立铣床说明书修订稿.doc
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1、X52K立式铣床立铣头设计郑 巍(陕西理工机械学院机械设计制造及其自动化专业机自专升本061班,陕西 汉中 723003)指导教师:张政武(副专家)摘要随着制造业的发展,高速度、高效率、高精度和高刚度已经成为当今机床发展的重要方向。为了满足当前机床市场的需要,铣床已经成为了当今机械行业一个重要的发展趋势,特别是在工业制造,加工过程中有着举足轻重的地位。设计的题目是设计x52k立式铣床立铣头设计。其重要讲述的是x52k立式铣床立铣头的总体设计。该铣床主轴是靠齿轮进行传动的。主轴传动系统采用齿轮传动,传动形式采用集中式传动,主轴变速系统采用多联滑移齿轮变速。齿轮传动具有传动效率高,结构紧凑,工作可
2、靠、寿命长,传动比准确等优点,齿轮机构是现代机械中应用最广泛的传动机构,用于传递空间任意两轴或多轴之间的运动和动力。关键词 铣床 进给转速图 传动系统图 立铣头装配图 X52K vertical milling machine legislation XitouZheng wei(Grade04,Class061,Major Mechanical Design and Manufacturing Automation,Mechanical engineering institute Dept.,Shaanxi University of Technology,HanZhong 723003,S
3、haanxi)tutor: Zhang Zheng Wu【Abstract】 With the development of the manufacturing sector, high-speed, high efficiency, high precision and high rigidity of the current machine has become the main direction. In order to meet the needs of the market at present machine, milling machine has become todays
4、machinery industry an important development trend, especially in the industrial manufacturing, processing is a pivotal position. Design is the subject of legislation designed x52k Xitou vertical milling machine design. The main x52k is on the vertical milling machine legislation Xitou the overall de
5、sign. The main axis milling machine is relying on the power transmission gear. Spindle drive system using gear transmission, transmission using centralized form of transmission, multi-spindle transmission system of sliding gear transmission. Gear transmission with high efficiency, compact, reliable,
6、 long life and accurate transmission than the advantages of modern machinery is gearing the application of the most extensive transmission mechanism for the transfer of space or any multi-axis between the two axes of movement and Momentum.【Keywords】 Milling machine Progressive plans to speed Transmi
7、ssion System plans1前 言11概述图1X52k立式升降台铣床,它是铣床中应用最多的一种。图1所示为X52k型立式升降台铣床。这类铣床与卧式升降台铣床的重要区别,在于他的主轴是垂直安顿的,可用各种端铣刀或立铣刀加工平面、斜面、沟槽、台阶、齿轮、凸轮以及封闭轮廓表面等。图1为立式升降台铣床中常见的一种。其工作台3、床鞍4、及升降台5的结构与卧式升降台铣床相同。立铣头1可以根据加工规定在垂直平面内调整角度,主轴2并可沿轴线方向进行调整或作进给运动。综上所述,升降台式铣床的优点是工艺范围较广泛,工作时切削加工的高低位置不变,有助于操作者的观测加工情况,且机床的操纵手柄较集中,便于调整
8、及操纵。其缺陷是工作台支承在成悬臂状态的升降台上,且层次多,因而刚性较差,不适合进行重型切削及加工大型工件。1.2 X52k立式升降台铣床其重要组成部分:1.2.1 铣头:立铣头安装于卧式铣床主轴端,由铣床主轴以传动比i=1驱动立铣头主轴回转,使卧式铣床起立式铣床的功用,从而扩大了卧式铣床的工艺范围。立铣头主轴在垂直平面内最大转动角度为45,其转速与铣床主轴转速相同。1.2.2 主轴:它是一根空心的阶梯轴,前端内部有锥度为7:24的锥孔,用来安装铣刀刀杆。1.2.3 工作台:它可沿转台上面的燕尾导轨移动,带动安装在工作台上的工件纵向进给运动。1.2.4 床鞍: 它用来固定和支撑铣床上所有部件。
9、其内部安装主轴、主轴变速箱、电器设备及润滑油泵等部件。1.2.5 升降台:它可沿床身的垂直导轨移动,以调解工作台台面到主轴之间的距离,或者作垂直进给运动。在升降台的内部装有进给运动电动机和进给变速机构。1.3 X52K型立式铣床立铣头设计机床重要技术参数:工作台尺寸(长X宽):320X1250 毫米工作台最大行程:纵向机动680毫米:手动700毫米横向机动240毫米:手动255毫米垂直机动350毫米:手动370毫米主轴孔径 : 29毫米主轴端孔锥度: 7:24主轴转速范围:(18级)30-1500转/分进给范围(18级):纵向23.5-1180毫米/分横向 15-786毫米/分垂直8-394毫
10、米/分快速进给量:纵向2300毫米/分横向 1540毫米/分垂直770毫米/分主轴轴向移动距离 70毫米/分主轴端面到工作台面间的距离 30-40毫米主轴中心线到床身立柱导轨间距离70毫米床身垂直导轨到工作台面中心距离 215-515毫米刀杆直径: (三种) 23、27、32毫米快速进给量:纵向与横向 2300毫米/分垂直766.6毫米/分主电机:功率 7.5千瓦转速 1450转/分 1.4国内外机床的发展现状20世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用,计算机及控制技术在机械制造设备中的应用是世纪内制造业发展的最重大的技术进步。自从1952年美国第1台数控铣床问世至今已经历了50个年
11、头。 数控设备涉及:车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工以及各类专用机床,形成庞大的数控制造设备家族,每年全世界的产量有1020万台,产值上百亿美元。 世界制造业在20世纪末的十几年中经历了几次反复,曾一度几乎快成为夕阳工业,所以美国人一方面提出了要振兴现代制造业。90年代的全世界数控机床制造业都通过重大改组。如美国、德国等几大制造商都通过较大变动,从90年代初开始已出现明显的回升,在全世界制造业形成新的技术更新浪潮。如德国机床行业从2023年至今已接受3个月以后的订货协议,生产任务饱满。 我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展的阶段,许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来
12、说,技术水平不高,质量不佳,所以在90年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整,经历了几年最困难的萧条时期,那时生产能力降到50,库存超过4个月。从1995年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场,加强限制进口数控设备的审批,投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关,对数控设备生产起到了很大的促进作用,特别是在1999年以后,国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金,使数控设备制造市场一派繁荣。从2023年8月份的上海数控机床展览会和2023年4月北京国际机床展览会上,也可以看到多品种产品的繁荣景象。但也反映了下列问题: () 低技术水平的产品竞争剧烈,互相靠压价促销; ()
13、 高技术水平、全功能产品重要靠进口; () 配套的高质量功能部件、数控系统附件重要靠进口; () 应用技术水平较低,联网技术没有完全推广使用; () 自行开发能力较差,相对有较高技术水平产品重要靠引进图纸、合资生产或进口件组装。 当今世界工业国家数控机床的拥有量反映了这个国家的经济能力和国防实力。目前我国是全世界机床拥有量最多的国家(近300万台),但我们的机床数控化率仅达成1.9左右,这与西方工业国家一般能达成20的差距太大。日本不到80万台的机床却有近10倍于我国的制造能力。数控化率低,已有数控机床运用率、开动率低,这是发展我国21世纪制造业必须一方面解决的最重要问题。每年我们国产全功能数
14、控机床30004000台,日本1年产5万多台数控机床,每年我们花十几亿美元进口70009000台数控机床,即使这样我国制造业也很难把行业中数控化率大幅度提上去。因此,国家计委、经贸委从“八五”、“九五”就提出数控化改造的方针,在“九五”期间,我协会也曾做过调研。当时提出数控化改造的设备可达810万台,需投入80100亿资金,但得到的经济效益将是投入的510倍以上。因此,这两年来承担数控化改造的公司公司大量涌现,甚至尚有美国公司加入。“十五”刚刚开始,国防科工委就明确提出了在军工公司中投入6.8亿元,用于对1.21.8万台机床的数控化改造。 数控技术通过50年的2个阶段和6代的发展: 第1阶段:
15、硬件数控() 第1代:1952年的电子管 第2代:1959年晶体管分离元件 第3代:1965年的小规模集成电路。第2阶段:软件数控() 第4代:1970年的小型计算机 第5代:1974年的微解决器 第6代:1990年基于个人机() 第6代的系统优点重要有: (1) 元器件集成度高,可靠性好,性能高,可靠性已可达成万小时以上; (2) 基于平台,技术进步快,升级换代容易; (3) 提供了开放式基础,可供运用的软、硬件资源丰富,使数控功能扩展到很宽的领域(如、,连接网卡、声卡、打印机、摄影机等); (4) 对数控系统生产厂来说,提供了优良的开发环境,简化了硬件。 目前,国际上最大的数控系统生产厂是
16、日本公司,1年生产5万套以上系统,占世界市场约40左右,另一方面是德国的西门子公司约占15以上,再次是德海德汉尔,西班牙发格,意大利菲亚,法国的,日本的三菱、安川。 国产数控系统厂家重要有华中数控、北京航天机床数控集团、北京凯恩帝、北京凯奇、沈阳艺天、广州数控、南京新方达、成都广泰等,国产数控生产厂家规模都较小,年产都还没有超过300400套。 近2023数控机床为适应加工技术发展,在以下几个技术领域都有巨大进步。 (1) 高速化 由于高速加工技术普及,机床普遍提高各方面速度,车床主轴转速由30004000r/min提高到800010000r/min,铣床和加工中心主轴转速由40008000r
17、/min提高到12023r/min、24000r/min、40000r/min以上快速移动速度由过去的1020m/min提高到48m/min、60m/min、80m/min、120m/min在提高速度的同时规定提高运动部件起动的加速度,其已由过去一般机床的0.5G(重力加速度)提高到1.52G,最高可达15G,直线电机在机床上开始使用,主轴上大量采用内装式主轴电机。(2) 高精度化 数控机床的定位精度已由一般的0.010.02mm提高到0.008mm左右,亚微米级机床达成0.0005mm左右,纳米级机床达成0.0050.01,最小分辨率为1nm(0.000001)的数控系统和机床已有产品。 数
18、控中两轴以上插补技术大大提高,纳米级插补使两轴联动出的圆弧都可以达成1的圆度,插补前多程序段预读,大大提高插补质量,并可进行自动拐角解决等。 (3) 复合加工、新结构机床大量出现 如5轴5面体复合加工机床,5轴5联动加工各类异形零件。也派生出各新奇的机床结构,涉及6轴虚拟轴机床,串并联铰链机床等。采用特殊机械结构,数控的特殊运算方式,特殊编程规定。 (4) 使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床“如虎添翼”。如内冷钻头由于使高压冷却液直接冷却钻头切削刃和排除切屑,在钻深孔时大大提高效率。加工钢件切削速度能达1000m/min,加工铝件能达5000m/min。(5) 数控机床的开放性和联网管理,已
19、是使用数控机床的基本规定,它不仅是提高数控机床开动率、生产率的必要手段,并且是公司合理化、最佳化运用这些制造手段的方法。因此,计算机集成制造、网络制造、异地诊断、虚拟制造、异行工程等等各种新技术都在数控机床基础上发展起来,这必然成为21世纪制造业发展的一个重要潮流。1.5机床的发展趋势制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱,机械制造是制造业的核心。数控技术的应用使得传统的制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,它对国民生计起着越来与重要的作用。当前数控技术及其装备的发展的趋势:1、高速、精密化 2、可靠性 3、数控机床设计CAD化、功能多样
20、化 4、智能化、网络化、柔性化、集成化 5、开放性 6、复合性 7、串行总线计算机数控系统 8、重视新技术标准、规范的建立。2.方案的设计2.1传动装置的设计机械传动装置的总体设计涉及分析拟定传动方案,选择电动机型号,合理分派传动比及计算传动装置的运动和动力参数等内容。它为各级传动件设计和装配图绘制提供依据。2.1.1分析拟定传动方案机器常由原动机、传动装置及工作部分组成。合理的传动方案不仅满足工作部分的规定,并且还要工作可靠、结构简朴紧凑、加工简朴、成本低、传动效率高以及使用和维护方便。 因此, 设计时应先保证重点,并统筹兼顾其他条件。分析和选择传动机构的类型及组合,合理布置传动顺序,是拟定
21、传动方案的重要一环,通常考虑以下几点:(1) 带传动 由于其承载能力较低,在传递相同转矩时, 结构尺寸较其它传动形式较大,但传动平稳,能吸振缓冲,因此用于传动系统的高速级。(2) 链传动 运转不平稳,且有冲击,以布置在传动的低速级。(3) 蜗杆传动 传动比较大,承载能力较齿轮传动低,故一般放在高速级,获得较小的结构尺寸和较高的齿面相对滑动速度,以便于形成液体动压润滑膜,提高承载能力和传动效率。 (4) 斜齿圆柱齿轮传动 因斜齿圆柱齿轮加工较困难,相对可用于高速级,并限制传动比。(5) 开式齿轮传动 其工作环境一般较差,润滑条件不好, 故寿命较短,宜布置在传动装置的低速级。故X52K立式铣床立铣
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