毕业设计关于龙门加工中心的.doc

理工学院毕 业 设 计（论文）学生姓名： 王XX 学 号 2012xxxx 专 业： 机械设计制造及其自动化 题 目： 龙门机床发展状况 指导教师： 张天祥（副教授） 评阅教师： 崔洪天（教授） 2013年6月 河北科技大学理工学院毕业设计（论文）成绩评定表姓 名王XX学 号2012xxxx成 绩专 业机械设计制造及其自动化题 目龙门机床指导教师评语及成绩指导教师： 年 月 日评阅教师评语及成绩评阅教师： 年 月 日答辩小组评语及成绩答辩小组组长： 年 月 日答辩委员会意见学院答辩委员会主任： 年 月 日 注：该表一式两份，一份归档，一份装入学生毕业设计说明书（论文）中。毕 业 设 计 中 文 摘 要Title SCARA Robot Designed For TeachingAbstract 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. After 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, conducted 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 technology 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系列龙门加工中心技术简介 技术简介及行业发展状况 龙门加工中心是指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心，主要适用于加工大型零件。兰生主营台湾亚崴、乔崴进、匠泽三个品牌，以及西班牙尼古拉斯（Nicolas）和意大利西满斯（CMS）等品牌，其中有定梁、动梁、动柱、桥式五轴联动和高速加工等不同款式性能和用途。用户可根据产品加工需要作出不同选择。龙门加工中心，有定梁式（横梁固定、工作台转动），动梁式（横梁上下移动、工作台前后移动）动柱式（工作台固动，龙门架移动），桥式（工作台固定，横梁移动）也有以上复合形式的多类龙门加工中心。加工的特性、能力、针对的产品加工用途也不完全一样。兰生数控机床超市提供的龙门加工中心，为大型结构件和模具提出了解决方案兰生公司为用户提出龙门加工中心采购方案，主要有以下几种：一、从稳定性、可行性、经济性三个方面角度衡量、评价龙门加工中心成为首先。台湾生产龙门加工中心的起码要比国内早10年，甚至更长的时间。因此，已通过逐步改进完善，提高产品的稳定性、可靠性表现很好。同时，价格也比较便宜，事实也证明了一点，北京阿奇用亚威的龙门加工中心加工电火花机床的床身，使用10年，用户反映还保持了出厂精度。但国内除北一、济二、武重早先生产，其余品牌基本上是近年开始研发生产，还没有足够的事实来证明能做到以上三个方面 。二、用于重切削，从技术方面来考虑，应选用西欧产品，把技术与价格一并考虑，西班牙尼古拉斯是首选。三、用于汽车大型钣金如塑胶模具，台湾的亚威、乔威进、乔福、协鸿，四个品牌还可以了。每年，以上厂商都有以百计的台数为国内选用。四、用于表面光洁度高的大型模具和其他大规模产品加工，日本品牌有明显优势。 主要有大隈、东芝新日本工机。其中前二者没作为制造机床的工作母机，或高精度模具加工，后者用于加工高档模具、规格大的箱体结构件。五、五轴高速龙门加工中心，由于美、日对中国的技术封锁，一般不会输出，特别是对军工企业，在我国较多的是德国、意大利、西班牙。性价比高的适合重切削的高速五轴龙门，主要选用西班牙产品，同时台湾匠泽的高速五轴龙门加工中心也已进入大陆。六、轻质材料加工的龙门加工中心，西曼斯是最好的选择，一般用于汽车等模型加工，具有高速五轴大规格的特点。同时，价位也具有50万欧元左右。七、对于国产龙门加工中心，近年来，制造厂商很多，有的与国外合资合作，引进技术，有的通过国外采购主轴性等功能部件，然后配上龙门架、工作台和床声，大部分处于研发之中，成熟度与国外比，当然还有距离。但国产机床总要有这个过程，加上价格要便宜一些。兰生认为应该鼓励配套选用。一、 机床特性本机床介绍：横梁升降、龙门框架整体移动式镗铣加工中心，在继承传统龙门刚性强、稳定性好等特点的基础上，引进消化吸收先进的设计理念，利用有限元法进行力学分析，合理布筋，合理分布质量，使机床整体刚性强，静态精度和动态性能稳定可靠。具有同类机床先进水平，是一种高效率、高精度、高可靠性的先进设备。该机床工作台宽度均为3000毫米，工作台长度选择范围为12000毫米。该机床模块化程度高，零部件通用性强，全闭环控制，性能优良。可根据需要选配自动直角铣头、自动万能铣头，双摆铣头，加长直铣头，磨头，刀具测量系统等功能，满足平面、曲面和孔的加工要求。工作台固定，龙门框架移动，更适合超大、超重零件的加工，主要特点是利用龙门超强框架,实现超大的加工范围，刚性好、吸震性强、加工范围大、稳定性好、动态特性佳。机床具备铣削、镗削、钻削（钻、扩、铰）、攻螺纹、锪削等多种加工功能，零件一次装夹可同时完成零件五个面上的孔系及平面的加工。X轴：龙门框架移动，采用双边驱动方式，通过交流伺服电机和双齿消隙齿轮齿条传动机构，带动龙门框架实现X轴进给运动。 Y轴：镗铣头滑座在横梁上沿导轨作左右横向运动。 Z轴：滑枕在滑座上作上下垂直运动。 W轴：横梁沿立柱方向作上下移动。机床床身、立柱、工作台、横梁、主轴箱等大件均采用树脂砂造型、优质铸铁铸造，使机床得到高刚性和长久稳定的精度。X轴采用双边驱动方式，两边各有一套双交流伺服电机，消隙齿轮齿条传动机构，带动龙门框架实现X轴进给运动。在龙门框架两侧，床身上各有两条重载直线滚柱导轨，密布多个高承重滑块。双电机同步驱动加光栅尺检测，保证龙门框架在进给的同步和位置精度。横梁采用阶梯式结构，横梁横截面积大，导轨跨距大，翻转力矩小，结构刚性好。横梁与滑座，采用两条高精度直线滚动导轨，齿轮齿条传动，双电机消隙结构，专门的卸荷机构，减小导轨滑块变形，运行平稳，精度高。 Z轴采用大截面尺寸的方形滑枕，采用进口滚珠丝杠传动，两端采用进口丝杠专用轴承固定预拉伸结构，运行平稳、精度高。双缸液压平衡，实现Z轴高精度往复运动。W轴传动系统：两立柱上分别装两条导轨及一根滚珠丝杠，由两个交流伺服电机通过减速器减速后与滚珠丝杠副直联，同步驱动，实现横梁上下运动，横梁采用双缸液压伺服比例阀来控制平衡。主轴传动系统采用两级齿轮箱变速，速比可达1：14，最大扭矩可达4250NM,功率可达40KW,实现低速档大扭矩，高速档恒功率范围宽，大大提高了机床主轴的输出性能。主轴轴承采用进口高精密轴承，并配置主轴恒温冷却系统，防止热变形，满足高精度加工要求。刀具在主轴上安装采用蝶形弹簧拉紧，液压松刀机构。X、Y、Z、W轴伺服反馈系统采用进口光栅尺全闭环控制，保证机床高精度稳定运行，具有长期的精度保持性。液压系统包括主轴及横梁平衡，主轴自动松卡刀，整机运行可靠。液压站采用自动保压装置，确保液压平稳可靠。导轨和丝杠采用集中定时定量润滑系统，对各润滑点周期性供油，确保运动部件灵活可靠。主轴轴承、减速箱、丝杠轴承采用德国高速低温润滑脂，长久润滑，运动可靠。主轴系统的冷却采用恒温冷却方式，防止热变形，提高加工精度。刀具的冷却为水冷，可任意转换，满足不同工件的加工要求。机床配制有一把清洁气枪，用来清洁机床。工作台两侧各装一套排屑器，排屑器的上盖可以通过汽缸自动打开，取代了人工掀起的复杂工序。加工产生的铁屑通过链板的转动排到积屑小车。气动系统各功能通过PLC程序控制电磁阀实现，包括主轴中心吹气、主轴油冷等功能。气体通过气动三联件虑掉杂质和水分，防止不纯净的气体对机床损伤和腐蚀。镗铣头滑座装有四个调整油缸，通过电磁阀控制可使镗铣头实现正负30秒的前倾，后倾，垂直三种状态，这样可以避免加工工件出现扫刀现象。机床各导轨采用封闭防护罩，防止铁屑、冷却液进入机床内部，使导轨和丝杠免受腐蚀。刀库为60把机械手刀库，随机位置装刀，由机械手换刀装置完成还刀和送刀。机床可配直角铣头，双摆铣头，加长铣头。直角铣头具有C轴功能，分度单位2.5度/分，功率40Kw，最大输出扭矩4000Nm，分度范围180度；铣头放置于机床前方的头库，铣头有固定位置，换头由伺服电机驱动，自动交换。机床电器柜采用进口元器件，专业的布线技术，性能可靠。电柜可靠密封，工业空调防尘除湿，确保机床安全运行。数控系统可选择SIEMENS840D系统，交流伺服电机驱动，精度高性能先进。主轴电机45kw主轴转速1000rpm输出扭矩6000N.M交流伺服电机Y：27 Nm交流伺服电机X、W：65 Nm交流伺服电机Z：50 Nm二、主要技术参数产品型号单位XKH2630-120 工作台工作台尺寸mm300012000工作台承重t250T型槽尺寸mm36龙门有效宽度mm3580加工范围坐标行程X轴 mm12000坐标行程Y轴 mm4500坐标行程Z轴 mm1000坐标行程W轴mm2000主轴端面至工作台面距离mm0-2450定位精度执行标准JB/T8772.4-1998 X轴mm0.015/2000Y轴mm0.02Z/W轴mm0.005/0.01执行标准JISB6330 X/Y/Z/W轴mm0.005/300重复定位精度执行标准JB/T8772.4-1998 X轴mm0.005/2000Y轴mm0.016Z/W轴mm0.01/0.015执行标准JISB6330 X/Y/Z/W轴mm0.003/1000主轴转速范围rpm5-6000主轴锥孔HSK100滑枕截面尺寸mm480490进给快速移动速度X/Y轴mm/min10000Z/W轴mm/min8000进给速度mm/minZ/W：5-1950刀库刀库容量把32换刀方式随机地址换刀时间11刀具最大尺寸mm300500刀具最大重量Kg21.5机床重量t1750 电气总容量KVA250机床轮廓尺寸mm18000*900*7500三、数控系统 SINUMERIK 840D西门子 840D/840DSL 是由以下部件构成：HMI PCU50 各种类型的人机界面NCK NCU572.5 611D/S120 数字驱动系统 S7可编程控制器v 进给轴功能：进给倍率0%-200% 、进给倍率（轴专用）0%-200%、行程范围 正负9位十进制数、回转轴 无限旋转、最大速度300m/s、加速度控制、可编程加速度、跟随模式、测量系统1，2可选、插补进给速率、用于倒圆和倒角的单独路径进给、固定点停止功能、跟随模式。v 主轴功能：数字主轴 最大可编程数值范围0.0001-1000000、主轴速度倍率0%-200%、2档齿轮级、主轴定向、主轴转速限制、恒定切削速度、可通过PLC控制主轴（定位 摆动）、切换到进给轴运行方式、加工中进给轴同步、螺纹切入和退出路径、带补偿夹具的攻丝/刚性攻丝。v 插补：直线插补进给轴最大4轴、2D+n螺旋插补、通过圆心和端点的圆、通过插补点的圆、螺旋插补、通用插补器NURBS（非一致有理B样条）、可控倒圆间隙的连续路径方式。v 同步动作：快速输入输出 8个基于驱动的数字量输入 4个基于NC的数字量输入 8个基于驱动的数字量输入/输出 4个基于NC的数字量输入/输出、同步动作及高速辅助功能输出、通过同步动作对进给轴和主轴进行定位、异步子程序ASUB、带快速回退功能的中断子程序、跨方式动作。v 编程：符合DIN66025标准，具有高级语言编程特色的用户友好程序编辑器。非刚性攻丝、公制英制及混合尺寸、增加的参数技术、程序编制和加工可同时进行、通过程序逼近参考点、通过双端口RAM可进行快速交换NC-PLC程序,基于编成向导的工艺循环、文本编辑器支持（标记 复制 删除）、带图形编程/自由轮廓输入的轮廓计算器、参数输入的动画支持、铣削工艺循环、带岛的轮廓腔铣削、循环访问保护、可扩展编程支持、动态程序块缓存、数量可配置的零点偏移、最多2.5MB NC用户内存用于零件程序刀具偏移和补偿。v 模拟功能：二维模拟。v 操作方式：JOG、MDA、示教、自动、断点返回、预置。v 补偿功能：为实现刀具半径补偿可配置一定数量的中间块、反向间隙补偿、过象限误差补偿、丝杠螺距误差补偿、测量系统误差补偿、温度补偿、基于速度的前馈控制、基于加速度的前馈控制。v 显示功能：用户变量纯文本显示、工件实际数字系统、通过PLC菜单选择、CNC程序信息、用于编程报警和机床数据的在线帮助、关闭屏幕、8个等级的访问权保护、操作软件语言简体中文、可使用语言扩展、实际位置值显示、屏幕保护、操作状态简单文本显示。v 监控功能：工作区域限制、限位开关监控、位置监控、静止监控、夹紧监控、2D/3D保护区域、轮廓监控、PLC进给轴限制、主轴速度限制。v 诊断功能：报警和消息、可用于诊断的报警记录、PLC状态、故障纪录器可以针对诊断目的而启动。四、标准配置1数控系统12清洁气枪2主轴箱及主轴13排屑器及积屑小车3齿轮齿条14电器柜4消隙齿轮箱15电柜空调5滚珠丝杠16机床照明工作灯6直线导轨17导轨护罩7光栅尺18主轴及横梁平衡液压装置8冷却系统19RS232接口9润滑系统20安装垫铁及调整螺栓10气动系统21液晶显示器11电子手轮22随机技术文件五、主要部件明细序号名称产地、厂家序号名称产地、厂家1主轴及主轴箱国产名牌10气动三联件日本、不二越2主轴轴承德国、应纳11配电柜国产名牌3丝杠德国、布里斯12光栅尺德国、海德汉4丝杠轴承日本、三田13液压站中日合资5齿条及消隙齿轮箱德国、玆默曼14接触器德国、施科6直线导轨德国、亨利安15冷却泵国产名牌7集中润滑站国产名牌16拖链中德合资六、设备制造标准序列标准名称执行标准1龙门铣床精度检验JB/T 3028-19932线性和回转轴线的定位精度和重复定位精度JB/T 8772.4-1998JISB63303精加工试件精度JB/T 8771.7-19984机床检验通则GB/T 17421.1-19985机床安装水平GB/T 17421.1-1998- 11 -