畢業(yè)設計關于龍門加工中心的.doc

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1、 理工學院 畢 業(yè) 設 計（論文） 學生姓名： 王XX 學 號 2012xxxx 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 題 目： 龍門機床發(fā)展狀況 指導教師： 張?zhí)煜椋ǜ苯淌冢? 評閱教師： 崔洪天（教授） 2013年6月 河北科技大學理工學院畢業(yè)設計（論文）成績評定表 姓 名 王XX 學 號 2012xxxx 成 績 專 業(yè)

2、 機械設計制造及其自動化 題 目 龍門機床 指導教師評語及成績 指導教師： 年 月 日 評閱教師評語及成績 評閱教師： 年 月 日 答辯小組評語及成績 答辯小組組長： 年 月 日 答辯委員會意見 學院答辯委員會主任： 年 月 日 注：該表一式兩份，一份歸檔，一份裝入學生畢業(yè)設計說明書（論文）中。 畢 業(yè) 設 計 中 文 摘 要 Title

3、 SCARA Robot Designed For Teaching Abstract The design of topic for SCARA robot teaching. From the development of the teaching of SCARA robot design. For my college elective course the manipulator and the robot can provide a intuitive feelings joint coordinate type robot teaching tool. Af

4、ter completing the design further practice of experimental design can be achieved the course of teaching. Enrich the teaching means, improve the teaching level. In this paper, the structure of planar joint type robot is optimized design. Including the robots base, shaft, arm, forearm, etc parts, co

5、nducted a more detailed design. Reduce the quality of the parts. The design of the structure size is more reasonable. For parts of each part has carried on more detailed analysis and design. At the same time considering the actual assembly of some of the problems. Has carried on the reasonable techn

6、ology to parts processing. Provides a reasonable need to cooperate with. Make the structure more in line with the teaching robot has simple structure, cheap price, convenient operation, and so on. Key Words Robot Teaching Joint SCARA XKH2630系列龍門加工中心技術簡介 技術簡介及行業(yè)發(fā)展狀況 龍門加工中心是指主軸

7、軸線與工作臺垂直設置的加工中心，主要適用于加工大型零件。蘭生主營臺灣亞崴、喬崴進、匠澤三個品牌，以及西班牙尼古拉斯（Nicolas）和意大利西滿斯（CMS）等品牌，其中有定梁、動梁、動柱、橋式五軸聯(lián)動和高速加工等不同款式性能和用途。用戶可根據(jù)產品加工需要作出不同選擇。 龍門加工中心，有定梁式（橫梁固定、工作臺轉動），動梁式（橫梁上下移動、工作臺前后移動）動柱式（工作臺固動，龍門架移動），橋式（工作臺固定，橫梁移動）也有以上復合形式的多類龍門加工中心。加工的特性、能力、針對的產品加工用途也不完全一樣。蘭生數(shù)控機床超市提供的龍門加工中心，為大型結構件和模具提出了解決方案 蘭生公司為用戶提出龍門

8、加工中心采購方案，主要有以下幾種： 一、從穩(wěn)定性、可行性、經濟性三個方面角度衡量、評價龍門加工中心成為首先。臺灣生產龍門加工中心的起碼要比國內早10年，甚至更長的時間。因此，已通過逐步改進完善，提高產品的穩(wěn)定性、可靠性表現(xiàn)很好。同時，價格也比較便宜，事實也證明了一點，北京阿奇用亞威的龍門加工中心加工電火花機床的床身，使用10年，用戶反映還保持了出廠精度。但國內除北一、濟二、武重早先生產，其余品牌基本上是近年開始研發(fā)生產，還沒有足夠的事實來證明能做到以上三個方面 。 二、用于重切削，從技術方面來考慮，應選用西歐產品，把技術與價格一并考慮，西班牙尼古拉斯是首選。 三、用于汽車大型鈑金如塑膠模

9、具，臺灣的亞威、喬威進、喬福、協(xié)鴻，四個品牌還可以了。每年，以上廠商都有以百計的臺數(shù)為國內選用。 四、用于表面光潔度高的大型模具和其他大規(guī)模產品加工，日本品牌有明顯優(yōu)勢。 主要有大隈、東芝新日本工機。其中前二者沒作為制造機床的工作母機，或高精度模具加工，后者用于加工高檔模具、規(guī)格大的箱體結構件。 五、五軸高速龍門加工中心，由于美、日對中國的技術封鎖，一般不會輸出，特別是對軍工企業(yè)，在我國較多的是德國、意大利、西班牙。性價比高的適合重切削的高速五軸龍門，主要選用西班牙產品，同時臺灣匠澤的高速五軸龍門加工中心也已進入大陸。 六、輕質材料加工的龍門加工中心，西曼斯是最好的選擇，一般用于汽車等模

10、型加工，具有高速五軸大規(guī)格的特點。同時，價位也具有50萬歐元左右。 七、對于國產龍門加工中心，近年來，制造廠商很多，有的與國外合資合作，引進技術，有的通過國外采購主軸性等功能部件，然后配上龍門架、工作臺和床聲，大部分處于研發(fā)之中，成熟度與國外比，當然還有距離。但國產機床總要有這個過程，加上價格要便宜一些。蘭生認為應該鼓勵配套選用。 一、 機床特性 本機床介紹：橫梁升降、龍門框架整體移動式鏜銑加工中心，在繼承傳統(tǒng)龍門剛性強、穩(wěn)定性好等特點的基礎上，引進消化吸收先進的設計理念，利用有限元法進行力學分析，合理布筋，合理分布質量，使機床整體剛性強，靜態(tài)精度和動態(tài)性能穩(wěn)定可靠。具有同類機床先進

11、水平，是一種高效率、高精度、高可靠性的先進設備。 該機床工作臺寬度均為3000毫米，工作臺長度選擇范圍為12000毫米。該機床模塊化程度高，零部件通用性強，全閉環(huán)控制，性能優(yōu)良?？筛鶕?jù)需要選配自動直角銑頭、自動萬能銑頭，雙擺銑頭，加長直銑頭，磨頭，刀具測量系統(tǒng)等功能，滿足平面、曲面和孔的加工要求。工作臺固定，龍門框架移動，更適合超大、超重零件的加工，主要特點是利用龍門超強框架,實現(xiàn)超大的加工范圍，剛性好、吸震性強、加工范圍大、穩(wěn)定性好、動態(tài)特性佳。機床具備銑削、鏜削、鉆削（鉆、擴、鉸）、攻螺紋、锪削等多種加工功能，零件一次裝夾可同時完成零件五個面上的孔系及平面的加工。 X軸：龍門框架移動，

12、采用雙邊驅動方式，通過交流伺服電機和雙齒消隙齒輪齒條傳動機構，帶動龍門框架實現(xiàn)X軸進給運動。 Y軸：鏜銑頭滑座在橫梁上沿導軌作左右橫向運動。 Z軸：滑枕在滑座上作上下垂直運動。 W軸：橫梁沿立柱方向作上下移動。 機床床身、立柱、工作臺、橫梁、主軸箱等大件均采用樹脂砂造型、優(yōu)質鑄鐵鑄造，使機床得到高剛性和長久穩(wěn)定的精度。 X軸采用雙邊驅動方式，兩邊各有一套雙交流伺服電機，消隙齒輪齒條傳動機構，帶動龍門框架實現(xiàn)X軸進給運動。在龍門框架兩側，床身上各有兩條重載直線滾柱導軌，密布多個高承重滑塊。雙電機同步驅動加光柵尺檢測，保證龍門框架在進給的同步和位置精度。 橫梁采用階梯

13、式結構，橫梁橫截面積大，導軌跨距大，翻轉力矩小，結構剛性好。橫梁與滑座，采用兩條高精度直線滾動導軌，齒輪齒條傳動，雙電機消隙結構，專門的卸荷機構，減小導軌滑塊變形，運行平穩(wěn)，精度高。 Z軸采用大截面尺寸的方形滑枕，采用進口滾珠絲杠傳動，兩端采用進口絲杠專用軸承固定預拉伸結構，運行平穩(wěn)、精度高。雙缸液壓平衡，實現(xiàn)Z軸高精度往復運動。 W軸傳動系統(tǒng)：兩立柱上分別裝兩條導軌及一根滾珠絲杠，由兩個交流伺服電機通過減速器減速后與滾珠絲杠副直聯(lián)，同步驅動，實現(xiàn)橫梁上下運動，橫梁采用雙缸液壓伺服比例閥來控制平衡。主軸傳動系統(tǒng)采用兩級齒輪箱變速，速比可達1：14，最大扭矩可達4250NM,功率可達

14、40KW,實現(xiàn)低速檔大扭矩，高速檔恒功率范圍寬，大大提高了機床主軸的輸出性能。主軸軸承采用進口高精密軸承，并配置主軸恒溫冷卻系統(tǒng)，防止熱變形，滿足高精度加工要求。 刀具在主軸上安裝采用蝶形彈簧拉緊，液壓松刀機構。 X、Y、Z、W軸伺服反饋系統(tǒng)采用進口光柵尺全閉環(huán)控制，保證機床高精度穩(wěn)定運行，具有長期的精度保持性。 液壓系統(tǒng)包括主軸及橫梁平衡，主軸自動松卡刀，整機運行可靠。液壓站采用自動保壓裝置，確保液壓平穩(wěn)可靠。 導軌和絲杠采用集中定時定量潤滑系統(tǒng)，對各潤滑點周期性供油，確保運動部件靈活可靠。 主軸軸承、減速箱、絲杠軸承采用德國高速低溫潤滑脂，長久潤滑，運動可靠。 主軸系統(tǒng)的冷

15、卻采用恒溫冷卻方式，防止熱變形，提高加工精度。刀具的冷卻為水冷，可任意轉換，滿足不同工件的加工要求。機床配制有一把清潔氣槍，用來清潔機床。 工作臺兩側各裝一套排屑器，排屑器的上蓋可以通過汽缸自動打開，取代了人工掀起的復雜工序。加工產生的鐵屑通過鏈板的轉動排到積屑小車。 氣動系統(tǒng)各功能通過PLC程序控制電磁閥實現(xiàn)，包括主軸中心吹氣、主軸油冷等功能。氣體通過氣動三聯(lián)件慮掉雜質和水分，防止不純凈的氣體對機床損傷和腐蝕。 鏜銑頭滑座裝有四個調整油缸，通過電磁閥控制可使鏜銑頭實現(xiàn)正負30秒的前傾，后傾，垂直三種狀態(tài)，這樣可以避免加工工件出現(xiàn)掃刀現(xiàn)象。 機床各導軌采用封閉防護罩，防止鐵屑、冷卻液進

16、入機床內部，使導軌和絲杠免受腐蝕。 刀庫為60把機械手刀庫，隨機位置裝刀，由機械手換刀裝置完成還刀和送刀。 機床可配直角銑頭，雙擺銑頭，加長銑頭。直角銑頭具有C軸功能，分度單位2.5度/分，功率40Kw，最大輸出扭矩4000Nm，分度范圍180度；銑頭放置于機床前方的頭庫，銑頭有固定位置，換頭由伺服電機驅動，自動交換。 機床電器柜采用進口元器件，專業(yè)的布線技術，性能可靠。電柜可靠密封，工業(yè)空調防塵除濕，確保機床安全運行。 數(shù)控系統(tǒng)可選擇SIEMENS840D系統(tǒng)，交流伺服電機驅動，精度高性能先進。 主軸電機45kw 主軸轉速1000rpm 輸出扭矩6000N.M 交流伺服電機Y

17、：27 Nm 交流伺服電機X、W：65 Nm 交流伺服電機Z：50 Nm 二、主要技術參數(shù) 產品型號 單位 XKH2630-120 工 作 臺 工作臺尺寸 mm 300012000 工作臺承重 t 250 T型槽尺寸 mm 36 龍門有效寬度 mm 3580 加 工 范 圍 坐標行程 X軸 mm 12000 坐標行程 Y軸 mm 4500 坐標行程 Z軸 mm 1000 坐標行程 W軸 mm 2000 主軸端面至工作臺面距離 mm 0-2450 定位 精度 執(zhí)行標準 JB/T8772.4

18、 -1998 X軸 mm 0.015/2000 Y軸 mm 0.02 Z/W軸 mm 0.005/0.01 執(zhí)行標準 JISB6330 X/Y/Z /W軸 mm 0.005/300 重復 定位 精度 執(zhí)行標準 JB/T8772.4 -1998 X軸 mm 0.005/2000 Y軸 mm 0.016 Z/W軸 mm 0.01/0.015 執(zhí)行標準 JISB6330 X/Y/Z/W軸 mm 0.003/1000 主軸 轉速范圍 rpm 5-6000 主軸錐孔 HSK100 滑枕截面尺寸 mm 48

19、0490 進給 快速移動 速度 X/Y軸 mm/min 10000 Z/W軸 mm/min 8000 進給速度 mm/min Z/W：5-1950 刀庫 刀庫容量 把 32 換刀方式 隨機地址 換刀時間 11″ 刀具最大尺寸 mm Φ300500 刀具最大重量 Kg 21.5 機床重量 t 1750 電氣總容量 KVA 250 機床輪廓尺寸 mm 18000*900*7500 三、數(shù)控系統(tǒng) SINUMERIK 840D 西門子 840D/840DSL 是由以下部件構成： HMI PCU50 各種類

20、型的人機界面 NCK NCU572.5 611D/S120 數(shù)字驅動系統(tǒng) S7可編程控制器 v 進給軸功能：進給倍率0%-200% 、進給倍率（軸專用）0%-200%、行程范圍 正負9位十進制數(shù)、回轉軸 無限旋轉、最大速度300m/s、加速度控制、可編程加速度、跟隨模式、測量系統(tǒng)1，2可選、插補進給速率、用于倒圓和倒角的單獨路徑進給、固定點停止功能、跟隨模式。 v 主軸功能：數(shù)字主軸 最大可編程數(shù)值范圍0.0001-1000000、主軸速度倍率0%-200%、2檔齒輪級、主軸定向、主軸轉速限制、恒定切削速度、可通過PLC控制主軸（定位 擺動）、切換到進給軸運行方式、

21、加工中進給軸同步、螺紋切入和退出路徑、帶補償夾具的攻絲/剛性攻絲。 v 插補：直線插補進給軸最大4軸、2D+n螺旋插補、通過圓心和端點的圓、通過插補點的圓、螺旋插補、通用插補器NURBS（非一致有理B樣條）、可控倒圓間隙的連續(xù)路徑方式。 v 同步動作：快速輸入輸出 8個基于驅動的數(shù)字量輸入 4個基于NC的數(shù)字量輸入 8個基于驅動的數(shù)字量輸入/輸出 4個基于NC的數(shù)字量輸入/輸出、同步動作及高速輔助功能輸出、通過同步動作對進給軸和主軸進行定位、異步子程序ASUB、帶快速回退功能的中斷子程序、跨方式動作。 v 編程：符合DIN66025標準，具有高級語言編程特色的用戶友好程序編輯器。非剛性攻

22、絲、公制英制及混合尺寸、增加的參數(shù)技術、程序編制和加工可同時進行、通過程序逼近參考點、通過雙端口RAM可進行快速交換NC-PLC程序,基于編成向導的工藝循環(huán)、文本編輯器支持（標記 復制 刪除）、帶圖形編程/自由輪廓輸入的輪廓計算器、參數(shù)輸入的動畫支持、銑削工藝循環(huán)、帶島的輪廓腔銑削、循環(huán)訪問保護、可擴展編程支持、動態(tài)程序塊緩存、數(shù)量可配置的零點偏移、最多2.5MB NC用戶內存用于零件程序刀具偏移和補償。 v 模擬功能：二維模擬。 v 操作方式：JOG、MDA、示教、自動、斷點返回、預置。 v 補償功能：為實現(xiàn)刀具半徑補償可配置一定數(shù)量的中間塊、反向間隙補償、過象限誤差補償、絲杠螺距誤差

23、補償、測量系統(tǒng)誤差補償、溫度補償、基于速度的前饋控制、基于加速度的前饋控制。 v 顯示功能：用戶變量純文本顯示、工件實際數(shù)字系統(tǒng)、通過PLC菜單選擇、CNC程序信息、用于編程報警和機床數(shù)據(jù)的在線幫助、關閉屏幕、8個等級的訪問權保護、操作軟件語言簡體中文、可使用語言擴展、實際位置值顯示、屏幕保護、操作狀態(tài)簡單文本顯示。 v 監(jiān)控功能：工作區(qū)域限制、限位開關監(jiān)控、位置監(jiān)控、靜止監(jiān)控、夾緊監(jiān)控、2D/3D保護區(qū)域、輪廓監(jiān)控、PLC進給軸限制、主軸速度限制。 v 診斷功能：報警和消息、可用于診斷的報警記錄、PLC狀態(tài)、故障紀錄器可以針對診斷目的而啟動。 四、標準配置 1 數(shù)控系統(tǒng) 12

24、 清潔氣槍 2 主軸箱及主軸 13 排屑器及積屑小車 3 齒輪齒條 14 電器柜 4 消隙齒輪箱 15 電柜空調 5 滾珠絲杠 16 機床照明工作燈 6 直線導軌 17 導軌護罩 7 光柵尺 18 主軸及橫梁平衡液壓裝置 8 冷卻系統(tǒng) 19 RS232接口 9 潤滑系統(tǒng) 20 安裝墊鐵及調整螺栓 10 氣動系統(tǒng) 21 液晶顯示器 11 電子手輪 22 隨機技術文件 五、主要部件明細 序號 名稱 產地、廠家 序號 名稱 產地、廠家 1 主軸及主軸箱 國產名牌 10 氣動三聯(lián)件 日本、

25、不二越 2 主軸軸承 德國、應納 11 配電柜 國產名牌 3 絲杠 德國、布里斯 12 光柵尺 德國、海德漢 4 絲杠軸承 日本、三田 13 液壓站 中日合資 5 齒條及消隙齒輪箱 德國、玆默曼 14 接觸器 德國、施科 6 直線導軌 德國、亨利安 15 冷卻泵 國產名牌 7 集中潤滑站 國產名牌 16 拖鏈 中德合資 六、設備制造標準 序列 標準名稱 執(zhí)行標準 1 龍門銑床精度檢驗 JB/T 3028-1993 2 線性和回轉軸線的定位精度和重復定位精度 JB/T 8772.4-1998 JISB6330 3 精加工試件精度 JB/T 8771.7-1998 4 機床檢驗通則 GB/T 17421.1-1998 5 機床安裝水平 GB/T 17421.1-1998 - 11 -