五轴立式加工中心结构设计开题报告(2)
1.3课题研究的意义
受到技术发展的牵引，超精密加工的精度和尺寸微小程度越来越高，并且加工表面的结构也越来越复杂，材料去除率也大大提高。为了满足以上的加工需求，必须采用高速五轴联动加工中心进行加工。我国在这一方面的研究由于起步较晚，关于高速五轴联动加工中心的技术一直落后于西方国家。由于这一技术经常被用于军工航天领域，所以西方国家对我国的技术封锁也比较严密，虽然我国在这些领域大量进口国外的设备，但是其核心技术还是掌握在西方国家手中。可以这么说，实现多轴精密加工设备主体化，已成为一个国家在当今国际竞争中提高自身地位的重要保障之一。近年来我国对于这方面的研究也取得了长足的进步，推出了许多拥有自主知识产权的五轴联动数控加工设备，逐步追赶上西方国家的步伐，但是总体来说相比西方国家现今主流的机床设备研制来说差距仍然很大。在生产中还存在许多高精度零部件依赖进口，列如工作台部件、主轴部件等，在加工时废品率也比较高。基于以上种种我们把五轴联动加工中心的研究与开发作为高速精密多轴加工技术领域的一个重要课题来进行研究，提高我国的高速五轴精密加工技术，研制自己的五轴联动加工中心，这对于我国五轴联动加工设备的产业化，今儿促进经济、国防建设乃至提高整个国家的综合国力都将有及其深远的意义。
4. 课题研究的内容及可行性分析
4.1课题研究的主要内容
本课题主要研究的是五轴联动加工中心的总体布局以及主轴的结构设计。
4.1.1 加工中心主轴安放形式
加工中心根据主轴轴线在空间中的位置来分类可以分为两大类：1.主轴轴线呈水平放置的卧式加工中心；2.主轴轴线呈垂直放置的立式加工中心。
立式加工中心装卡方便，便于操作，易于观察加工情况，调试程序容易，应用广泛。但受立柱高度及换刀装置的限制，不能加工太高的零件，在加工型腔或下凹的型面时，切屑不易排出，严重时会损坏刀具，破坏已加工表面，影响加工的顺利进行。
卧式加工中心在工件一次装卡后，完成除安装面和顶面以外的其余四个表面的加工，它最适合加上箱体类零件。与立式加工中心相比较，卧式加工中心加工时排屑容易，对加工有利，但结构复杂．价格较高。
根据本课题的原始条件及数据，在满足技术要求的情况下，尽量选择结构较简单，成本较低的设计方案，所以，本设计采用的是主轴垂直的立式加工中心。
4.1.2 加工中心主轴结构形式
主轴的结构形式多种多样，在本设计中应当采用内装式电主轴，可以满足设计要求。
4.1.3五轴联动加工中心运动链主要形式
X、Y、Z轴实现方式 两个旋转轴实现方式 应用范围 优缺点
刀具X、Y、Z方向移动 刀具围绕两个平移轴摆动 移动龙门式五轴加工中心，加工具有复杂型面的大型、重型零件，例如飞机机翼，汽车车身大型钣金件冲压模具等。 优点：可以加工非常大的工件，理论上工件尺寸不受限制。缺点：主轴部件结构复杂，运动部件质量大，惯性力大，进给速度、加速度不能太高，并且由于在刀具侧运动副太多，弹性变形和导轨的滞留带来的误差非常大。
其中一个由工件移动来实现，另外两个由刀具移动来实现 刀具围绕两个平移轴摆动 固定龙门式五轴加工中心，机床的刚性较前一种好，可以加工大型，重型零件。 优点：可以加工大型、重型零件，机床刚性相对较好，精度较高。
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