇 X、Y、Z方向均選擇山武限位開關(guān)。其結(jié)構(gòu)尺寸如下 圖7-2 山武球形柱塞型限位開關(guān)圖7-3限位開關(guān)組裝方法結(jié)論結(jié)論本設(shè)計設(shè)計了一臺五軸聯(lián)動數(shù)控車銑復(fù)合加工機床。機床采用傾斜床身，使得機床排屑十分簡單。車削主軸采用了無級調(diào)速的主軸電機。同時，主軸采用聯(lián)軸器直接傳動，這使得系統(tǒng)傳動更為精確。由于銑削主軸的支架采用了龍門式結(jié)構(gòu)，所以銑削主軸采用了電主軸，大大減小了銑削主軸支架的承重。同時，電主軸的采用也擴寬了銑削轉(zhuǎn)速和銑削的可控性。機床的X、Y軸采用直線電

33、機，大大提高了運行精度。Z軸進給系統(tǒng)均采用伺服電機通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動絲杠的傳動方式，避免了中間環(huán)節(jié)帶來的傳動誤差，在一定程度上提高了傳動精度。整個機床的設(shè)計力求按著現(xiàn)代先進機床的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，但是由于受到精力和資料的限制，設(shè)計的尾座只是普通的手動尾座。機床床身只設(shè)計了外形尺寸沒能完成內(nèi)部焊接結(jié)構(gòu)。本次設(shè)計完成了工程圖共五張，包括A0加長一張（總裝圖），A0三張（主軸箱圖、XY裝配圖、Z軸絲杠圖），A1一張（雙擺銑頭結(jié)構(gòu)圖）。對設(shè)計機床進行了干涉檢測并進行了改進。本次設(shè)計完成了車削系統(tǒng)主軸、銑削系統(tǒng)主軸、各個進給系統(tǒng)相關(guān)的計算，包括電機的選擇、直線電機、絲杠、內(nèi)裝力矩電機的選擇及校核計算。參考文獻參

34、考文獻1陳嬋娟. 數(shù)控車床設(shè)計. 化學(xué)工業(yè)出版社, 北京, 20062嚴(yán)愛玲. 機床數(shù)控原理與系統(tǒng). 機械工業(yè)出版社, 北京, 20023韓榮第.周明.孫玉潔.金屬切削原理與刀具. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社, 哈爾濱, 19984張超英. 數(shù)控車床. 化學(xué)工業(yè)出版社, 北京, 20035李佳. 數(shù)控機床及應(yīng)用.清華大學(xué)出版社, 北京, 20016成大先.機械設(shè)計圖冊(第五卷)(第七卷).化學(xué)工業(yè)出版社,北京, 20007吳宗澤. 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計. 機械工業(yè)出版社, 北京, 19888畢承恩. 現(xiàn)代數(shù)控機床. 機械工業(yè)出版社, 北京, 19919王愛玲，白恩遠(yuǎn)，趙學(xué)良. 現(xiàn)代數(shù)控機床. 國防工業(yè)出版社

35、，北京, 200310林弈鴻等編著.機床數(shù)控技術(shù)及其應(yīng)用. 機械工業(yè)出版社，北京, 199411白恩遠(yuǎn)主編 . 現(xiàn)代數(shù)控機床伺服及檢測技術(shù). 國防工業(yè)出版社 , 北京, 2002 12畢承恩，丁乃建 . 現(xiàn)代數(shù)控機床. 機械工業(yè)出版社，北京, 199413廖效果，劉又午等編著 . 數(shù)控技術(shù). 湖北科學(xué)技術(shù)出版社，武漢. 2000 14孔杰,覃嶺,謝君生,王粟,. 數(shù)控車銑復(fù)合機床進給系統(tǒng)的動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計J. 煤炭技術(shù),2010,(10).15南朝子,. 車銑復(fù)合機床改造的探索J. 甘肅科技,2010,(2).16藤嶋誠,. 復(fù)合機床的最新技術(shù)研發(fā)J. 世界制造技術(shù)與裝備市場,2009,(3).17畢海峰,. CCMT2010上的車銑復(fù)合機床J. 金屬加工(冷加工),2010,(14). 18廖萬榮,. 車銑復(fù)合機床應(yīng)用初探J. 航空制造技術(shù),2008,(5).19Okuma，mill-turn machine can see crashes comingJ.