文献综述-车床功能部件开发——动力刀塔三维模型设计

文献综述-车床功能部件开发——动力刀塔三维模型设计毕业设计,论文,文献综述题目: 车床功能部件开发——动力刀塔三维模型设计学院名称:机电工程学院专业班级: 机械设计制造及其自动化 1前言部分,阐明课题的研究背景和意义, 如今，世界已进入了全球制造的时代，缩短产业链，专注于自身核心竞争力的提高已成为了世界制造企业的变革趋势。

面对千差万别的制造业，如何以客户为中心，满足客户个性化的需求，为他们提供一个整体的最优化的解决方案是当今制造企业所面临的一个重要课题。

现代制造业的发展，对机床除了要求重量轻、成本低、使用方便和具有良好的性能外，还要求机床具有高的加工性能。

如在产品设计的过程中，工程技术人员在产品设计阶段能预测出产品[13]性能，将对提高产品的质量起到很大的作用。

目前，国内的机械加工多采用普通机床、组合机床和数控机床。

对于大多数零件的普通加工，可以用普通机床完成;对于一些复杂的且精度要求[2]较高的零件，多采用数控加工中心;组合机床多用于多孔钻削、多平面的铣削。

传统的数控车床的加工能力十分有限，一次装夹，只能实现车削或端面钻孔操作。

对于较复杂形状类零件的加工，需要在几种不同的加工机床间经过多次加工才能完成，因此就要经过多次的搬运、装夹、定位，这样不仅造成了加工周期的延长，降低了生产效率，而且由于多次装夹、定位，容易造成多次误差积累，也降低了加工精度，这些都违背了现代加工制造业所倡导的高效、高精度的要求。

20世纪70年代出现的加工中心及80年代出现的柔性制造系统，主要强调制造设备的柔性，即对小批量多品种零件的适应能力，重点考虑零件加工的可能性，而很少顾及产品加工过程链的长短，没能很好解决工序分散的问题。

随着数控机床性能的不断提高，机动加工时间越来越短，影响交货期的瓶颈主要在于机床辅助时间和工件在工序之间的滞留，减少工作地的数目也就意味[1]着缩短生产周期。

这时，以工序集约化的新型加工中心为先导的完整加工应运而生。

完整加工( complete machining )是指在一台机床上能加工完一个零件的所有工序，有时也可[1]能需要两台机床，所以也称为综合加工或复合加工。

它大大缩短了生产过程链，保证零件加工质量，极大地减少了加工过程中间辅助环节以及加工设备和工作地数量，提高了生产效率和设备利用率，降低了总体固定资产投资、生产运作成本和管理成本。

工件越复杂，它相对传统工序分散的生产方法而言，优势就越明显。

加工效率与精度是金属加工领域的永恒目标。

工序集约化不仅提高了工艺的有效性，由于零件在整个加工过程中只有一次装夹，加工的精度更容易获得保证。

近年来，完整加工有了很大进1展，工序集约化突飞猛进，扩展到回转体零件，首先是在数控车床上增加铣削加工，然后从车铣[1]复合加工到完整加工。

随着数控技术、计算机技术、机床技术以及加工工艺技术的不断发展，传统的加工理念已不能满足人们对加工速度、效率和精度的要求。

在这样的背景下，便出现了复合加工技术。

目前的复合加工技术主要表现为2种不同的类型，一种是以能量或运动方式为基础的不同加工方法的复合;另一种是以工序集中原则为基础的、以机械加工工艺为主的复合，车铣复合加工是近年来该[3]领域发展最为迅速的加工方式之一。

复合加工技术发展促进了加工效率的不断提高。

己经出现了各种机械加工方法组合的复合机床，能在一次装夹情况下，完成工件的大部甚至全部工序，减少安装定位误差，提高加工精度(质量);减少工序装卸辅助时间和物流时间，提高生产效率(成本、周期);减少了夹具及物流装备，降低成本及准备时间(成本、周期)。

2主题部分,阐明课题的国内外发展现状和发展方向～以及对这些问题的评述,2.1复合机床复合机床(Complex Machine Tools)，又称为复合加工机床，或多功能复合加工机床，是能够在一台主机上完成或尽可能完成从毛坯至成品的多种要素加工的机床。

复合机床一般都是数控机床或加工中心，即复合数控机床或复合加工中心。

复合加工机床由于其能在一台设备上完成多种加工要求的优点，满足当今社会对于机床高速度、高精度、高效率、高柔性的要求，吸引了众多机床制造商研究和开发。

复合加工机床具有的功能是随着时代的变化而变化的。

80年代中后期，开始出现车铣中心、磨削中心等，使复合加工得到扩展而不再局限于镗、铣等工序，90年代后期进一步发展了车铣中心、铣车中心、车磨中心等，近年来又出现由激光、电火花和超声波等特种加工方法与切削、磨削加工等方法组合的复合加工机床，使复合加工技术成为推动机床结构和制造工艺发展的一个新热点。

[3]与传统的数控机床相比，复合加工机床的具有的突出优势主要表现在以下几个方面。

(1)提高工序集中度，缩短产品制造工艺链。

复合加工机床可以实现一次装夹完成全部或者大部分加工工序，从而大大缩短了由于装夹改变导致的生产辅助时间，减少了工装卡具制造周期和等待时间，显著提高了生产效率。

(2)减少装夹及定位次数，提高加工精度。

装夹次数的减少避免了由于定位基准转化而导致的误差积累。

同时，目前的复合加工设备大都具有在线检测的功能，可以实现制造过程关键数据的在位检测和精度控制，从而提高产品的加工精度。

2(3)减少占地面积，降低生产成本。

虽然复合加工设备的单台价格比较高，但由于制造工艺链的缩短和产品所需设备的减少，以及工装夹具数量、车间占地面积和设备维护费用的减少，能够有效降低总体固定资产的投资，以及生产运作和管理的成本。

2.2复合机床的国内外发展现状及发展方向在全球机床制造和金属加工领域，复合加工技术已成为主要的发展趋势，并且在高速加工技术的有力支撑下，复合加工技术正以其强大的加工能力被不断发展和应用。

由于我国复合加工机床起步比较晚，最早研究的是车铣复合加工机床。

首台复合加工机床出现2001年中国国际机床展上，是由沈阳机床股份有限公司与德国MAXMULLER公司合作生产的车铣复合中心。

此后，复合加工机床不会仅停留在车削和铣削上，从淬火，磨削，压入到冷压成形，超声波加工，激光加[19]工等不同工种将都可能组合到一台机床上，朝着一台复合型加工机床的方向发展。

目前，复合加工机床日趋多样化，世界上主要的复合加工机床大体可分为三类:第一类是以车削为基础的复合加工机床，如车铣复合中心、小型五轴车铣复合中心、车铣复合加工单元等;第二类是以铣削为基础的复合加工机床，如五轴棒料加工中心;第三类为一磨削为基础的车磨复合加工机床，如车磨复合加工机和倒置式车磨复合中心。

(1)以车削为基础的复合加工机床这类机床在卧式车削中心和立式车削中心的基础上集成了铣削、钻削和攻丝、镗削、磨削以及滚齿和插齿等工艺方法，成为卧式或立式车铣复合加工机床。

具有代表性的有奥地利WFLMillTunTechnologies公司的M65和M60-G;日本MAZAK公司的100?、200?、300?系列，QTN100MS、250MSY、350M系列;德国INDEX公司的TRAUBTNX65;DMG公司的TWIN65[6]等多种卧式车铣复合加工机床。

奥地利WFLMillTunTechnologies公司的M65卧式车铣复合加工机床具有一定的代表性。

该机床总体采用传统卧式车床布局形式，床身采用高刚性的60?斜式床身结构，导轨为特殊设计的大尺寸直线导轨，具有高刚性和优良的抗振性。

床身左端为车削主轴箱，具备C轴功能。

右端为尾座装置。

斜式床身上部是车、铣、镗主轴装置，可沿纵向(Z轴)、横向(X轴)、径向(Y轴)进行直线运动和B轴的摆动回转运动。

此外，B轴还可以2.5?为单位分度，具有进行旋风车铣粗加工的能力。

斜式床身的下部是一个在纵向和横向均可机动控制的中心支架，用于端面和镗内孔加工不能使用尾座装置时支撑工件。

而M60-G在此位置是一个双刀盘式的车削回转刀架，在纵(Z1)轴、横向(X1轴)均可参与联动加工。

因而该机床具备X、Y、Z、B和C多轴插补联动功能。

在无人干预的情况下，进行车削、钻孔、铣削、磨削、枪钻、内外齿加工、车铣、圆弧铣削等加工任务。

该机床在主轴箱后面配备一个多达120把刀位的无磨损、免维护盘式刀库取代传统的链式刀库，可存放长达900mm、重达20kg的刀具。

换刀位置位于机床左端主轴箱主轴的上方，为减少换刀时车铣主轴往返移动带来的非生产性时间浪费，换刀位置在全纵向行程内编程置3于程序库内。

机床车铣主轴的下方配置的第二个刀具支撑附件采用独特坚固的燕尾槽结构，可以安装深孔钻刀杆、WFL系列镗刀杆、整体钻头、内型腔加工动力刀具和特殊型面镗刀等远大于标准刀具尺寸的大型刀具。

在机床右端主轴上方设有换刀台，可自动存取最多两把，长度可达1550mm、重达150kg的大型刀具。

深孔镗刀杆和内型腔加工动力刀具可装载多种加工刀具，可直接由左端刀库取刀，并且可由一独立的机床滑门操作，无需中断加工。

对工件内、外圆同时进[6]行加工时，可以达到极高的同轴度，同时又能保证镗孔和铣削表面的位置精度。

(2)以铣削为基础的复合加工机床这类机床在卧式加工中心和立式加工中心的基础上集成了车削、钻削和攻丝、镗削、磨削以及滚齿和插齿等工艺方法成为卧式或立式铣车复合加工机床。

如日本MAZAK公司的INTEGREXe-800 V/5、e-1 550Vl0卧式铣车复合加工机床在五轴卧式加工中心的工作台增加回转车削功能，可以在一次装卡下对圆型盘类零件实现车、铣等工序的完全加工。

INTEGREX e -500HS立式铣车复合加工机床则在机床左右两端各设一个带卡盘的回转主轴(右端卡盘可在轴向伸缩，可对长轴类零件进行顶卡加工，也可在左右两端同时进行对两个短轴类零件的车、铣等工序的加[6]工工作。

(3)以磨削为基础的车磨复合加工机床车磨复合机床研究方面，国内外已经有很多相关研究和生产。

瑞士MAGERLE公司的MGR型立式车磨复合加工机床，机床上方配有多个磨头和一个车刀架，可以对零件进行磨削和精车，实现了一次装夹，完成多种工艺加工;日本森精机制造所的IGV-3NT型磨头可回转式立式磨床，可在一次装夹下对零件内外圆和端面进行加工;瑞士STUDER公司的S33型万能数控磨床，可以在一次装夹下实现多线螺纹加工和内外圆、端面加工。

南京数控机床有限公司的N-094型数控双端面车磨复合机床是用于汽车刹车盘的双端面车和双端面磨加工的专用机床。

车磨复合加工提高[14]了加工精度，减少了零件的装夹时间以及砂轮的更换时间，提高了加工效率。

(4)以不同加工类型为基础的复合加工机床将多种不同的加工类型集成在一起，例如激光淬火与磨削加工集成的复合加工类型;切削、磨削、研磨加工集成的复合加工机床;铣削与激光三维加工集成的复合加工机床等。

未来的复合加工机床将结合数控技术、软件技术、信息技术、可靠性技术的发展向构件简约化、结构紧凑化、配置模块化和部件商品化方向发展。