开题报告（理工类）
设计题目
五轴联动数控铣床设计
学生姓名
学号
专业
一、课题的目的意义：
五轴联动数控机床是数控机床制造技术的标志性产品，是数控技术中难度最大、应用范围最广的技术。国际上把五轴联动加工技术作为一个国家工业化水平的标志。它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工，是船舶、航天航空、模具、高精密仪器等民用工业和军工部门迫切需要的关键加工设备。五轴联动数控加工时，通过增设的机床回转轴，刀具/工件的位姿角在加工过程中可随时调整，因而可以避免刀具/工件的干涉，仅需经过一次装夹即可方便地完成除安装基面外所有面的铣、钻、镗等加工；而且在加工斜面时，通过刀具或工件的摆动，可以使刀具更好地接近加工表面，缩短刀具伸出长度，有利于提高刀具寿命；此外还能解决依靠直线轴运动无法解决的内凹表面的加工，适合于复杂多面体零件，如航空发动机、汽轮机的叶片、舰艇用的螺旋推进器等。
二、近年来国内外研究现状：
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高水平。近几年来这些国家机床发展的特点是:突出智能功能,倡导低碳和绿色制造方式,柔性、复合、五轴联动、高精、高速化仍然是数控机床的发展主流,自动化水平高,机床向安全、宜人化深度发展。
瑞士GF阿奇夏米尔集团研发的MIKRONHPM450U五轴联动高性能洗削加J:中心适用于对质量、产量和复杂性都有极高要求的部件加工,其稳定结构和直接驱动的回转/摆动轴使其可以用于从笨重的粗加到精确的抛光加工的任何工序。MIKRONHEM500U具有12000转的主轴转速,提供加T效率和加工精度的平衡全新设计的回转/摆动工作台可满足所有5面体零件的要求。
德国DMG公司生产的DMU40evo高端五轴联动加工中心,它的突出特点是X轴和Y轴为全新结构,采用龙门结构。导轨距离短,因此刚性非常高和整个加工区内的刚性保持不变。相对传统龙门结构,优化设计的龙门结构从侧面接近的接近性能得到明显改善。即使该机配自动化系统,仍能保证加工区的接近性能。全新的结构设计使该机所需空间减小,同时还加大了加工区，保留了成熟可靠的回转摆动。
由于我国工业基础薄弱，国外同类产品技术封锁，国内五轴联动数控机床相对于外国整体水品较低，主要体现在起步晚，稳定性差，精度低。但在国家政策支持，学校和企业的努力下，我国五轴数控技术飞速发展。如沈阳机床厂研发的VMC-mu系列五轴高速加工中心,采用高速电主轴加摇篮式力矩转台,具有高速度、高加速度高刚性等特点。工作台最大直径可达800mm,最大承重可达1000kg。南京第二机床数控机床有限公司生产的SPM-5五轴高速加工中心,工作台尺寸为250mmx250mm,X/Y/Z轴行程为250mm/200mm/190mm,进给速度10-5000mm/min,快速进给可达15000mm/min。机床主轴采用电主轴,进口高精度轴承,以保证转速和整体精度要求。
三、设计方案的可行性分析和预期目标：
主轴头摆动+工作台回转混合型主轴头摆动+工作台回转型五轴联动数控机床的二个转动坐标轴分别由刀具一侧的主轴头摆动（A/B轴）和工件一侧的工作台回转（C轴）来完成。通过主轴摆动作为一个回转轴，再加上工作台的一个回转轴，来实现五轴联动加工。主轴头可以摆动以实现刀具的摆动，也可通过牢固夹紧，使其定位在摆动角度范围内的任意位置上，如图4所示。工作台能承受较大重量，而且可以采用标准交换工作台。沿3个直线轴的运动分别由3个伺服电机通过滚珠丝杠完成。绕两个回转轴的运动分别由两个伺服电机通过可消隙的蜗轮蜗杆装置完成。X、Y向导轨采用直线滚动导轨,刚性好、摩擦系数小、运动灵敏度高;Z向采用矩形贴塑导轨,承载能力强,精度高。采用自动供油方式,定时润滑机床的摩擦面。进给电机均设有过载、过热电器保护功能。三向进给机构设有限位控制装置,机床工作安全可靠。
四、所需要的仪器设备、材料：
仪器设备：计算机及相应绘图软件AutoCAD、Solidworks
参考书目或学位论文
杜玉湘,陆启建.五轴联动数控机床的结构和应用江苏：南京四开电子企业有限公司，2010
张惠敏五轴联动数控机床的设计山东青岛青岛科技大学机电工程学2001．3
杨庆东，王科社。段大高。刘国庆．应用虚拟制造技术开发五轴加工中心．北京机械工业学院学报，2002．3
杨庆东，王科社，张锦．五轴加工中心的虚拟制造技术研究．组合机床与自动化2001．3
范超毅.透过CIMT2007看五轴联动加工机床的发展.机床与液压.2008
沈福金.更加灵巧的铣头.世界