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机床技术也得到了飞快的发展，逐 渐形成了 较为成熟的产品。从 CIMT2007展会上所展机床情况来 看，我国五轴联动数控机床已经形 成了品种多样、技术 成熟、拥有自
主技术知识产权的特点151。沈阳机 床展出 了适合于航空工业钛合金和 铝合金机框加工的主轴 /I、B轴摆 动的VMC25100u五轴立式加工中心。 这类产品长期以 来一直依靠国外进 口，是国外限制出口的髙科技产品，
北京信息科技大学学士论文开题报告
立式加工中心工作台的设计与特性分 析
Vertical Machining Center Workbench Design and Characteristi姓cs名A：na马ly云si治s
学号： 2014010503
专业：机械设计
目录
1 课题综述 2 国内外研究现状与发展趋势 3 研究目标、内容及拟解决的问题 4 实现方法、预期的目标 计5划 进度安排 6 主要参考文献
3研究目标、内容及拟解决的问题
3.2拟解决的问题
1. 对工作台的可能出现的问题进行评估预测（比如会 出现爬行，机械振动等），优化这些问题。
2. 首先是结构形式的确定，选择合理的形式和尺寸。 工作台的设计重要的是在满足设计要求的前提下实 现结构的最简化、重量的最轻巧，因此设计的刚度、 强度和稳定性计算是设计研究的主要问题。
2 国内外研究现状与发展趋势
2.1国内外研究现状
1.国内研究现状
由于我国工业基础薄弱，国外同 类产品的技术封 锁，国内五轴联动 数控机床相对于国外整体水平还较
低，具体体现在关键功能还不能自 主研发或者与国外 同类产品比，稳
定性、精度等相差较大。但是在国 家相 关政策的支持及相关企业、学 校等部门的努力下，我国 五轴数控
3. 工作台装配图及其关键零件的绘制和运动仿真。、
4 实现方法及预期目标
4.1实现方法
1. 根据设计要求和原始资料 进行初步的计算：查找相 关资料并阅读，并最终确 定结构方案；
2. 设计并计算工作台部分的 主要零部件，如传动部件、 支撑部件、控制电机等。
标驱动装置的广泛使用，使得国外 机床进给机构实现 了高速、低损
耗、高精度、高效率的目标 |5^DMG公司 的DMC165在配上了 旋转工作台后，可以进行五轴联
动的数控加工。该机床的最高转速 可达到30 000 r/ min,由于采用高性 能直线电机驱动，其最快移动可达 到90mwk.baidu.commin，加速度2 g。
这是我国五轴联动数控机床产业的 一重大突破。
2.国外研究现状
当前国外五轴联动数控机床以 欧美、日本为代 表，这些国家的
五轴联动数控机床代表了当今五轴 联 动数控机床发展的最髙水平。 目前国外著名机床厂五 轴联动数
控机床技术发展重点可归结为：高 速、高精 度、环保、智能、复合 化。力矩电机在国外作为回转坐
2 国内外研究现状与发展趋势
2.2发展趋势
1. 高速、高效率。
2. 高可靠性。
3. 高精度。
4. 复合化。
5. 智能化、网络化、柔性化。
3研究目标、内容及拟解决的问题
3.1研究内容及目标
1）立式加工中心工作台的总体设计，包括总体 结构设计，运动方案、进给运动方案、道具方案 等设计； 2）工作台的机械系统的设计计算，包括进给运 动系统的设计计算，以及机械强度校核等； 3）工作台运动电机和滚珠丝杠的选择； 4）用三维设计软件设计有关零部件，并进行装
1 课题综述
1.12五轴联动立式加工中心工作台的特点
1. 保持刀具最佳切削状态，改善切削条件 如上图，在左图中三轴切削方式，当切削刀具向顶端或
工件边缘移动时，切削状态逐渐变差。而要在此处也保持 最佳切削状态，就需要旋转工作台。而如果我们要完整加 工一个不规则平面，就必须将工作台以不同方向旋转多次。 可以看见，五轴机床还可以避免球头铣刀中心点线速度为0 的情况，获得更好的表面质量。
在现有的三坐标联动数控机床 的工作台上再增加两个旋转自由
1 课题综述
1.12五轴联动立式加工中心工作台的分类
五轴联动立式加工中心的分类：五轴联动加工中心有 摇篮式、立式、卧式、NC工作台+NC分度头、NC工作台 +90°B轴、NC工作台+45°B轴、NC工作台+通用卧式五轴 联动数控机床 A轴、二轴NC 主轴等。 (1)双摆头形式（+A ,+C） (2)俯垂型摆头式（+B ,+C 刀具） (3)双转台形式(NC工作台) (4)俯垂型工作台式（+B ,+CNC工作台） (5)一摆一转形式（+A ,NC工作台）
1 课题综述
1.12五轴联动立式加工中心工作台的特点
2. 有效避免刀具干涉 如上图，针对航空航天领域内应用的叶轮、叶片和整体
叶盘等零件，三轴设备由于干涉原因无法满足工艺要求。 而五轴机床就可以满足。同时五轴机床还可以使用更短的 刀具进行加工，提升系统刚性，减少刀具的数量，避免了 专用刀具的产生。
1 课题综述
1.12五轴联动立式加工中心工作台的特点
3. 减少装夹次数，一次装 夹完成五面加工
如右图可以看出五轴加工 中心还可以减少基准转换， 提高加工精度。在实际加 工中，只需一次装夹，加 工精度更容易得到保证。 同时五轴加工中心由于过 程链的缩短和设备数量的 减少，工装夹具数量、车 间占地面积和设备维护费 用也随之减少。这意味着 您可以用更少的夹具，更 少的厂房面积和维护费用，
2
1 课题综述
1.1 五轴联动立式加工中心工作台介绍
五轴机床（5 Axis Machining），顾名思义，是指在 X、Y、Z，三根常见的直线轴上 加上两根旋转轴。A、B、C三轴 中的两个旋转轴具有不同的运动 方式，以满足各类产品的技术需 求。而在5轴加工中心的机械设计 上，机床制造商始终坚持不懈地 致力于开发出新的运动模式，以 满足各种要求。综合目前市场上 各类五轴机床，其机械结构形式 多种多样。
1 课题综述
1.12五轴联动立式加工中心工作台的特点
1、可有效避免刀具干涉 2、对于直纹面类零件，可采用侧 铣方式一刀成型 3、对一般立体型面特别是较为平 坦的大型表面，可用大直径端铣 刀端面贴近表面进行加工 4、可一次装卡对工件上的多个空 间表面进行多面、多工序加工 5、五轴加工时，刀具相对于工件 表面可处于最有效的切削状态。
主技术知识产权的特点151。沈阳机 床展出 了适合于航空工业钛合金和 铝合金机框加工的主轴 /I、B轴摆 动的VMC25100u五轴立式加工中心。 这类产品长期以 来一直依靠国外进 口，是国外限制出口的髙科技产品，
北京信息科技大学学士论文开题报告
立式加工中心工作台的设计与特性分 析
Vertical Machining Center Workbench Design and Characteristi姓cs名A：na马ly云si治s
学号： 2014010503
专业：机械设计
目录
1 课题综述 2 国内外研究现状与发展趋势 3 研究目标、内容及拟解决的问题 4 实现方法、预期的目标 计5划 进度安排 6 主要参考文献
3研究目标、内容及拟解决的问题
3.2拟解决的问题
1. 对工作台的可能出现的问题进行评估预测（比如会 出现爬行，机械振动等），优化这些问题。
2. 首先是结构形式的确定，选择合理的形式和尺寸。 工作台的设计重要的是在满足设计要求的前提下实 现结构的最简化、重量的最轻巧，因此设计的刚度、 强度和稳定性计算是设计研究的主要问题。
2 国内外研究现状与发展趋势
2.1国内外研究现状
1.国内研究现状
由于我国工业基础薄弱，国外同 类产品的技术封 锁，国内五轴联动 数控机床相对于国外整体水平还较
低，具体体现在关键功能还不能自 主研发或者与国外 同类产品比，稳
定性、精度等相差较大。但是在国 家相 关政策的支持及相关企业、学 校等部门的努力下，我国 五轴数控
3. 工作台装配图及其关键零件的绘制和运动仿真。、
4 实现方法及预期目标
4.1实现方法
1. 根据设计要求和原始资料 进行初步的计算：查找相 关资料并阅读，并最终确 定结构方案；
2. 设计并计算工作台部分的 主要零部件，如传动部件、 支撑部件、控制电机等。
标驱动装置的广泛使用，使得国外 机床进给机构实现 了高速、低损
耗、高精度、高效率的目标 |5^DMG公司 的DMC165在配上了 旋转工作台后，可以进行五轴联
动的数控加工。该机床的最高转速 可达到30 000 r/ min,由于采用高性 能直线电机驱动，其最快移动可达 到90mwk.baidu.commin，加速度2 g。
这是我国五轴联动数控机床产业的 一重大突破。
2.国外研究现状
当前国外五轴联动数控机床以 欧美、日本为代 表，这些国家的
五轴联动数控机床代表了当今五轴 联 动数控机床发展的最髙水平。 目前国外著名机床厂五 轴联动数
控机床技术发展重点可归结为：高 速、高精 度、环保、智能、复合 化。力矩电机在国外作为回转坐
2 国内外研究现状与发展趋势
2.2发展趋势
1. 高速、高效率。
2. 高可靠性。
3. 高精度。
4. 复合化。
5. 智能化、网络化、柔性化。
3研究目标、内容及拟解决的问题
3.1研究内容及目标
1）立式加工中心工作台的总体设计，包括总体 结构设计，运动方案、进给运动方案、道具方案 等设计； 2）工作台的机械系统的设计计算，包括进给运 动系统的设计计算，以及机械强度校核等； 3）工作台运动电机和滚珠丝杠的选择； 4）用三维设计软件设计有关零部件，并进行装
1 课题综述
1.12五轴联动立式加工中心工作台的特点
1. 保持刀具最佳切削状态，改善切削条件 如上图，在左图中三轴切削方式，当切削刀具向顶端或
工件边缘移动时，切削状态逐渐变差。而要在此处也保持 最佳切削状态，就需要旋转工作台。而如果我们要完整加 工一个不规则平面，就必须将工作台以不同方向旋转多次。 可以看见，五轴机床还可以避免球头铣刀中心点线速度为0 的情况，获得更好的表面质量。
在现有的三坐标联动数控机床 的工作台上再增加两个旋转自由
1 课题综述
1.12五轴联动立式加工中心工作台的分类
五轴联动立式加工中心的分类：五轴联动加工中心有 摇篮式、立式、卧式、NC工作台+NC分度头、NC工作台 +90°B轴、NC工作台+45°B轴、NC工作台+通用卧式五轴 联动数控机床 A轴、二轴NC 主轴等。 (1)双摆头形式（+A ,+C） (2)俯垂型摆头式（+B ,+C 刀具） (3)双转台形式(NC工作台) (4)俯垂型工作台式（+B ,+CNC工作台） (5)一摆一转形式（+A ,NC工作台）
1 课题综述
1.12五轴联动立式加工中心工作台的特点
2. 有效避免刀具干涉 如上图，针对航空航天领域内应用的叶轮、叶片和整体
叶盘等零件，三轴设备由于干涉原因无法满足工艺要求。 而五轴机床就可以满足。同时五轴机床还可以使用更短的 刀具进行加工，提升系统刚性，减少刀具的数量，避免了 专用刀具的产生。
1 课题综述
1.12五轴联动立式加工中心工作台的特点
3. 减少装夹次数，一次装 夹完成五面加工
如右图可以看出五轴加工 中心还可以减少基准转换， 提高加工精度。在实际加 工中，只需一次装夹，加 工精度更容易得到保证。 同时五轴加工中心由于过 程链的缩短和设备数量的 减少，工装夹具数量、车 间占地面积和设备维护费 用也随之减少。这意味着 您可以用更少的夹具，更 少的厂房面积和维护费用，
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1 课题综述
1.1 五轴联动立式加工中心工作台介绍
五轴机床（5 Axis Machining），顾名思义，是指在 X、Y、Z，三根常见的直线轴上 加上两根旋转轴。A、B、C三轴 中的两个旋转轴具有不同的运动 方式，以满足各类产品的技术需 求。而在5轴加工中心的机械设计 上，机床制造商始终坚持不懈地 致力于开发出新的运动模式，以 满足各种要求。综合目前市场上 各类五轴机床，其机械结构形式 多种多样。
1 课题综述
1.12五轴联动立式加工中心工作台的特点
1、可有效避免刀具干涉 2、对于直纹面类零件，可采用侧 铣方式一刀成型 3、对一般立体型面特别是较为平 坦的大型表面，可用大直径端铣 刀端面贴近表面进行加工 4、可一次装卡对工件上的多个空 间表面进行多面、多工序加工 5、五轴加工时，刀具相对于工件 表面可处于最有效的切削状态。