异型石材平面数控铣床.doc

济南大学毕业设计--1前言1.1石材行业的发展天然石材自古以来就成为一种优质的建筑材料，具有质感好、外观庄重、机械以及物理化学性能好，如耐压、耐磨及耐腐蚀等优点。在古代，石材的加工完全是靠手工来完成。直至到了19世纪，欧洲才出现了第一台用于加工石材的机械，这给石材加工行业带来了一场革命，从此，石材加工开始从手工操作向机械化方向发展。进30年来，我国石材开采和加工业的持续发展推动了我国的石材机械制造业的兴旺。1.2异型加工机械由于异型加工制品附加值高，无论碑石和石材家具制造还是现代的建筑装饰，对异型石材加工机械的需求与日俱增。石材的异型加工如果用人工，则劳动量大、生产效率低、抛光成本高，难于满足质量要求，而且运用金刚石工具耗损快。因此国内外出现了许多专门针对异型石材设计的机械设备。异型石材加工机械按制品加工形状的不同可大致分为两类：一类是用来加工等截面的异性石材制品；另一类是来加工截面不等的立体制品，二者控制维数是不同的。对于异型石材制品的加工形状不同，对机械的要求也是不同的。对于用来加工等截面的石材异性制品，或者截面相似，但面积不等的异型制品以金刚石串珠绳锯和高压水射流技术为主，而对于用来加工截面形状不等的空间立体制品则主要是仿形、数控机械为主。1.3国内外发展动向1.3.1国内发展特点（1）单机设备多能化；目前，国内异性石材制品加工设备的功能越来越多、用途也越来越广。（2）向专业化、集成化生产配套方向发展；为了满足高自动化要求的石材生产项目的需要，国内石材专业化生产配套设施越来越完善。（3）向智能化、机电一体化方向发展，设备自动化程度逐渐升高；异型石材设备已经开始使用可编程控制器、计算机控制技术及变频调速器等，提高了工作效率和使用寿命。1.3.2国外发展特点（1）石材设备品种越来越全；各种功能的异性石材加工设备以及加工中心应有尽有，几乎所有形状的异性石材制品都有相应的加工设备以供选择。（2）设备的性能和控制系统日益改善，加工设备的功能逐步提高；用各种电脑程控设备来加工形状比较复杂的立体雕刻制品或画像，有的可以选配激光扫描器，对于小型模型，通过配备专用的软件，直接进行加工，不再需要琐碎的编程工作。（3）功能更加完善、操纵系统的兼容性更好的数控加工中心的应用；由CNC/CAM，刀具库来提供加工各种曲面的刀具，可实现铣、磨、切削、钻孔、抛光等工序。（4）向高自动化、高效化的方向发展；石材生产除了单机设备的自动化以外，主要是通过配备自动输送系统，使生产线连接成一个整体，实现生产的连续自动化，提高了生产的效率。总而言之，异型石材加工机械正向数控、多功能、单机智能化的方向发展，但是与世界先进水平相比我国石材设备在技术性能、自动化的程度、品种的匹配等综合性能上还存在着很大差距，所以我们应该积极发展，努力开拓、研制出更高水平的异型石材加工机械，提升我国在国际市场上的竞争力。2总体方案的设计及最优方案的选择2.1总体方案设计异性石材平面加工异性制品的平面加工所需要的运动都比较简单，三个运动轴无需联动、选用一般的平面铣加工工具就可完成加工。影响铣床布局的主要因素：机床的抗振性以及刚性要求；铣削系统进行铣削时切削力变动所产生的振动较大，所以机床刚度是个值得注意的问题。一般来说，框架式的布局（如龙门铣床）比悬臂梁式的布局（如单臂铣床）刚度要高，工作台不升降式的布局比升降式的布局刚度要高。宽导轨双壁联结和窄导轨单壁联结加垂直筋条，都是为了提高床身的刚度。工件本身的大小和形状；工件的形状和大小及各个坐标的行程和方向都要求不同，工作台的布置也是不同的，如加工大型的工件时一般都采用龙门式的；加工中型的工件一般都采用工作台固定不升降的，而加工小型的工件一般都采用升降台式布局。选用材料要合理；床身、立柱等支撑件一般都采用钢板或型钢焊接而成，具有减轻重量提高刚度的特点。将型砂或者混凝土等阻尼材料填充在支承件的夹壁中，可以有效地提高阻尼特性，增加支承件刚度。2.2总体方案模块划分机械设备一般按主轴在空间所处状态划分为立式的和卧式的，因为立式结构的机械设备适应于加工复杂的轮廓、曲面以及板类工件等，根据加工的异性制品的特点，首先可把数控铣床的结构形式确定为立式的，并且采用封闭式结构。铣床的总体的功能是由相应的功能模块来完成的，按照模块化的设计特点以及模块划分的原则，将设备的总体功能可分解成四大功能模块，包括控制、机械、冷却及润滑以及其它辅助的扩展功能模块。根据各种异形石材制品的加工特点、设备运动的功能分析来对设备模块分解：1动力模块是带动加工工具来进行主旋转运动、带动加工刀具进行辅助旋转运动以及带动工件进行X、Y、Z三个方向的直线运动。2运动模块是实现加工工具相对工件的X、Y、Z三方向的运动部件的模块。3支承模块是用来支承、连接其它的部