卧式车铣复合加工机床总体结构及铣削动力头设计简介

第1页卧式车铣复合加工机床总体结构及铣削动力头设计专业：机械设计制造及其自动化机电一体化学号：11010218姓名：魏明指导教师：刘洪芹讲师王宝明副教授中文摘要本次设计的题目是“卧式车铣复合加工机床总体结构及铣削动力头设计”，包括总体方案的比较与制定、铣削动力头部件设计、铣削动力头关键零部件设计、控制电路设计、相关机械部件的校核设计等。其中铣削动力头部件及其零部件的设计是核心内容，主要包括：变频调速电动机的选择、同步带的选择及设计、轴承的选择及计算、各零部件的工程图的绘制。关键词：卧式车铣复合加工机床;铣削动力头;变频调速电机;轴承;同步带AbstractTheprojecttopicisThedesignofHorizontallathemillingmachinetool’soverallstru-ctureandMillingpowerhead,includingthecomparisonwiththeoverallpr-ogramdevelop-ment,thedesignofMillingpowerhead,thedesignoftheimportantp-artsofMillingpowerhead,controlcircuitdesign,mechanicalcomponentsrelatedtocheckingdesign.OnetheMillingpowerheadandthedesignofkeypartsistheco-recontent,including:thechoiceoffrequencyconversionmotor,thesynchronousbeltselectionanddesign,bearingselectionandcalculation,anddrawingengineeringchartofkeyparts.Keywords：HorizontallathemillingmachinetoolMillingpowerheadFrequencyconversionmotorBearingSynchronousbell第2页第一章概述车铣复合加工不是单纯的将车削和铣削两种加工手段合并到一台机床上,而是利用车铣合成运动来完成各类表面的加工,是在当今数控技术得到较大发展的条件下产生的一种新的切削理论和切削技术。铣削头是组合机床的重要部件，越来越受到人们的青睐，并且还有很大的发展空间，前景无限。第二章总体方案的制定与比较1、设计参数及运动形式的分析机床具有数控车削和铣削复合加工功能。卧式车铣复合加工机床可进行车削加工、铣削加工、钻孔加工及其复合加工等。适用于具有复杂结构的回转类和盘盖类零件的加工。主轴、铣削动力头驱动均采用交流变频调速电机---皮带轮/齿轮---主轴的传动方式，主轴/副主轴转速6000r/min,铣削动力头转速100—6000r/min。回转工作台驱动采用伺服电机—涡轮副—圆工作台的传动方式。进给脉冲当量≤0.001mm切削进给速度≤10r/min机床X、Z直线位移坐标:进给移动导轨采用滚动导轨（帖塑）或燕尾导轨，进给驱动采用伺服电机—联轴器—滚珠丝杠副—工作台/主轴单元的传动方式。2、设计方案的制定采用斜床身数控机床，采用倾斜角度为30º。选用燕尾槽导轨。铣削动力头采用TX系列铣削头的主轴支撑结构形式。铣削动力头采用同步带传动。第三章铣削动力头部件的设计与计算第3页1、铣削动力头铣削功率与扭矩的计算2、变频电动机的选型选择西安泰富西玛电机有限公司生产的YVF2-132S2-2型变频电机。3、同步带减速箱体的设计选择H型同步带；算的实际中心距为a=270mm。4、铣削动力头主轴设计及轴承的选择主轴断面内孔7:24圆锥连接是依靠其定心精确而不自锁的性能，传递动力依靠安装在主轴端面上的键来实现。采用类似TX系列主轴支撑形式，前端采用双列向心圆柱滚子轴承NN3015K和双向推力角接触球轴承234415—M—SP组合支撑。后端采用单向推力球轴承51305与深沟球轴承6205。铣削动力头主轴跨度总长为572mm，主轴较长，所以采用三级支撑，中间支撑选用深沟球轴承6209。5、同步带轮的设计同步带传动具有带传动、链传动和齿轮传动的优点。小带轮的结构设计：与电动机相连的小同步带轮的带轮宽度为38.1mm，节径为88.94mm，孔径为38mm，轮毂外径60mm，宽度为34mm。大带轮的结构设计：与铣削动力头主轴相连接的同步带轮宽度为38.1mm，节径为101.06mm，孔径为25mm，轮毂外径为50mm，宽度为32mm，由于考虑到轴向固定的问题，用紧定螺钉进行轴向固定。6、铣削动力头主轴的刚度校核7、铣削动力头主轴的挠度计算8、电动机与同步带箱体连接螺栓的剪切强度的校核第四章电气控制原理图的设计此处采用华中数控HNC-210系列数控装置HNC-210B，采用先进的开放式体系结构，内置嵌入式工业PC机、高性能32位中央处理器，配置彩色液晶显示屏和标准机床工程面板，集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口、内嵌式PLC接口、支持工业以太网总线扩展。铣削动力头采用变频电机，所以CNC要与交流变频器连接。采用交流变频器控制交流变频电机，可在一定范围内实现主轴的无级变速，这时需利用数控装置的主第4页轴控制接口（XS91）中的模拟量电压输出信号，作为变频器的速度给定，采用开关量输出信号控制主轴启、停（或正、反转）。第五章其他1、润滑与密封动力头主轴采用脂润滑。铣削动力头主轴前端采用J型无骨架橡胶油封，与挡圈配合安装。主轴后端在后端盖里嵌入一毡圈油封。2、三维建模与仿真动画见视频。致谢通过本次毕业设计，将所学课本上的知识充分的得到了应用，增强了理论与实践相结合的能力，同时也学到了书本上没有的知识，积累了经验。掌握了机械产品的设计步骤、基本理论以及实施的方法等。在本次设计过程中刘洪芹老师与王保民老师给与了很大的指导和帮助，在此向他们表示衷心的感谢！参考文献[1].丁雪生.金切机床复合化技术的发展[J].制造技术与机床，2004,(2).[2].复合加工谁执牛耳[J].现代制造，2004,(21).[3].黄玉美，王润孝，梅雪松.《机械制造装备设计》高等教育出版社，2008年6月，240-241.[4].安虎平,赵俊友,CX6112车铣复合机床设计方案的研究与探讨[J]制造技术与机床,2004,(5).[5].YuHSeneviratneLDEarles5WE.ExponentiallyStableRobustControlLawforRobotManiPulators［J］.IEETransitionson，ControlTheoryApplication，1994,141:389-395[6].王礼健车铣复合加工技术—高速、高效、高质、高柔性.2004(4).第5页[7].范真.《加工中心》.北京：化学工业出版社，2004[8].王怀栋数控车床自动回转刀架控制系统简介(A)电气自动化2011(3)[9].廖效果,刘又午,朱剑英.《数控技术》.武汉湖北科学技术出版社,2002.[10].王小华.《机床设计图册》.北京：机械工业出版社，1991[11].丁勇.《机床设计手册》.北京：机械工业出版社，1997[12].YuHLloyd5.VariableStructureAdaptiveControlofRobotManipulators［J］.IEETransactionson，ControlTheoryApplication，1997，144:167－176[13].陈学军,数控车床自动回转刀架PLC控制系统设计电气自动化2008(3)[14].吴宗泽.《机械零件设计手册》.北京：机械工业出版社，2004[15].机电一体化技术手册编委会.《机电一体化技术手册》(上、下册).北京：机械工业出版社，1996[16].廉元国.《加工中心设计与应用》.北京：机械工业出版社，1995[17].HNC-21系列数控装置说明书武汉华中数控股份有限公司，2009年1月