微型数控铣床设计

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1、＊＊＊＊大学本科毕业论文(设计)开题报告论文题目：微型数控铣床结构设计学院专业、班级：学生姓名：指导教师（职称）：一、选题依据1.题目：微型数控铣床（立式）结构设计。2．研究领域：微型立式数控铣床的结构设计。3．设计工作的理论意义和应用价值：传统的加工系统中，即使最终产品的尺寸很小，机床与其所加工、装配的零件尺寸相比还是很大。比如手表、照相机，手机等零件一般长几毫米、重几毫克，而使用的机床却达几米。而机床的动力和材料消耗近似地与其体积成正比，因此配置与其所加工零件尺寸不相称的大机床，浪费了能源、空间和资

2、源。再者，由于航空航天、电子、医疗等行业和部门，有许多微小零件采用传统机床无法加工或加工困难，尤其在空间狭小、微重力、真空等特殊环境下，必须由微型机床实现。设计微型数控铣床具有体积小、精度高、重量轻、能耗低、灵敏度高、性能稳定惯性小等优点，可以大大节省生产中的能源、空间和资源。而且微型数控铣床具有集微型机构，微型传感器特点，不但可以加工高精度的各种微小零件，甚至可以加工通信电路和电源等微型器件或系统[1、2]。4．目前研究的概况和发展趋势：近年来，随着航空航天、国防工业、微电子技术、生物医疗装备技术的发

3、展，民用和国防等领域对各种微小型化产品的需求不断增加，对微型制造机械的要求也越来越高，国外发达国家早已开始了对微型机械的研究，美国MIT、Berkeley、Stanford和NSF的15名科学家在上世纪八十年代末提出“小机器、大机遇：关于新兴领域－微动力学的报告”的国家建议书，声称“由于微动力学（微系统）在美国的紧迫性，应在这样一个新的重要技术领域与其它国家的竞争中走在前面”，建议中央财政预支费用为5000万美元，得到美国领导机构重视，连续大力投资，并把航空航天、信息和MENS作为技术发展的三大重点，1

4、998年开始，资助MIT，加州大学等八所大学和贝尔实验室从事这一领域的研究与发展。日本通产省1991年开始启动一项为期10年、耗资250亿日元的微型机械大型研究计划。欧洲工业发达国家也相继对微型机械的研究开发进行了重点投资，德国自1998年开始微加工十年计划项目，科技部每年拨款4万马克支持”微系统技术”研究，并把微型机械列为本世纪科技发展重点。法国也于1993年启动7000万法郎的“微系统与技术”项目。为了加强欧洲开发MENS的力量，一些欧洲公司已组成MENS开发集团。这些发达国家在微型数控铣床领域取得

5、了丰硕的成果，日本通产省工业技术院技术研究所（MEL）于1996年开发了世界第一台微型车床，这台微型机床长32mm、宽25mm、高30.5mm，重量为100g，主轴电机额定功率为1.5w，切削黄铜获得表面粗糙度Rmax1.5um，圆度2.5um，随后经过改进采用由OlympusOpticalCo.,Ltd.开发的微型线性编码器检测滑动导轨的运动，通过闭环控制运动分辨率达0.1um，同时装备了袖珍式用户数控装置，提高了加工精度和柔性，成为目前世界上最小的微型数控车床。加工直径D200um黄铜圆柱体，表面粗

6、糙度约为Ry0.5um，圆柱度误差约为0.4um。试验中的功率消耗低于普通机床的1/500。MEL研制出的微型铣床甚至可以加工出外径Φ900um，内径为Φ700um的轴承套。韩国首尔国立大学的学者Y.B.Bang等人研制了一台五轴微型铣床，该铣床尺寸规格为294mm×220mm×328mm，具有三个直线平台，二个旋转平台，主轴为空气涡轮主轴，并用此微型铣床加工了一些微型薄壁（厚度25µm，高650µm）和微立柱（30µm×30µm×320µm），显示出了很好的加工性能。日本金沪大学从3维微小型零件加工的

7、角度出发也研制了一台与微小零件相匹配的微型机床，这台微型机床可以放在光学显微镜下观察加工情况，最小进给分辨率可达4nm。日本通产省工业技术院机械技术研究所研究了机床大幅度小型化的节能效果后认为：机床尺寸缩小为1/10时，车间动力消耗可减少到1/100。我国对微型数控机床的研究才刚刚起步，目前仅哈尔滨工业大学、南京航空航天大学和上海交通大学的科研院所开展了相关方面的研究我国有很多机构对微型机床开展了相应的研究，哈尔滨工业大学精密工程研究所研制的微型精密三轴联动立式铣床被用户满意接受，该铣床建立了NC嵌入P

8、C型开放式跑数控系统，开发了界面友好的控制软件并集成了视频采集模块。但与国外的技术相比还存在很大差距，我国研制的微型数控机床在稳定性、精度、灵敏度的特性与国外还相差很远。随着随着各种工业产品的微型化激战以及微机电系统应用的日益广泛，数控机床的微型化也开始提到日程上来。1995年全球微型机械的销售额为15亿美元，有人预计到2020年，相关产品产值将达到800亿美元，显然微型机械及其加工技术有着巨大的市场和经济效益。[3][4]微型立式数控铣床