四轴联动卧式数控铣床进给装置传动系统设计.docx

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摘要

在如今这个利用信息化技术促进产业变革的时代，也就是智能化的工业4.0时代，全世界的机械产业的发展规模和水平都有了的质的飞跃，提高加工的总体效率，降低加工成本也成为机械产业的重要基础，伴随着CAD/CAM的发展，产品的形状越来越复杂，对制造业要求也越来越高，许多核心零件，如螺旋桨叶片，发动机的叶轮这些复杂的曲面，普通的数控机床已经难以满足其加工要求，因为带有复杂曲面的零件的高精度加工成为了制造领域的难题，促进了四轴联动数控加工的发展，也使多轴联动研究更加热门。对比于常用的三坐标联动卧式数控铣床，四轴联动卧式数控铣床增加了用以能够加工圆弧面和复杂曲面的回转工作台，从而能够满足复杂零件，核心零件的加工要求。目前国内的数控机床自主创新能力不强，在产品设计程度、精度和质量都比国外要差，相关的技术标准的制定也比较落后，国内的数控机床还不能达到国外领先水平，这些因素都能影响国内数控机床的市场占有率。本文主要对四轴联动数控卧式铣床的进给传动部分进行研究和设计，完成对复杂空间曲面的高精度加工。该机床所使用的结构为对称式框架结构双立柱，主轴箱上、下运动于两立柱之间，与常见的主轴箱侧挂式结构相比，使结构的刚度有了显著的提高。而机床的直线进给传动则采用了交流伺服电机来控制，X、Y、Z三轴的运动通过交流伺服电机带动同步齿形带减速，再经滚珠丝杠螺母副实现直线进给运动，两侧采用滚动直线导轨副。回转运动是由交流伺服电机驱动，经过同步齿形带减速，最后工作台的回转通过蜗轮蜗杆带动。关键词：数控技术，脉冲编码器，丝杠螺母副，伺服控制。

第一章引言

选题的目的和意义

随着科学技术高速的发展，世界新兴制造技术逐渐兴起，越来越成熟，数控加工方面的要求也越来越严格；许多技术的应用，如超高速切削、超精密加工等，使我们对数控机床的数控系统、伺服性能、主轴驱动、机床构造等

方面有了较高的性能指标；FlexibleManufactureSystem和Computer/contemporaryIntegratedManufacturing

Systems的不断发展，又将对数控机床的可靠性、通信功能、人工智能等技术提出更高的要求。由此可见数控系统的性能将会随着微电子技术和计算机技术的发展日趋完善，数控技术将应用在更大范围内。数控铣床是的加工功能非常强，设计者们在数控铣床的基础上发展了加工中心、柔性加工单元等，二者都是以铣削为主要方式。数控铣削的工艺较麻烦，所要解决的问题也比较多，因此，人们在研究和开发数控系统及自动编程语言的软件时，也把铣削作为加工的重点。铣床已经广泛的应用于机械制造业中。随着现代工业的快速发展，人们需要的现代加工工艺及提高劳动生产率的要求已经不能被普通机床所满足，因此数控机床的制造能力和使用率已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志。相对于三坐标联动数控机床，四轴联动数控卧式铣床增加了回转运动，在加工圆弧面和复杂空间曲面时有巨大优势，为了实现复杂空间曲面的自动化、高精度的数控加工，本次毕业设计对四轴联动数控卧式铣床的进给传动部件进行研究和设计。四轴均采用半闭环控制，用脉冲编码器检测速度和位置。

数控机床的发展

在社会生产和科学技术迅速发展的今天，我们对机械产品的要求也越来越精密复杂，且频繁需要其改型以及创新，特别是在制造精度要求极高的宇航、造船、航空等领域所需的绝大多数机械零件，有复杂的曲面且制造量小。要想精确加工这些产品需要经常改装或调整设备，一次我们常用的普通的机床甚至倾向专用化的自动化机床已不能适应这些要求。为了解决这些问题，数控铣床慢慢体现出了优势。这种机床具有较高的适应能力、有较高的加工精度且质量稳定和生产效率高。它合理的将自动控制、电子计算机、伺服驱动、新型机械结构和精密测量等多方面的技术成果进行综合应用，这也是数控铣床以后所发展的趋势。

1.2.1国内数控机床的发展[1]

我国从1958年开始研究数控技术，60年代中期处于研究开发阶段。上世纪60年代末70年代初，数控铣床研制成

功。

20世纪70年代以来，数控技术在车、铣、磨、齿轮加工、电加工等领域得到了蓬勃发展。然而，由于电子元器件的质量和制造工艺的落后，数控铣床的可靠性和稳定性相对较低，一直没有得到推广。

上世纪80年代，我国先后从日本、美国等国引进了部分数控设备和伺服单元技术，1981年开始批量生产数控系统，包括数控设备和伺服单元。

近10年来，随着计算机技术的飞速发展，各种层次的开放式数控系统应运而生，目前正朝着标准化开放体系结构的方向发展。目前，世界上的数控系统主要有四种：传统的数控系统、“PC嵌入式NC”结构的数控系统、“NC嵌入式PC”结构的开放式数控系统和开放式数控系统。特别是20世纪9