CK518立式数控车床主轴单元的开发设计
（完整版）数控车床主轴设计
（完整版）数控车床主轴设计绪论随着市场上产品更新换代的加快和对零件精度提出更高的要求，传统机床已不能满足要求。
数控机床由于众多的优点已成为现代机床发展的主流方向。
它的发展代表了一个国家设计、制造的水平，在国内外都受到高度重视。
现代数控机床是信息集成和系统自动化的基础设备，它集高效率、高精度、高柔性于一身，具有加工精度高、生产效率高、自动化程度高、对加工对象的适应强等优点。
实现加工机床及生产过程的数控化，已经成为当今制造业的发展方向。
可以说，机械制造竞争的实质就是数控技术的竞争。
本课题的目的和意义在于通过设计中运用所学的基础课、技术基础课和专业课的理论知识，生产实习和实验等实践知识，达到巩固、加深和扩大所学知识的目的。
通过设计分析比较机床的某些典型机构，进行选择和改进，学习构造设计，进行设计、计算和编写技术文件，达到学习设计步骤和方法的目的。
通过设计学习查阅有关设计手册、设计标准和资料，达到积累设计知识和提高设计能力的目的。
通过设计获得设计工作的基本技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造一定的条件。
一、设计题目及参数1.1 题目本设计的题目是数控车床的主轴组件的设计。
它主要由主轴箱，主轴，电动机，主轴脉冲发生器等组成。
我主要设计的是主轴部分。
主轴是加工中心的关键部位，其结构优劣对加工中心的性能有很大的影响，因此，在设计的过程中要多加注意。
主轴前后的受力不同，故要选用不同的轴承。
1.2参数床身回转空间400mm尾架顶尖与主轴端面距离1000mm主轴卡盘外径Φ200mm最大加工直径Φ600mm棒料作业能力50～63mm主轴前轴承内和110～130mm最大扭矩480N·m二、主轴的要求及结构2.1主轴的要求2.1.1旋转精度主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷，低转速的条件下，主轴前端工件或刀具部位的径向跳动和轴向跳动。
主轴组件的旋转精度主要取决于各主要件，如主轴、轴承、箱体孔的的制造，装配和调整精度。
立式数控铣床主轴部件的设计PPT42页
立式数控铣床主轴部件的设计
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
数控机床主轴设计
数控机床主轴设计
一、概述
1.数控机床主轴是机床加工过程中的核心部件，其质量直接影响到机
床的精度和生产效率。
数控机床主轴设计的主要任务是解决加工件的加工
精度、表面质量和生产效率等要求的技术问题。
2.数控机床主轴设计工作需要满足性能、结构、重量、尺寸、动力、
控制、安装等方面的要求，其中最重要的是性能和结构要求。
二、主轴结构设计
1.针对不同的加工工艺的要求，数控机床主轴设计的结构形式有很多，常见的有研磨轴、多段轴、悬臂式轴等。
2.研磨轴是机床主轴的基本结构，一般用于精超磨削，其结构特点为
研磨轴有较长的平稳运行区段，其强度高，通常采用梃形连接，耐磨性能好，是目前机床常用的轴形式。
3.多段轴是指主轴有多段，每段之间有齿轮连接，它可以满足不同加
工工艺的需求。
4.悬臂式轴是指主轴的两端分别有悬臂，是一种自转和轴向振动均有
良好平衡的结构形式，是用于精铣、拉床等加工工艺的主轴形式。
三、主轴性能设计
1.主轴的动力要求是指主轴所需的动力。
主要有机械动力、电动机动
力和气动动力等形式，根据不同的加工工艺要求，采用不同动力形式实现，其中机械动力是最常用的动力形式。
数控立式车床主轴控制装置设计(电气自动化专业毕业论文设计)
毕业设计 (论文)题目数控立式车床主轴控制装置设计专业电气自动化技术专业班级学生姓名指导教师成绩年月日摘要随着科学的发展，机床已经从过去的手动机床发展成自动机床，现在数控机床应用非常广泛。
数控立式车床是主要的数控产品，国内外需求量也非常大。
其高精度的关键部分就体现在主轴的控制上。
本设计是用德国SIEMENS公司的可编程控制器（PLC）S7-200，作为主控制器；德国SIEMENS公司的6RA7075直流调速器、 Z4直流电机组成的直流调速装置，采用直流调速实现高效、准确的机床主轴控制，并给出了电气原理图以及操作说明。
本设计控制简单，实现功能强大，调速范围宽，力矩大，过载能力强。
可以应用于重型立式车床，提高重型立车主轴的控制精度，进而保证其加工精度。
关键词：数控立车；直流调速装置；可编程控制器AbstractWith the development of science, machine tools, manual machine tools have been developed from the past into the automatic machine tools, CNC machine tools are now widely used. CNC vertical lathe CNC products are the major domestic and foreign demand is also very large. A key part of its precision is reflected in the control of the spindle.This design is the German company SIEMENS PLC S7-200, as the main controller; German company SIEMENS 6RA7075 DC converter, Z4 DC motor comprising DC converter, DC speed control for efficient and accurate machine tools of various spindle control, and gives the electrical diagrams and instructions. The design of simple control, to achieve powerful, wide speed range, torque, strong overload capacity. Can be applied to heavy-duty vertical lathes, heavy duty vertical lathe spindle to improve the control precision, and thus guarantee its accuracy.Keywords: CNC Vertical Lathe; DC converter; Programmable Controller目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章绪论 (3)1 课题背景 (3)2数控立车主轴控制装置的发展现状 (2)3 课题研究的主要内容 (3)第二章数控立车主轴控制装置硬件设计 (3)2.1 方案选择 (3)1 方案二交流调速 (5)2 方案二直流调速 (4)2.2 方案选择 (5)2.3 可编程序控制器接口设计 (5)1 可编程控制器的选择 (5)2 可编程控制器接口电路的设计及其功能 (6)2.4 数控立车主轴速度控制装置设计 (8)1 主轴电机的选择 (8)2 数控立车主轴控制装置设计 (9)2.5速度环 (12)2.6急停按钮的设计 (13)2.7 直流调速装置的参数设定 (14)1 简易操作控制面板（PUM） (14)2 舒适性操作控制面板（OP1S） (15)第三章数控立车主轴控制软件设计 (18)1 程序流程图 (18)2 程序 (59)第四章主轴操作说明 (21)1 主轴启动前准备工作 (21)2 主轴操作说明 (21)3 元器件目录 (23)结论 (24)参考文献 (25)致谢 (26)第一章绪论1 课题背景数控技术被广泛用于世界各国制造业，以提高制造能力和生产水平，提高对动态多变市场的竞争力和适应力。
数控机床主轴设计方法(一)
数控机床主轴设计方法(一)数控机床主轴设计引言数控机床主轴设计是数控技术中的关键环节，合理的主轴设计直接影响着数控机床的工作效率和加工质量。
本文将详细介绍用于数控机床主轴设计的各种方法。
1. 热平衡设计方法•传导热平衡设计–采用高导热材料填充主轴内部空隙，提高传导热的能力。
–优点：简单易行，成本低。
–缺点：热平衡效果有限。
•冷却设计–采用内部冷却系统，如冷却油或冷却液。
–优点：能有效降低主轴温度，提高主轴稳定性。
–缺点：维护较为复杂，成本较高。
•热响应平衡设计–基于热响应分析，通过改变主轴结构和材料分布来实现热平衡。
–优点：可以在设计阶段解决热平衡问题。
–缺点：需要热响应分析专业知识。
2. 动态平衡设计方法•静平衡设计–通过调整主轴结构，使得主轴在旋转时不会引起不平衡。
–优点：简单易行，成本低。
–缺点：目标是在某一转速下实现平衡，不能适应转速变化的情况。
•动平衡设计–采用动平衡仪进行动态平衡调整。
–优点：可以在不同转速下实现平衡，提高主轴动态平衡性能。
–缺点：需要专业的动平衡仪器和技术人员。
3. 结构设计方法•轴承选型和布局–选用合适的轴承和合理的轴承布局，以满足主轴的工作要求。
–优点：能提高主轴的运行平稳性和工作精度。
–缺点：需要综合考虑轴承的负荷承受能力和使用寿命。
•刚度设计–主轴整体刚度设计，主要包括主轴箱的刚度和轴承的刚度。
–优点：能提高主轴抗振能力，降低振动和噪音。
–缺点：需要精确计算和结构分析。
结论数控机床主轴设计是一个复杂而关键的工作，需要综合考虑热平衡、动态平衡和结构设计等因素。
合理的主轴设计可以提高数控机床工作效率和加工质量，从而提升整体生产力。
在实际应用中，根据具体需求选择合适的方法进行主轴设计，以满足工业生产的要求。
参考文献1.Wang, J., Zhang, H., & Fan, H. (2018). Research on heatbalance of high-speed spindle based on optimizedstructural design. Journal of Superhard Materials,40(4), .2.Wang, Y., Song, Y., & Liang, C. (2020). Research ondynamic balance technology of CNC machine tool spindlebased on DNM720. In IOP Conference Series: MaterialsScience and Engineering (Vol. 861, No. 3, p. . IOPPublishing.3.Yang, Y., He, Y., Du, X., & Li, M. (2017). Designoptimization of spindle system of precision CNC machine tool based on finite element analysis. Journal ofMechanical Engineering, 53(8), 59-63.4.Li, S., Qin, X., Li, W., & Tan, P. (2016). Structuraloptimization design of high speed CNC spindle based onfluid-structure interaction analysis. Advances inMechanical Engineering, 8(11), .5.Li, C., Xu, A., & Qian, X. (2019). Design andoptimization of CNC spindle structure based on ANSYS.Advances in Mechanical Engineering, 11(10), .致谢感谢以上文献的作者为数控机床主轴设计领域做出的贡献。
CK518立式数控车床主轴单元的开发设计
CK518立式数控车床主轴单元的开发设计摘要本次研究工作的主要目的是完成CK518主轴单元设计。
使其满足旋转精度、结构刚度、静刚度，抗振性、温升和热变形及耐磨性等主要性能，以提高机床的加工质量和加工效率。
第一部分主要介绍了CK518立式数控车床的主轴单元的组成、功用和特点以及影响主轴单元的各个因素：主轴单元或主轴组件是数控立式车床CK518的一个重要组成部分。
主轴组件由主轴、主轴轴承及安装在主轴上的传动件、密封件等组成。
机床工作时，由主轴夹持工件并带动工件旋转进行切削，承受切削力和驱动力等载荷，直接完成表面成形运动。
由于机床转速高，功率大，机床的加工质量，在很大程度上要靠主轴组件保证，因此要求主轴组件具有良好的旋转精度、结构刚度、抗振性、温升和热变形及耐磨性等；第二部分主要说明了主轴组件的布局方式和主轴的设计以及滚动轴承设计选择；第三部分主要是主轴单元的部件的校核计算，主要包括主轴的刚度，前、后轴承支反力，主轴的前端挠度，前、后轴承的弹性变形量，轴承预紧量，滚子所受预载荷等等。
CK518立式数控车床具有高转速、大扭矩，高刚性等特点。
该机床可加工各种短轴类、盘类零件，车削各种螺纹、圆弧、圆锥、回转体的内外曲面、端面、沟槽、钻、扩、铰等，适用于形状复杂的中小批量零件，以及精度、尺寸一致性要求高的大批量零件的加工。
该类机床在国内外汽车行业广泛应用，是一种高效、高精度、高质量、高效益、低成本，投资回报期短，性能价格比高的机床，因此设计为其一种优良的主轴单元具有重大的现实意义。
关键词：数控车床主轴组件刚度轴承高速切削D evelopment and Design of CK518’s Spindle AssemblyAbstract This research work's main purpose completes the CK518 main axle unit design. Causes it to satisfy the running accuracy, the structure rigidity, the static rigidity, the vibration-proof, the temperature rise and the thermal deformation and wear resistant and so on main performance, improves engine bed's processing quality and the processing efficiency.The first part mainly introduced CK518 vertical numerical control lathe's main axle unit composition, function and characteristic as well as influence main axle unit each factor: The main axle unit or the main axle module are numerical control vertical lathe CK518 important components. The main axle module by the main axle, the main shaft bearing and installs on main axle's biography moving parts, the seal and so on is composed.therefore requests the main axle module to have the good running accuracy, the structure rigidity, the vibration-proof, the temperature rise and the thermal deformation and wear resistant and so on; The second part mainly explained the main axle module's layout way and main axle's design as well as the rolling bearing design choice; The third parts are mainly the main axle unit part's examination computations, mainly includes main axle's rigidity, first, a rear bearing reaction, main axle's front end amount of deflection, first, rear bearing's elastic amount of deformity, the bearing pre-tight quantity, the roller receives pre-load and so on.The CK518 vertical numerical control lathe has the high speed, the great torque, characteristics and so on high rigidity. This engine bed may process each kind of minor axis class, the plate class components, turning each kind of thread, the circular arc, the circular cone, the solid of revolution inside and outside surfaces, the end surface, the trench, drill, expand, the articulation and so on. This kind of engine bed widely applies in the domestic and foreign automobile profession, is one kind highly effective, the high accuracy, high grade, the high benefit, the low cost, the investment repayment time is short, performance price scaled height of burst engine bed, therefore designs for its one kind of fine main axle unit has the significant practical significance.Keywords Numerical control lathe Main axle module Rigidity Bearing High-speed cutting目录引言 (1)第一章主轴组件的设计介绍 (2)1.1 主轴单元的组成、功用和特点 (2)1.2 主轴组件的设计要求 (2)第二章主轴组件的结构配置 (8)2.1 主轴组件的布局 (8)2.2传动件的布局 (9)2.3 主轴的设计 (9)2.4 滚动轴承 (12)第三章主轴组件的计算 (14)3.1 支承的简化 (14)3.2 主轴组件刚度校核计算 (15)第四章主轴组件的密封和润滑 (18)结论 (20)致谢 (21)参考文献 (22)引言近年来高速切削的相关技术逐渐地成熟，成为正在迅速崛起的一项先进制造技术，对机械制造业发展产生了深远影响。
(整理)立式数控铣床主传动系统设计(可编辑修改word版)
立式数控铣床主传动系统设计[摘要]本文介绍了立式数控铣床的一些基本概况，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。
立式数控铣床主传动系统包括了主轴电动机、主轴传动系统和主轴组件三部分组成。
本文详细介绍了立式数控铣床主传动系统的设计过程，该立式数控铣床主轴变速箱是靠齿轮进行传动的，主轴箱传动系统采用齿轮传动，传动形式采用集中式传动，主轴变速系统采用多联滑移齿轮变速。
齿轮传动具有传动效率高，结构紧凑，工作可靠、寿命长，传动比准确等优点。
文中介绍了立式数控铣床主传动系统各种传动方案优缺点的比较、主传动方案的选择和确定、主传动变速系统的设计计算、主轴组件的设计、轴承的选用基润滑、关键零件的校核、以及主轴电动机的控制等设计过程。
[关键词]数控机床；立式数控铣床；主传动系统；主轴组件；轴承；主轴电动机The sign type number controls the miller lord to spread tomove the system designAbstract：this text introduces the sign type number to control some basic general situations of the miller, Chien says the tool machine lord to spread the principle and types of move the systems, analyzing various mechanism that spreads to move the project.The sign type number controls the miller lord to spread to move the system to include the principal axis electric motor, principal axis to spread to move the system and the principal axis module three partses to constitute.Detailed introduction of this text the sign type number controls the design process that the miller lord spreads to move the system, should the sign type number control the miller principal axis to become soon the box is to is carry on by wheel gear to spread to move of, the principal axis box spreads to move the system adoption wheel gear to spread to move, spreading to move the form adoption concentration type to spread to move, the principal axis become soon many of the system adoption slip to move the wheel gear to become soon.The wheel gear spreads to move to have to spread to move the efficiency high, the structure tightly packed, work credibility, the life span is long, spreading to move than accurate etc. advantage.It introduced the sign type number to control the miller lord to spread to move various comparison, lord that spreads to move the project merit and shortcoming of system to spread in the text the choice and assurance, lords of move the projects spread to move to become soon system of design, bearings of design calculation, the principal axis module choose the control of the school pit, and the principal axis electric motor of use the lubrication, the key spare parts etc. the design process.Key words：the number controls the tool machine;The sign type number controls the miller;The lord spreads to move the system;Principal axis module; Bearings; Principal axis electric motor.目录引言 (1)第一章绪论 (2)1.1概述 (2)1.2数控机床的发展 (3)第二章立式数控铣床主传动系统方案的确定 (9)2.1对立式数控铣床主传动系统简介 (9)2.2对立式数控铣床主传动系统的要求 (9)2.3主传动的类型及方案选择 (10)第三章主传动变速系统主要参数计算 (12)3.1计算切削功率 (12)3.1.1切削力的计算 (12)3.1.2切削功率的计算 (12)3.1.3主轴转速范围的确定 (13)3.2计算主传动功率 (13)3.3分级变速箱的传动系统的设计及主轴电动机的功率的确定 (14)3.3.1变速级数Z 的确定 (14)3.3.2电动机的功率的确定 (15)3.3.3电动机参数 (15)3.3.4分级变速箱的传动系统变速机构的确定 (16)第四章主轴组件设计 (17)4.1 概述 (17)4.1.1轴的分类 (17)4.1.2主轴材料 (17)4.2主轴结构设计 (17)4.2.1主轴部件应满足的基本要求 (18)4.2.2轴的结构设计 (19)4.2.3草拟轴上零件的装配方案 (19)4.2.4轴上零件的定位 (20)4.2.5各轴段直径与的确定 (20)4.2.6提高主轴强度的措施 (21)4.2.7轴的结构工艺性 (22)4.3主轴强度的校核 (22)4.3.1按扭转强度进行计算 (22)4.3.2强度校核计算 (23)第五章轴承的设计 (27)5.1 概述 (27)5.2轴承的类型选择 (27)5.3轴承游隙等级的选择 (28)5.4轴承的寿命计算 (28)5.4.1轴承布局 (28)5.5轴承装置的设计 (29)5.5.1轴承的配置 (29)5.5.2轴承的配合 (30)5.5.3轴承的润滑 (31)5.5.4轴承的密封 (32)第六章数控铣床主轴电气控制系统设计 (33)6.1控制方式选择 (33)6.2PLC 的简单介绍 (33)6.4.1可编程控制器的由来 (33)6.4.2可编程控制器的现状 (33)6.4.3可编程控制器的分类 (33)6.2.4可编程控制器的特点 (35)6.2.5PLC 的应用领域 (35)6.3主轴电动机控制 (36)总论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)引言制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国或地区经济的实力，科技水平，生活水准和国防实力。
立式数控铣床主轴部件的设计
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。
主轴的主要尺寸参数包括：主轴直径、内孔直径、悬伸长度和支撑跨距 。评价和考虑主轴的主要尺寸参数的依据使主轴的刚度、结构工艺性和 主轴组件的工艺适应范围。
明德 砺志 博学 笃行
u主轴的耐磨性
主轴组件必须有足够的耐磨性，以便长期保持精度。 主轴上易磨损的地方是刀具或工件的安装部位以及移动式 主轴的工作部位。为了提高耐磨性，主轴的上述部位应该 淬硬，或者经过氮化处理，以提高硬度增加耐磨性。主轴 轴承也需要有良好的润滑，提高其耐磨性。
一、主轴组件的设计要求
u回转精度
主轴组件的回转精度,是指主轴的回转精度。当主轴做回转运动 时，线速度为零的点的连线称为主轴的回转中心线。回转中 心线的空间位置，每一瞬间都是变化的。这些瞬间回转中心线 的平均空单位转移不为理想回转中心线，理想回转中心线在空间 位置的距离，就是主轴的回转误差，而回转误差的范围，就是 主轴的回转精度。纯向误差、角度误差和轴向误差，它们很 少单独存在。当径向误差和角度误差同时存在构成径向跳动， 而轴向误差和角度误差同时存在构成端面跳动。
根据上式可绘制出主轴孔径对主轴刚度影响曲线，如图4-1
空 / 实
D—主轴平均直径
d—主轴平均孔径
K空—直径为Ｄ实心主轴刚度 ， K实 —直径为Ｄ，孔径为d的空心轴的刚度。
明德 砺志 博学 笃行
由图4-1知：当d／Ｄ≤0.5时，内孔d对主轴刚度几乎无影响， 通常取孔径d的极限值＜0.7D。此时Ｉ空＞0.75Ｉ实，即刚度消 弱量小于25%，若孔径再大主轴刚度急剧下降，一般铣床主轴孔 径d可比刀具拉杆直径大5～10mm。
CK数控车床主传动系统及进给伺服系统设计
CK数控车床主传动系统及进给伺服系统设计CK数控车床是一种智能化的机床设备，具有高效、精度高、自动化程度高等特点，被广泛应用于机械制造、航空航天、军工等领域。
CK数控车床的主传动系统是其核心部件之一，关系到车床的工作效率和加工精度。
进给伺服系统则是保证车床加工过程稳定性的重要组成部分。
本文主要从CK数控车床主传动系统和进给伺服系统的设计角度进行分析和讨论。
一、CK数控车床主传动系统的设计1. 主轴驱动方式主轴驱动方式通常可以由电机、齿轮传动或皮带传动等方式实现。
在CK数控车床中，常用的主轴驱动方式为交流伺服电机直接驱动主轴，具有驱动力矩大、响应速度快、控制精度高等特点。
2. 齿轮系统设计齿轮系统是实现主轴传动的关键组成部分，其设计应考虑到精度、牢固性、噪声等因素。
通常使用调质淬火的合金钢齿轮，采用齿轮精度等级要求高于齿轮传动的精度等级，以保证齿轮传动的精确性和稳定性。
同时，为了减少噪声和振动，应该选择齿轮结构简单、转速变化范围小和运转平衡的齿轮组合。
3. 主轴轴承设计主轴轴承是支撑主轴的关键组成部分，其设计应考虑到承载能力、耐磨性、轴向刚度以及寿命等因素。
常用的主轴轴承采用滚道式或杯状式结构，具有承载能力大、耐磨性好等优点。
同时，应合理选择轴承的接触角度和精度等级，减小径向力矩、抗疲劳性好，以提高轴向刚度和使用寿命。
4. 润滑系统设计润滑系统是保障主轴正常运转的关键组成部分，其设计应考虑到润滑方式、油品种类和加油方式等因素。
常用的润滑方式包括油脂润滑和油膜润滑，油品种类应选择合适的润滑油，加油方式应考虑到主轴的运转状态，一般采用快速注油式或定期注油式。
二、CK数控车床进给伺服系统的设计1. 进给驱动方式进给驱动方式通常可以由电机、齿轮传动或滑块传动等方式实现。
在CK数控车床中，常用的进给驱动方式为伺服电机驱动滚珠丝杠，具有进给精度高、稳定性好、响应速度快等特点。
2. 滚珠丝杠设计滚珠丝杠是实现进给传动的关键组成部分，其设计应考虑到精度、耐磨性、轴向刚度以及寿命等因素。
立式车床主轴电控系统的设计—毕业设计论文
毕业设计（论文）立式车床主轴电控系统的设计目录摘要............................................ 错误！未定义书签。
ABSTRACT ..................................................... - 2 - 绪论......................................................... - 3 - 第一章立式车床的基本结构和工作原理.......................... - 5 -1.1立式车床的概述及加工范围 .............................. - 5 -1.2立式车床的基本结构和工作原理 .......................... - 6 -1.3立式车床的主要技术参数 ................................ - 6 -1.4电力拖动及控制特点 .................................... - 7 -1.5方案设计.............................................. - 7 - 第二章 MENTOR Ⅱ直流驱动器的结构及工作原理.................. - 8 -2.1 MENTOR Ⅱ概述......................................... - 8 -2.2 MENTOR Ⅱ的安装及工作原理............................ - 10 -2.3 MENTOR Ⅱ的参数设定.................................. - 12 - 第三章 PLC的概述及工作原理................................. - 18 -3.1 PLC的定义和分类.................................... - 18 -3.2 PLC的功能和特点..................................... - 19 -3.3 PLC的结构和工作过程 ................................. - 22 -3.4 S7-300的系统特性.................................... - 27 - 第四章电气图的设计......................................... - 28 -4.1 MENTOR Ⅱ的电气连接图............................... - 28 -4.2 PLC的电气连接图..................................... - 29 -4.3 立式车床主轴电控系统程序设计......................... - 30 - 第五章前景展望................................. 错误！未定义书签。
CK518G型单柱数控立式车床
w
技 术经 济效果 产 品 是 机械
、
199 4
年 签定 合 同三 台 该
,
。
冶 金 等行 业较理 想 的设备
。
具有
较 好 的市场前 景 年 代 先 进水平
,
现 已 达 到 国 际 同 类产 品 八 十
。
国 内独 家 生 产
工厂名称 厂 长姓 名 地
:
齐 齐 哈 尔 第 了机 床 厂
电 号
话
:
379 01 0 117 16 1 0 0 5
结构 先进
: :
,
布 局 合理
主 要技 术参 数 最 大切 削 直 径 最 大工 件高 度
:
必 80omm
:
0 8
t 2
Om m
工 作 台直径 最 大切 削力
2 7
:
0m m
最 大工 件重 量
:
2 0 0 0 0N
:
工 作 台转速 级数
工 作 台最大 扭矩 主 电机 功率
:
6 1
640 N
一
:
m
川
2k 2
攀
摹翼 嘿 …
C K 5 1 SG 型 单 柱 数 控 立 式 车 床
、
鉴 定 日期
:
199 3
年
7
月
2
日
。
性能 具
,
:
该产 品 适 用 于 高 速钢 和 硬 质合 金 刀
、
可对黑 色 金 属 特点
:
有 色 金 属 和 非金 属 的 内外
,
。
圆 柱 面及各 回 转 体表 面 按 所编 程 序 自动加 工
( 0452 )
数控车床总体设计及主轴箱设计
摘要数控车床又称数字控制（Numbercal control，简称NC）机床。
它是基于数字控制的，采用了数控技术，是一个装有程序控制系统的机床。
它是由主机，CNC，驱动装置，数控机床的辅助装置，编程机及其他一些附属设备所组成。
本次设计课题是CK6140数控卧室车床，CK是数控车床，61是卧式车床，40是床身上最大工件回转直径为400mm。
此次设计包括机床的总体布局设计，纵向进给设计，其中还包括齿轮模数计算及校核，主轴刚度的校核等。
控制系统部分包括步进电机的选用及硬件电路设计和软件系统设计，说明了芯片的扩展，键盘显示接口的设计等等。
车床适用于车削内外圆柱面，圆锥面及其他基准面，车削各种公制、英制、模数和径节螺纹，并能进行钻孔，铰孔和拉油槽等工作。
设计主抽箱主要是从主传动系统的运动设计、主运动部件的结构设计和箱体这三方面进行设计。
主传动系统的运动设计有:确定极限转速、确定公比、确定转速级数、确定结构网和结构式、绘制转速图、确定齿轮齿数和拟定传动系统图。
主运动部件的结构设计有：带传动的设计、确定各种计算转速、确定齿轮模数、确定各轴最小直径和设计部分主轴主件。
关键词：数控机床；开放式数控系统；电动机；纵向进给设计AbstractThe numerical control lathe called the numerical control (Numbercal control, is called NC) the engine bed. It is based on the numerical control, has used the numerical control technology, is loaded with the procedure contro l system the engine bed. It is by the main engine, CNC, the drive, the numerical control engine bed auxiliary unit, the programming machine and other some appurtenances is composed.This design topic is the CK6140 numerical control bedroom lathe, CK is the numerical control lathe, 61 is the horizontal lathe, 40 is on the lathe bed the biggest work piece rotation diameter is 400mm.This design including the engine bed overall layout design, longitudinal enters for the design, also includes the gear modulus computation and the examination, the main axle rigidity examination and so on. The control system partially including step-by-steps the electrical machinery to select and the hardware circuit design and the software system design, explained the chip expansion, keyboard demonstration connection design and so on.Key word：numerical ；control tool；Open-architecture；motor目录摘要 0ABSTRACT (1)目录 (2)序言 (3)第一章总体方案 (4)1.1CK6140的现状和发展 (4)1.2CK6140数控卧式车床的总体方案论证与拟定 (5)1.2.1 CK6140数控卧式车床的拟定 (5)第二章主轴箱部分设计计算说明 (6)2.1主运动部分计算 (6)2.1.1 参数的确定 (6)2.1.2 传动设计 (7)2.1.3 转速图的拟定 (9)2.1.4 带轮直径和齿轮齿数的确定 (13)第三章控制系统设计 (35)3.1绘制控制系统结构框图 (35)3.2选择中央处理单元（CPU）的类型 (36)3.4 I/O接口电路及辅助电路设计 (38)小结 (42)参考文献 (43)序言数控机床是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置，机床电机的启动和停止，主轴变速，工件松开和夹紧，刀具的选择，冷却泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字记录在控制介质上，然后将数字信息送入数控装置或计算机，经过译码，运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其它的执行元件，加工出所需的工件。
数控机床主轴总体设计
数控机床主轴总体设计
报告
一、报告概述
数控机床主轴设计涉及机床整体结构及其相关机构的设计，是数控机
床制造过程中的重要步骤，也是控制机床精度和加工质量的关键因素。
本
文将重点介绍数控机床主轴的设计，包括其设计要点、数控机床主轴的结
构设计和参数设计，以及检验和润滑等。
二、主轴的设计要点
1.数控机床主轴的设计应考虑机床的整体结构和控制要求。
2.主轴为定心支承结构，必须考虑受力、应力、热变形等方面的影响，以确保设计符合要求，并能满足用户的实际要求。
3.主轴运行部件应确定所需转速、变速比、功率等参数，以确保设备
具有良好的动力性能。
4.数控机床的主轴应考虑到在高速运行时，动平衡质量及其调整要求。
5.主轴及其附件的安装应考虑其各自的尺寸和形位关系，以确保正确
安装及更换。
三、主轴结构设计
1.主轴材料选择
主轴材料可以根据设计要求选择金属材料或高分子材料。
其中金属材
料包括钢、铝合金、镁合金等，而高分子材料则包括塑料或玻璃钢等，具
体选择要考虑材料的机械性能、抗腐蚀性能和使用寿命等。
2.主轴结构设计。
数控车床主轴组件设计
数控车床主轴组件设计数控车床主轴组件是数控机床中最基本、最重要的部件之一。
其主要作用是将旋转电机的动力转化为刀具的相对运动。
主轴组件的设计质量直接影响到机床的加工精度、切削效率和使用寿命。
因此，在数控车床的设计中，主轴组件的设计显得尤为重要。
本文将从设计要求、主要结构、材料选用、加工工艺等方面详细阐述数控车床主轴组件的设计。
一、设计要求在数控车床主轴组件设计过程中，需要考虑以下一些因素：1. 总体尺寸：根据数控车床的使用场景，确定主轴组件的长度、直径等尺寸，并保证其能够安装到机床上并协调运动。
2. 刚性要求：数控车床需要进行高精度的加工，因此主轴组件的刚性需要足够高，能够承受切削力和切削热等负载，保证刀具的精度和寿命。
3. 精度要求：主轴组件的精度取决于各个部件的加工质量和装配精度。
不同的加工要求对主轴组件精度的要求不尽相同，因此在设计过程中需要根据实际需求设定相应的精度标准。
4. 特殊要求：根据数控车床的特殊加工要求，主轴组件可能还需要具备高温抗性、低噪音、低振动、耐腐蚀等特殊性能，因此需要针对实际需求进行定制化设计。
二、主要结构数控车床主轴组件主要由主轴箱、主轴、轴承、传动装置、调速装置和夹具等组成。
1. 主轴箱：主要承载整个主轴组件，并连接到车床上。
主轴箱需要具备足够的刚性和稳定性，防止在高速运转时产生振动和因热膨胀引起的变形。
2. 主轴：作为主轴组件的核心部件，需要具备高强度、高精度和高刚性。
通常采用高强度钢材或工程塑料材料制造，以确保其能承受高速运转和不同方向向心力的作用。
3. 轴承：轴承承受主轴的径向和轴向力，并保证主轴组件的转动平稳和精度稳定。
常用的轴承有滚动轴承和滑动轴承两种，选择时需要根据应用场景和对精度的要求进行综合考虑。
4. 传动装置：传动装置将电动机的旋转动力传递到主轴上，通常采用皮带传动、齿轮传动和磁力传动三种方式。
5. 调速装置：调速装置是保证数控车床能够满足不同加工需要的关键部分。
立式车主轴设计任务书
序号
设计（论文）工作内容
时间（起止周数）
1
开题报告，文献综述及外文资料翻译
1周至3周
2
方案分析
4周至5周
3
结构设计
6周至14周
7
毕业论文撰写，毕业答辩
14周至16周
8
周至周பைடு நூலகம்
主要参考文献：
[1].成大先，机械设计手册[P]，化学工业出版社，2008
[2].陈宏钧，实用金属实用金属切削手册，机械工业出版社，
2、学生签字时间就是任务下达时间（学生接受任务时间）。
附件A：
毕业设计（论文）任务书
设计（论文）中文题目：立式车床主轴结构设计
设计（论文）的主要内容与要求：
主要内容：
立式车床主轴结构设计，包括：主轴系统。
要求：
1.画出装配图;
2.主要部件和关键零部件的零件图；
技术指标：
1.最大回转直径600mm；
2.最大加工直径500mm;
3.主轴转速范围50-1000r/min；
[3].现代实用机床设计手册编委会，现代实用机床设计册，机械工业出版社，2009
[4]王光斗，机床夹具设计手册，上海科学技术出版社，2000
指导教师签字：
校外指导教师签字：
年月日
系（教研室）负责人审查意见：
签字：
年月日
学生签字：
年月日
说明：
1、任务书由指导教师填写，于第七学期（五年制第九学期）期末前下达给学生。
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。
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CK518立式数控车床主轴单元的开发设计摘要本次研究工作的主要目的是完成CK518主轴单元设计.使其满足旋转精度、结构刚度、静刚度，抗振性、温升和热变形及耐磨性等主要性能,以提高机床的加工质量和加工效率.第一部分主要介绍了CK518立式数控车床的主轴单元的组成、功用和特点以及影响主轴单元的各个因素：主轴单元或主轴组件是数控立式车床CK518的一个重要组成部分。
主轴组件由主轴、主轴轴承及安装在主轴上的传动件、密封件等组成。
机床工作时，由主轴夹持工件并带动工件旋转进行切削，承受切削力和驱动力等载荷，直接完成表面成形运动。
由于机床转速高，功率大，机床的加工质量，在很大程度上要靠主轴组件保证，因此要求主轴组件具有良好的旋转精度、结构刚度、抗振性、温升和热变形及耐磨性等；第二部分主要说明了主轴组件的布局方式和主轴的设计以及滚动轴承设计选择;第三部分主要是主轴单元的部件的校核计算，主要包括主轴的刚度，前、后轴承支反力，主轴的前端挠度,前、后轴承的弹性变形量，轴承预紧量，滚子所受预载荷等等。
CK518立式数控车床具有高转速、大扭矩,高刚性等特点。
该机床可加工各种短轴类、盘类零件，车削各种螺纹、圆弧、圆锥、回转体的内外曲面、端面、沟槽、钻、扩、铰等,适用于形状复杂的中小批量零件,以及精度、尺寸一致性要求高的大批量零件的加工.该类机床在国内外汽车行业广泛应用，是一种高效、高精度、高质量、高效益、低成本，投资回报期短，性能价格比高的机床，因此设计为其一种优良的主轴单元具有重大的现实意义。
关键词:数控车床主轴组件刚度轴承高速切削Development and Design of CK518’s Spindle Assembly Abstract This research work's main purpose completes the CK518 main axle unit design. Causes it to satisfy the running accuracy, the structure rigidity, the static rigidity，the vibration-proof，the temperature rise and the thermal deformation and wear resistant and so on main performance, improves engine bed's processing quality and the processing efficiency。
The first part mainly introduced CK518 vertical numerical control lathe’s ma in axle unit composition, function and characteristic as well as influence main axle unit each factor: The main axle unit or the main axle module are numerical control vertical lathe CK518 important components。
The main axle module by the main axle, the main shaft bearing and installs on main axle’s biography moving parts， the seal and so on is composed.therefore requests the main axle module to have the good running accuracy, the structure rigidity， the vibration—proof， the temperature rise and the thermal deformation and wear resistant and so on； The second part mainly explained the main axle module's layout way and main axle’s design as well as the rolling bearing design choice； The third parts are mainly the main axle unit part's examination computations，mainly includes main axle's rigidity，first, a rear bearing reaction, main axle’s front end amount of deflection, first, rear bearing’s elastic amount of deformity,the bearing pre-tight quantity， the roller receives pre—load and so on。
The CK518 vertical numerical control lathe has the high speed, the great torque, characteristics and so on high rigidity. This engine bed may process each kind of minor axis class, the plate class components， turning each kind of thread， the circular arc, the circular cone, the solid of revolution inside and outside surfaces， the end surface, the trench, drill, expand, the articulation and so on。
This kind of engine bed widely applies in the domestic and foreign automobile profession, is one kind highly effective, the high accuracy, high grade, the high benefit, the low cost， the investment repayment time is short, performance price scaled height of burst engine bed， therefore designs for its one kind of fine main axle unit has the significant practical significance。
Keywords Numerical control lathe Main axle module Rigidity Bearing High—speed cutting目录引言 (1)第一章主轴组件的设计介绍 (2)1.1主轴单元的组成、功用和特点 (2)1.2主轴组件的设计要求 (2)第二章主轴组件的结构配置 (8)2。
1主轴组件的布局 (8)2.2传动件的布局 (9)2.3主轴的设计 (9)2.4 滚动轴承 (12)第三章主轴组件的计算 (14)3.1支承的简化 (14)3.2 主轴组件刚度校核计算 (15)第四章主轴组件的密封和润滑 (18)结论 (20)致谢 (21)参考文献 (22)引言近年来高速切削的相关技术逐渐地成熟，成为正在迅速崛起的一项先进制造技术,对机械制造业发展产生了深远影响。
实现高速切削的关键技术是研究开发性能优良的高速切削机床,因此自20世纪80年代中期以来，开发高速切削机床便成为国际机床工业技术发展的主流。
目前适应高速切削加工要求的高速加工中心和其他高速数控机床在工业发达国家已呈普及应用的趋势。
而我国也正在加快发展高速加工中心的生产、研究和应用.。
科学技术的发展以及世界先进制造技术的兴起和不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求。
超高速切削，超精密加工的应用，对数控机床的数控系统，伺服性能，主轴驱动，机床结构等提出了更高的性能指标。
随着电子和计算机技术的发展，数控系统的性能日臻完善，数控技术的应用领域日益扩大。
CK518立式数控车床，采用机电液一体化结构，占地面积小，整机布局紧凑合理，安装、维修方便。
机床具有高转速、大扭矩，高刚性等特点。
该机床可加工各种短轴类,盘类零件，车削各种螺纹、圆弧、圆锥、回转体的内外曲面、端面、沟槽、钻、扩、铰等,适用于形状复杂的中小批量零件,以及精度、尺寸一致性要求高的大批量零件的加工。
该类机床在国内外汽车行业广泛应用，是一种高效、高精度、高质量、高效益、低成本,投资回报期短，性能价格比高的机床。
CK518数控车床在主传动结构上采用无级调速，加工稳定性好；控制系统采用西门子840D 系统,液晶显示彩色屏,主伺服电机及进给电机全部采用AC电机；机床的卡盘松开及卡紧在一次安装加工中可实现两种夹紧力的自动变换，便于粗精加工在一次装卡中完成；车床主轴垂直地面与人体站立平行，优越于其它安装形式，避免了主轴高速旋转的惯性造成椭圆加工，而展现出近真圆的精度；因加工件自重,所以能与夹具基准面准确地、紧密地接触，使加工件获得高精度且稳定的加工;对于不规则形状的加工件,易于加工，上下装卸工件容易。
夹具结构简单化,制造费用降低；高性能数控系统，使自动化程度大副提高；整机采用模块化设计，可根据客户需求配制不同的功能部件,车床能更好的适应客户的需求；机床可用于自动生产线，组线容易，可组成生产单元,如两台立车就能组成一条生产线,进行工件的正、反面加工。
因此，可见CK518立式数控车床在市场的容纳潜力比较大。
第一章主轴组件的设计介绍1。
1 CK518立式数控车床主轴单元的组成、功用和特点大多数机床都有主轴组件(主轴单元)，有的机床只有一个主轴组件,有的则有多个，如外圆磨床具有砂轮主轴组件和工件头架主轴组件，又如组合机床，具有几十个主轴组件，主轴组件是由主轴、主轴轴承和安装在主轴上的传动件、密封件组成。
主轴组件是机床的执行件，它的功用是支承并带动工件或者刀具，完成表面成形运动，同时还起传递运动和扭矩、承受切削力和驱动力等载荷的作用.由于主轴组件的工作性能直接影响到机床的加工质量和生产效率,因此它是机床中的一个关键组件。