立式加工中心主轴组件设计毕业设计
本科毕业设计论文--小型立式加工中心机械结构设计
摘要本设计完成了小型立式加工中心机械结构部分的设计并介绍了立式加工中心的一些基本概况。
该机床再配置一个CNC系统就构成了一台完整的立式加工中心。
在设计中主要对基础结构部件、进给传动系统、主传动系统和一些辅助装置进行了选型及设计计算。
（1）基础结构部件包括床身、立柱、工作台、导轨的设计计算及选型。
其中工作台随螺母旋转而移动，其螺母是磨损元件。
（2）进给传动系统中滚珠丝杠副、伺服电机、滚珠丝杠轴上轴承以及伺服电机与进给丝杠的联结的设计计算及选型。
（3）主传动系统中滑移齿轮、液压缸结构及主轴结构的设计计算，主轴箱配重的设计及相关零件的强度校核。
（4）辅助装置中刀库结构选型设计及换刀机构选型。
关键词滚珠丝杠；伺服电机；滑移齿轮；主轴箱配重AbstractThis design has already finished vertical machining center the design of mechanical structure parts. Some basic concepts and the general knowledge of the vertical machining center were introduced in this design. The machine in a CNC system can constitute a complete vertical machining center. In the design mainly design parts of basic structure, transmission system and the main transmission system.(1) Infrastructure component comprises a bed, column, table, guide the design calculation and type selection. Working table with rotation of the nut and the nut is moved, the wear element.(2) The feed drive system of ball screw, a servo motor, a ball screw shaft bearing and the servo motor and the feed screw connection design calculation and type selection.(3) In the main transmission system of the driving gear, hydraulic oil cylinder structure and spindle structure design calculation, spindle box design and related parts of the strength check.(4) Auxiliary device of knife library structure design, tool change mechanism selection.Keywords ball screw; servo motor; sliding gears; spindle box counterweight目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1小型加工中心概述 (1)1.2加工中心的主要优点 (2)1.3加工中心的发展趋势 (3)第2章小型加工中心的机械结构部分 (4)2.1设计机械结构部分的主要参数 (4)2.2机械结构部分的组成 (4)2.3机械结构部分的特点 (4)第3章总体设计方案的拟定 (6)3.1设计题目 (6)3.2主要内容 (6)3.3拟定总体设计方案 (6)第4章基础结构部件的设计 (8)4.1床身的设计 (8)4.1.1 床身的作用 (8)4.1.2 床身的基本要求 (8)4.1.3 床身结构设计及材料选择 (9)4.1.4 床身的肋板布置和截面的形状 (10)4.2立柱的设计 (10)4.2.1 设计立柱的基本要求 (10)4.2.2 立柱的结构设计 (10)4.2.3 立柱导轨形式及精度 (11)4.2.4 立柱与床身的联结 (11)4.3工作台的设计 (12)4.3.1 工作台的设计尺寸图 (12)4.3.2 工作台的其他结构设计 (13)4.3.3 工作台的材料 (13)4.4导轨的设计 (13)4.4.1 导轨的功用及要求 (13)4.4.2 导轨的结构类型 (14)4.4.3 滚动导轨的材料 (15)4.4.4 直线滚动导轨的技术要求 (15)4.4.5 滚动导轨的设计计算 (16)第5章进给传动系统的设计.................................................... 错误！未定义书签。
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。
立式加工中心主传动系统设计1
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)毕业设计题目：立式加工中心主传动系统设计学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：学号：学生姓名：导师姓名：完成日期：2012年6月6号诚信声明本人声明：1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。
作者签名：日期：年月日毕业设计（论文）任务书题目：立式加工中心主传动系统设计姓名学院专业班级学号指导老师职称教研室主任一、基本任务及要求：本课题以立式加工中心的主传动系统设计为目标，通过对其机械部分、电气控制部分的设计，使之能够适应现代制造企业对加工设备的更高要求。
通过设计使学生掌握加工中心数控机床主传动系统结构及控制部分设计的基本方法、步骤、过程和原理，同时提高他们分析、解决问题的能力及综合运用所学知识的能力。
课题基本任务及要求：1.熟悉数控机床（加工中心）本身的特点、明确设计要求；2.拟定机床主传动系统的总体方案（机械部分、控制部分）；3.进行加工中心机械部分的结构设计；4.进行主传动电气控制系统的设计；二、进度安排及完成时间：1.明确设计任务、熟悉设计课题、搜集有关资料； 2月29日前完成2.在熟悉课题要求的前提下，进入课题实施阶段，进行有关方面知识的准备、撰写开题报告； 3月20日前完成3.根据要求提出主传动系统设计的思路、拟定其方案； 3月31日前完成4.进行机械结构设计（绘制主轴箱部装图及1-2个零件图）； 4月20日前完成5.进行系统的动态特性分析（如果时间紧这一步可省）； 5月10日前完成6.进行主传动电机控制系统的设计（绘制控制系统图）； 5月20日前完成7.编写毕业设计说明书并打印； 5月28日前完成8.程序文件的整理、存储介质的制作、准备答辩； 5月31日前完成9.毕业设计答辩。
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。
立式加工中心主轴设计论证报告
机电工程学院毕业设计方案论证报告设计题目: VMC4032加工中心立柱主轴设计学生姓名：王毅可学号： 200848050315专业班级：机制F0802指导教师：朱红瑜2012 年03月14日目次1、任务书分析 (1)2、课题关键问题及难点 (2)2.1 主传动系统组成 (2)2.2 主轴部件的要求 (3)2.3 支撑件设计 (4)2.4 导轨设计 (5)2.5 进给传动系设计 (5)3、方案论证 (6)3.1 主轴电动机 (6)3.2 传动方案 (6)3.3 自动夹紧 (9)3.4 主轴准停装置 (10)3.5 切屑清除 (11)3.6 加工中心的支撑系统设计 (12)3.7、进给传动系设计 (14)4、本设计方案选择 (16)5、进度安排 (17)参考文献 (18)VMC4032加工中心立柱主轴设计论证报告1、任务书分析本设计任务书主要要求是完成V400性柔性制造单元主轴主轴箱部分方案选择，结构设计及零件设计，同时对于主轴支撑系统如立柱，Z方向进给系统如导给定的条件和要求，主要参数要求如下：主轴伺服电机功率7.5/11KW，主轴转速0～6000r/min，自动无级变速，主轴内锥孔采用BT40#，具有定向停止功能，立柱、主轴箱具有较好的刚度，与床身联接尺寸协调。
通过这次毕业设计对于机械的设计方案有一定的了解对于已经学习的课程做一个总结，学会整合所学习的知识，能够灵活运用。
同时使自己检索文献的能力也有所提高，培养自己的自学能力独立解决问题的能力。
对于三维软件的练习也是本次设计中所应当注意到的方面。
2、课题关键问题及难点主轴组件是加工中心的关键部件，包括主轴，主轴轴承及安装在主轴上的传动件，密封件等。
对于加工中心，为了实现刀具在主轴上的自动装卸与夹持，还必须具有刀具自动加紧装置，主轴定向装置和主轴锥孔清理装置等结构。
对于加工中心的进给系统及加工中心的丝杠导轨系统的精度设计，立式主轴的准停机构。
立柱的刚度等都要做详细的论证。
立式组合机床主轴箱设计
苏州市职业大学毕业设计说明毕业设计题目立式组合机床主轴箱设计院系机电工程系班级10机电4姓名吴强系主任陶亦亦教研室主任陆春元指导教师李建蓉摘要组合机床是一种专用机床，它是由系列化标准化的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成。
组合机床随着生产力的发展，是由万能机床和专用机床发展而来的。
此次设计的目的就是设计一台组合钻床，用于加工拖拉机侧支架的12个孔。
任务是机床立式主轴箱的设计。
这次设计的内容有组合机床“三图一卡”，组合机床的简要设计，主轴箱设计及其液压系统设计，选择出机床总体及各部件的主要参数，画出液压系统图。
主轴箱的设计是这次任务的重点，它是组合机床的重要部件之一。
它是由通用部件，按照被加工零件的加工要求，根据专用要求设计的。
合理的安排每一根轴的的位置，选择合适的各级传动比，将动力和运动由电机或动力部件传给各工作主轴,使之得到要求的转速和转向从而实现对零件的加工。
其次，合理安排各主轴和传动轴上齿轮所在的排数；合理布置进油口、放油螺栓、分油盘及油管的位置；确定主轴和传动轴的支撑方式和预紧方法也是非常重要的工作。
关键词：组合机床主轴箱传动轴立式AbstractCombination machine is a special machine,it is general parts by series of standardized and according to special components to be machined and the processing technological design bination machine tool with the development of productive forces,is by the development of universal machine and special machine tools to.The purpose of this design is to design a combination drilling machine, used for the 12hole processing Tractor side bracket.The task is to design a vertical spindle box of machine tool.This design includes combination machine"three charts and a card",briefly the design of machine tool spindle box design,design and selection of main parameters of hydraulic system,the overall machine and its components,draw the diagram of hydraulic system.Spindle box design is the focus of the mission,it is one of the most important parts of combined machine tool.It is a common parts, in accordance with the requirements of the processing parts processing, design according to the special requirements of the.Reasonable arrangement position of each shaft,selection of appropriate levels of transmission ratio,the power and the movement by the motor or power unit to the work spindle,enable it to obtain the required speed and direction so as to realize the machining of parts.Secondly,reasonable arrangements for the spindle and drive shaft gear is the number of rows; rational arrangement of inlet oil,put the oil bolt,distributor and oil pipe position;determining the spindle and drive shaft support and preloading method is also very important work.Key words:combination machine,spindle box,drive shaft,vertical,gear目录摘要 (2)Abstract (3)前言 (1)第1章组合机床概述 (2)§1.1 组合机床的简介 (2)§1.2 组合机床的特点 (2)§1.3组合机床的加工方式 (3)§1.4组合机床的应用 (3)第2章被加工零件工艺方案的制定 (4)§2.1 零件分析 (4)§2.1.1 零件的用途 (4)§2.1.2 零件的技术要求 (4)§2.2 工艺方案的制定 (5)§2.3 组合机床切削量及切削力的确定 (6)§2.3.1组合机床切削量的确定 (6)§2.3.2组合机床切削力的确定 (6)§2.4 主轴直径的确定和主轴箱所需动力计算 (7)§2.4.1主轴直径的确定 (7)§2.4.2动力箱的选用 (7)第3章立式主轴箱的设计 (9)§3.1 主轴箱的基本机构及表达方法 (9)§3.1.1 主轴箱简介 (9)§3.1.2 通用主轴箱的组成 (9)§3.1.3 通用主轴箱的通用零件 (9)§3.2绘制主轴箱设计原始依据图 (10)§3.3确定主轴结构型式及齿轮模数 (11)§3.4主轴箱的传动系统设计 (12)§3.4.1对主轴箱传动系统的一般要求 (12)§3.4.2传动系统的设计与计算 (13)§3.5 主轴箱坐标的计算 (19)§3.5主轴箱总图设计 (25)§3.5.1 绘制主轴箱总图及补充加工图 (25)§3.5.2主轴箱补充加工图设计 (28)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)前言机电一体化专业毕业设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及所有专业课之后进行的。
SK60立式数控铣床设计-主轴部件设计
SK125 数控铣床的主要部件设计摘要：数字控制是近代发展起来的一种自动化控制技术是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法，随着科学技术的迅猛发展，数控机床已经是一个国家机械工业水平的重要标准。
数控机床是装有程序控制系统的机床。
该系统能够逻辑地处理具有使用号码，或其他符号编辑指令规定的程序。
数控机床是以数控技术为代表的新技术对传统执照产业的渗透形成的机电一体化产品，起技术规范覆盖很多领域：(1)机械制造技术（2）信息处理，加工，传输技术;(3）自动控制技术：（4）伺服驱动技术；（5）传感技术;(6)软件技术等。
计算机对传统机械业的渗透，完全改变了制造业。
制造业不但成为工业化的象征，而且由于信息技术的渗透，使制造业犹如朝阳产业，具有广阔的发展天地。
数控机床就是将加工过工程所需要的各种步骤以及刀具与弓箭之间的相对位移量都是用数字化的代码来显示。
通过控制介质数字信息传入专用区域通用的计算机。
计算机对输入的信息处理，发出各种指令来控制机床的伺服系统或者其他执行元件，使机床自动加工出所需要的工件。
关键词：机械设计，数控三坐标铣床，主轴，数控系统。
英文摘要AbstractSu mmary：Digital control the modern development of automation control of digital technology is a signal for machine tools are processes to control movement, as a method of science and technology has developed rapidly and Numerical Control machine is a national machinery industry standards of important standard, the machine is a program Numerical Control control system of machine tools, the system to be logical to use a number or other symbols specified procedure.the instruction encoding.Numerical control machine tools in Numerical Control technology of new technology industries through the traditional manufacturing a product of the electromechanical integration technology.covering many areas:（one）machinery manufacturing technology (two)information processing,processing and transmission technology:(three)automatic technology；（four）servo driving technological;(five)sensing technology;(six) software technology,etc.the computer to traditional service trade the manufacturing industry,has changed completely.and has become industrialized,and because of the information technology,manufacturing into a rising industry,have broad development of the world.Numerical Control machine tools are the processes of the various steps and the tool relative to the workpiece between the amount of displacement is the use of digital code to represent information media .by controlling figures into a special area of the computer .computer for the processing of information and instructions to control the machine tools or other enforcement servo system components and tools automatically processed out the work.Key words:Mechanical design,Numerical Control three coordinates of milling目录1绪论 (1)1.1数控铣床的现状和发展 (1)1.2毕业设计的目的和意义 (1)2 设计方案的确定 (2)2.1 整体方案的确定 (2)2.2 主轴传动方案的类型和选择 (2)3 轴类零件的设计和计算 (4)3.1主轴的材料选择 (4)3.2主轴主要结构参数的确定 (4)3.2.1 主轴最小直径的估算 (4)3.2.2主轴内孔直径d及拉杆直径的确定 (4)3.3.3主轴支承跨距L的确定 (5)3.3.4初选轴承 (5)3.3主轴的结构设计 (5)3.3.1 拟定轴上零件的装配方案 (5)3.3.2确定轴各段的直径 (6)3.3.3 确定各轴段的长度 (6)3.3.4主轴刚度的计算 (7)4 轴承的设计与计算 (9)4.1 轴承当量动载荷的计算 (9)4.1.1 切削力的计算 (9)4.1.2 径向力的确定 (9)4.1.3. 计算两轴承的派生轴向力s (10)4.1.4 计算两轴承的轴向载荷 (10)4.1.5 计算两轴承的当量动载荷P (10)4.2 验算轴承的寿命 (11)5 碟形弹簧的设计和计算 (12)5.1 碟形弹簧的设计与计算 (12)5.2 碟形弹簧的校核 (13)6进给机构的设计 (15)6.1滚珠丝杆副设计步骤 (15)6.2滚珠丝杠的计算 (15)6.2.1丝杠导程的计算 (15)6.2.2滚珠丝杠精度 (17)6.2.3滚珠丝杠选择 (17)6.3滚珠丝杠支承选择 (18)6.4滚珠丝杠螺母副间隙消除和预紧 (21)7伺服电机的选择 (23)7.1最大的切削负载转矩计算 (23)7.2负载惯量计算 (23)7.3空载加速转矩计算 (24)8气体缸的选择 (26)致谢 (28)参考文献 (29)1绪论1.1数控铣床的现状和发展计算机技术的飞速发展推动了数控技术的更新换代，而这也日益完善了数控铣床的高精、高速、高效功能。
XK100立式数控铣床主轴部件设计论文(有全套图纸)[专业论文]
![XK100立式数控铣床主轴部件设计论文(有全套图纸)[专业论文]](https://img.taocdn.com/s3/m/9ede6088ec3a87c24028c4e5.png)
目录第一章数控铣床的介绍 (4)1.1 数控铣床的主要功能 (4)1.2 数控铣床的主要特点 (5)第二章总体设计方案 (7)第三章电机的选择 (7)3.1 确定主轴传动功率 (7)3.2 电机的选择 (8)3.3 主轴的变速过程 (9)第四章轴类零件的设计 (10)4.1 轴的设计概述 (10)4.2 主轴主要结构参数的确定 (10)4.3 轴的结构设计 (13)4.4 主轴刚度的计算 (15)第五章齿轮传动设计与计算 (17)5．1主要参数的选择 (17)5.2 齿轮的设计与计算 (17)第六章轴承的设计与计算 (20)6.1 轴承当量动载荷的计算 (20)6.2 验算两轴承的寿命 (22)第七章圆弧齿同步带的设计 (22)7.1 确定圆弧齿同步带的基本参数 (22)7.2 确定带的中心距 (23)7.3 选择带的类型 (24)第八章碟形弹簧的设计 (25)8.1 碟形弹簧的结构尺寸 (25)8．2 弹簧的许用应力和疲劳极限 (26)8．3 碟形弹簧的设计与计算 (27)8.4 碟形弹簧的校核 (28)第九章拉杆的设计 (30)9.1 确定拉杆的直径 (30)9.2 确定拉杆的长度 (30)第十章拉抓和打刀缸的选择 (31)10.1 拉抓的选择 (31)10.2 打刀缸的选择 (31)小结 (32)参考文献 (33)[摘要］本文根据公司生产加工需要改装一台铣床, 主要用于铣削平面和钻孔，对主轴部件进行重新设计，但仍要用原来的主轴箱，要求主轴的转速范围为40r/min—4000r铣床在工作状态下拉抓拉紧刀柄，与BT50刀柄配合使用的是BT50拉抓，BT50拉抓带有M22×1.5的外螺纹与拉杆连接，拉紧刀柄，通常需要3.5t的力将刀柄拉紧。
10.2 打刀缸的选择打刀缸其实就是一种增压缸，将压缩空气的压力能转化高的推力输出。
打刀缸的系列很多，我们公司使用的是“上海健椿机械有限公司”生产的KTL系列打刀缸，也称KTL系列增压缸。
本科毕业论文-基于立式加工中心的数控设计
本科毕业论⽂-基于⽴式加⼯中⼼的数控设计毕业设计（论⽂）设计（论⽂）题⽬：基于⽴式加⼯中⼼的数控设计摘要数控技术作为现代制造业的核⼼技术之⼀，在各⾏各业得到了⼴泛的应⽤，在机械制造⾏业当中，数控加⼯中⼼由于可以以较⾼的精度实现多⼯种加⼯已经成为现代机械制造业中不可缺少的加⼯设备。
本⽂在选⽤三菱公司的PLC及M64S数控系统的基础上，设计了⽴式加⼯中⼼的CNC数控系统的硬件外围电路，同时利⽤三菱公司的DX-developer开发⼯具进⾏了PLC梯形图编程和仿真。
本⽂主要从硬件电路和PLC程序两⼤部分来撰写， PLC程序⼜包括程序的编写和仿真，这是本论⽂最重要的部分，其中PLC控制程序⼜是本次毕业设计的难点，分别在第三章和第四章。
【关键词】 M64S数控系统加⼯中⼼ PLC梯形图 I/O接⼝电路ABSTRACTIn today's machinery manufacturing developing process, the CNC technology is one of the core technologies. CNC Machining Center has become a modern control indispensable processing equipment, To meet the needs of machining accuracy regardless of the structure or mechanical control system is a very high demand CNC systems with high reliability and precision by a wide range of users of all ages. Based on Mitsubishi M64S NC system for the processing center, I introduced processing center structure, NC system specifications, and PLC selection, then use relative materials of Mitsubishi M64S numerical control system to design Vertical Machining Center's main circuit, controlling circuit and private servers circuit. And design corresponding PLC procedure simultaneously. Finally, we use DX-developer to edit PLC and emulate.In this paper, I write it in two parts: the hardware circuits and PLC programs. And PLC program includes procedures for the preparation and simulation, which is the most important part of this thesis. What’s more, PLC control program is one difficult part of this research, and it is discussed in Chapter III and IV respectively.【Keywords】M64S numerical control system machining centre control program circuitry⽬录前⾔ (1)第⼀章CNC数控系统概述 (2)第⼀节CNC数控系统相关介绍 (2)⼀、CNC数控基本概念 (2)⼆、数控系统的组成 (3)三、数控加⼯中⼼的优缺点 (4)四、数控技术发展回顾及未来发展趋势 (5)第⼆节PLC的选型 (6)⼀、输⼊输出（I/O）点数的估算 (6)⼆、存储器容量的估算 (6)三、控制功能的选择 (6)四、机型的选择 (8)五、冗余功能的选择 (9)六、经济性的考虑 (9)第三节数控系统介绍 (9)⼀、三菱数控产品简介 (9)⼆、三菱M64S数控系统简介 (10)第四节本章⼩结 (13)第⼆章⽴式加⼯中⼼电⽓原理图设计 (14)第⼀节数控加⼯中⼼设计概述 (14)第⼆节数控加⼯中⼼主回路/电⽓控制回路 (16)⼀、主回路/电⽓控制回路简述 (16)⼆、主回路/电⽓控制回路图 (16)第三节本章⼩结 (19)第三章数控加⼯中⼼PLC控制程序设计 (20)第⼀节三菱数控系统软件配置 (20)⼀、信号流程简述 (20)⼆、信号流程图 (20)第⼆节数控加⼯中⼼输⼊输出信号地址 (22)第三节数控加⼯中⼼PLC控制程序设计步骤 (27)第四节数控加⼯中⼼PLC控制程序说明 (28)⼀、加⼯中⼼⽅式选择 (28)⼆、加⼯中⼼定时器程序 (32)三、进给轴⼯作状态选择 (33)四、加⼯中⼼进给轴运动⽅向指⽰灯程序 (34)五、加⼯中⼼⼿轮选择及其倍率设定 (35)第五节本章⼩结 (40)第四章M64S数控系统仿真 (41)第⼀节GX Developer软件使⽤说明 (41)⼀、GX Developer软件的安装 (41)⼆、GX Developer软件的开启步骤与设定 (41)三、GX Developer软件的编程操作说明 (42)第⼆节PLC程序的仿真 (44)⼀、PLC控制程序的传输 (44)⼆、仿真结果 (44)第三节本章⼩结 (46)结论 (47)致谢 (49)参考⽂献 (50)附录 (51)⼀、英语资料原⽂ (51)⼆、英语原⽂翻译 (59)前⾔数控系统是现代制造系统的重要⽀柱之⼀，然⽽数控机床⼜是现代机械制造技术不可缺少的设备，它的核⼼是数控系统。
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。
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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。
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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。
毕业设计(论文)-XK100立式数控铣床主轴部件设计(全套图纸)
毕业设计（论文）-XK100立式数控铣床主轴部件设计（全套图纸）二O O七届南通纺院毕业设计说明书全套 CAD图纸，加153893706目录第一章数控铣床的介绍 (4)1.1 数控铣床的主要功能 (4)1.2 数控铣床的主要特点................................................... 5 第二章总体设计方案......................................................... 7 第三章电机的选择 (7)3.1 确定主轴传动功率 (7)3.2 电机的选择 (8)3.3 主轴的变速过程......................................................... 9 第四章轴类零件的设计 (10)4.1 轴的设计概述 (10)4.2 主轴主要结构参数的确定 (10)4.3 轴的结构设计 (13)4.4 主轴刚度的计算......................................................... 15 第五章齿轮传动设计与计算 (17)5(1主要参数的选择 (17)5.2 齿轮的设计与计算 (17)1二O O七届南通纺院毕业设计说明书第六章轴承的设计与计算 (20)6.1 轴承当量动载荷的计算 (20)6.2 验算两轴承的寿命 (22)第七章圆弧齿同步带的设计 (22)7.1 确定圆弧齿同步带的基本参数 (22)7.2 确定带的中心距 (23)7.3 选择带的类型...............................................................24 第八章碟形弹簧的设计 (25)8.1 碟形弹簧的结构尺寸 (25)8(2 弹簧的许用应力和疲劳极限 (26)8(3 碟形弹簧的设计与计算 (27)8.4 碟形弹簧的校核............................................................28 第九章拉杆的设计 (30)9.1 确定拉杆的直径 (30)9.2 确定拉杆的长度............................................................ 30 第十章拉抓和打刀缸的选择 (31)10.1 拉抓的选择 (31)10.2 打刀缸的选择............................................................ 31 小结....................................................................................... 32 参考文献 (33)2二O O七届南通纺院毕业设计说明书[摘要, 本文根据公司生产加工需要改装一台铣床, 主要用于铣削平面和钻孔，对主轴部件进行重新设计，但仍要用原来的主轴箱，要求主轴的转速范围为40r/min—4000r/min，查机械设计手册确定典型的切削工艺可以求得主轴的切削功率为4.3KW，根据切削功率与主运动传动链的总效率η确定机床传动的功pc 率,=5.4 KW，然后，根据机床传递的功率,来选择电机的类型。
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。
立式加工中心垂直工作台及主轴设计方案选型
（3）主轴系统结构简单，无齿轮箱变速系统(特殊的也只保留1～2级齿轮传动)主轴功率大，调速范围宽，并可无级调速。目前加工中心95％以上的主轴传动都采用交流主轴伺服系统，速度可从10～20000r／min无级变速。驱动主轴的伺服电机功率一般都很大，是普通机床的1～2倍，由于采用交流伺服主轴系统，主轴电动机功率虽大，但输出功率与实际消耗的功率保持同步，不存在大马拉小车那种浪费电力的情况，因此其工作效率最高，从节能角度看，加工中心又是节能型的设备；
论文题目：立式加工中心垂直工作台及主轴设计方案选型
专 业：机械设计与制造
目 录
绪论
加工中心
加工中心(Computerized Numerical Control Machine )简称cnc，是由机械设备与数控系统组成的使用于加工复杂形状工件的高效率自动化机床。加工中心又叫电脑锣。加工中心备有刀库，具有自动换刀功能，是对工件一次装夹后进行多工序加工的数控机床。加工中心是高度机电一体化的产品，工件装夹后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择、更换刀具、自动对刀、自动改变主轴转速、进给量等，可连续完成钻、镗、铣、铰、攻丝等多种工序，因而大大减少了工件装夹时间、测量和机床调整等辅助工序时间，对加工形状比较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件具有良好的经济效果。
2009年3月在上海举行的“中国数控机床展览会”上，展出了多台国内生产的五轴加工中心。如济南二机床集团公司展出的龙门式五轴联动加工中心，工作台长6m,宽2m，采用立式主轴回转，A轴转角±100度，C轴转角±200度，这个庞然大物吸引了许多参观者，它标志着中国数控机床工业达到了先进水平。上海第三机床厂、第四机床厂制造的立卧加工中心，工作台630mm2，采用高速内冷电主轴，主轴可立、卧转换，工作台可以360度等分，类似于上述简单配置为立、卧转换的三轴加工中心，可对工件实现五面体加工，尽管还没有配置五轴，也非常实用。
数控立式加工中心毕业设计___答辩PPT资料
XH5632 立式加工中心
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• 行程开关 7 和 8 用于发出“刀杆已放松”和 “刀杆已夹紧”信号。
• 刀杆夹紧机构用弹簧夹紧，液压放松，可保 证工作中突然停电时，刀杆不会自行松脱。
• 活塞 1 杆孔的上端接有压缩空气。机械手把 刀具从主轴中拔出后，压缩空气通过活塞杆 和拉杆的中孔，把主轴锥孔吹净。
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3.主轴轴承
主轴轴承的选择：机床常用轴承有滚动轴承和滑动轴 承，两类轴承均能满足旋转精度要求。滚动轴承相对于 滑动轴承的优点是:1.滚动轴承能在无间隙，甚至在有一 定过盈的条件下工作。2.滚动轴承的摩擦系数小，有利 于减少发热。3.滚动轴承能在转速和载荷变化幅度很大 的条件下稳定的供作。4.滚动轴承润滑容易。因此主轴 轴承选用滚动轴承。
• 主轴轴承的精度要求：由于前后轴承对主轴的旋转精度的影响不 同，因此前后轴承精度要求不一样，图示为前轴承轴心有偏移 △a,后轴承偏移为零的情况。
根据图示可得出： △a1=L+a/L＊△a
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当后轴承有偏移，前轴承偏移为零的情况时，如下图所示：
根据图示可得出： △a1=L+a/L＊△a
综合前面计算可以说明前轴承的精度对主轴组件影响要大 一些，因此前轴承精度应高于后轴承精度，结合轴承精度
• 刀库也用直流伺服电动机经蜗杆蜗轮驱动。 刀库是一圆盘。刀具装在标准刀杆上，置于圆 盘的周边。
立式数控铣床主轴部件的设计
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与双列圆柱滚子轴承配套使用承受轴向力的承主要有 3 种： （1）双向推力角接触球轴承。
这是新型轴承，在近新设计生产的机床上广泛 采用。 这种轴承具有承受双向轴向负荷、精度 高、刚度好、温升低、转速高、装拆方便等优 点，是当代主轴轴承的新型结构，特别适用于 与双列圆柱滚子轴承组配，应用在机床主轴上， 但这种轴承不承受径向力。
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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。 同时，主轴结构要保证部件定位可靠，工艺性能好等要 求。
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二、主轴材料的选择及尺寸、参数的计算
主轴是主轴组件的重要组成部分，它的结构尺寸和形状、制造精度、材 料、及其热处理，对主轴组件的工作性能都有很大的影响。 （1）材料的选择： 刚性好，承载能力大，耐磨性好，加工性能好， 热处理变形小，价格便宜。 常用：结构钢，15#，20#，45#。 合金钢，20Cr, 40Cr, 50Mn, 65Mn. 球墨铸铁也开始应用. （2）热处理方法：滑动轴承支承，前端定位表面，淬硬HRC50~55； 低碳钢：渗碳淬火； 合金可以化学处理。 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。
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主轴刚度
主轴组件的刚度是指受外力作用时，主轴组件抵抗变 形的能力。通常以主轴前端产生单位位移时，在位移 方向上所施加的作用力大小来表示。主轴组件的刚度 越大，主轴受力的变形就越小。主轴组件的刚度不足， 在切削力及其他力的作用下，主轴将产生较大的弹性 变形，不仅影响工件的加工质量，还会破坏齿轮、轴 承的正常工作条件，使其加快磨损，降低精度。主轴 部件的刚度与主轴结构尺寸、支撑跨距、所选轴承类 型及配置形势、砂间隙的调整、主轴上传动元件的位 置等有关
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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安徽广播电视大学毕业设计设计题目：立式加工中心主轴组件设计目录摘要 (1)ABSTRACT (2)引言 (4)1 概述 (5)1.1 加工中心的发展状况 (5)1.1.1 加工中心的国内外发展 (5)1.1.2 主轴部件的研究进展 (6)1.2 课题的目的及内容 (7)1.3 课题拟解决的关键问题 (8)1.4 解决上述问题的策略 (9)2 方案拟定 (10)2.1 加工中心主轴组件的组成 (10)2.2 机械系统方案的确定 (10)2.2.1 主轴传动机构 (10)2.2.2 主轴进给机构 (12)2.2.3 主轴准停机构 (13)2.2.4 刀具自动夹紧机构 (15)2.2.5 切屑清除机构 (17)2.3 伺服驱动系统方案的确定 (18)2.4 加工中心主轴组件总体设计方案的确定 (19)3 主轴组件的主运动部件 (22)3.1 主轴电动机的选用 (22)3.1.1 主电机功率估算 (22)3.1.2 主电机选型 (23)3.2 主轴 (23)3.2.1 主轴的结构设计 (23)3.2.2 主轴受力分析 (27)3.2.3 主轴的强度校核 (32)3.2.4 主轴的刚度校核 (33)3.3 主轴组件的支承 (34)3.3.1 主轴轴承的类型 (34)3.3.2 主轴轴承的配置 (37)3.3.3 主轴轴承的预紧 (38)3.3.4 主轴支承方案的确定 (41)3.3.5 轴承的配合 (41)3.3.6 主轴轴承设计计算 (42)3.4 同步带的设计计算 (44)3.5 主轴组件的润滑与密封 (48)3.5.1 主轴组件的润滑 (48)3.5.2 主轴组件的密封 (49)3.5.3 本课题的润滑与密封方案的确定 (51)3.6 键的设计计算 (52)3.6.1 主轴上的键 (52)3.6.2 主电机上的键 (53)3.7 液压缸的设计计算 (54)4 主轴组件的进给运动部件 (55)4.1 进给电动机的选用 (55)4.1.1 进给电动机功率的估算 (55)4.1.2 进给电动机的选用 (56)4.2 联轴器的设计计算 (57)4.3 垂直方向伺服进给系统的设计计算 (57)4.3.1 切削力估算 (57)4.3.2 滚珠丝杠副的设计计算 (58)5 结论 (65)小结 (68)参考文献 (70)附录 (72)译文 (73)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 andsurface 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53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 概述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min90m。
采用直//40m以上，最高已达到min线电机驱动的加工中心已实用化，进给速度可提高到min80m，~100/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12000r，由于某些机床采用磁浮轴承和空气静压轴承，预~min25000/计转速上限可提高到min100000r。
国外先进的加工中心的刀具交换时/间，目前普遍已在s1左右，高的已达s5.0，甚至更快。
在结构上，国外的加工中心都采用了适应于高速加工要求的独特箱中箱结构或龙门式结构。
在加工精度上，国外卧式加工中心都装有机床精度温度补偿系统，加工精度比较稳定。
国外加工中心定位精度基本上按德国标准验收，行程mm~006.0之内。
此.0011000以下，定位精度可控制在mm外，为适应未来加工精度提高的要求，国外不少公司还都开发了坐标镗精度级的加工中心。
相对而言，国内生产的高速加工中心快速进给大多在min30m左/右，个别达到min60m。
而直线电机驱动的加工中心仅试制出样品，/还未进入产量化，应用范围不广。
国内高速加工中心主轴转速一般在015.0~008.0之内，重复定位精6000r，定位精度控制在mm~/min18000度控制在mm.0之内。