1.5 设计的主要内容和任务 3

1.5.1 设计提供的要求 3

1.5.2 设计内容与要求 3

第二章  设计任务规划及总体方案设计 5

2.1 具体的设计任务 5

2.2 总体方案选择 5

第三章  多自由度刀架设计 8

3.1 刀架方案确定 8

3.2五轴联动铣头的设计 8

3.2.1 五轴联动铣头结构设计 8

3.2.2 五轴联动铣头部分计算 10

3.3五轴铣头拉紧方式 16

3.4五轴铣头C向旋转运动的实现 17

3.4五轴铣头与镗刀刀架跟换部分设计 19

3.5 分度转位机构设计 20

3.5.1 分度转位机构传动结构设计 20

3.5.2 分度转位机构夹紧结构设计 20

3.5 滑枕的平衡设计 22

3.6 刀架整体结构图展示及与床身联接说明 22

3.6 刀架传动部分仿真 22

第四章  铣头壳体有限元分析 24

小  结 28

致  谢 29

第一章  绪  论

1.1 研究背景

随着机床向高精、高速、高效、数控及多功能方向发展，出现了各种各样的机床，但在加工特定产品的时候仍然需要设计者针对这一产品的加工工艺来进行设计，制造。对于大型螺旋桨，螺旋桨叶面直径可达10m，螺旋桨叶面复杂形状的铣削需要数控铣床实现，而传统的小型数控铣床是无法满足要求的，因此，需要设计出能够装夹大型螺旋桨的龙门铣床来实现。

大型螺旋桨中心锥孔的加工，需要在镗床上实现，这就需要将重达几十吨的工件进行转移，耗费大量的人工劳动，并且在镗床与铣床上的两次装夹过程中会产生重定位误差，使得锥孔与螺旋桨桨叶的中心产生偏差，降低了加工精度。本文在进行五轴联动数控铣床设计的基础上，对刀架部分进行了设计，设计一种能够有效地提高加工效率，实现一次装夹基础上对零件复杂曲面进行铣削、锥度孔镗削以及外圆车削的龙门数控镗铣床刀架。能够实现五轴联动铣头滑枕在1°～20°范围内的分度调节以及五轴铣头与镗刀刀架的简易切换，大大提高了大型螺旋桨的加工效率及精度，避免了二次装夹产生的重复定位误差。

1.2 五轴联动数控机床概况

五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲面的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业有着举足轻重的影响力。 目前，五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段。

五轴机床的种类有有摇篮式、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+A轴°、二轴NC 主轴等。

国外五轴联动数控机床是为适应多面体和曲面零件加工而出现的。随着机床复合化技术的新发展，在数控车床的基础上,又很快生产出了能进行铣削加工的车铣中心。五轴联动数控机床的加工效率相当于两台三轴机床，有时甚至可以完全省去某些大型自动化生产线的投资,大大节约了占地空间和工作在不同制造单元之间的周转运输时间及费用。市场的需求推动了我国五轴联动数控机床的发展，CIMT99 展览会上国产五轴联动数控机床第一次登上机床市场的舞台。自江苏多棱数控机床股份有限公司展出第一台五轴联动龙门加工中心以来，北京机电研究院、北京第一机床厂、桂林机床股份有限公司、济南二机床集团有限公司等企业也相继开发出五轴联动数控机床。