高速立式加工中心z轴进给系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

背景：在高速发展的现代，高精度的装备都需要高精度的数控机床来进行加工，而装备工业的技术水平和现代化程度决定这整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备更是发展高新技术产业和尖端工业的重要基础。高速立式加工中心已经成为制造业的高新技术发展的方向之一，同时也是高档数控机床和难加工材料零件的生产过程中应用最为广泛的高档数控机床之一。

意义：而随着高速加工中心的加工精度和加工效率的提高，机床的进给系统成为制约高水平加工中心的重要部分。同时加工中心的进给时数字控制的直接对象，倍加工工件最终坐标位置精度和轮廓精度都会受到进给运动的传动精度、灵敏度和稳定性的影响。因此研究高速立式加工中心Z轴进给系统对加工中心机床竞争有非常重要的意义。本课题的主要任务是研究高速立式加工中心进给系统的工作原理并完成其总体方案设计，采用AutoCAD软件完成进给系统机械部分的结构设计，Pro/e软件完成零部件的三维建模和装配。

2. 课题关键问题和重难点

进给系统公是高速加工中心重要组成部分，进给系统的传动质量会直接影响到机床的加工性能。所以加工中心对进给系统的要求主要集中在精度、稳定性和响应速度等方面。而高速加工中心得要求则更加高，为了满足加工中心的要求，进给系统则需要较高的传动精度、传动部件自身的刚度和强度、较小的摩擦阻力和小的运动惯量。

满足高精度和刚度，需要采用足够高传动精度和足够刚度的滚珠丝杠螺母副、蜗轮蜗杆副和支撑结构。为了提高精度，减少传动误差，对采用的各种机械零部件首先保证他们的加工精度，然后再采用合理的预紧机构来消除轴向传动间隙。通常进给系统中的摩擦阻力主要来自丝杠螺母副和导轨，为了减小摩擦阻力，通常会采用滚珠丝杠副、静压丝杠螺母副、滚动导轨、静压导轨和塑料导轨等。在满足零部件的强度和刚度的情况下，尽可能减小执行零部件的重量，减小旋转零部件的直径的重量，来达到减少运动零部件的运动惯量。

3. 国内外研究现状（文献综述）

随着科学技术和社会生产力的不断提升和发展，人们对于机械产品的生产率和加工质量提出了越来越高的要求，这促进了机械加工工艺过程自动化的发展。因此以实现多品种、小批量产品零件的高精度自动加工生产为目的的数控机床（numericalcontrol）应运而生，而且以非常快的速度发展成一种灵活、通用、能够适应产品频繁改编的柔性自动化机床。1948美国帕森斯公司（parsonsco.）在研制加工直升飞机叶片轮廓检验样板的机床时，首先提出了用计算机控制机床加工复杂曲线样板的新概念，并受到美国空军的委托与麻省理工学院（mit）伺服机构研究所进行合作，在1952年成功研制出世界上第一台用电子计算机控制的三坐标立式数控铣床。

经过进一步的发展，集合数控机床的功能并且加入了换刀装置的多功能机床出现了。1958年，美国kt公司首次把钻、铣、镗等多种工序集中在一台数控机床上，通过换到方式实现连续加工，研制出了世界上第一台加工中心。加工中心（machiningcenter）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到数控机床，他综合了计算机、自动控制、伺服驱动、精密测量和新型机械结构等方面的罪行技术成果，并且已经成为现代先进制造系统（fms，cims等）中的关键设备和基础单元。

高速立式加工中心具有很强的适应性，适用于航空航天、军工、汽车、能源等行业的中小型结构零件的加工。其三坐标单元结构便于组成生产线，实现全自动化的生产。从技术上来说，对于现代机床，高速立式加工中心常规机床具有独特有点：除了切削速度较快外，进给速度也相应的较快，使基本保持每次切削厚度不变，单位时间内的材料切除率大大提高，极大的提高了加工生产率；在切削速度怎驾到一定值之后，切削力可以降低30%左右，尤其是径向切削力的大幅减小，特别有利于薄壁件等刚性差的零部件的加工。

4. 研究方案

本课题的主要任务是研究高速立式加工中心进给系统的工作原理并完成其总体方案设计，采用AutoCAD软件完成进给系统机械部分的结构设计，Pro/e软件完成零部件的三维建模和装配。为了完成本课题的设计，必须要在设计之前做好准备工作，首先是搜集、查找和分析相关的资料，主要包括国内外高速立式加工中心的发展现状，加工中心进给系统设计方案等方面的基本资料。然后通过资料确定自己的设计方案，计算进给系统的零部件，设计滚珠丝杠副，选择伺服电动机等。

本课题研究设计的高速立式加工中心进给系统能够改善普通的立式加工中心的工作效率和质量。同时在这次毕业设计中复习和巩固自己的专业知识，加强自己对机械设计、2D和3D绘图软件的熟练度，提高自己的专业设计能力。

5. 工作计划

毕业设计前一学期末完成英文翻译，收集、查阅、文献资料并准备开题报告。

第1周完成英文翻译，提交英文翻译给指导老师批阅。英文翻译经指导老师批阅合格并确认后，译文和原文均上传至毕业设计管理系统。译文封面用标准模板。

第2周查阅文献资料，撰写开题报告。