开题报告
一、 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义
“十五”期间，我国数控机床产品，通过引进技术、合作生产等形式，在高速、高精、多轴、复合等方面，都有较大进展。尤其是数控龙门铣床更为突出。从1999年江苏多棱（原常州机床总厂）带头打破西方封锁，研制成功具有自主知识产权的我国第一台五轴联动龙门铣床以来，已有济南二机、桂林机床、北京一机等多家推出五轴联动龙门加工中心和数控龙门镗铣床。CCMT2006展会上，实力雄厚的沈阳机床集团，一次推出3台大型龙门加工中心，摆在展台的显赫位置。其中，4台具有五轴联动功能，1台具有五面加工功能，这是前几次所没有的，突出体现了我国龙门加工中心和数控龙门铣床在五轴联动功能上，开始走向成熟。
在近几届国内机床展览会上，看到我国龙门加工中心和数控龙门铣床在结构性能、技术水平、产品质量等方面，都有很大提高。但是，与发达国家同类产品相比，还有较大差距，首先是自主创新能力不够，当前多以仿制为主，或引进技术合作生产，缺乏自主知识品牌的高档产品，往往关键的核心技术，关键的功能部件，还是从国外购买。例如，在CCMT2006上海机床展会上，共展出了8台五轴联动龙门加工中心，采用的关键部件——双摆角铣头，除了济南二机和桂林机床是自己开发的以外，其余6台都是购买意大利意萨、菲迪亚等国外公司产品。其次是产品质量，尤其是整机可靠性，还有较大差距，这也是用户最关注的问题之一。应该看到，目前除少数企业外，龙门类产品技术含量普遍较低，数控机床产业化程度不高。这些都是国内主机厂需要下大力气认真改进、努力提高的地方。
然而中国数控龙门铣床产业发展出现的问题中，许多情况不容乐观，如产业结构不合理、产业集中于劳动力密集型产品；技术密集型产品明显落后于发达工业国家；生产要素决定性作用正在削弱；产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、对自然资源破坏力大；企业总体规模偏小、技术创新能力薄弱、管理水平落后等
二、研究的基本内容，拟解决的主要问题
我研究的主要内容是工作台移动数控龙门铣床。工作台数控龙门铣床是指工作台作纵向移动的龙门铣床。工作台移动龙门铣床的最大特点是：（1）造价便宜,容易制造生产。工作台移动式龙门铣床，整机长度必须两倍于纵向行程长度，而移动式龙门铣床的整机长度只需纵向行程加上龙门架侧面宽度即可。（2）机床的动态响应好。工作台移动式龙门铣床采用的是固定龙门架,工作台移动可以铣刀做切削运动时更加稳定，从而保证了加工精度和机床的响应性能。
研究所考虑的设计基本原则是：结构简单、价格低廉、容易制造，拆卸、装配、维修方便，配件容易得到等。
三、研究步骤、方法及措施
1、机械部分设计
整机分为床身、龙门架、滑台、主轴箱、三轴进给驱动机构机械部分及相关数控伺服部分。现把设计过程中的重点阐述如下：
床身是本次设计工作的基础，床身的尺寸设计影响着对整机的设计，而且设计的合理性直接影响到整机的刚度。床身的上平面即工作台面设计有 K 条T形槽，为方便床身工作台面和T形槽的精刨加工，槽完全贯通。床身的左、右两下脚各设计有一个狭长平面，用来安放滚动直线导轨副。我把导轨面设计在床身的两下侧，主要是考虑力的传递方向与卸荷问题。因床身会受到龙门框架的重力、切削力和工件的重力，这样的设计可使龙门框架的重力直接传入到机床的基础上，而床身只受到工件的重力。
龙门框架采用的是整体龙门架的设计概念，即把横梁与左右立柱设计成一体，虽然使铸造和装配调整时的难度加大，但整体龙门框架的刚性更好，更重要的是使主轴箱、滑台等部件有了装配基准。
滑台的设计是在龙门架和主轴箱的几何尺寸确定后，按照主轴的中心尽量贴近横梁上的导轨面为原则，并把Z轴驱动安装位置设计在滑台上，有效地减轻滑台的重量。
设计进给驱动机构的构思如下：X 轴的进给驱动机构采用双边齿轮齿条副加重预压滚动直线导轨副，Y 轴与 X 轴采用大直径预压滚珠丝杠副加硬导轨副，且导轨滑动部分贴有工程塑料，避免低速时产生爬行现象，而且导轨部分设计有斜镶条可调装置。这样设计使机床的整体进给性能得以协调，各轴的进给速度和进给力得到了最佳匹配。
主轴箱的上下垂直运动Z轴采用滚珠丝杠副传动。由于本机床不是高速铣床，Z轴的进给系统为伺服电动机通过传动比为4的平行轴定比齿轮箱带动滚珠丝杠旋转。Z 轴的安全问题。首先选用带电磁刹车的伺服电动机，其次在滚珠丝杠上装有一双向超越离合器，防止滚珠螺母自转引起主轴箱机械式下垂。当然，为了保护Z轴进给机构的精度，还在滑台上装有两个平衡油缸。平衡力Q等于主轴箱部件质量的85﹪。
主轴箱的左右移动为Y轴，为了保证Y轴的传动精度，并使丝杠只受水平轴向力，故采用伺服电动机与滚珠丝杠直联方式。笔者选用的联轴器带有过载保护装置，在过载时联轴器会自动脱开。
2、数控系统选型
数控系统采用的是西门子 4-05，因为此系统提供了龙门轴的同步功能。使用此功能，本机床可以对龙门框架进给轴（X1，X2）实现无机械偏差的位移。运动的实际值可进行连续比较，即使最小的偏差也可以得到纠正，因此提高了 " 轴的运动精度。
四、研究工作进度
(一)、第一阶段（1-4周）
1、开题报告（含文献综述、参考资料等）
2、方案论证和方案设计（含初步的设计及计算）
3、完成ppt文档，准备第一阶段考核
（二）、第二阶段（5-10周）
1、完成第一张A0
2、完成第二或第三张的草图绘制（包括主要结构）
3、准备外文翻译资料
4、完成ppt文档，准备第二阶段考核
（三）、第三阶段（11-17周）
1、绘制要求的其余设计图纸
2、完成外文翻译资料
3、撰写说明书准备答辩
五、主要参考文献
1. 林宋，田建君编.现代数控机床.北京：化学工业出版社，2003
2. 沙杰编.加工中心结构、调试与维护.北京：机械工业出版社，2003
3. 张坚.移动式数控龙门铣床的总体设计.数控技术.2006,(2):23-25
4. 贾丽媛.数控龙门铣床改造.机械工程师.2007，（7）：147
5. 张福生.改进SL232F120龙门铣床滑枕和横梁平衡系统.设备管理与维修，2007，（10）：11
6. 孙振功.数控龙门铣床的研制.水利站机电技术.2000,(1):22-24
7. 朱广军.X2012A龙门铣床设计改造.煤矿机械.2008,(11):13-14
8. 吕金焕. .X2010A龙门铣床控制系统设计.机床与液压.2004,(10):32-35
9. 王爱玲主编.现代数控机床.北京：国防工业出版社，2003
