最新JCS-018立时加工中心主轴箱及进给系统设计
数控立式加工中心的主轴箱设计设计开题报告
数控立式加工中心的主轴箱设计设计开题报告1 开题依据机床是将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，所以又称为”工作母机”或”工具机”，习惯上简称机床。
现代机械制造中加工机械零件的方法很多：除切削加工外，还有铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等。
在一般的机器制造中，机床所担负的加工工作量占机器总制造工作量的40％-60％，机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用。
所以此次提出数控立式加工中心的设计。
2 文献综述2.1 数控机床的基本概况数控（numerical control,NC）机床，顾名思义，是一类由数字程序实现控制的机床。
与人工操作的普通机床相比，它具有适应范围广、自动化程度高、柔性强、操作者劳动强度低、易于组成自动生产系统等优点[2]。
数控机床也就是一种装了程序控制系统的机床，该系统能逻辑处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序 [8]。
1952年，美国PARSON公司与麻省理工学院（MIT）合作，研制出世界上第一台数控机床。
从此机床行业，乃至整个制造业和相关产业进入了一个新的发展阶段。
在机床行业，由于采用了数控技术，许多过去在普通机床上无法完成的工艺内容得以完成，大量普通机床为数控机床所代替，这就极大地促进了机床行业的技术进步和行业发展。
对于整个制造业，由于大量引用数控机床，使得产品质量大幅度提高，新产品开发周期明显缩短，满足了广大消费者求新和追求个性化的要求，从而形成了制造业与市场相互促进的发展趋势。
一段时期内机床行业在技术发展上曾被视为“夕阳工业”，如今再度受到全世界的高度重视。
在这一历史转变中，数控机床的产生与发展功不可没。
此外，数控机床的发展，还带动了众多相关产业和技术的发展。
随着科学技术的发展，机械产品的结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，更新换代频繁，生产类型由大批大量生产向多品种小批量生产转化。
因此，对机械产品的加工相应地提出了高精度、高柔性与高度自动化的要求。
加工中心主轴课程设计
加工中心主轴课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解加工中心主轴的基本结构及其功能，掌握主轴的分类和特点。
2. 学生能够掌握加工中心主轴的转速、进给速度与切削用量的关系，并运用相关公式进行计算。
3. 学生能够了解加工中心主轴的常见故障及其原因，并提出相应的解决方法。
技能目标：1. 学生能够独立操作加工中心主轴，完成简单的加工任务。
2. 学生能够运用所学知识，对加工中心主轴的故障进行排查和处理。
3. 学生能够运用加工中心主轴进行实际加工，提高加工质量和效率。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对加工中心主轴操作的严谨态度，强调安全生产意识。
2. 增强学生对机械制造行业的热爱，激发他们学习专业技能的兴趣。
3. 培养学生团队合作精神，提高他们解决实际问题的能力。
课程性质：本课程为专业课，旨在帮助学生掌握加工中心主轴的相关知识，提高实际操作能力。
学生特点：学生已具备一定的机械基础知识和加工技能，具有较强的学习兴趣和动手能力。
教学要求：结合课程性质、学生特点，将课程目标分解为具体的学习成果，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
同时，注重培养学生的安全意识和团队协作能力，为将来的职业生涯打下坚实基础。
二、教学内容1. 加工中心主轴的结构与功能：讲解主轴的组成部分、工作原理及各部分功能，结合教材第3章第2节内容。
2. 主轴的分类及特点：介绍不同类型的主轴及其适用范围，对比分析各种主轴的特点，参考教材第3章第3节。
3. 主轴转速、进给速度与切削用量：讲解三者之间的关系，教授相关计算公式，结合教材第4章第1节。
4. 主轴的故障与维修：分析主轴常见故障的原因，介绍故障排查方法及维修技巧，参照教材第5章第2节。
5. 主轴操作与加工实践：指导学生独立操作加工中心主轴，完成简单的加工任务，巩固所学知识，结合教材第6章。
教学进度安排：1. 第1周：加工中心主轴结构与功能（2课时）2. 第2周：主轴分类及特点（2课时）3. 第3周：主轴转速、进给速度与切削用量（2课时）4. 第4周：主轴故障与维修（2课时）5. 第5周：主轴操作与加工实践（4课时）教学内容科学系统，注重理论与实践相结合，旨在帮助学生全面掌握加工中心主轴的相关知识，提高实际操作能力。
JCS-018立式加工中心主轴箱及进给系统设计
摘要:本次设计通过对现有加工中心的分析研究,提出一种新的设计方案,其自动化程度更高,结构也相对比较简单.这一点在论文会得以体现.本方案中,主轴箱采用交流调速电机实现无级变速,在X、Y、Z三个方向上的进给运动均采用滚珠丝杠,而动力则由步进电动机通过调隙齿轮来传递,并且采用单片机进行数字控制.控制系统采用MCS-51系列单片机,通过扩展程序存储器、数据存储器和I/O 接口实现硬件电路的设计.论文中也对软件系统的设计做出了相关说明.关键词:交流调速电机滚珠丝杠步进电机单片机系统扩展Abstract: This design tries a new method after the analyze and research of the exited machining center with the higher automatization degrees and the simpler configuration,which will be explained in the paper. In the method, AC adjustable-speed motor is used for the realization of the level shift in variable speed,and in the motion of, we all adopt ball bearing thread haulm for the X、Y、Z direction,The power of which is step by step electromotor transferred by gear that used for adjusting gaps.And more,we used singlechip for numerical control.The control system introduces MCS-51 series singlechip,and the realization of hardware circuit was accomplished by enlarging program memorizer、data memorizer and I/O meet meatus.Also,the paper explained the design for software system. Keywords: AC adjustable-speed motor、ball bearing thread haulm、the step by step electromotor、the enlarge for SCM system目录前言 (1)1、机床总体方案设计 (1)1.1 机床总体尺寸参数的选定 (1)1.2 机床主要部件及运动方式的选定 (2)1.3 机床总体布局的确定 (3)2、主传动的设计计算 (8)2.1 电机的选择 (8)2.2 齿轮传动的设计计算 (9)2.3 轴的设计计算 (13)2.4 离合器的选用 (21)3、进给系统的设计计算 (22)3.1 概述 (22)3.2 设计计算 (22)3.3 工作台部件的装配图设计 (29)3.4 滚珠丝杠螺母副的承载能力的校验 (30)3.5 计算机械传动系统的刚度 (31)3.6 驱动电动机的选型与计算 (33)3.7 机械传动系统的动态分析 (36)3.8 机械传动系统的误差计算与分析 (37)3.9 确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 (38)3.10 滚珠丝杆副的预紧方式 (38)3.11 齿轮传动消隙 (39)4、控制系统的设计 (39)4.1 控制系统总体方案的拟订 (39)4.2 总控制系统硬件电路设计 (39)参考文献 (56)谢辞 (57)科技译文 (58)前言加工中心集计算机技术、电子技术、自动化控制、传感测量、机械制造、网络通信技术于一体，是典型的机电一体化产品，它的发展和运用，开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式，使世界制造业的格局发生了巨大变化。
加工中心的工作台和伺服进给系统的设计
加工中心的工作台和伺服进给系统的设计加工中心是一种高精度、高效率的数控机床，它能够进行多种复杂形状的零件加工。
在加工中心的设计中，工作台和伺服进给系统起着至关重要的作用。
下面将详细介绍加工中心工作台和伺服进给系统的设计。
一、工作台的设计工作台是加工中心加工零件的基础，并且工作台的设计直接影响加工中心的加工精度和稳定性。
在工作台的设计中，需要考虑以下几个关键方面：1.材料选择：工作台需要具备足够的强度和刚性，以承受加工过程中的各种力。
常见的工作台材料有铸铁、钢等。
根据具体的加工要求，可以选择合适的材料。
2.结构设计：工作台的结构设计要求稳定可靠，并具备足够的刚性。
同时，还需要考虑工作台的刚性回馈和振动阻尼措施，以提高加工精度。
3.加工面设计：工作台需要具备足够的平面度和光洁度，以保证加工精度。
在加工面的设计中，需要考虑加工范围、加工力矩和刚性等因素，以满足具体的加工要求。
4.夹具设计：工作台上通常需要使用夹具来固定工件。
夹具设计需要考虑工件的形状、大小、加工工艺等因素，以保证夹具与工件的稳定性和刚性。
伺服进给系统是加工中心实现各轴运动的关键部分，它的设计直接影响加工中心的工作精度和生产效率。
在伺服进给系统的设计中，需要考虑以下几个关键方面：1.传动方式选择：伺服进给系统的传动方式有直线传动和旋转传动两种。
根据具体的加工要求和工作场合，选择合适的传动方式。
常见的传动方式有丝杠传动、齿轮传动等。
2.驱动器选择：伺服进给系统的驱动器负责控制电机的运转。
驱动器的选择需要考虑驱动功率、精度和响应速度等因素，以满足加工要求。
3.反馈系统设计：伺服进给系统的反馈系统用于检测电机的位置和速度。
常见的反馈系统有编码器、光栅尺等，根据具体的加工要求选择合适的反馈系统。
4.控制系统设计：伺服进给系统的控制系统用于控制电机的运转。
控制系统可以采用开放环控制或闭环控制，根据具体的加工要求选择合适的控制系统。
总结：加工中心的工作台和伺服进给系统的设计是影响加工中心加工精度和生产效率的关键因素。
JCS018A加工中心结构
加工中心结构及附件2.1.1 主传动系统1.对加工中心主轴系统的要求加工中心主轴系统主要由主轴动力、主轴传动、主轴组件等部分组成。
由于加工中心相对一般的数控铣床来说必须具有更高的加工效率，更宽的使用范围，更高的加工精度，因此，它的主轴系统必须满足如下要求：(1)具有更大的调速范围并实现无级变速(2)具有较高的精度与刚度，传动平稳，噪声低(3)良好的抗振性和热稳定性(4)具有刀具的自动夹紧功能2.主轴电动机与传动1）主轴电动机加工中心常用的主轴电动机有交流调速和交流伺服电动机两种。
交流调速电动机通过改变电动机的供电频率可以调整电动机的转速，这种电动机成本较低，但不能实现电动机轴的径向准确定位。
交流伺服主轴电动机是一种高效能的主轴驱动电动机，这种电动机轴不但能实现任意径向的定位，还能以大转矩实现微小角度的转动。
2）主轴传动系统低速主轴常采用齿轮变速机构或同步带构成主轴的传动系统，从而可增强主轴的驱动力矩，适应主轴传动系统性能与结构。
图2-1为VPl050加工中心的主轴传动结构。
主轴转速范围为10 r/min～4000r/min。
当滑移齿轮3处于下位时，主轴在10～1200r/min间可实现无级变速。
当数控加工程序要求较高的主轴转速时，PLC根据数控系统的指令，主轴电动机自动实现快速降速，在主轴转速低于10r/min时，滑移齿轮3向上滑移，当达到上位时，主轴电动机开始升速，使主轴转速达到程序要求的转速。
高速主轴要求在极短时间内实现升降速，在指定位置快速准停，这就要求主轴具有很高的角加速度。
通过齿轮或传动带这些中间环节，常常会引起较大振动和较大噪声，而且增加了转动惯量。
为此将主轴电动机与主轴合二为一，制成电主轴，实现无中间环节的直接传动，是主轴高速单元的理想结构。
目前电主轴的转速可达到120000r/min～80000r/min；有的电主轴的最高主轴转速甚至能达到120000r/min。
图2-1 VP1050加工中心的主轴传动机构1-主轴驱动电动机 2、5-主轴齿轮 3-滑移齿轮 4、6-从动齿轮3.加工中心主轴组件加工中心主轴组件包括主轴、主轴轴承、传动件、密封件、自动夹紧装置、主轴定向装置和主轴锥孔清理装置等结构。
机械制造技术基础(第2版)第三章课后习题答案
机械制造技术基础（第2版）第三章课后习题答案《机械制造技术基础》部分习题参考解答第三章机械制造中的加工方法及装备3-1表面发生线的形成方法有哪几种？答：（p69-70）表面发生线的形成方法有轨迹法、成形法、相切法、展成法。
具体参见第二版教材p69图3-2。
3-2试以外圆磨床为例分析机床的哪些运动是主运动，哪些运动是进给运动？答：如图3-20（p87），外圆磨削砂轮旋转nc是主运动，工件旋转nw、砂轮的横向移动fr、工作台往复运动fa均为进给运动。
3-3机床有哪些基本组成部分？试分析其主要功用。
答：（p70-71）基本组成部分动力源、运动执行机构、传动机构、控制系统和伺服系统、支承系统。
3-5试分析提高车削生产率的途径和方法。
答：（p76）提高切削速度；采用强力切削，提高f、ap；采用多刀加工的方法。
3-6车刀有哪几种？试简述各种车刀的结构特征及加工范围。
答：（p77）外圆车刀（左、右偏刀、弯头车刀、直头车刀等），内、外螺纹车刀，切断刀或切槽刀，内孔车刀（通孔、盲孔车刀、）端面车刀、成形车刀等。
顾名思义，外圆车刀主要是切削外圆表面；螺纹车刀用于切削各种螺纹；切断或切槽车刀用于切断或切槽；内孔车刀用于车削内孔；端面车刀切断面；成形车刀用于加工成形表面。
3-7试述CA6140型卧式车床主传动链的传动路线。
答：（p82）CA6140型卧式车床主传动链的传动路线：3-8CA6140型卧式车床中主轴在主轴箱中是如何支承的三爪自定心卡盘是怎样装到车床主轴上去的？答：（p83-84）3-9CA6140型卧式车床是怎样通过双向多片摩擦离合器实现主轴正传、反转和制动的？答：如教材图3-17和3-18所示，操纵手柄向上，通过连杆、扇形齿块和齿条带动滑套8向右滑移，拨动摆杆10使拉杆向左，压紧左边正向旋转摩擦片，主轴实现正转；若操纵手柄向下，通过连杆、扇形齿块和齿条带动滑套8向左滑移，拨动摆杆10使拉杆向右，压紧右边反向旋转摩擦片，主轴反转。
国家开放大学电大专科《数控机床》简答题综合题题库及答案（试卷号2431）
国家开放大学电大专科《数控机床》简答题综合题题库及答案（试卷号2431）国家开放大学电大专科《数控机床》简答题综合题题库及答案（试卷号：2431）盗传必究一、简答题1．数控机床的刀库有哪些类型？答：(1)鼓轮式；(2)链式；(3)格子箱；(4)直线式。
（5分）2.数控机床进给传动系统中选用传动齿轮副的作用是什么？答：进给系统采用齿轮传动装置，是为了使丝杠、工作台的惯性在系统中占有较小比重；同时可使高转速低转矩的伺服驱动装置的输出变为低转速大扭矩，从而适应驱动执行元件的需要；另外，在开环系统中还可计算所需的脉冲当量。
（5分）3．球杆仪的作用是什么？简述其测量原理。
答：球杆仪的作用：机床精度综合检测分析的标准设备。
（5分）球杆仪的测试原理为：利用机床的两轴联动做圆弧插补，通过分析圆弧的半径变化和弧线的轨迹特征来判断机床的误差元素。
（5分）4．简述数控机床的基本使用条件。
答：数控机床的基本使用条件：(1)保证一定的环境温度和湿度；(2)地基牢靠，有隔震措施；(3)工作地点允许的海拔高度为1000m;(4)稳定的供电电源，有抗干扰措施；(5)保护接地。
(10分)5．简述数控机床的基本组成部分。
答：控制介质、数控系统、伺服系统、机床本体、反馈装置和各类辅助装置组成。
（5分）6．简述全功能型数控车床的特点。
答：特点：控制系统是标准型的，带有高分辨率的CRT显示器以及各种显示、图形仿零点、刀具补偿等功能，而且还有通信或网络接口。
全功能型数控车床采用闭环或半闭环控制的伺服系统，可以进行多个坐标轴的控制，具有高刚度、高精度和高效率等特点。
（5分）7．简述滚珠丝杠螺母副传动的工作原理。
答：工作原理：在丝杠和螺母上都有半圆弧形的螺旋槽，当它们套装在一起时便形成了滚珠的螺旋滚道。
螺母上有滚珠回路管道，将几圈螺旋滚道的两端连接起来构成封闭的循环滚道，并在滚道内装满滚珠。
当丝杠旋转时，滚珠在滚道内既自转又沿滚道循环转动。
因而迫使螺母（或丝杠）轴向移动。
JCS018加工中心
JCS-018型立式加工中心传动系统图例
三、传动系统（2）
主运动传动系统
JCS-018型立式加工中心的主运动驱动电动机是交流变频调速电 动机，连续输出额定功率为为5.5KW；最大输出功率为7.5KW， 但工作时间不得超过30min，称为30 min过载功率。这种电动机 靠改变电源频率无级调速，额定转速为1500r/min，最高转速为 4500r/min，在此范围内为恒功率调速。从最高转速开始，随着 转速下降，最大输出转矩增加，保持最大输出功率为额定功率 不变（如图所示）。最低转速为45 r/min，从额定转速至最低转 速，为恒转矩调速。电动机的最大输出转矩，维持为额定转速 时的转矩不变，不随转速的下降而上升。到最低转速时，最大 输出功率仅为7.5（或5.5）×45/1500 KW=0.025（或0.165）KW。
脉冲当量
0.001㎜/脉冲
最大指令值±99999.999mm或±9999. 9999英寸
纸带存储和编辑
30m纸带信息(12KB)
三、传动系统（1）
JCS-018A型立式加工中心的传动系统如图 所示，共存在五条传动链：主运动传动链， 纵向、横向、垂向传动链，刀库的旋转运 动传动链，分别用来实现刀具的旋转运动， 工作台的纵横向进给运动，主轴箱的升降 运动，以及选择刀具时刀库的旋转运动。
三、传动系统（4）
刀库驱动系统
圆盘形刀库亦用直流伺服电动机经蜗杆蜗轮驱动，装 在标准刀柄中的刀具，置于圆盘的周边。当需要换刀 时，刀库旋转到指定位置准停，机械手换刀。
四、结构特点
具有贮存加工所需刀具的刀库 刀库用于储存刀 具，并根据要求将各工序所用的刀具运送到取 刀位置。
具有自动装卸刀具的机械手 在加工中心机床上 刀具的自动更换，多数借助机械手来进行。
说明JCS-018型主轴部件的结构组成、功能及特点。
说明JCS-018型主轴部件的结构组成、功能及特点。
JCS-018型主轴部件是一种机械设备的重要组成部分，它通常用于驱动和支撑机械设备的转动操作。
其结构组成、功能及特点如下：
1. 结构组成：
JCS-018型主轴部件由主轴轴承、主轴箱、主轴齿轮和主轴电机等组成。
其中，主轴轴承用于支撑主轴的旋转，主轴箱则是主轴部件的外壳，承载主轴的所有组成部分。
主轴齿轮用于从主轴电机传递动力给主轴，通过齿轮传动实现主轴的转动。
2. 功能：
主轴部件的主要功能是提供转动力和转动支撑给机械设备。
主轴轴承支撑主轴的旋转，主轴齿轮从主轴电机接收动力，再通过齿轮传动将动力传递给主轴，使主轴能够旋转，从而驱动机械设备的转动。
3. 特点：
- 高强度：JCS-018型主轴部件采用优质材料制造，具有较高的强度和耐磨性，能够承受较大的转动力和重载。
- 高精度：主轴部件的制造工艺和加工精度要求较高，能够保证主轴的转动平衡和精度，提供稳定可靠的转动操作。
- 节能高效：主轴部件采用现代化的传动技术，可实现高效的能源转换和传递，提高机械设备的工作效率，降低能源消耗。
- 调整灵活：JCS-018型主轴部件通常配备调整装置，可以进行轴向和径向的调整，以适应不同的工作需求和工作环境。
- 维护方便：主轴部件采用模块化设计，方便维护和更换损坏部件，减少维护成本和停机时间。
JCS-18加工中心、X-Y向工作台装配、BF6控制系统设计_毕业设计
目录中文摘要 (I)英文摘要 (II)1 JCS-018型立式加工中心概述 (1)1.1 JCS-018型立式加工中心的特点 (1)1.2 加工中心分类 (1)1.3加工中心工作原理 (2)1.4 加工中心工作范围 (2)1.5加工中心组成部件 (3)1.6 加工中心加工标准 (4)1.7毕业设计主要内容 (5)2 BF6控制系统设计 (6)2.1 BF6系统的特点及功能 (6)2.2 BF6系统结构 (7)2.3 芯片功能 (8)3 X-Y向工作台装配设计 (16)3.1 设计参数 (16)3.2 机械部件的选择 (16)4 JCS-018型立式数控铣削加工中心外形设计 (35)4.1 JCS-018立式加工中心简介 (35)4.2 机床特点 (36)4.3 机床布局 (36)总结 (38)致谢 (40)参考文献 (41)中文摘要加工中心是高度机电一体化的产品，它综合了数控铣床、数控镗床、数控钻床等机床的功能并集中在一台设备上，且增设了自动换刀装置和刀库的数控机床，是高效、高速、自动化技术和数控技术的最佳组合,是高性能与经济性的完美统一。
本次任务是设计JCS-018型立式数控铣削加工中心外型、X-Y向工作台装配以及BF6控制系统，每一部分的设计都经过了精确地计算和查取相关资料，每个CAD图的完成也是经过数次的修改。
外型设计中对JCS-018加工中心布局设计做了了解，学习了BF6系统中各个芯片的功能，最难设计的是X-Y向工作台，其中对滚珠丝杠、直线滚动导轨做了详细的计算，根据给定的数据，计算载荷，进而得出所选择部件的型号，从而一步步完成总体的设计。
关键词：加工中心控制系统滚珠丝杠直线滚动导轨Title：JCS-018 type vertical CNC milling machining centers appearance，On X-Y table assembly and The BF6 control system designAbstractMachining centers are highly mechanical and electrical integration products,It is a combination of CNC milling, CNC boring machine, CNC drilling machine and other machine functions and focus on a single device,and it is the CNC machine that add an automatic tool changer and tool magazine.It is the best combination of efficient, high-speed, automated technology and CNC technology, and the perfect unity of performance and economy .The task is to design JCS-018 type vertical CNC milling machining centers appearance，On X-Y table assembly and The BF6 control system .T he design of each part of the accurate calculation and collect the related data, each of the CAD map of completed and after several modifications.Exterior design of the JCS-018 machining center layout did understand,I have learnt the function of each chip in BF6 system.The design is difficult on X-Y table,I made a detailed calculation of the ball screw and linear rolling guide.According to the given data,I calculate the load,and then come to the selected part of the model,thus complete the overall design step by step.Keywords:Machining center Control Systems Ball screw Linear rolling guideJCS-018型立式加工中心概述加工中心是综合了数控铣床、数控镗床、数控钻床等机床的功能并集中在一台设备上，且增设了自动换刀装置和刀库的数控机床，是高效、高速、自动化技术和数控技术的最佳组合,是高性能与经济性的完美统一。
JCS——018A
主轴轴承是主传动系统的重要组成部分，它的类型、结构、精度、安装、调整、润滑和冷却 都会对主传动系统的工作性能产生影响。 滚动轴承摩擦阻力小，可以预紧，润滑维护简单，能在一定的转速范围和载荷变动条件下稳 定地工作。参照《机械设计手册》，选用单列向心推力球轴承（GB292——84），轴承型号为
2.2.4 刀库驱动系统
圆盘形刀库亦为直流伺服电动机经蜗杆蜗轮驱动，装在标准刀柄中的刀具，置于圆盘的周边。 当换刀时，刀库旋转到指定位置准停，机械手换刀。
2.3 加工中心主要结构
JCS——018A 立式加工中心的主要结构包括主轴箱结构、刀库结构和机械手结构等。主轴
箱结构完成加工中心的的主传动。它主要包括主轴电机、传动装置、主轴、主轴轴承、主轴 定向装置、拉刀装置及清洁、润滑和冷却装置等。关于 JCS——018A 立式加工中心的 主轴箱结构将在第 3 章详细说明。 由刀库和机械手组成的自动换刀装置（Automatic Tool Changer,ATC）是加工中心的重要组成 部分。加工中心上所需要更换的刀具较多，故通常采用的刀库形式，其结构比较复杂，自动 换刀装置种类繁多。采用机械手完成换刀工作。这是加工中心采用最普遍的形式。 在本机床自动换刀装置中，刀库的回转运动是由直流伺服电动机经蜗杆副驱动实现的。机械 手的回转、取刀、装刀机构均由液压系统驱动。该自动换刀装置结构简单，换刀可靠，由于 它安装在立柱上，故不影响主轴箱移动精度。随机换刀，采用记忆式的任选换刀方式，每次 选刀运动，刀库正转或反转均不超过 180°角。 本机床上使用的换刀机械手为回转式单臂双手机械手，其动作全部由液压驱动，主要由以下 部件构成： 1）驱动装置。 2）传动装置。 3）行程控制装置。 4）执行机构。 在自动换刀过程中，机械手要完成抓刀、拔刀、交换主轴上和刀库上的刀具位置、插刀、复 位等动作。
立式加工中心主轴箱的设计分析
在机床的诸多零部件中，主轴箱是机床设计过程中工作量最大的部件。
通常主轴箱是采用一根动力轴带动多根传动轴的工作方式，而各轴的设计又必须保证其转速、强度和刚度，因此设计难度较大。
而主轴箱的结构与机床的整体性能有着密切关系，提高主轴箱的机械特性，对于提高机床产品质量，保证加工精度具有重要意义。
随着机床技术的进步和发展，加工中心的性能不断提高，设计分析主轴箱结构，直接或间接地影响机床的加工精度，是现代加工中心设计的关键技术之一。
1应用适合于主轴箱设计分析的方法主轴箱符合机械静、动特性的结构形式和尺寸要求，是整个设计过程的关键环节。
性能分析主要体现在以下4个方面：1）现代控制理论与系统研究相结合；2）机械系统静、动态特性研究相结合；3）系统设计与结构优化相结合；4）理论设计计算与试验分析相结合。
2传动系统设计的要求1）转速范围。
目前加工中心主传动所用电机，大多为宽调速主轴电机，其调速范围达1∶100。
2）足够的功率和扭矩。
加工中心的发展趋向之一是重铣削和精铣削在一台机床上实现，这就要求有比较大的主电动机功率和扭矩。
3）主传动系统各零部件的强度、刚度和抗振性。
加工中心主轴带着刀具进行加工，必须具备足够的强度和刚度以及抗振性。
为了增加抗振性，需要校验主轴系统的固有颇率，避免在有效转速范围内发生共振。
4）低噪声、高运转平稳性。
齿轮传动中使用较小的传动比，是降低主传动噪声的有效方法之一。
5）整体动平衡。
为了提高运转平稳性，在完成主轴旋转件组装后，对其进行整体动平衡。
3立式加工中心主轴箱设计3.1传动轴转速确定采用四级电机（转速为1500r/min），初定公比φ=1.41，则轴Ⅰ、轴Ⅱ和主轴的转速确定为1470r/min，1064r/min和380r/min。
由分析，可画出转速图如图1所示。
图1主轴箱各轴转速图3.2传动系统配合运动部分为了使加工中心得到合理的利用，本文采用拨叉推动滑移齿轮的方法使主轴得到一个较低转速。
JCS-018型立式加工中心
3．伺服进给系统
伺服进给系统
4．主要部件结构
（1）主轴部件
图3-70 主轴结构 1—刀柄 2—主轴 3—拉钉 4—钢球 5—碟形弹簧 6—拉杆 7—螺旋弹簧 8—活塞 9、10—行程开关
使用弹性卡爪的刀具自动夹紧机构
图3-71 使用弹性卡爪的刀具自动夹紧机构 1—主轴 2—刀柄 3—拉钉 4—弹性卡爪 5—碟形弹簧 6—拉杆
主轴部件模型
（2）换刀过程示意图
刀库结构
换刀过程
机械手臂和手爪
1、2—弹簧3—锁紧销4—销 5—活动销 6—固定爪 7—锥销
四、数控编程技术
数控编程的主要内容包括：
加 零件图 工
工
数 学
编 写 程
制
备 控
程 首 数控机床 序件
艺
处
序
制 校试
分 析
理
清 单
介 验切 质
图纸工艺分析
这一步与普通机床加工零 件时的工艺分析相同，即 在对图纸进行工艺分析的 基础上，选定机床、刀具 与夹具；确定零件加工的 工艺线路、工步顺序及切 削用量等工艺参数等。
将程序单上的内容 ，经转换记录在控 制介质上，作为数 控系统的输入信息 ，若程序较简单， 也可直接通过键盘 输入。
零件图纸
图纸工艺分析
计算运动轨迹
修
程序编制改Leabharlann 制备控制介质校验和试切
错误
程序的校验和试切
所制备的控制介质， 必须经过进一步的校验 和试切削，证明是正确 无误，才能用于正式加 工。如有错误，应分析 错误产生的原因，进行 相应的修改。
零件图纸
图纸工艺分析
计算运动轨迹
立式加工中心主轴箱结构设计开题报告
收集并阅读JCS-018立立式加工中心主轴箱及进给系统设计方面的书籍，以及相应的标准，了解JCS-018立式加工中心主轴箱及进给系统的进展史；在阅读资料的前提下，初步定出主轴箱各部分技术参数，设计计算，方案选择并确定可行的方案路线；依据初定的外形尺寸绘制图纸；整理书写设计说明书；
本文以JCS-018立式加工中心为例，进行主轴箱的设计。
二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）
一）主要研究内容
1.调查分析JCS-018或其他型号的立式加工中心的加工特点，确定新设计的数控立式加线的选择。
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术；是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础;是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的物质手段；是国防现代化的重要战略物质;是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业。当今世界各国制造业广泛采纳数控技术，
以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。大力进展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济进展、提高综合国力和国家地位的重要途径。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来进展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封闭和限制政策。根据国民经济进展和国家重点建设工程的具体需求，设计制造“高、精、尖”重大数控装备，打破国外封闭，掌握数控装备关键技术，创出中国数控机床品牌，提高市场占有率是全面提升我国基础制造装备的核心竞争力的关键所在。
毕 业 设 计 （ 论 文 ） 开 题 报 告
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指导教师1
立式数控加工中心的进给系统和主轴系统分析
立式数控加工中心的进给系统和主轴系统分析立式数控加工中心是一种常用于金属加工的先进设备，可以实现高效、精确的加工过程。
其中，进给系统和主轴系统是立式数控加工中心的两个核心部分。
本文将对立式数控加工中心的进给系统和主轴系统进行详细的分析和解释。
进给系统是立式数控加工中心的关键部件之一，在加工过程中负责控制工件的运动速度和位置。
它由进给电机、进给螺杆、导轨、伺服系统等组成。
进给电机通过传动装置将动力传递给进给螺杆，通过螺杆的旋转实现工件在三个坐标轴上的移动。
而导轨则起到支撑和导向工件的作用。
进给系统的主要功能是实现加工过程中工件的精确定位和运动控制。
通过在电脑数控系统中设定加工程序，可以精确控制进给系统的运动速度、加速度和位置，实现复杂零件的加工。
进给系统的精度和可靠性对加工质量和效率起着重要的影响。
因此，在设计和选择进给系统时，需要考虑其精度、刚性、稳定性等因素。
与进给系统相比，主轴系统在立式数控加工中心中的作用更为重要。
主轴系统是控制刀具转速和切削参数的关键部件，直接影响加工效果和加工质量。
主轴系统由主轴电机、主轴轴承、主轴传动装置等组成。
主轴电机是主轴系统的动力源，通常采用交流伺服电机或直流伺服电机。
它通过传动装置将动力传输给主轴轴承，进而带动刀具转动。
主轴轴承是主轴系统的核心部件，它承受着高速旋转和切削载荷。
因此，主轴轴承需要具备高刚度、高精度、高转速等特点，以确保刀具的稳定运转和加工质量。
主轴传动装置的设计也非常重要，它可以采用直接驱动或传统的皮带传动方式。
直接驱动主轴系统具有传动效率高、动态响应速度快等优点，适用于高速精密加工。
而皮带传动方式则具有结构简单、维护方便等优势，适用于一般加工需求。
除了运转稳定性之外，主轴系统还需要具备快速的切削速度和灵活的切削能力。
通过电脑数控系统对主轴电机的转速进行调控，实现不同工件的精确加工。
同时，主轴系统还应具备冷却装置，以保持刀具和工件的适宜温度，提高切削质量和加工效率。
说明JCS-018型自动换刀装置的结构组成、功能及特点。 -回复
说明JCS-018型自动换刀装置的结构组成、功能及特点。
-回复JCS018型自动换刀装置是一种用于机床上刀具的自动更换设备。
它由一系列组件和部件组成，具有多项功能和特点。
下面将一步一步解释JCS018型自动换刀装置的结构组成、功能及特点。
一、结构组成JCS018型自动换刀装置主要由以下几个组件和部件组成：1. 刀库：刀库是储存刀具的地方，通常由多个刀位组成，每个刀位可以放置一个刀具。
刀库通常位于机床的侧面，便于操作和维护。
2. 刀臂：刀臂是用于夹持和释放刀具的组件。
刀臂可以通过气动或液压系统来控制其动作，使其能够夹持和释放刀具。
3. 刀夹：刀夹是用于夹住刀具的夹具。
刀夹通常由两个夹爪组成，可以根据需要夹持不同规格的刀具。
4. 刀具传感器：刀具传感器用于检测刀具是否安装在刀臂上。
一旦刀具安装完毕，传感器会发送信号给控制系统，以便进行后续操作。
5. 升降装置：升降装置用于将刀具从刀库中抬起，并将其送入机床的刀位。
升降装置可以根据需要进行调节，以适应不同刀具的高度。
6. 控制系统：控制系统是整个自动换刀装置的大脑，它接收刀具传感器的信号，并按照预设的程序进行操作。
控制系统通常由PLC或CNC控制器组成，具有较高的自动化程度。
二、功能JCS018型自动换刀装置具有多项功能，主要包括以下几个方面：1. 自动换刀：JCS018型自动换刀装置能够在机床加工过程中自动完成换刀操作，无需工人手动干预。
它可以将刀具从刀库中取出，并将其送入机床的刀位，实现切削工具的自动更换。
2. 快速换刀：JCS018型自动换刀装置具有快速换刀的特点。
它能够在短时间内完成刀具的换装，并保证刀具的定位精度和稳定性，提高机床的加工效率。
3. 多刀位切换：JCS018型自动换刀装置具有多个刀位，可以同时储存多个不同规格的刀具。
它能够根据加工需求，快速切换不同的刀具，以适应不同的加工任务。
4. 刀具保护：JCS018型自动换刀装置能够对刀具进行有效的保护。
JCS-018立时加工中心主轴箱及进给系统设计
前言加工中心集计算机技术、电子技术、自动化控制、传感测量、机械制造、网络通信技术于一体，是典型的机电一体化产品，它的发展和运用，开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式，使世界制造业的格局发生了巨大变化。
现在的CAD/CAM、FMS、CIMS，都是建立在数控技术之上。
目前数控技术已经广泛运用于制造业，数控技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志。
而加工中心的发展最为重要。
随着科学技术的高速发展，市场上对数控的要求也有很大的改变，正要求数控系统朝着高速、高精度、高可靠性发展，为追求加工效率及更通用化迫使数控机床结构模块化、智能化、柔性化、用户界面图形化，科学计算可视化，内置高性能PLC，多媒体技术应用等方面发展。
加工中心的优点有：1）提高加工质量；2）缩短加工准备时间；3）减少在制品；4）减少刀具费；5）最少的直接劳务费；6）最少的间接劳务费；7）设备利用率高。
总的来说，加工中心的发展动向是高速、进一步提高精度和愈发完善的机能。
本设计说明书以大量图例来说明加工中心的主轴箱设计及横向进给机构的设计的思路。
设计中得到颜竟成教授的悉心指导，在此向他表示诚挚的的感谢。
由于编者的水平和经验有限，加之设计时间较短、资料收集较困难，说明书中难免有缺点和错误，在此恳请读者谅解，并衷心希望广大读者提出批评意见，使本设计说明书能有所改进。
1、机床总体方案设计1.1机床总体尺寸参数的选定根据设计要求并参考实际情况，初步选定机床主要参数如下：工作台宽度×长度 400×1600mm×mm工作台最大纵向行程 650mm工作台最大横向行程 450mm工作台最大垂直行程 500mmX、Y轴步进电机 a12/3000iZ步进电机 a12/3000i主轴最大输出扭矩 70公斤力×米主轴转速范围 45～2000r/min主电动机的功率 4kw主轴电动机转速 1500r/min机床外行尺寸（长×宽×高） 2488×1200×2710mm×mm×mm机床净重 500kg1.2机床主要部件及其运动方式的选定1、主运动的实现因所设计的卧式加工中心要求能进行车、铣和镗，横向方向的行程比较大，因而采用工作台不动，而主轴箱各轴向摆放为卧式的机构布局；采用交流无级调速电动机实现无级调速，并且串联有级变速箱来扩大变速范围。
JCS-018型立式数控铣削加工中心Z向工作台装配、主轴箱装配与BF3控制系统设计
一引言随着数控计算技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性的变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造业技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。
在现代制造业系统中，数控技术是关键技术，他集微电子，计算机，信息处理，自动检测，自动控制等高新技术于一体，具有高精度，高效率，柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化，集成化，智能化起着举足轻重的作用。
目前，数控技术正在由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。
在集成化基础上，数控系统实现了超薄型，超小型化；在智能化基础上，综合了计算机，多媒体，模糊控制，神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速，高精，高效控制，加工过程中可以自动修正，调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，数控机床联网实现了中央集中控制的群控加工。
长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系机构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。
加工过程变量根据经验一固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。
CAD/CAM 和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程CNC只是一个封闭式的开环执行机构。
在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的道具组合，工件材料，主轴转速，进给速率，刀具轨迹，切削深度，步长，加工余量等加工参数，无法再现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。
由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭制体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行。
数控技术的应用不但费传统制造业带来了革命性的变话，制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业(IT,汽车，轻工，医疗等)的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是实现现代化发展的大趋势。
立式加工中心总体方案设计
郑州航空工业管理学院毕业论文（设计）2010 届机械设计制造及其自动化专业班级题目JCS-018型立式加工中心总体方案设计姓名学号指导教师职称二О一0 年五月一日摘要本文主要是对JCS-018型立式加工中心总体方案进行设计。
立式加工中心是一种工序高度集中、自动化程度高的机电一体化设备。
工件在一次装夹后，可以自动连续地完成镗,铣,钻,铰,扩,锪和攻螺纹等多种工序的加工。
本文论述了JCS-018立式加工中心总体方案的拟定过程和设计方法，完成了机床传动系统的分析计算。
进行了三向进给传动系统的设计计算，包括驱动电机和进给丝杠等的设计分析和校核计算。
完成了主传动系统设计计算，确定了主传动功率–扭矩关系曲线。
论文完成了加工中心总体结构的原理性设计。
重点进行了三向进给传动，主轴传动的结构设计，并分析了优化加工中心传动性能的结构措施。
论文还对X、Y工作台、刀库等扩展功能辅助部件的结构进行了分析。
论文研究中充分应用先进设计手段辅助加工中心总体设计，利用SolidWorks技术进行加工中心三维布局及造型设计，确定加工中心外观造型的初步方案。
既使产品设计过程可视化，也提高了设计效率。
关键词立式加工中心；总体设计；计算机辅助设计AbstractThis artthe overall program designed of JCS-018 vertical machining center . Vertical machining center is a equipment that is process highly concentrated, high degree of automation and electrical integration. With workpiece in a single setup, you can automatically and continuously to complete boring, milling, drilling, joint, expansion, countersink and tapping and other machining processes .This article discusses the JCS-018 vertical machining center of the overall program design process and completed the analysis and calculation of machine tool drive system. It carries out design and calculation in three directions to the transmission system, which including analysis and checking calculation to the drive motor and feed screw design. Article also comples the main drive system design and calculation to determine the main driving power - torque curve.Paper completes the schematic design of the CNC’S overall structure. Article carries out the important design of spindle drive to feed drive and analysis of transmission performance to optimize the structure of machining center measures. The structure of extension such as X, Y table and tool accessories were analyzed. In this paper the advanced processing were applicated to support the of center overall design. It also uses SolidWorks 3D technology for machining center layout and design and determines processing center to the initial appearance program.It not only visualizats product design and process but also improves the design efficiency.Key wordsVertical Machining Center; Overall Design; Computer Aided Design目录第一章绪论 (5)1.1课题的背景 (5)1.2国内外相关产品及现状 (7)1.3本文主要研究内容及技术路线 (8)第二章加工中心设计方案的拟定 (10)2.1 立式加工中心结构类型的分析 (10)2.1.1 主传动结构形式 (10)2.1.2 进给传动结构形式 (11)2.2 立式加工中心布局形式分析 (11)2.2.1 中速实用型 (11)2.2.2 高速加工型 (12)2.3 加工中心布局形式的确定 (12)2.4 加工中心传动系统方案的确定 (13)第三章加工中心传动系统的理论计算 (15)3.1 三向进给传动系统理论计算 (15)3.1.1丝杆导程和轴颈的选定 (15)3.1.2 X轴方向滚珠丝杠规格的选择及验算 (15)3.1.3 Y、Z向丝杠的确定 (20)3.1.4 滚珠丝杠螺母形式的确定 (20)3.2 主传动系统理论计算 (20)3.2.1 主传动功率的选定 (20)3.2.2 主传动功率一扭矩特性 (21)第四章加工中心主体结构原理性设计 (24)4．1 三向进给传动结构设计 (24)4.1.1 X、Z向进给传动结构 (25)4.1.2 Z向进给传动结构 (27)4.2主轴传动结构设计 (29)4.2.1 齿形皮带及带轮(结构图4-7中件5、3) (29)4.2.2 编码器(结构图4-7中件4) (30)4.2.3 主轴组件(结构图4-7中件6) (31)4.2.4 刀具松开夹紧机构(结构图4-7中件7) (31)4.3 主轴组件的设计计算 (31)4.3.1主轴轴承的选择 (31)4.3.2 主轴主要参数的确定 (32)4.4 刀库 (34)4.5 机械手 (34)4.6 其它辅助机构 (36)第五章机床三维布局及造型辅助设计 (37)5.1 三维CAD软件SolidWorks简介 (37)5.2 机床主要功能部件三维参数化建模 (39)5.2.1 床身 (39)5.2.2 立柱 (39)5.2.3 主轴箱 (40)5.3 加工中心整体三维结构布局设计 (40)第六章结论 (42)致谢 (43)参考文献 (43)第一章绪论1.1课题的背景装备制造业是为国民经济发展和国防建设提供技术装备的基础性产业，承担着为国民经济各部门提供工作母机、带动相关产业发展的重任，可以说它是工业的心脏和国民经济的生命线，是支撑国家综合国力的重要基石。
数控机床的结构与设计-复习思考题-09
数控机床的结构与设计_复习思考题复习思考题1．加工中心的定义是什么?它应具有哪些功能?2．加工中心的工作原理是什么?3．加工中心的基本组成有哪几部分?4．加工中心的分类方法有哪几种。
5．JCS一018型立式加工中心的功能及结构组成是什么?6．根据图1－6说明JCS一018型立式加工中心的传动系统。
7．根据图1—8说明JCS一018型主轴部件的结构组成、功能及特点。
8．说明JCS一018型自动换刀装置的结构组成、功能及特点。
9．说明JCS一018型自动换刀的过程及PC控制器的控制过程。
10．简述JCS一018型立柱、床身、滑座及工作台的结构特点。
11．简述JCS一018型伺服进给系统的组成及传动路线。
12．说明发纳克7CM的基本组成。
13．主传动方式有哪几种?各有何特点?14．试说明加工中心的主轴结构。
15·加工中心主轴轴承有哪几种?各有何特点?各适用于什么场合?16．加工中心主轴轴承配置形式有几种?各适用什么场合?17．试述加工中心主轴轴承的配合量及其影响。
18．何谓对滚动轴承的预紧?何谓径向预紧及轴向预紧?19．主轴轴承的润滑方式有哪几种?各有何特点?20．试述加工中心刀具自动夹紧装置的组成及夹紧与松开的动作。
21．试述主轴定向的原理及定向的方式。
22．主轴电动机有何特点?23．试述伺服电机与进给丝杠的联接方法。
24．消除齿隙的方法有哪几种?各有何特点?25．滚珠丝杠螺母副的工作原理及特点是什么?何为内循环和外循环方式? 26．试述滚珠丝杠螺母副消除间隙及预加载荷的方法。
27．试述静压蜗杆蜗母条传动副工作原理。
28．何谓磁力丝杠螺母副?它有什么优点?29．简述丝杠专用角接触球轴承的特点及配置。
30．何谓分度工作台和数控转台?试举例说明。
31．何谓塑料滑动导轨?何谓滚动导轨?各有何特点?32．自动换刀装置有哪几种形式?各有何特点?33．刀库有哪几种形式?各适用于什么场合?34．刀具交换装置有哪几种?35．刀具的选择方式有几种?各适用何种场合?36．简述机械手类型、特点及适应范围。
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J C S-018立时加工中心主轴箱及进给系统设计前言加工中心集计算机技术、电子技术、自动化控制、传感测量、机械制造、网络通信技术于一体，是典型的机电一体化产品，它的发展和运用，开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式，使世界制造业的格局发生了巨大变化。
现在的CAD/CAM、FMS、CIMS，都是建立在数控技术之上。
目前数控技术已经广泛运用于制造业，数控技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志。
而加工中心的发展最为重要。
随着科学技术的高速发展，市场上对数控的要求也有很大的改变，正要求数控系统朝着高速、高精度、高可靠性发展，为追求加工效率及更通用化迫使数控机床结构模块化、智能化、柔性化、用户界面图形化，科学计算可视化，内置高性能PLC，多媒体技术应用等方面发展。
加工中心的优点有：1）提高加工质量；2）缩短加工准备时间；3）减少在制品；4）减少刀具费；5）最少的直接劳务费；6）最少的间接劳务费；7）设备利用率高。
总的来说，加工中心的发展动向是高速、进一步提高精度和愈发完善的机能。
本设计说明书以大量图例来说明加工中心的主轴箱设计及横向进给机构的设计的思路。
设计中得到颜竟成教授的悉心指导，在此向他表示诚挚的的感谢。
由于编者的水平和经验有限，加之设计时间较短、资料收集较困难，说明书中难免有缺点和错误，在此恳请读者谅解，并衷心希望广大读者提出批评意见，使本设计说明书能有所改进。
1、机床总体方案设计1.1机床总体尺寸参数的选定根据设计要求并参考实际情况，初步选定机床主要参数如下：工作台宽度×长度 400×1600mm×mm工作台最大纵向行程 650mm工作台最大横向行程 450mm工作台最大垂直行程 500mmX、Y轴步进电机 a12/3000iZ步进电机 a12/3000i主轴最大输出扭矩 70公斤力×米主轴转速范围 45～2000r/min主电动机的功率 4kw主轴电动机转速 1500r/min机床外行尺寸（长×宽×高） 2488×1200×2710mm×mm×mm 机床净重 500kg1.2机床主要部件及其运动方式的选定1、主运动的实现因所设计的卧式加工中心要求能进行车、铣和镗，横向方向的行程比较大，因而采用工作台不动，而主轴箱各轴向摆放为卧式的机构布局；采用交流无级调速电动机实现无级调速，并且串联有级变速箱来扩大变速范围。
为了使主轴箱在数控的计算机控制上齿轮的传动更准确、更平稳、工作更可靠，主轴箱主要采用离合器交换齿轮的有级变速。
2、给运动的实现本次所设计的机床进给运动均由单片机进行数字控制，因此在X、Y、Z三个方向上，进给运动均采用滚珠丝杠螺母副，其动力由步进电机通过调隙齿轮传递。
3、数字控制的实现采用单片机控制，各个控制按钮均安装在控制台上，而控制台摆放在易操作的位置，这一点须根据实际情况而定。
4、机床其他零部件的选择考虑到生产效率以及生产的经济性，机床附件如油管、行程开关等，以及标准件如滚珠丝杠、轴承等均选择外购形式。
1.3 机床总体布局的确定（一）确定主轴箱传动系统方案：主传动系统是用来实现机床主运动的传动系统，它应具有一定的转速（速度）和一定的变速范围，以便采用不同材料的刀具，加工不同材料、不同尺寸、不同要求的工件，并能方便地实现运动的开停、变速、换向和制动等。
加工中心主传动系统主要包括电动机、传动系统和主轴部件，它与普通机床的主传动系统相比在结构上比较简单，这是因为变速功能全部或大部分由主轴电动机的无级调速来承担。
机床上常用的变速电动机有直流电动机和交流变频电动机，在额定的转速上为恒功率变速，通常变速范围仅为2-3；额定转速以下为恒转矩变速，调整范围很大，变速范围可大30甚至更大。
上述功率和转矩特性一般不能满足机床的使用要求。
为了扩大恒功率调速范围，在变速电动机和主轴之间串联一个有级变速箱。
本机床采用交流调速电机变速，为了在变速范围内，满足一定恒功率和恒转矩的要求，为了进一步扩大变速范围，在后面串联机械有级变速装置。
（二）确定主轴箱有级变速级数：取变速箱的公比为fϕ等于电动机的恒功率变速范围dp R ，即dp fR ϕ=，功率特性图是连续的，无缺口和无重合。
如变速箱级数为Z ，则主轴的恒功率变速范围NP R 等于1z zNP dp ff R R ϕϕ-==变速箱的变速级数可得出： lg lg np fZ R ϕ=主轴要求的恒功率变速范围 2000/4544.4NP R == 电动机的恒功率变速范围 2000/1500 1.34dp R == 取变速箱的公比 1.41dp fR ϕ==故变速箱的变速级数 lg lg 44.511.15lg1.41lg np fZ R ϕ===故通过圆整取 Z=12。
（三）确定各齿轮的齿数：在确定齿轮齿数时应注意：齿轮的齿数和不应过大，以免加大两轴之间的中心距，使机床的结构庞大，而且增大齿数和还会提高齿轮的线速度而增大躁声，所以在设计时要把齿数和控制在100120z S ≤～；为了控制每组啮合齿轮不产生根切现象，使最小齿数1820min Z ≥～，因而齿轮的齿数和不应过小。
受结构限制的个齿轮（尤其是最少齿轮），应能可靠地装到轴上或进行套装；齿轮的齿槽到孔壁或键槽2a m ≥（m 为模数），以保证有足够强的强度，避免出现变形或断裂现象。
应保证：min122T m D -≥标准直齿圆柱齿轮，其最少齿根直径min min ( 2.5)m D z =-，代入上式可得：26.5min T mZ ≥+式中：min Z ——齿轮的最少齿数； m ——齿轮模数；T ——齿轮键槽顶面至轴心线的距离。
由于此传动在同一变数组为同模数传动，各对齿轮的齿数的齿数之比，必须满足传动比；当各对齿轮的模数相同，且不采用变位齿轮时，则各对齿轮的齿数和必然相等，可列出：1212j jj j j zz u zsz z =+=式中：12.j j z z ——分别为J 齿轮副的主动与从动齿轮的齿数；j u ——J 齿轮副的传动比； z s ——齿轮副的齿数和。
由上述公式可得：12111j j zjj zj u szu s zu =•+=•+因此，选定了齿数和z s ，便可以计算出各齿轮的齿数，或者由上式确定出齿轮副的任一齿轮后，用上式算出另一齿轮的齿数。
查表选择齿轮的齿数：31212121123212342721..4755603730.53608024.9640a a ab b b b bc c c cd d z z z z z zz z z z zz zz=======其中a 代表二轴，b 代表三轴，c 代表四轴，d 代表主轴。
（四）拟定主运动转速图由上述计算得，12级转速各传动组中传动数的确定方案有： 12=4×3 ，12=3×4 ，12=3×2×2， 12=2×3×2， 12=2×2×3按照“前多后少”的原则，确定各传动组的传动副数为12=3×2×2。
根据“前密后疏”的原则，确定基本组在前，后面依次扩大，因此得结构式为36131222=⨯⨯，第二扩大组的两个传动比连线之间，相距格数应为326n b Z Z •=⨯=，变速范围是6681.41ϕ=≈，在允许的范围内，所选定的结构式共有三个传动组。
因此变速机构需要四轴，再加上电动机轴共五轴，故转速图有五条竖线。
由于齿轮传动比受到124U ≤≤的限制，现在传动组C 的变速范围为68ϕ=。
可知这个传动组中两个传动副的传动比必然是极限值，即122411,24c c u u ϕϕ====该传动组的升降速度传动比都达到了极限值，就确定了轴Ⅲ的六级转速只有一种可能，即为180～1000r/min 。
轴Ⅱ-Ⅲ之间，两条传动比连线间应相距3格，取12211, 1.412b b uu ϕϕ====，因此，确定轴Ⅱ的转速为355～710 r/min 。
对于轴Ⅰ，取12332111111,,2.824 1.41a a a u u u ϕϕ======于是决定了轴Ⅰ的转速为1000 r/min ，电动机轴与轴Ⅰ之间为齿轮传动，传动比为1000：1440。
综合上述，主轴的调速范围：45，63，90，125，180，250，355，500，710，1000，1400，2000。
转速图如下：图1.1 加工中心转速图2、 主运动的设计计算2.1 电动机的选择2.1.1电动机的功率的计算查《机床主轴/变速箱设计指导》：端铣：硬质合金端铣刀，铣刀材料是45号钢； 1） 主切削力0.750.850.731.00.13118c epzf a da n F z-=公式中背吃刀量34,4,a mm ≈=取a()0.40.80.8160e d d mm a ==侧吃刀量取， 每齿进给量()()0.10.2/,0.2/zzmm z mm z ff ≈=取，刀具直径200d mm =， 铣刀齿数z=4,选100/c m s v =， 铣刀转速Z n a d f a F pz e c ⋅⋅⋅⋅⋅⋅=-13.00.173.075.085.0118 416042002.016011813.075.075.085.0⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-N 3.1706=所以主切削力0.750.850.731.00.130.850.750.750.13118118441706.31600.2200160c epzNf a d a n F z --==⨯⨯⨯⨯⨯⨯=2）切削功率 铣削过程中消耗的功率cp主要按圆周切削力c F 和铣削速度c v 进行计算1706.31002.8410006060ccckw kw vF pπ⨯===⨯⨯进给运动也消耗一些功率fp，一般情况下0.15fcpp ≤，所以总的切削力功率1.15mfccpp pp =≤+ ，由此可估算铣床主电动机的功率；()mEppηη≥-式中铣床传动效率，取()η=0.85，1.15 1.152.843.840.85E P kw kw P η⨯∴≥==2.1.2 电动机参数的选择在选择电动机时，必须使得P P ≥额定总，根据这个原则，查《机械设计手册》选取Y112M-4型电动机，功率为4kw 。
其基本参数如下(单位为mm):满载转速为min /1440max r n =2.2 齿轮传动的设计计算由于直齿圆柱齿轮具有加工和安装方便、生产成本低等优点，而且直齿圆柱齿轮也能满足传动设计要求，所以本次设计选用渐开线直齿圆柱齿轮传动；主轴箱中的齿轮用于传递动力和运动，它的精度直接与工作的平稳性、接触误差及噪声有关。