龙门移动式数控机床设计毕业论文.docx

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1、龙门移动式数控机床设计毕业论文目录摘要III前言V第1章 龙门移动式数控机床总体方案设计 11.1 设计要求11.2 总体方案11. 3本章小结3第2章主传动系统设计42. 1设计要求43. 2无级变速主传动系统设计42.2. 1功率选择42. 2.2转速图的拟定62. 2.3确定各齿轮副齿数72. 2.4各轴尺寸的确定82.2.5各齿轮参数的确定与校核112. 2.6轴承选型的确定与校核152.3本章小结17第3章三轴进给传动系统的设计183.1 X轴导轨和齿轮齿条副传动设计203.2 Y轴导轨和滚珠丝杠的选型与计算213.3 Z轴导轨和滚珠丝杠的选型与计算243.4 滚动导轨和滚珠丝杠的安

2、装使用与注意事项273.5 5本章小结28第4章其他有关零部件的设计293.6 1床身设计294. 1. 1床身设计要求304. 1.2具体设计内容及步骤314.2 工作台的设计314.3 横梁与立柱的设计324.4 滑座的设计324.5 5本章结33结论34参考文献35致谢37原文和译文38摘要龙门式数控机床是机械制造业中加工箱体类零件的主流装备，是市场热门商品。本文阐述了移动式数控龙门铳床的总体设计，包括其结构原理，设计特点，论述了采用伺服电机和滚珠丝杠螺母副的优点。详细介绍了数控龙门铳床的结构设计及校核，并进行了分析。另外汇总了有关技术参数。本文所述的移动式数控龙门铳床是指龙门框架作纵向

3、移动的龙门铳床。移动式龙门铳床的最大优点是机床占地面积小并且动态响应性能好。整个龙门铳床主要包括横纵向进给机构、立柱、横梁、底座、工作台等主要组部件。进给机构均采用滚珠丝杠进行传动，并由伺服电机或齿轮齿条进行驱动。关键词 移动式龙门铳床;滚动导轨;滚珠丝杠AbstractGantry type numerical control machine is key equipment in manufacturing industrytoday and the product is strategic material in developed industry country. This pape

4、rdescribes the NC milling roller, the overall design. Elaborated comprehensively thenumerical control CNC planer type milling machines structure principle, the designfeature, elaborated has used step-by-steps the electrical machinery and the ball bearingguide screw nut vice-merit. Introduced in deta

5、il the numerical control CNC planer typemilling machines structural design and the examination, and have carried on theanalysis.This paper described the mobile CNC milling refers to longmen framework Verticalmilling movement. The biggest advantage of milling roller is the machine cover an areaof an

6、area small and the dynamic response of the machine is good. The whole gantrymilling machine mainly includes horizontal vertical feed mechanism, column, beam andthe base, workbench, etc. The feed mechanism takes ball screw or gear rack as drivemachine, driven by servo motor.Keywords: Movable gantry C

7、NC milling machine; rolling guide; ball screw刖百龙门型数控机床主要用于对平面，孔和其他复杂型面进行加工。在总体布局上分为定龙门和动龙门两种。其结构形式则可分为定梁和动梁两种类型。工作台移动龙门加工中心影响加工精度的因素涉及面广，调整时互相有一定的干涉，但因是整体的结构所以相对稳定性较好，加工产品的精度有一定的保证。龙门移动加工中心的工作台承载能力大，不受上下工件的冲击和其他因素而干涉变形，最大的优点是占地面积小，工件夹装方便，可以按工作台的实际有效长度来加工工件。龙门式数控机床的开发及产业化的实施，将具有很好的国内外市场需求前景,应用领域为铁路、航

8、空、航天、桥梁、汽车、军工、造船、化工、印刷、建筑、能源、模具、机械、纺织等行业。本次设计内容主传动采用调速电机串联机械式齿轮箱，采用主轴箱液压平衡系统，降低了 Z轴丝杠的磨损，提高了主轴箱部件的移动性能；采用了 HIWIN重载荷滚动直线导轨，大大提高了机床的移动速度及动态响应性能，保证了机床运动精度的长期稳定；床身、工作台、立柱、横梁、滑鞍、主轴箱等大件均采用高强度铸铁铸造而成，经多到工序消除应力，不易变形，精度保持性好，工艺性高，便于加工。第1章 龙门移动式数控机床总体方案设计数控机床的总体设计方案由以下部分组成：1 .技术参数设计：主要尺寸规格、运动参数（转速和进给范围）动力参数（电机功

9、率，最大拉力）。2 .总体布局设计：相互位置关系、运动分析、外观造型。1.1设计要求技术参数1 .立柱跨距：3500mm2 .工作台：3000 15000mm3 .行程：X 15000mm Y 3000mm Z 1000mm4 .加工进给速度：1000mm/min5 .主轴箱转速：105000rpm6 .定位精度：0.01mm要求高速高效，结构简单可靠，功能强大，性能稳定，精度较高，可用于铳削板材以及多种工件等。12总体方案设计的主要内容是龙门移动式铳床。移动龙门铳床的最大特点是：（1）造价便宜，容易制造生产。工作台移动式，整机长度必须两倍于纵向行程长度，而移动式龙门铳床的整机长度只需纵向行程

10、加上龙门架侧面宽度即可。（2）机床的动态响应好。工作台移动式龙门铳床采用的是固定龙门架,工作台移动可以铳刀做切削运动时更加稳定，从而保证了加工精度和机床的响应性能。整机分为床身、龙门、滑座、主轴箱、三轴进给驱动机构机械部分及相关数控伺服部分。现把设计过程中的重点阐述如下:床身是本次设计工作的基础，床身的尺寸设计影响着对整机的设计，而且设计的合理性直接影响到整机的刚度。床身的上平面即工作台面设计有10条T形槽,为方便床身工作台面和T形槽的精刨加工，槽完全贯通。床身和工作台分开铸造，安装调整后用螺钉紧固，保证刚性。床身用来安放滚动直线导轨副。导轨面设计在床身上表面，通过精磨或铲刮加工，保证平面度。

11、龙门框架采用整体龙门架的设计概念，把横梁与左右立柱设计成一体，虽然使铸造和装配调整时的难度加大，但整体龙门框架的刚性更好，更重要的是使主轴箱、滑台等部件有了装配基准。滑台的设计是在龙门架和主轴箱的几何尺寸确定后，按照主轴的中心尽量贴近横梁上的导轨面为原则，并把Z轴驱动安装位置设计在滑台上，有效地减轻滑台的重量。设计进给驱动机构的构思如下：由于工作台长达15米，不宜采用滚珠丝杠驱动方式，所以X轴的进给驱动机构采用双边齿轮齿条副加重预压滚动直线导轨副。Y轴与采用大直径预压滚珠丝杠副加滚动直线导轨副，主轴箱的左右移动为Y轴,为了保证Y轴的传动精度，并使丝杠只受水平轴向力，故采用伺服电动机与滚珠丝杠直

12、联方式。主轴箱的上下垂直运动Z轴采用滚珠丝杠副传动。为了保护Z轴进给机构的精度，还在滑台上装有两个平衡油缸。其中平衡力Q等于主轴箱部件质量的85%。使机床的整体进给性能得以协调，各轴的进给速度和进给力得到最佳匹配。图1-1机床总体方案设计图1.3本章小结这一章主要是按照毕业设计的要求对机床整体机械部分的设计，集中主要为床身、工作台、横梁立柱以及三轴的进给控制设计。下面的部分将展开论述。第2章主传动系统设计2.1 设计要求：1 .具有更大的调速范围，并实现无级调速。2 .具有较高的精度和刚度，传动平稳，噪声低。3 .良好的抗震性和热稳定性。2.2 无级变速主传动系无级变速是指在一定范围内转速（或

13、速度）能连续变换的特点，从而获取最有利的切削速度。机床主传动中常采用的无级变速装置有三大类：变速电动机、机械无级变速装置和液压无级变速装置。考虑到本次设计的具体问题，采用变速电动机变速。机床上通常使用的变速电动机有直流复激电动机和交流变频电动机，在额定转速以上为恒功率变速，通常调速范围仅为23,较小；额定转速以下为恒转矩变速,调速范围很大，可达30甚至更大。上述功率和转矩特性一般不能满足机床的使用要求。为了扩大恒功率调速范围，在变速电动机和主轴之间串联一个分级变速箱，这种方式应用于数控机床和大型机床当中。同是也正好符合本次龙门移动式数控机床的设计。2.2.1 功率选择首先，根据切削力来计算大致

14、所需的电机功率根据参考文献，铳床切削力由下式计算：P = 11500耳6那 88 0.13卷9 0.18z=11500X 2。1 6 Xo.2088 X100 013 x 4009 X400 018 x 12=101497V可算得切削功率F, xr 10149x125.6，。=旃T60000=20.3%机床主传动的功率P可由下式来确定：P = %式中?一机床主传动的功率8一切削功率一主传动链的总效率主传动的总效率一般可取为=0.700.85,数控机床的主传动多用调速电机和有限的机械变速来实现，传动链比较短，因此，效率可以取较大值。主传动中各传动件的尺寸都是根据其传动的功率确定的，如果传动效率定

15、的过大，将使传动件的尺寸笨重而造成浪费，电动机常在低负荷下工作，功率因数太小从而浪费能源。如果功率定的过小，将限制机床的切削加工能力而降低生产率。因此，要较准确合适的选用传动功率。机床上常用的无级变速机构是直流或交流调速电动机，直流电动机从额定转速W向上至最高转速Tima%是调节磁场电流的方法来调速的，属于恒功率，从额定转速W向下至最低转速71mm是调节电枢电压的方法来调速的，属于恒转矩；交流调速电动机是靠调节供电频率的方法调速。由于交流调速电动机的体积小，转动惯量小，动态响应快，没有电刷，能达到的最高转速比同功率的直流调速电动机高，磨损和故障也少，所以在中小功率领域，交流调速电动机占有较大的优势，鉴于此，本设计选用交流调速电动机。根据主轴要求的最高转速4500r/min,最大切削功率21Kw,选择BESK系列交流主轴电动机，电机的最高转速7ima%=4500 r/min,基本转速 = 1500 r/min