立式加工中心总体、主轴部件及立柱设计
立式加工中心主轴组件的结构设计
摘要加工中心由于备有刀库并能自动更换刀具，使得工件在一次装夹中可以完成多工序的加工。
加工中心一般不需要人为干预，当机床开始执行程序后，它将一直运行到程序结束。
加工中心还赋予了专业化车间一些诸多优点，如：降低机床的故障率，提高生产效率，提高加工精度，削减废料量，缩短检验时间，降低刀具成本，改善库存量等。
由于加工中心的众多优势，所以它深受全球制造企业的青睐。
加工中心主要由主轴组件、回转工作台、移动工作台、刀库及自动换刀装置以及其它机械功能部件组成。
其中的主轴组件是机床重要的组成部分，其运动性能直接影响机床加工精度与表面粗糙度。
本文在查阅大量国内外文献的基础上，通过研究分析不同加工中心主轴组件的性能，综合地比较了其特点，并拟定了一个较为合理的主轴组件结构方案。
同时，还就主轴、轴承以及丝杠等重要零件的机械性能进行了探讨，并对这些零件的刚度和强度进行了校核。
此外，本设计中所采用的陶瓷轴承能有效地增加主轴的刚度，从而提高了加工中心的可靠性和稳定性。
关键词：主轴组件，加工中心，数控机床Spindle unit design of Vertical machining centerABSTRACTMachining center evolved from the need to be able to perform a variety of operations and machining sequences on a workpiece on a single machine in one setup. Machining center requires little operator intervention, and once the machine has been set up, it will machine without stopping until the end of the program is reached. Some of the other advantages that machining centers give a manufacturing shop are greater machine uptime, increased productivity, maximum part accuracy, reduced scrap, less inspection time, lower tooling costs, less inventory and so on. Because of their many advantages, machining centers become widely accepted by manufacturing enterprises in the world.Machining centers are equipped with spindle units, rotary workbench, moving workbench, tool magazines and automatic tool changers, and other mechanical function components. Spindle unit is the important motion part of the metal cutting machine tool. Its movement behavior affects the machining accuracy and surface roughness of part to be machined. Through referring to a variety of technical literatures, the characteristics of some kinds of spindle units are compared with each other based on analysis and research work on different machining centers. A reasonable scheme can be studied out. Meanwhile, the mechanical behaviors of principle parts such as the spindle,bearings and lead screw are discussed. Their rigidity and strength are calculated and examined here. Morever, a kind of advanced ceramic bearings is introduced into the spindle unit, which can effectively enhance the rigidity of spindle units. They will improve the reliability and stability of machining centers.Key words：spindle unit，machining center，NC machine tool立式加工中心主轴组件的结构设计0 引言装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展高新技术产业和尖端工业（如：信息技术及其产业，生物技术及其产业，航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。
立式加工中心主轴组件的结构设计开题报告
立式加工中心主轴组件的结构设计开题报告立式加工中心主轴组件的结构设计立式加工中心主轴组件的结构设计1 综述1.1 本课题研究的目的和意义装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展高新技术产业和尖端工业(如:信息技术及其产业，生物技术及其产业，航空、航天等国防工业产业)的使能技术和最基本的装备。
制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。
当今世界各国制造业广泛采用数控技术，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。
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发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锁和限制政策。
总之，大力发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发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
加工中心是典型的集高新技术于一体的机械加工设备，它的发展代表了一个国家设计、制造的水平，因此在国内外企业界都受到了高度重视。
本课题的目的是进行立式加工中心主轴组件的结构设计，主轴组件作为加工中心的执行元件，它带动刀具进行切削加工、传递运动、动力及承受切1立式加工中心主轴组件的结构设计削力等，并需满足相关的技术指标要求。
1.2 本课题拟解决的关键问题各类机床对其主轴组件的要求，主要是精度问题，就是要保证机床在一定的载荷与转速下，主轴能带动工件或刀具精确地、稳定地绕其轴心旋转，并长期地保持这一性能。
主轴组件的设计和制造，都是围绕着解决这个基本问题出发的。
为了达到相应的精度要求，通常，主轴组件应符合以下几点设计要求:1) 旋转精度指机床在空载低速旋转时，主轴前端安装工件或刀具部位的径向和轴向跳动值满足要求。
目的是保证加工零件的几何精度和表面粗糙度。
2) 刚度指主轴组件在外力的作用下，仍能保持一定工作精度的能力。
立式加工中心立柱结构分析与优化
SolidWorks 模型进行模型简化，删除倒角、孔洞等影响不大但
柱的整体结构和筋板分布拓扑优化可以达到刚度提高和轻
表 面 复 杂 的 特 征 ， 导 入 AN⁃
量化。
限元分析，假定所有材料密度均
况。应力分布较为均匀，局部单元应力集中，说明整体网格
SYS-workbench 中 对 模 型 进 行 有
structure was optimized and compared with the original structure. The scheme can meet the working conditions and reduce the weight. The structure with the
对优化后的结构再施加工作状态的约束和载荷，对立柱
表2
态多目标优化[J]. 机械工程学报,2011(11):125-133.
0.011 3
-3.5
需要确定的强度和刚度要求。其基本参数参考如表 1 所示。
2020 年 11 月
机 电 工 程 技 术
表1
式中： F x 为进给时 x 方向受力， F y 为进给时 y 方向受力， F z
立式加工中心基本参数
参数
为进给时的 z 方向力受力。
将相关参数代入得： F x =1 330， F y =3 600， F z =2 216。
[7] 孙晓辉,丁晓红.结构多目标拓扑优化设计[J]. 机械设计与研
最大应力 /MPa
优化后立柱
[4] 崔俊芝.计算机辅助工程(CAE)的现在和未来[J]. 计算机辅助
京:机械工业出版社,2004.
优化前后参数对比
7.019
机械设计与制造,2014(3):117-119.
立式加工中心
立式加工中心立式加工中心是一种常见的数控机床，也被称为立式数控铣床。
它的工作原理是通过在工作台上固定工件，然后使用旋转刀具在工件上进行铣削、钻孔、镗孔和螺纹加工等操作。
立式加工中心通常用于加工平面、曲面和复杂形状的工件。
立式加工中心的主要组成部分包括机床主体、主轴、刀库、工作台、控制系统和润滑系统。
机床主体是立式加工中心的基础结构，承载着各个组件的定位和固定。
主轴是立式加工中心的核心部件，负责传动刀具的旋转，拥有较高的转速和扭矩。
刀库是用来存放刀具的装置，一般配备多个刀位，可以实现刀具的自动换装。
工作台是安放工件的平台，具有可调节和固定的功能，使工件能够在加工过程中保持稳定的位置。
控制系统是立式加工中心的智能核心，通过预先编程的程序指令，实现自动化和精确的加工过程。
润滑系统用于给机床各个部件提供润滑和冷却，保证机床的正常运行。
立式加工中心的操作过程是先通过CAD（计算机辅助设计）软件将产品的三维模型转换成二维的加工程序，然后通过CAM（计算机辅助制造）软件进行程序优化，最后将优化后的程序上传到控制系统中。
控制系统通过指令控制主轴和工作台的运动，实现对工件的精确加工。
操作人员只需要进行简单的设置和监控工作，不需要直接干涉加工过程。
立式加工中心具有许多优点。
首先，由于刀库具备自动换刀功能，可实现多种不同的加工操作，提高了加工的灵活性和效率。
其次，立式加工中心具有较高的加工精度和加工质量，能够进行高精度的定位和磨削。
此外，立式加工中心还具有较高的自动化水平，能够实现连续加工和无人化操作，大大减少了人工成本。
在工业生产中，立式加工中心广泛应用于航空航天、汽车、电子、模具、医疗器械等行业。
例如，在航空航天领域，立式加工中心可以用来加工飞机发动机部件、导弹和卫星零部件等。
在汽车行业，立式加工中心可以用来加工汽车发动机、底盘和车身零部件等。
在电子领域，立式加工中心可以用来加工电子元器件、PCB板和电路板等。
在模具行业，立式加工中心可以用来加工塑料模具、金属模具和模具配件等。
立式加工中心机床结构
立式加工中心机床结构简介立式加工中心机床5大件各个部分展示：底座部件有地脚调整螺钉，丝杆组件和底座。
底座与滑台采用双侧导轨导向定位。
底座导轨下方有费油回收槽和孔，废油由底座后中部位的回收接头回收到废油收集盒。
加工中心主轴结构主轴部件包括主轴、主轴箱、主转动机构和打刀机构等。
主轴箱体设有油冷通道，机油通过外部油冷机，能降低加工过程中主轴单元的升温。
因此，机床更具有热稳定性。
如下图所示：主轴的传动方式分为皮带传动和直联传动皮带最高转速可达8000转，直连可达15000转工作台工作台与滑台采用双侧导轨导向定位工作台两侧的伸缩护罩要和工作台保持密封链接，如下图立式加工中心立柱结构立柱与主轴箱采用双侧导轨导向定位立柱结构组成如下图：立式加工中心X、Y、Z三轴进给如下图：数控加工中心作为一种全自动的数控加工机床和普通的机床相比具有比较大的优势，主要有以下几点：1、全封闭防护结构在机床的结构上，数控加工中心采用了全封闭的制造方式，能有效防止加工过程中出现的人身意外等情况。
2、加工的连续性数控加工中心具有多个进给轴：三轴或以上，能自动完成多个平面或多个角度的加工。
3、自动换刀结构数控加工中心具有自动换刀装置，能够通过程序控制进行自动换刀。
4、高自动化、高精度、高效率通过合理的切削参数选择和数控加工中心的加工连续性，减少了停机时间，提升了机床的加工效率。
5、改善劳动条件操机人员和编程人员只需要将设定好的程序输入系统，装卸零件和刀具准备等工作，降低了劳动强度。
6、加工精度高，产品质量稳定数控机床的精度比普通机床的高，采用计算机自动编程和减少装夹次数，有效降低误差。
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。
XH716立式加工中心总体设计及主轴系统设计
XH716立式加工中心总体设计及主轴系统设计机械设计制造及其自动化摘要加工中心是典型的集高技术于一体的机械加工设备，它大大提高了劳动生产率，降低了劳动成本，改善了工人的工作环境，降低了工人的劳动强度。
本文经过对不同运动方案和各部件的设计方案的定性分析比较确定该立式加工中心的进给传动方案为：采用固定倒T型床身，电动机轴通过安装座安装在立柱导轨的滑座上，立柱导轨采用滚动直线导轨，可以实现Z方向的进给运动。
由X、Y向精密数控装置分别控制工作台和立柱完成X, Y两个方向的进给运动;X, Y, Z三个方向的进给运动均滚珠丝杠，并由交流伺服电机驱动。
导轨、滚珠丝杠采用多种润滑方式。
关键词：立式加工中心；伺服电机；精度；主轴箱；进给运动。
AbstractMachining center is a typical set of high-tech machining equipment in one, its greatly increased the labor productivity, reduce labor costs, improved working environment and reduce the labor of workers strength. This movement through the different programs and the design of various components of qualitative analysis and comparison of vertical machining centers to determine the progress of education to drive the program are: fixed inverted T-type bed, spindle seat installed by installing the sliding seat rail bed , use linear rolling guide rail bed can be achieved to the movement into the Z direction. By X, Y, precision CNC device to control the feed motion of the table and column X, Y two directions; X, Y, Z three directions of movement are ball screw feed, driven by AC servo motor. Guides, ball screws using a variety of lubrication.Key words: Vertical machining center; Servo motor; Accuracy；spindle box；Feed motion。
立式加工中心主轴部件综述
立式加工中心主轴部件综述立式加工中心的主轴部件，嘿，听起来是不是有点高大上？其实它就像是整台机器的“心脏”，没了它，啥都别想动。
你看啊，主轴的作用可大了，它负责把刀具转起来，就像我们开车得有发动机一样，主轴就是驱动整台机器的动力源泉。
想象一下，没有主轴，刀具也没办法精准地去切削那些金属、塑料、木材啥的，整个加工过程就像是乱了套，什么都做不成。
所以说，主轴对加工中心来说，就跟食堂的厨师对一锅菜的重要性是一样的。
可以没有花里胡哨的调料，但一定不能少了主厨。
先说说主轴的工作原理，哎呦喂，听着可能有点复杂，其实也不难。
你看主轴呢，像是个大电动机，或者说是电机的“兄弟”，它是通过电力来驱动刀具转动的。
别看它外形不怎么起眼，实际上它得承受巨大的转矩和振动。
比如说你想把一块坚硬的金属切割成一片片，那个过程可不是开玩笑的，刀具跟主轴之间的配合那叫一个默契，才能顺利完成这些“暴力”动作。
所以，主轴的强度和稳定性，直接决定了加工质量和效率。
主轴要是太弱了，转速上不去，刀具也没法快速有效地工作。
再比如，假如主轴的精度有问题，那可就糟糕了。
想象一下，你用一把刀子做菜，切出来的东西歪歪扭扭的，不对称，那能做出好吃的饭菜吗？说到这里，可能大家会有点疑问，为什么要专门聊主轴呢？其实不光是因为它重要，更因为它容易出问题。
主轴就像是咱们的手机电池，一旦坏了，你就啥都做不了了。
主轴的故障会导致设备运转不正常，甚至让整个生产线停摆。
就好比你的电脑一旦蓝屏了，基本上全世界都停止运转。
常见的主轴问题包括振动过大、噪音大，甚至会发生过热，导致机器无法继续工作。
比如说，主轴的轴承如果没保养好，就可能发生卡顿，最后就只能停下来修了。
所以啊，定期检查主轴部件是每个技术员的“必修课”，这种活儿不能马虎，得细心。
你说，主轴也有“寿命”啊。
它不像咱们人类，可以吃点保健品来延长“使用年限”，它的寿命主要取决于材料、制造工艺和使用环境。
好比一辆车子，开得太猛，没给它做保养，最后早晚得出问题。
立式加工中心总体设计原则
立式加工中心总体设计原则
立式加工中心是一种高精度、高效率的机床，其总体设计原则包括以下几个方面：
1. 结构设计原则
立式加工中心的结构设计应该具有稳定性、刚性和精度。
为了保证机床的稳定性，应该采用重型底座和厚实的支撑结构。
同时，为了增强机床的刚性，需要在主轴箱、横梁和立柱等部位采用大断面、高强度材料，并进行适当的加强和支撑。
另外，在主轴箱内还需要设置合适的降噪措施，以减少运行时的噪声。
2. 运动系统设计原则
立式加工中心的运动系统包括进给系统和主轴系统。
进给系统应该具有高精度、高速度和高可靠性，同时还需要具备快速换刀功能。
为了实现这些目标，可以采用直线导轨、滚珠丝杆等先进技术，并配备高精度编码器和伺服电机控制系统。
主轴系统则需要具有高转速、大功率和低噪声等特点，以满足不同加工要求。
3. 控制系统设计原则
立式加工中心的控制系统应该具有高性能、高可靠性和易操作性。
为了实现这些目标，可以采用先进的数控系统，并配备触摸屏、手柄等人机交互界面，以方便操作者进行编程和调整。
此外，还需要设置合适的安全保护装置，以确保机床运行时的安全。
4. 外观设计原则
立式加工中心的外观设计应该美观大方、简洁明了，并具有良好的人机工程学特性。
为了实现这些目标，可以采用流线型设计，并设置合适的灯光、标识和警示装置，以便操作者在使用过程中得到更好的体验。
综上所述，立式加工中心总体设计原则包括结构设计原则、运动系统设计原则、控制系统设计原则和外观设计原则。
只有在这些方面做好充分考虑和优化，才能生产出高品质、高效率的立式加工中心产品。
立式加工中心总体、主轴结构设计
立式加工中心总体、主轴结构设计作者：唐文强来源：《科学与财富》2018年第16期摘要：加工中心在机械加工领域使用非常广泛，它加工范围很广，加工能力也很大，立式加工中心是加工中心的一种，加工中心最突出的特点就是带有自动换刀装置，本文研究分析立式加工中心的总体设计，主轴设计，通过研究分析加工中心的结构，实现机床的高精密、高智能化、系统化的加工。
关键词：总体设计；主轴设计1.总体设计加工中心在结构上具有自动换刀装置，在零件加工的时候，通过对刀具进行装夹完成之后，可以实现多个不同工序的加工，不需要频繁的换刀，在加工中心的分类中，通过机床的形态分为立式加工中心、卧式加工中心以及五坐标加工中心，立式加工中心的实物图如图1.1。
立式加工中心在总体上可以划分为基础部件，包含床身、立柱等；主轴组件，包含主轴箱体、电动机等；控制系统，伺服控制系统、PLC等；自动换刀装置，包含刀库、机械手等。
加工中心主传动系统的设计主要是针对电机、主轴组件进行设计，加工中心的传动系统与普通的相比，需要它转速高、精度高、刚性强，在传动系统的选择上，有很多种，通常有带转动、齿轮传动、链传动，在电动机和主轴之间利用传送带进行传送转速，为圆弧同步带，优点是应力分布均匀，机床在工作运转的时候，速度快也不会造成震动，示意见图如图1.2。
虽然传送带的优点很多，但是在使用的时候，维护不能保证，就会造成损坏，会出现断裂、爬齿跳齿，可以通过以下几个方面防止、爬齿跳齿：（1）切向力比带的许用应力小；（2）设计时带节距的差值在规定范围内；（3）适当增加带的初始安装拉力，使带齿与轮的齿实现吻合。
2.主轴设计主轴的结构图如图2.1。
通过上图可以看出加工中心主轴组件是由主轴、轴承、平键、密封等零件组成，加工中心在加工的时候转速非常高，所以主轴材质需要满足刚度强、回转精度高、热稳定性强。
主轴的结构上采用中心有一个内孔的主轴，前端装刀位置是采用7：24的莫氏锥度，在刀具装夹完成之后，可以很牢固的与刀柄接触，前端的轴承是采用角接触球轴承，安装的方式为大口相背，在工作的时候需要承受径向载荷，组件设计具体要求如表2-1。
加工中心主轴系统设计-加工中心主轴结构
毕业设计报告（论文）报告（论文）题目：加工中心主轴系统设计作者所在系部：机械工程系作者所在专业：机械设计制造及其自动化作者所在班级：作者姓名：作者学号：指导教师姓名：完成时间：目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1Abstract ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2文献综述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31 引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯72 加工中心主传动系统方案的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82.1 加工中心主传动系统简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82.2 对加工中心主传动系统的要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82.3 主传动的类型及方案选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯102.4 主传动系统设计条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯123 主传动变速系统主要参数计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯123.1 计算切削功率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯123.2 计算主传动功率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯133.3 确定电动机型号⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯144 主传动变速系统的设计计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯144.1 圆弧齿同步带传动的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯144.2 圆弧齿同步带带轮的结构设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯165 主轴组件设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯175.1 主轴组件的设计要求和步骤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯185.1.1 主轴组件的设计要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯185.1.2 主轴组件的设计步骤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯205.2 主轴的设计要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯205.2.1 主轴的主要尺寸参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯205.2.2 主轴轴端结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯215.2.3 主轴的材料和热处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯215.2.4 主轴主要精度指标⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯225.3 主轴滚动轴承⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯225.3.1 滚动轴承类型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯225.3.2 主轴轴承配置与调整⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯235.4 主轴组件的设计计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯245.4.1 初选主轴直径⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯245.4.2 主轴悬伸量的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯255.4.3 主轴最佳跨距的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯255.5 主轴组件的校核计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯265.5.1 主轴组件的刚度计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯265.5.2 主轴组件的强度计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯255.5.3 轴承的校核计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯295.5.4 键的校核计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯325.6 主轴内部刀具自动夹紧机构及切屑清除装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯325.7 主轴组件的润滑与密封⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯335.8 提高主轴组件性能的措施⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯346 结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯35参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯36致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯36立式加工中心主传动系统设计摘要：本文介绍了立式加工中心的一些基本概况，简述了机床主传动系统方面的原理和类型，分析了各种传动方案的机理。
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
VMC750立式加工中心立柱特性分析及优化设计
VMC750立式加工中心立柱特性分析及优化设计VMC750立式加工中心立柱特性分析及优化设计摘要：随着制造业的不断发展，立式加工中心在加工技术中扮演着重要的角色。
本文主要对VMC750立式加工中心的立柱特性进行了分析，并提出了优化设计方案，以提高其加工精度和效率。
1. 引言立式加工中心是一种多功能的现代化加工设备，广泛应用于汽车、航空航天、模具等行业。
VMC750立式加工中心是一种常用的立式加工设备，其立柱作为机器结构的主要承重部件，具有重要的作用。
2. 立柱特性分析立柱作为立式加工中心的主要支撑部件，其刚性和稳定性对于保证加工精度和加工效率至关重要。
通过对立柱的结构和工作模式进行分析，可以得出以下结论：a. 预应力设计：VMC750立式加工中心的立柱采用预应力设计，通过对立柱进行预先施加轴向压力，可以增加立柱的刚性和稳定性，提高其抗变形能力。
b. 柱体结构设计：立柱的截面形状和尺寸对立柱的刚性和稳定性有着显著影响。
采用合理的材料和截面结构设计，可以提高立柱的刚性，并减小由于切削力引起的振动和变形。
c. 附件设计：立柱上安装的各种附件，如刀库、刀柄和工件夹具等，也会对立柱的刚性和稳定性产生影响。
因此，在设计过程中，需要合理安排附件的位置和安装方式，以减小对立柱的负荷影响。
3. 优化设计方案为了提高VMC750立式加工中心立柱的加工精度和效率，可以采取以下优化设计方案：a. 材料选择：选用高强度、高刚性的材料，如高级合金钢或铸铁，以提高立柱的刚性和稳定性。
b. 截面结构设计：通过优化立柱的截面形状和尺寸，可以进一步提高立柱的刚性和稳定性。
可以采用加强筋、腹板等加固结构设计，以增加立柱的刚性。
c. 预应力设计：合理设计和施加适当的预应力，可以进一步提高立柱的刚性和稳定性。
d. 附件安装设计：合理安排和设计立柱上的附件位置和安装方式，以减小其对立柱的负荷影响。
4. 结论通过对VMC750立式加工中心立柱特性的分析和优化设计方案的提出，可以明确立柱对加工精度和效率的重要性，并为进一步提高立式加工中心的工作性能提供指导。
立式加工中心主轴系统设计
【摘要ｌｖＭＷａｒｅ是一种虚拟机软件，可以在该系统中运行多个操作 系统，各系统之间相互隔离，且不改变宿主机的配置，
是模拟真 实服务器环境 的最佳选择 。本文介绍了如何 利用 ＶＭｗａｒｅ来 实现Ｖ／ｉｎｄｏｗｓ Ｓｇｌ＂Ｖｅ￣２００３系统下的ＤＨＣＰ）￣务器配置。
【关键词 】Ｗｉｎｄｏｗｓ服务器；ＶＭｗａｒｅ；ＤＨＣＰ
功能设计 、数据库设计和算法实现等进行 阐述 ，从而完成 电 子技 术 ，２０１６， ３９（１６）： ６１－６３．
对 云计算技术下数据挖掘平 台的构建。最后 ，研究分析具
体平 台构建过程中所运用到 的关键 技术 ，包括分布式存储 课题 ：黑龙 江省教 育科学 “十三五 ”规 划 ２０１７年度 重点课 题，
【中图分类号 】ＴＰ３０９
【文献标识码 】Ａ
【文章编号】１００９－５６２４（２０１８）０６－００８２—０２
１引言
器配置过程 ，并没有虚拟机的设置部分 ，对于学生实操来
对 于应用 型本科和高职高专院校来 说，学生不仅 需要 讲存在一定的难度。在教学过程 中，利用 ＶＭｗａｒｅ软件创
学 习理论知识，更需要培养 实际操作能力，但是机房 是为 建多个虚拟机 ，通过 ＶＭｗａｒｅ中的虚拟 网卡将虚拟机连成
算技术 与数据挖掘平台的相 关研究入手，分析云计算技术 ［Ｉ］刘建 东 ．云计 算下数据挖掘 平 台架构及其 关键 技术 的探 索
的应用价值及具体平台设计 需求 。再展开对具体云计算技 ［Ｊ］．科技与创新 ，２０１７（６）：１２８－１２８．
术 下数据挖掘平台的设计方案进行研究，详细对 总体设计、 ［２】包永红 ．云计 算技 术下数据挖掘平 台设计及技术 ［Ｊ】．现代
技术 、虚拟化技术、并行云计算技术等 。借助关键技术的 课题编号 ＧＺＢ１３１７００６
立式加工中心总体、主轴部件及立柱设计
加工中心总体、主轴部件及立柱设计摘要加工中心是一种具有刀库并能自动更换刀具对工件进行多工序加工的数控机床。
它是适应省力、省时和节能的时代要求而迅速发展起来的高科技产品，综合了数控铣床、数控镗床、数控钻床多功能的加工设备。
基于加工中心的迅速发展，本次毕业设计的任务是设计加工中心总体、主轴部件及立柱。
加工中心的总体设计主要是通过设计各部件之间的尺寸联系来满足它们之间的位置关系要求。
主轴部件是机床的重要部件之一。
它是机床的执行件，其功用是支承并带动工件或刀具旋转进行切削，承受切削力和驱动力等载荷，从而完成表面成形运动。
主轴部件由主轴及其支承和安装在主轴上的传动件、密封件等组成。
加工中心立柱主要是对主轴箱起到支承作用，满足主轴Z向运动。
根据对立柱的结构、性能及其经济性的要求，采用井字型的内腔结构。
加工中心的设计符合数控机床高速化、高精度化、智能化、系统化与高可靠性等发展趋势。
目前，加工中心已成为现代机床发展的主流方向，广泛应用于机械制造中。
关键词：加工中心，主轴，轴承，立柱DESIGN OF THE OVERALL , SPINDLE ASSEMBLY AND COLUMN OF MACHININING CENTERABSTRACTMachining center (MC) is a kind of CNC machine with tool magazine. It can perform the multi-processing of workpiece by change cutting tool automatically. It is the high-tech product developed to adapt to the requirements for effort-saving and time-saving, and the multi-function equipment which integrated CNC milling machine with CNC boring and drilling machines.The tasks of graduation design are to design the overall of machine, the spindle assembly and column. The purpose of MC overall design is to establish the dimension relation between components. Spindle assembly is one of the important parts of the machine. It is the executive pieces, and its function is to support and carry the workpiece or rotary cutting tools, and bear the cutting force. The spindle assembly consists of the spindle and its support, the transmission members, seals and other components mounted on it. The function of MC column is to support the headstock to satisfy the movement of Z-axis. Based on the performance requirements of the structure and the economy, Column is of the cross-type structure inside.The design of MC is consistent with the development trend in high-speed, high precision, intelligent, and high reliability of CNC machine tools. Currently, MC stands for the main development direction of modern machine tool, which is widely used in machine manufacturing.KEYWORDS: machining center, spindle, bearing, column目录前言 (1)第一章加工中心概述 (3)第二章主传动系统设计 (3)2.1传动系统简介 (4)2.2主传动系统设计的要求 (4)第三章主轴电机的选型与参数 (6)3.1计算切削力 (7)3.2主电机功率估算 (7)3.3确定电动机型号 (8)第四章主传动变速系统设计 (8)4.1同步带参数计算 (9)4.2 圆弧同步带设计总结 (11)第五章主轴组件的设计 (12)5.1 主轴组件的设计要求 (13)5.2 主轴设计 (13)5.2.1主轴的主要尺寸参数 (14)5.2.2 主轴轴端结构 (14)5.2.3 主轴材料和热处理 (15)5.3 主轴的轴承 (15)5.4主轴组件的计算 (15)5.4.1初选主轴直径 (15)5.4.2主轴悬伸量a的确定 (15)5.4.3主轴最佳跨距的确定 (15)5.5 主轴组件校核 (16)5.5.1主轴组件的刚度计算 (16)5.5.2主轴强度校核计算 (17)5.5.3主轴强度校核 (20)5.6轴承、键的校核 (21)5.6.1轴承校核计算 (21)5.6.2键的设计计算校核 (22)5.7刀具自动加紧机构以及切削屑清洗机构 (22)5.8润滑与密封 (23)第六章设计总结 (24)致谢 (25)参考文献 (26)前言1952年，第一台数控机床诞生.在制造业，数控装备出现，使许多复杂的加工曲面都能够顺利进行，如今数控机床已经成为制造业加工零件的主流器械。
立式加工中心的结构
立式加工中心的构成
数控机床是现代制造业的母机，基础设备，广泛应用于汽车制造，航天航空，船舶制造，金属加工以及军工等行业。
而加工中心是数控机床中最具带表的机型，立式加工中心是加工中心的主要产品。
立式加工中心是指加工中心的主轴和工作台成垂直状态的加工中心，一般有X、Z、Y三个直线运动的坐标轴，也可以增加到四轴或是五轴。
能够对工件作钻、铣、攻、镗、攻丝等加工工序，适合加工盘类、套类、板类、箱体类、复杂曲面等零件，立式加工中心装夹方便，便于操作，容易观察加工情况，应用非常的广泛。
立式加工中心的构造
1.、主体部分：主体部分由机座、丝杆导轨、工作台、立柱、机头五大件构成，主体部分要承受加工中心的静载负荷和切削负荷，因此为保障加工中心的动静刚性，这一部分也是加工中心体积和质量最大的部分。
2.控制部分：加工中心的控制部分由CNC控制和电机构成，控制部分是加工中心机械运动的指挥者，是加工中心的核心组成部分。
立式数控铣床主轴部件的设计PPT课件
主电机传来的运 动由齿轮⑭经双键， 套筒（23）和双键 带动主轴转动。齿 轮⑭安装在套筒 （23）上，而且套 筒（23）由一对向 心球轴承支承在箱 体上，使主轴得到 卸荷（即主轴只传 递扭矩），这样减 少了主轴变形，提 高了主轴工作性能。
整个主轴部件装在长
套筒中，转动手轮经过 锥齿轮，使丝杠转动， 通过螺母⑪带动套筒 （23）作轴向调整，调 整后将套筒（23）夹紧。
接触角为 90°，因此承受轴向力能力高，但允许极限转速低，且容易发热。
XK5040立式铣床就是用的双列圆柱滚 子轴承、双向推力角接触球轴承及角接 触球轴承
二、轴承配置
轴承配置是根据机床用途、主轴的工作条件（载荷大小及方向、 转速等）以及所要求的工作性能来确定的。
对于铣床主轴轴承，主张采用两支点配置，两支点结构简单、制 造方便、经济效果好，但要求主轴单件应有足够的刚度。三支点主轴 工艺性差， 三孔同轴度很难保证，主轴温升也高，在刚度允许的情 况下尽可能不采用三支点结构。如果主轴刚度不足可采用两支点为主 要支承，第三点为辅助支承，辅助支承可放在中间或后边，采用这种 结构要求有较大的游隙，一般在 0.03~0.07 之间，只有当载荷较大 主轴产生弯曲时辅助支承才起作用，这样可以弥补主轴刚度不足，也 可以减少温升。
主轴悬伸量a
主轴悬伸量（又称悬伸长度）是指主轴前端至前支承点的 距离，它的大小对主轴组件的刚度和抗振性有显著影响。 悬伸量小，轴端位移就小，刚度得到提高。
主轴悬伸量的大小往往受结构限制，主要取决于主轴端部 的结构型式及尺寸、刀具或夹具的安装方式、前轴承的类 型及配置、润滑与密封装置的结构尺寸等。
主轴抗振性
主轴组件的抗振性是指切削加工时，主轴保持平稳的 运转而不发生振动的能力。主轴组件抗振性及在必要时 安装阻尼（消振）器。另外，使主轴固有频率远远大于激 振力的频率。
简述立式加工中心常见零部件
简述立式加工中心常见零部件随着现代工业的不断发展，立式加工中心作为一种高效、多功能的加工设备被越来越广泛地应用于各个行业中。
那么，在立式加工中心中，哪些零部件是不可缺少的呢？下面，让我们简要介绍一下立式加工中心常见的零部件。
一、加工主轴加工主轴是立式加工中心最核心的部件，它是通过高速转变电能为机械能，带动刀具进行切削加工的。
加工主轴的主要性能参数包括转速、功率、扭矩等。
在使用过程中需要注意保养和维护，定期更换润滑油、检查轴承使用情况等。
二、工作台工作台是立式加工中心上的一个平台，它可以在三个轴向上进行移动，实现工件在多个方向上的加工。
工作台的大小和承载能力会根据机床的型号和用途有所不同。
为了保证加工精度，工作台表面通常会经过数控加工，保证表面平整度和精度。
三、数控系统数控系统是立式加工中心的掌控中心，它通过输入加工程序，控制刀具和工作台的移动轨迹，实现工件精确加工。
数控系统通常由数控主机、输入设备、操作界面、卡板等组成，不同的数控系统具有不同的功能和操作接口。
四、刀库刀库是储存刀具的地方，具有多种规格和种类的刀具可供选择。
刀库通常会包含自动换刀机构，可以自动更换刀具并调整加工过程中的刀具参数，实现多种样式、多种角度的加工操作。
五、主轴冷却系统在机械加工过程中，加工中心的主轴容易发热，影响加工质量和寿命。
主轴冷却系统通过将液体冷却剂通过管道喷洒至主轴和工件上，能够有效降低加工温度，保证加工过程的稳定性和准确性。
六、控制柜控制柜是加工中心的运行控制中心，包含了加工中心的各种传感器、驱动芯片、电池等电子元器件，维护和保养要十分注意。
通过控制柜，可以对加工中心的各种参数进行监测和调整。
综上所述，以上六种零部件是立式加工中心的常见组成部分。
当然，不同的加工中心会根据加工场景的不同有所差异，但以上组成部分是基本不可或缺的。
选择合适的加工中心，提高零部件的使用效率，就是提高产品质量和生产效率，为企业的可持续发展做出贡献。
立式加工中心主轴部件设计
引言装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度,数控技术及装备是发展高新技术产业和尖端工业（如：信息技术及其产业，生物技术及其产业，航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。
制造技术和装备是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术则是当今先进制造技术和装备最核心的技术。
当今世界各国制造业广泛采用数控技术，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。
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发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锁和限制政策。
数控机床技术的发展自1953年美国研制出第一台三坐标方式升降台数控铣床算起，至今已有很多年历史了。
20世纪90年开始，计算机技术及相关的微电子基础工业的高速发展，给数控机床的发展提供了一个良好的平台，使数控机床产业得到了高速的发展。
我国数控技术研究从1958年起步，国产的第一台数控机床是北京第一机床厂生产的三坐标数控铣床。
虽然从时间上看只比国外晚了几年，但由于种种原因，数控机床技术在我国的发展却一直落后于国际水平，到1980年我国的数控机床产量还不到700台。
到90年代，我国的数控机床技术发展才得到了一个较大的提速。
目前，与国外先进水平相比仍存在着较大的差距。
总之，大力发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发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
1 绪论1.1 加工中心的发展状况1.1.1 加工中心的国内外发展对于高速加工中心，国外机床在进给驱动上，滚珠丝杠驱动的加工中心快速进给大多在40m/min以上，最高已达到90m/min。
采用直线电机驱动的加工中心已实用化，进给速度可提高到80～100m/min，其应用范围不断扩大。
国外高速加工中心主轴转速一般都在12000～25000r/min，由于某些机床采用磁浮轴承和空气静压轴承，预计转速上限可提高到100000r/min。
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加工中心总体、主轴部件及立柱设计摘要加工中心是一种具有刀库并能自动更换刀具对工件进行多工序加工的数控机床。
它是适应省力、省时和节能的时代要求而迅速发展起来的高科技产品，综合了数控铣床、数控镗床、数控钻床多功能的加工设备。
基于加工中心的迅速发展，本次毕业设计的任务是设计加工中心总体、主轴部件及立柱。
加工中心的总体设计主要是通过设计各部件之间的尺寸联系来满足它们之间的位置关系要求。
主轴部件是机床的重要部件之一。
它是机床的执行件，其功用是支承并带动工件或刀具旋转进行切削，承受切削力和驱动力等载荷，从而完成表面成形运动。
主轴部件由主轴及其支承和安装在主轴上的传动件、密封件等组成。
加工中心立柱主要是对主轴箱起到支承作用，满足主轴Z向运动。
根据对立柱的结构、性能及其经济性的要求，采用井字型的内腔结构。
加工中心的设计符合数控机床高速化、高精度化、智能化、系统化与高可靠性等发展趋势。
目前，加工中心已成为现代机床发展的主流方向，广泛应用于机械制造中。
关键词：加工中心，主轴，轴承，立柱DESIGN OF THE OVERALL , SPINDLE ASSEMBLY AND COLUMN OF MACHININING CENTERABSTRACTMachining center (MC) is a kind of CNC machine with tool magazine. It can perform the multi-processing of workpiece by change cutting tool automatically. It is the high-tech product developed to adapt to the requirements for effort-saving and time-saving, and the multi-function equipment which integrated CNC milling machine with CNC boring and drilling machines.The tasks of graduation design are to design the overall of machine, the spindle assembly and column. The purpose of MC overall design is to establish the dimension relation between components. Spindle assembly is one of the important parts of the machine. It is the executive pieces, and its function is to support and carry the workpiece or rotary cutting tools, and bear the cutting force. The spindle assembly consists of the spindle and its support, the transmission members, seals and other components mounted on it. The function of MC column is to support the headstock to satisfy the movement of Z-axis. Based on the performance requirements of the structure and the economy, Column is of the cross-type structure inside.The design of MC is consistent with the development trend in high-speed, high precision, intelligent, and high reliability of CNC machine tools. Currently, MC stands for the main development direction of modern machine tool, which is widely used in machine manufacturing.KEYWORDS: machining center, spindle, bearing, column目录前言 (1)第一章加工中心概述 (3)第二章主传动系统设计 (3)2.1传动系统简介 (4)2.2主传动系统设计的要求 (4)第三章主轴电机的选型与参数 (6)3.1计算切削力 (7)3.2主电机功率估算 (7)3.3确定电动机型号 (8)第四章主传动变速系统设计 (8)4.1同步带参数计算 (9)4.2 圆弧同步带设计总结 (11)第五章主轴组件的设计 (12)5.1 主轴组件的设计要求 (13)5.2 主轴设计 (13)5.2.1主轴的主要尺寸参数 (14)5.2.2 主轴轴端结构 (14)5.2.3 主轴材料和热处理 (15)5.3 主轴的轴承 (15)5.4主轴组件的计算 (15)5.4.1初选主轴直径 (15)5.4.2主轴悬伸量a的确定 (15)5.4.3主轴最佳跨距的确定 (15)5.5 主轴组件校核 (16)5.5.1主轴组件的刚度计算 (16)5.5.2主轴强度校核计算 (17)5.5.3主轴强度校核 (20)5.6轴承、键的校核 (21)5.6.1轴承校核计算 (21)5.6.2键的设计计算校核 (22)5.7刀具自动加紧机构以及切削屑清洗机构 (22)5.8润滑与密封 (23)第六章设计总结 (24)致谢 (25)参考文献 (26)前言1952年，第一台数控机床诞生.在制造业，数控装备出现，使许多复杂的加工曲面都能够顺利进行，如今数控机床已经成为制造业加工零件的主流器械。
设计的生产面越来越广，能满足越来越多的工业需求，现已被国家科技人员高度重视。
数控机床的集机械制造技术、信息处理技术、微电处理技术和自动化等合为一体，随着科学技术的发展而不断地发展与创新。
在制造业行的的技术的突飞猛进中，数控机床的推动作用是至关重要的，同时也带动了周边产业经济规模不断壮大的支柱。
一些发达国家如德国、日本、荷兰、美国等都已经实现了大规模数控化。
作为对比，我国机床的发展却有自己的特点，作为世界上机床产量最大的国家之一，我国的数控机床产品得竞争力却处于国际水平中下游，距世界一流水平还相差甚远。
就算面对中国国内机床市场的竞争，国产机床也面临着严峻考验：一方面对于需求方，国内市场对数控机床尤其是加工中心需求量大，另一方面对于供应方，不幸的是，国产机床质量差，生产成本高，利用率低，生产滞销堆积；而进口产品质量好，能满足各企业的大量需求，占据着市场大部分区域，这就严重阻碍了我国自主品牌数控机床的发展。
国内机床行业的现状，对于我们青年大学生而言，是一种机遇，也是一种挑战，下面介绍一下数控机床的优点：加工种类繁多；效率率高；劳动力消耗小；工作量小；刀具寿命长；节约成本。
一般来说，数控机床大体分为数控车，数控镗、加工中心。
此次毕设只要针对立式加工中心主轴部件来设计、因此下面将会介绍有关加工中心主轴部件的相关知识。
这次毕业设计对我们即将毕业的大四学生至关重要，它不仅仅是对这几年所学习课程的总结,在这次的《加工中心总体、主轴部件及立柱设计》设计中培，还养了我运用所学知识分析和解决问题的能力，让我能够将知识转化为实践，通过这次毕业设计，我的各方面综合能力都得到了良好的锻炼、能够综合设计中遇到的问题练习工程实际问题；复习了机械设计，熟悉和掌握了数控机床主轴设计的方法，合理运用所学相关知识，同时增强技能专业化。
本次设计我的主要利用材料是数控加工中心设计、机械设计及机械设计课程手机手册等。
通过反复查阅资料，教材，我对这些理论有了更好的掌握。
本说明书共分为六大块，第一章介绍了关于加工中心的一些概念,工作原理；第二章讲述了加工中心的主传动系统设计；第三章讲述主轴电机的计算选型；第四章讲述的是传动系统——同步带的设计；第五章讲述了主轴组件的设计以及相关零件的校核；第六章时对本次设计的大总结。
第一章加工中心概述一、基本概念即装有刀库和自换换刀装置的数控机床。
它的特点是能够在倒库里存下许多种刀具，有程序控制自动换刀，这样就可以在没有认为干涉的情况下一次完成很多种加工任务。
在加工中心上，一次装卡工件可同时完成多道工序——数控系统能够根据程序控制不同的安装刀具，自动改变主轴进给量，主轴转速，道具相对于工件的运动轨迹，依次完成一个或者几个面的工艺加工。
因此可以减少换装工件和机床的调整时间、减少零件生产周期、贮存时间、生产效率高、自动化程度很强。
二、加工中心的分类（1）立式加工中心主轴轴线垂直，为立柱固定，矩形工作台。
（2）卧式加工中心主轴轴线水平。
是带有分度回转转运动工作台的一类加工中心，适合加工体积较大的零部件。
（3）五坐标加工中心可以完成任意面的加工。
三、加工中心基本结构（1）基础部件——床体、立柱和工作台（2）主轴组件——由主轴箱体、交流主轴电动机、主轴和轴承等零件。
（3）控制系统——单台加工中心数控系统是由数字编程装置、编程控制元件、伺服驱动装置、电动机、（4）伺服系统（5）自动换刀装置——刀库、换刀机械手和驱动元件。
第二章主传动系统设计2.1传动系统简介加工中心主传动系统是由带动主轴传动的电机、主轴的传动系统以及主轴组件组成[1]与普通机床主轴系统相比，转速更高，回转精度更精确，结构刚性和抗震性优良。
加工中心主要的优点就是它能够完成由多台机床才能够完成的加工任务，这里列举一些加工中心突出的优点：（1）在数控机床的基础上增加了装有各种刀具的刀库以及自动换刀装置。
可以一次同时进行多工步加工操作。
（2）特有的装备：自动回转工作台；（3）主轴转速可以变更、进给量可调、具有插补功能，方便操作员编程。
（4）如果带有APC工作台，工件在加工时，其他工件就在装卡卸下的位置等待加工，不会耽误正在进行的工件的加工。
2.2主传动系统设计的要求加工中心整体尺寸图如2-1所示图2-1 加工中心总体尺寸图如图2-1，操作面板在机床的右侧，左侧是刀库，里面贮存加工时所需的刀具；本设计的加工中心工作台分X向进给工作台、Y向进给工作台、Z向进给工作台。
其中X向进给量为500毫米，Y向进给量为600毫米，Z向进给量为600毫米。