立式钻铣床动力头设计与三维造型文献综述.doc

杭州电子科技大学毕业设计（论文）文献综述立式钻铳床动力头设计与三维造型文献综述题目组合机床现状及前景展望学院专业姓名班级学号机械工程学院机械设计制造及其自动化苏陈0801011108011119孙鲁涌指导教师组合机床现状及前景展望1.我国机床的发展简介现代社会中，人们为了高效、经济地生产各种高质量产品，口益广泛的使用各种 机器、仪器和工具等技术设备与装备为制造这些技术设备与装备，乂必须具备各种 加工金属零件的设备，诸如铸造、锻造、焊接、冲压和切削加工设备等由于机械零 件的形状精度、尺寸精度和表而粗糙度，目前主要靠切削加T•的方法来达到，特别是 形状复杂、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在机床上经过儿道甚至 儿十道切削加工工艺才能完成因此，机床是现代机械制造业中最重要的加工设备 机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其制造的经济性，进而决定着国民经济的 发展水平可以这样说，如果没有机床的发展，现代社会目前不可能达到现在物质文 明的高度一个国家要繁荣富强，必须实现工业、农业、国防和科学技术的现代化，这就需 要一个强大的机械制造业为国民经济各部门提供现代化得先进技术设备与装备，即各 种机器、仪器和工具等。

所以说，机床工业是机械制造业的“装备部”、“总工艺师”, 对国民经济发展起着重大作用因此，许多国家都十分重视本国机床工业的发展和机 床技术水平的提高，使本国国民经济的发展建立在坚实可靠的基础上我国的机床工业是在1949年新中国成立以后才开始建立起来的解放前，由于 长期的封锁统治和19世纪中叶以后帝国主义的侵略和掠夺，我国的工农业生产非常 落后，没有独立的机械制造业至解放前夕，全国只有少数城市的一些规模很小的机 械厂，制造少量简单的皮带车间、牛头刨床和砂轮等；1949年全国机床产量仅1000 多台，品种不到10个解放后，党和人民政府十分重视机床工业的发展在解放初期的三年经济恢 复时 期，就把一些原来的机械修配厂改建为专业厂；在随后开始的儿个五年计划期间，乂 陆续扩建、新建了一系列机床厂经过50多年的建设，我国机床工业从无到有，从 小到大，现在己经种类比较齐全，具有一定实力的机床工业体系，能生产5000多种 机床通用品种，数控机床1500多种；不仅装备了国内的工业，而且每年还有一定数 量的机床出口我国机床行业的发展是迅速的，成就是巨大的但由于起步晚、底子薄，与 世 界先进水平相比，还有较大差距。

为了适应我国工业、农业、国防和科学技术 现代 化的需要，为了提高机床产品在国际市场上的竞争能力，必须深入开展机床 基础理 论研究，加强工艺试验研究，大力开发精密、重型和数控机床，使我国的机床工业尽 早跻身于世界先进行列回转式多工位组合机床的国内、世界上第一台组合机床于1908年在美国问世， 30年代后组合机床在世界各国得到迅速发展至今，它已成为现代制造工程的关键 设备之一现代制造工程从各个角度对组合机床提出了愈来愈高的要求，而组合机床也在不 断吸取新技术成果而完善和发展在组合机床（图1）这类专用机床中，回转式（回转工作台式和鼓轮式）多工位合机 床和自动线占有重要位置因为这类组合机床是采用多工位、多轴、多面和多方向同 时加工工件的，因而具有很高的生产率同时，这样的机床，工件经加工出基准后上 机（线）或毛坯直接上机（线），可实现工件的全部加工并且，由于工件在加工过程中 往往是只需一次装夹，因而加工精度比较高因此，这类机床是内燃机行业或其它一 些大批量生产部门使用的重要技术装备单面和多面组合机床 （工件固定）组合机床多面多工位组合机床（工件在各个工位依次加移动工作台式组合机同转式多工 位组合机床自动线鼓轮式组合机床 （水平P1转轴线）单机 P1转工作台机床自动线其他形式机床384(7. 9%) 1007 (33. 1%)2015(41.5%)850(17. 5%)回转工作台组合机床（铅垂转周线）图1组合机床结构形式分类根据美国在1978^1983年这5年间对所生产的4856台组合机床所作的统计分析 表，叫转工作台组合机床占了］/3,自动线41.5%,如表1-1所示。

表1-1美国1978-1983年期间所生产的组合机床及其构成应用统计数字可以看出，回转工作台组合机床是仅次于自动线而为工业部门使 用较多的高效加工设备回转式务工位组合机床，特别适合于加工轮廓尺寸在250mm以内的中小零件这 类机床的应用主要集中于汽车、阀门、气动、液压、制锁、轻工仪表和电气等工业部门市场销量大，因此在国内外有许多从事其设计和制造的厂家如欧美的 rons—hoffen、Diedeoheim> witzig&Frank> Riello> 1MAS> AugustWenzler^ wiest 、Haaf、Rin（）Berard、K・ P. Pfiffner> J. Worner>Mikro>EugenBader> Kin-gsbury > H位llerllille> Etxe 一 TarSA和Posalux,日本的三协精机、岩田工机，前苏联 的哈尔科夫小型组合机床厂（X3MAC）和我国的大连组合机床研究所、大连机床厂、常 州机床厂和北方精密机械厂等其中，北方精密机械厂是我国唯一专门从事回转工 作台组合机床生产的专业厂，目前的生产能力为年产约30台据估计目前我国回转式多工位组合机床约占整个组合机床的4%,与机床工业发 达的国家相比，无论在数量上还是在技术上均存在一定差距。

因此，加速发展这类机 床，以满足四化建设的需要，是我国机床行业面临的一项任务3. 回转式多工位组合机床的结构配置及特点回转式多工位组合机床按其回转输送装置的旋转轴线所处位置，可分为回转工作 台式（铅垂轴线）和鼓轮式（水平轴线）两种而回转工作台乂可分为传统回转工作台、 悬挂回转工作台和环形工作台三种结构型式（图2）0同转工作台组合机床轴式多工位al合机床悬挂叵I转T.作台组合机床中央立柱式组合机床鼓轮式组合机床图2同转式多工位组合机床的配置形式所有叫转式多工位组合机床的共同特点是：工件沿回转工作台或鼓轮的圆周进行 输送；在各加工工位上配置完成不同加工工艺的动力头，加工时，工件固定不动，由 刀具实现旋转和进给机床的第一个工位系上料（手动或自动）工位，接着是加工和测 量工位有的机床为实现工件的全部加工，在加工工位间设置工件的转位或换夹工位 卸料可在第一个工位上、也可在最后一个工位上进行，这样可使上下料时间与机动时 间重叠从结构配置上说，回转式多工位组合机床实际上是一•种特殊型式的小型自动 线回转式多工位组合机床具有下列优点：1） 生产效率高；2） 机床结构配置有利于操作和调整人员接近加工区，便于迅速调整机床；3） 加工精度高（因加工过程中工件不需换夹）；4） 机床所占作业面积小；5） 在加工时间内，可采用单独设置的装卸工位进行手动或自动上下料；6） 在机床上儿乎可以实现所有的切削加工工艺，也可附加无屑加工工艺。

如：钻 削、深孔钻削、铁削、车削、切槽、皎削、拉削、插削、去毛刺以及简单的装配等4. 回转式多工位组合机床的组成组成回转式多工位组合机床的主要部件有回转分度装置、中间底座、鼓轮支架、 定位装置和动力头等这些部件的结构和技术性能，在很大程度上决定了回转式多工 位组合机床的结构型式及其技术水平回转式多工位组合机床的回转分度驱动一般采用电气机械、液压和气动等方式 应用液压和电气机械驱动的较多（鼓轮的回转分度一般为液压驱动）而使甩气动驱动 的较少液压由于可采用较高的工作压力，故其结构空间比气动的小目前，由于电 液比例阀的应用，而大大提高了工作台的分度转位速度，缩短了分度转位时间同时， 由于电液比例阀可改善机床的起动和缓冲性能，故也可改善工作台定位时的工作条 件电气机械驱动主要有马氏槽盘和圆柱凸轮间歇运动机构图所示是瑞士 Mirkron 公司回转工作台组合机床上所采用的圆柱凸轮间歇运动机构采用这种驭动装置， 工作台转位分度时平稳无冲击，故可采用一个高速电机进行驱动，从而缩短了辅助时 间回转工作台组合机床的中间底座和鼓轮式组合机床的鼓轮支架，从某种意义上 说，是这类机床的核心部件，因为组成机床的所有其它部件均是环绕着这种部件配置 的。

因此，中间底座（或鼓轮支架）的稳定性和刚性对机床的工作精度具有重要影响 中间底座和鼓轮支架虽然多数是采用铸铁结构，但目前采用焊接结构的也逐渐在增 多5. 回转工作台组合机床的分散和集中传动回转工作台组合机床的分散和集中传动回转工作台组合机床的传动结构基本上 有两种:分散传动和集中传动采用分散传动时，回转工作台分度传动和动力头的进 给传动互为独立这种结构的优点是，便于各部件的单独调整特别是在机床上有儿 种工件轮番生产时，机床的调整较为方便采用集中传动时，回转工作台的分度传动 和各动力头主轴的进给是由一个机械驱动装置集中驱动的，这种传动可保证所有部件 严格协调地工作，不会出现部件的误动作，从而提高机床工作的可性采用机械集中 传动还可减少热源对机工作精度的影响，同时，机械进给1十分定，也有利于提高工 件的加工质量但这传动不易改变切削参数，这样的机床专用都很强，因此，只适合 于加工单一品种且大批量生产的诸如电子元器件、喷油嘴等较小工件6. 回转式多工位组合机床的柔性化自80年代初以来，随着世界经济的增长和竞争的加剧，产品市场的需求日益向 满足个性化方向发展产品品种增多，投产批量相应减少（由大批向中小批发展），供 货期也越来越短。

用于单一品种生产的传统组合机床和自动线已难于满足多品种生产 的要求，组合机床制造业日益面临严峻的挑战，提高组合机床的柔性就成为关系到组 合机床制造业生存和发展的紧迫任务十多年来，许多组合机床制造厂先后开发了各 种NC通用部件，如NC动力滑台、CNC三坐标加工模块和NC动力头（加工模块）等, 并通过采用CNC控制和数据处理等技术来提高组合机床的柔性，以适应变型多品种加 工7. 发展趋向用户的需求和相关技术的进步是推动组合机床技术不断发展的主要动力近儿 年来，回转式多工位组合机床技术发展主要有以下趋向：1） 近十多年来，现有刀具材料和刀具性能的不断改善以及新的刀具材料（涂层碳 化鸨硬质合全、碳（氮）化钛硬质合金、陶瓷刀具材料、立方氮化硼和聚晶金 刚石等） 的出现和推广应用，使机床的切削速度和进给速度有了较大幅度的提高，从而使切削 基本时间大大缩短同时，随着驭动技术的进步，机床辅助时间也显著减少，目前， 回转工作台的分度时间一般为0.5~3.2秒这样M转式多工位组合机床的节拍时间也 随之缩短，目前，一般在6—30秒范围内2） 在机床上集成更多的加工工艺（包括各种切削工艺、成型工艺（滚压）和简单的 装配工艺等），进一步扩大了机床的工艺和应用范围。

3） 实现多面、多方向、多工位和多加工，进一步提高生产率4） 采用高精度端面齿盘定位和发展销定位，并采用滚珠预紧无间隙定位等，进一 步提高回转分度工作台和鼓轮的分度位精度5） 在加工流程中实现工件夹具的自转位或工件自动换夹，从而在一台机床上现 工件五面加工或完成从工件毛坯到成品全部加工6） 采用自动上下料装置，实现工件工的全部自动化7） 采用刀具尺寸测量控制和功能监系统，进一步提高机床的加工精度、自动水平 和利用率。