龙门式可换头五轴联动加工中心D设计论文.pdfVIP

摘要

本次毕业设计的主要任务是龙门式可换头五轴联动加工中心3D设计。

该机床具有很强的数控功能，是高效率高精度加工空间曲面类零件，如各类

模具、水轮机和汽轮机叶片、三元流离心压气机、船用螺旋浆和推进器及螺

旋锥齿轮的关键设备。可一次装夹工件在多种空间角度进行铣、镗、钻等工

序加工，加工各种具有复杂轮廓表面、型腔的工件，可作铣镗、钻孔等加工。

广泛适用于各种机械制造业，特别是模具制造业。它可以实现五轴控制、五

轴联动，高速运转。主轴电机采用交流伺服驱动系统，可实现主轴的自动无

级变速。

该部分的主要内容是龙门立柱、床身及进给部件的3D设计。在掌握

PRO/E软件的基本功能后，对机床的各部件进行造型设计，然后，进行装

配和运动仿真，达到设计的目的。

第一章概述

第一节加工中心

加工中心是有机械设备与数控系统组成的适用于复杂零件加工的高效

自动化机床。由于它具有自动换刀能力，能在一次装卡后完成多道工序，如

钻、铣、镗、铰、攻螺纹、切内槽等加工，形成多工序自动换刀数控镗铣床，

它用于加工各种箱体类、板类复杂零件。各种高精床加工中心，可代替精密

坐标镗床，还可作为基础组成柔性制造单元和柔性制造系统。

一、加工中心的定义

加工中心(MachiningCenter简称MC)是适应省力、省时和节能的时代要

求而迅速发展起来的自动换刀数控机床，它是综合了机械技术、电子技术、

计算机软件技术、气动技术、拖动技术、现代控制理论、测量及传感技术及

通讯诊断、刀具和应用编程技术的高技术产品，它综合了数控铣床、数控镗

床、数控钻床的功能并聚集在一台加工设备上，且增设有自动换刀装置和刀

库，可在一次安装工件后，数控系统控制机床按不同工序自动选择和更换刀

具，自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其它辅助

功能；依次完成多面和多工序的端平面、孔系、内外倒角、环形槽及攻螺纹

等加工。由于加工中心能集中完成多种工序，因而可以减少工件装卡、测量

和调整时间，减少工件周转、搬运存放时间，使机床的切削利用率高于通用

机床3~4倍，达80%以上。所以说，加工中心不仅提高了工件的加工精度，

而且是数控机床中生产率和自动化程度最高的综合性机床。

二、加工中心的发展历程及在我国的发展状况

1952年，美国麻省理工学院首次实现了三坐标铣床数控化，数控装置

采用真空管电路。1955年第一次进行数控机床的批量制造，年产量为100

台。数控铣床是电子技术、自动控制技术、机械技术的结合运用，是机械加

工领域划时代重大技术性突破，数控机床利用编程软件，可方便地将简单工

序集中起来，从而大大提高了零件的加工效率和加工质量，并具有相当大的

柔性。

在复杂零件工序高度集中时，必须频繁更换刀具，以便提高生产效率，

为了解决自动换刀问题，最早出现了转塔头立式钻镗铣床，在转塔头上有

6-12根短主轴，每根主轴上装有一把刀具，当处于工作位置的刀具加工完

毕之后，机床控制转塔头松开，转位，让下一工序的刀具进入工作位置，夹

紧转塔头之后，再继续加工，直至完成全部工序。

1958年，美国KT公司首先把铣钻镗等多种工序集中于一台机床上，

通过换刀方式实现连续加工，成为世界上第一台加工中心。该产品出现后，

引起了日、美、德、英、法、意等先进工业国家高度重视，竞相开发生产，

不断扩大和完善机床的功能，成为数控机床中发展最快，需求量最大的商品

之一。

如今，世界上出现了立式、卧式、龙门式、落地式等各种加工中心，据

不完全统计，大约有一千多个品种规格。

北京机床研究所于1973年研制出了JCS—013型卧式加工中心。1980

年该所引进了日本FANUC公司的数控系统制造技术，并投入批量生产，为

我国数控机床的进一步发展准备了先决条件，使我国的加工中心的研制出现

了良好的局面，加工中心的产量出现了稳定上升的趋势。在第七届中国国际

机床展览会上，展出数控龙门镗铣床、龙门加工中心11台，其中龙门加工

中心8台数控龙门镗铣床3台，除3台是台湾厂商生产的展品外，其余8

台是大陆展品。这表明我国加工中心的发展取得神速进步，引起了国内外的

关注，但离世界的先进水平还有很大的差距。