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毕业设计开题报告

设 计 题 目: 院 系 名 称: 专 业 班 级: 学 生 姓 名: 导 师 姓 名: 开 题 时 间:

指导委员会审查意见： 签字： 年 月 日 1课题研究目的和意义（黑体小二）

车削中心是以车床为基本体，并在其础上进一步增加动力铣、钻、镗，以及副主轴的功能，使车件需要二次，三次加工的工序在车削中心上一次完成。

车削中心按刀塔形式可以分为栉式和刀塔式两种：

栉式是刀具在三个面不同方位排上多把动力刀或固定刀具，通过工作台坐标的移动来换刀，完成端面、径向以及偏心的车、铣、钻、镗的加工动作，其局限性是加工的工作大小和刀具的数量有冲突，工件大了，刀具要减少，不利于大工件复杂工序的加工，优点是换刀速度快，加工时间短，是小工件高效加工的首选。

刀塔式车削中心是在工作台上安装动力刀塔，可以支持端面及径向的各种加工动作，通过动力刀塔的升降（y轴功能）来完成车削件端面及径向的偏心及各种加工动作，加工完一个工序，刀塔旋转更换另外刀具来加工，以此来完成复杂的加工步骤，动力刀的数量可多可少，根据机床的大小而定，刀塔会占用比较大的空间，另外在尾座的位置还可以加装副主轴，使加工更简化。总之，车削中心是一种复合式的车削加工机械，能让加工时间大大减少，不需要重新装夹，以达到提高加工精度的要求。

其工艺特点是：

(一) 易于保证工件各加工面的位置精度

(二) 切削过程较平稳避免了惯性力与冲击力，允许采用较大的切削用量，高速切削，利于生产率提高。

(三) 适于有色金属零件的精加工 有色金属零件表面粗糙度大Ra值要求较小时，不宜采用磨削加工，需要用车削或铣削等。用金刚石车刀进行精细车时，可达较高质量。

(四) 刀具简单 车刀制造、刃磨和安装均较方便。

2文献综述（课题研究现状及分析）（黑体小二）

（一）国外某产品

车削中心通常采用斜床身布局，刀架的倾斜角为45°，刀架上下运动为y轴（见图１），机床的主要技术参数如下。 最大车削直径／长度：310/550mm； x/y/z行程：190/85/610mm x/y/z快进速度：30/10/40min；

主轴电机功率／转矩：15kw/272N.m(30min)； 主轴转速范围：80～8000r/min；

刀具容量／规格：12把/vd130（可选择10把/vd140）；

相邻刀具换刀时间：0.35s；

动力刀具功率／转矩：37kw／217n.m(30min)； 动力刀具转速范围：80～8000r/min； 数控系统：FANUC-18i。

图一 （二）国内产品

FWL系列大型高性能立式车削中心可加工具有复杂外表面超长工件的大型高性能立式车削中心。车削中心可加工长度超过5 000 mm、直径超过1 250 mm的大型工件，也可加工常规工件，在汽车、航空、航天、国防领域的装备制造业有广泛的应用。车削中心主要由主机、液压系统、电气系统、刀库机械手、冷却系统、排屑器、机床防护罩等组成。主机由床身，工作台（即工件主轴，可切换为精密分度的转台C轴），立柱，横梁，滑鞍，刀架滑枕，多轴旋转刀具主轴，C轴及其驱动机构等组成，并设有各种钻、铣、镗、磨、攻丝等工具头。液压系统由液压箱、阀类与管路组成。电气系统由高性能的数控系统、各轴伺服、伺服电机、操作面板及电气线路组成。刀库由圆柱凸轮传动，可容15把刀或工具头。配有高性能机械手用于机床的自动换刀。冷却系统由水箱、高压大流量水泵及管路组成。排屑器由减速电机、传动轮与链板及壳体组成。为防止超长工件的加工变形，还设计了专门的防变形联动装置，保证加工精度。该车削中心可进行多轴、多功能加工。除能完成普通立式车床的车削工序外，还可以车削螺纹、锥体和各种旋转曲面。工作台还具有铣削进给和精密分度功能。刀架上可安装铣刀或直角铣头附件，由刀具旋转主轴驱动，可进行端面铣削、二维及三维曲面铣削和镗孔等加工。圆柱凸轮传动的刀库可装15种刀具或工具头，刀架装上相应的磨头可进行平面及内外圆磨削。机械手自动换刀可实现各种大件加工一次装卡，完成车、铣、镗、钻、攻丝、磨削等全部加工工序。 3 产品开发的关键技术

从前面对产品的技术要求与特色介绍不难看出，FWL系列大型高性能立式车削中心可总结为“高、大”两个字。“高”是指高性能，“大”是指大型结构。主要体现在以下几个方面。

（1） 大直径（＞ ? 1 250 mm） 车铣两用主轴。该主轴在车削时作为工件主轴，在铣削时作为精密分度转台（C轴），可以通过数控程序自动切换功能。 （2） 大直径（＞ ? 966 mm） 由圆柱凸轮传动的刀库。鉴于高性能车削中心的要求，考虑到圆柱凸轮在传动方面的优越性，产品采用圆柱凸轮传动刀库。 （3） 大直径（＞ ? 1 250 mm） 的液压动力夹盘。液压动力夹盘是提高车削中心性能的重要部件，可自动夹紧工件。目前一般车削中心所采用的均为小尺寸（直径小于1 000 mm）。鉴于产品的 技术要求，需开发大直径液压动力夹盘。

（4） 大截面的镶钢导轨和滚动与滑动组合的复合导轨等。这些关键的功能零部件可提高整机的精度与使用寿命，对车削中心整机水平起到决定性的作用。 （5） 长工件防变形联动装置。对于一些长但直径不是很大的工件，加工过程易发生变形。采用防变形联动装置可保证加工精度。

（6） 多刀塔多轴协同控制系统与CNC编程技术。采用多刀塔是立式车削中心提高加工效率的常规手段。多轴是加工复杂曲面的基本架构。鉴于产品的要求，采用多刀塔多轴协同控制系统与CNC编程技术来实现。

（7） 机械手协同自动换刀系统。单一刀塔（架） 的加工系统可采用单刀库自动换刀实现。鉴于立式加工中心采用多刀塔（架） 多轴协同加工，传统刀库的方法难以应对多工位加工需要的换刀。故设计机械手换刀系统，解决刀库无法对应多工位换刀的问题。这是一个技术创新工作。

（8） 高性能的整机机床——FWL系列大型高性能立式车削中心。这是产品的根本所在。

南京数控机床公司CKHl463S／1500型精密数控车削中心产品采用x，z，c三轴联动，全闭环控制。主传动采用德国西门子(SIEMENS)公司生产的电主轴，将机床主轴与主轴电动机融为一体的新技术，主轴电动机矢量控制、交流伺服控制，分度定位精度高，在全部转速范围内具有更大的扭矩和更高的功率，快速启动、停止，使主轴具备连续分度和准停功能。采用SIEMENS数控系统。两拖板采用交流伺服电动机与滚珠丝杆驱动，两轴丝杠均预加负荷；采用A211号主轴，精密主轴组经精确动平衡，精度高、刚性好；主轴轴承采用进口成组预加负荷高速球轴承，内填进口长效润滑脂，10年不需更换；主轴箱采用热对称结构，主轴受热时轴线不会发生偏移，同时采用循环冷却方式将由于电主轴产生的热量带走；