毕业设计(关于龙门加工中心的)重点讲义资料

理工学院毕业设计（论文）

学生姓名：王XX 学号 2012xxxx

专业：机械设计制造及其自动化

题目：龙门机床发展状况

指导教师：张天祥（副教授）

评阅教师：崔洪天（教授）

2013年6月

河北科技大学理工学院毕业设计（论文）成绩评定表

注：该表一式两份，一份归档，一份装入学生毕业设计说明书（论文）中。

毕业设计中文摘要

XKH2630系列龙门加工中心技术简介技术简介及行业发展状况

龙门加工中心是指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心，主要适用于加工大型零件。兰生主营台湾亚崴、乔崴进、匠泽三个品牌，以及西班牙尼古拉斯（Nicolas）和意大利西满斯（CMS）等品牌，其中有定梁、动梁、动柱、桥式五轴联动和高速加工等不同款式性能和用途。用户可根据产品加工需要作出不同选择。

龙门加工中心，有定梁式（横梁固定、工作台转动），动梁式（横梁上下移动、工作台前后移动）动柱式（工作台固动，龙门架移动），桥式（工作台固定，横梁移动）也有以上复合形式的多类龙门加工中心。加工的特性、能力、针对的产品加工用途也不完全一样。兰生数控机床超市提供的龙门加工中心，为大型结构件和模具提出了解决方案

兰生公司为用户提出龙门加工中心采购方案，主要有以下几种：

一、从稳定性、可行性、经济性三个方面角度衡量、评价龙门加工中心成为首先。台湾生产龙门加工中心的起码要比国内早10年，甚至更长的时间。因此，已通过逐步改进完善，提高产品的稳定性、可靠性表现很好。同时，价格也比较便宜，事实也证明了一点，北京阿奇用亚威的龙门加工中心加工电火花机床的床身，使用10年，用户反映还保持了出厂精度。但国内除北一、济二、武重早先生产，其余品牌基本上是近年开始研发生产，还没有足够的事实来证明能做到以上三个方面。

二、用于重切削，从技术方面来考虑，应选用西欧产品，把技术与价格一并考虑，西班牙尼古拉斯是首选。

三、用于汽车大型钣金如塑胶模具，台湾的亚威、乔威进、乔福、协鸿，四个品牌还可以了。每年，以上厂商都有以百计的台数为国内选用。

四、用于表面光洁度高的大型模具和其他大规模产品加工，日本品牌有明显优势。主要有大隈、东芝新日本工机。其中前二者没作为制造机床的工作母机，或高精度模具加工，后者用于加工高档模具、规格大的箱体结构件。

五、五轴高速龙门加工中心，由于美、日对中国的技术封锁，一般不会输出，特别是对军工企业，在我国较多的是德国、意大利、西班牙。性价比高的适合重切削的高速五轴龙门，主要选用西班牙产品，同时台湾匠泽的高速五轴龙门加工中心也已进入大陆。

六、轻质材料加工的龙门加工中心，西曼斯是最好的选择，一般用于汽车等模型加工，具有高速五轴大规格的特点。同时，价位也具有50万欧元左右。

七、对于国产龙门加工中心，近年来，制造厂商很多，有的与国外合资合作，引进技术，有的通过国外采购主轴性等功能部件，然后配上龙门架、工作台和床声，大部分处于研发之中，成熟度与国外比，当然还有距离。但国产机床总要有这个过程，加上价格要便宜一些。兰生认为应该鼓励配套选用。

一、机床特性

本机床介绍：横梁升降、龙门框架整体移动式镗铣加工中心，在继承传统龙门刚性强、稳定性好等特点的基础上，引进消化吸收先进的设计理念，利用有限元法进行力学分析，合理布筋，合理分布质量，使机床整体刚性强，静态精度和动态性能稳定可靠。具有同类机床先进水平，是一种高效率、高精度、高可靠性的先进设备。

该机床工作台宽度均为3000毫米，工作台长度选择范围为12000毫米。该机床模块化程度高，零部件通用性强，全闭环控制，性能优良。可根据需要选配自动直角铣头、自动万能铣头，双摆铣头，加长直铣头，磨头，刀具测量系统等功能，满足平面、曲面和孔的加工要求。工作台固定，龙门框架移动，更适合超大、超重零件的加工，主要特点是利用龙门超强框架,实现超大的加工范围，刚性好、吸震性强、加工范围大、稳定性好、动态特性佳。机床具备铣削、镗削、钻削（钻、扩、铰）、攻螺纹、锪削等多种加工功能，零件一次装夹可同时完成零件五个面上的孔系及平面的加工。

X轴：龙门框架移动，采用双边驱动方式，通过交流伺服电机和双齿消隙齿轮齿条传动机构，带动龙门框架实现X轴进给运动。

Y轴：镗铣头滑座在横梁上沿导轨作左右横向运动。

Z轴：滑枕在滑座上作上下垂直运动。

W轴：横梁沿立柱方向作上下移动。

机床床身、立柱、工作台、横梁、主轴箱等大件均采用树脂砂造型、优质铸铁铸造，使机床得到高刚性和长久稳定的精度。

X轴采用双边驱动方式，两边各有一套双交流伺服电机，消隙齿轮齿条传动机构，带动龙门框架实现X轴进给运动。在龙门框架两侧，床身上各有两条重载直线滚柱导轨，密布多个高承重滑块。双电机同步驱动加光栅尺检测，保证龙门框架在进给的同步和位置精度。

横梁采用阶梯式结构，横梁横截面积大，导轨跨距大，翻转力矩小，结构刚性好。横梁与滑座，采用两条高精度直线滚动导轨，齿轮齿条传动，双电机消隙结构，专门的卸荷机构，减小导轨滑块变形，运行平稳，精度高。

Z轴采用大截面尺寸的方形滑枕，采用进口滚珠丝杠传动，两端采用进口丝

杠专用轴承固定预拉伸结构，运行平稳、精度高。双缸液压平衡，实现Z轴高精度往复运动。

W轴传动系统：两立柱上分别装两条导轨及一根滚珠丝杠，由两个交流伺服电机通过减速器减速后与滚珠丝杠副直联，同步驱动，实现横梁上下运动，横梁采用双缸液压伺服比例阀来控制平衡。主轴传动系统采用两级齿轮箱变速，速比可达1：14，最大扭矩可达4250NM,功率可达40KW,实现低速档大扭矩，高速档恒功率范围宽，大大提高了机床主轴的输出性能。主轴轴承采用进口高精密轴承，并配置主轴恒温冷却系统，防止热变形，满足高精度加工要求。

刀具在主轴上安装采用蝶形弹簧拉紧，液压松刀机构。

X、Y、Z、W轴伺服反馈系统采用进口光栅尺全闭环控制，保证机床高精度稳定运行，具有长期的精度保持性。

液压系统包括主轴及横梁平衡，主轴自动松卡刀，整机运行可靠。液压站采用自动保压装置，确保液压平稳可靠。

导轨和丝杠采用集中定时定量润滑系统，对各润滑点周期性供油，确保运动部件灵活可靠。

主轴轴承、减速箱、丝杠轴承采用德国高速低温润滑脂，长久润滑，运动可靠。

主轴系统的冷却采用恒温冷却方式，防止热变形，提高加工精度。刀具的冷却为水冷，可任意转换，满足不同工件的加工要求。机床配制有一把清洁气枪，用来清洁机床。

工作台两侧各装一套排屑器，排屑器的上盖可以通过汽缸自动打开，取代了人工掀起的复杂工序。加工产生的铁屑通过链板的转动排到积屑小车。

气动系统各功能通过PLC程序控制电磁阀实现，包括主轴中心吹气、主轴油冷等功能。气体通过气动三联件虑掉杂质和水分，防止不纯净的气体对机床损伤和腐蚀。

镗铣头滑座装有四个调整油缸，通过电磁阀控制可使镗铣头实现正负30秒的前倾，后倾，垂直三种状态，这样可以避免加工工件出现扫刀现象。

机床各导轨采用封闭防护罩，防止铁屑、冷却液进入机床内部，使导轨和丝杠免受腐蚀。

刀库为60把机械手刀库，随机位置装刀，由机械手换刀装置完成还刀和送刀。

机床可配直角铣头，双摆铣头，加长铣头。直角铣头具有C轴功能，分度单位2.5度/分，功率40Kw，最大输出扭矩4000Nm，分度范围±180度；铣头放置于机床前方的头库，铣头有固定位置，换头由伺服电机驱动，自动交换。

机床电器柜采用进口元器件，专业的布线技术，性能可靠。电柜可靠密封，工业空调防尘除湿，确保机床安全运行。

数控系统可选择SIEMENS840D系统，交流伺服电机驱动，精度高性能先进。

主轴电机45kw

主轴转速1000rpm

输出扭矩6000N.M

交流伺服电机Y：27 Nm

交流伺服电机X、W：65 Nm

交流伺服电机Z：50 Nm

二、主要技术参数

三、数控系统 SINUMERIK 840D

西门子 840D/840DSL 是由以下部件构成：

HMI PCU50 各种类型的人机界面

NCK NCU572.5

611D/S120 数字驱动系统

S7可编程控制器

进给轴功能：进给倍率0%-200% 、进给倍率（轴专用）0%-200%、行程范围正负9位十进制数、回转轴无限旋转、最大速度300m/s、加速度控制、可编程加速度、跟随模式、测量系统1，2可选、插补进给速率、用于倒圆和倒角的单独路径进给、固定点停止功能、跟随模式。

主轴功能：数字主轴最大可编程数值范围0.0001-1000000、主轴速度倍率0%-200%、2档齿轮级、主轴定向、主轴转速限制、恒定切削速度、可通过PLC控制主轴（定位摆动）、切换到进给轴运行方式、加工中进给轴同步、螺纹切入和退出路径、带补偿夹具的攻丝/刚性攻丝。

插补：直线插补进给轴最大4轴、2D+n螺旋插补、通过圆心和端点的圆、通过插补点的圆、螺旋插补、通用插补器NURBS（非一致有理B样条）、可控倒圆间隙的连续路径方式。

同步动作：快速输入输出 8个基于驱动的数字量输入 4个基于NC的数字量输入 8个基于驱动的数字量输入/输出 4个基于NC的数字量输入/输出、同步动作及高速辅助功能输出、通过同步动作对进给轴和主轴进行定位、异步子程序ASUB、带快速回退功能的中断子程序、跨方式动作。

编程：符合DIN66025标准，具有高级语言编程特色的用户友好程序编辑器。非刚性攻丝、公制英制及混合尺寸、增加的参数技术、程序编制和加工可同时进行、通过程序逼近参考点、通过双端口RAM可进行快速交换NC-PLC程序,基于编成向导的工艺循环、文本编辑器支持（标记复制删除）、带图形编程/自由轮廓输入的轮廓计算器、参数输入的动画支持、铣削工艺循环、带岛的轮廓腔铣削、循环访问保护、可扩展编程支持、动态程序块缓存、数量可配置的零点偏移、最多2.5MB NC用户内存用于零件程序刀具偏移和补偿。

模拟功能：二维模拟。

操作方式：JOG、MDA、示教、自动、断点返回、预置。

补偿功能：为实现刀具半径补偿可配置一定数量的中间块、反向间隙补偿、过象限误差补偿、丝杠螺距误差补偿、测量系统误差补偿、温度补偿、基于速度的前馈控制、基于加速度的前馈控制。

显示功能：用户变量纯文本显示、工件实际数字系统、通过PLC 菜单选择、CNC程序信息、用于编程报警和机床数据的在线帮助、关闭屏幕、8个等级的访问权保护、操作软件语言简体中文、可使用语言扩展、实际位置值显示、屏幕保护、操作状态简单文本显示。

监控功能：工作区域限制、限位开关监控、位置监控、静止监控、夹紧监控、2D/3D保护区域、轮廓监控、PLC进给轴限制、主轴速度限制。

诊断功能：报警和消息、可用于诊断的报警记录、PLC状态、故障纪录器可以针对诊断目的而启动。

四、标准配置

五、主要部件明细

六、设备制造标准