移动式数控龙门铣床的总体设计
微型移动龙门式铣床结构优化设计
微型移动龙门式铣床结构优化设计卜雪梅（齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司，黑龙江 齐齐哈尔 161000）摘 要：在进行微型移动龙门式铣床结构优化设计过程中，通过利用有限元和正交实验等多种形式的结果分析，表明机床在进行结构优化调整之后，会全面提高机床本身所具有的静态性能，从而验证了结构优化的有效性。
本文主要将微型移动龙门式铣床为主要的研究对象，对其本体的主要结构进行了有限元仿真模型的建立，以此来分析其动态特性，结合这些结果内容来仔细的辨识机床所具有的薄弱环节，明确立柱对工作台所造成的性能影响，将立柱的优化和工作台优化作为主要的优化目标。
关键词：微型；移动龙门式铣床；结构优化；设计分析中图分类号：TG547 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2019）04-0219-2收稿日期：2019-04作者简介：卜雪梅，黑龙江佳木斯人，男，生于1984年，满族，硕士研究生，研究方向：机床设计，机床开发。
微型移动龙门式数控铣床的主要结构存在不足之处，为了解决这一问题需要将拓扑优化、正交实验设计方法等作为设计调整的主要依据，首先需要建立本体的有限元模型，再结合当前的加工情况进行静力学分析，从而得出位移和应力云图的主要内容和基本结论。
通过模态化分析，来了解前十阶模态所具有的频率和主振类型，通过对有限元结果的分析，运用拓扑优化原理，将其所具有的最小应变能力作为主要的目标函数，并且设计好立柱的整体质量来作为主要约束条件，对当前所采用的微型铣床立柱进行优化设计。
同时还可以采用正交实验的方式，来保证工作台的自重下最大位移程度，控制好T 形槽的大小，以及槽与槽之间的间距，安排好工作台建设的厚度，将工作台支承面积作为主要的设计变量，从而提高工作台的工作能力，保证优化后机体的正常运行，通过有限元仿真实验，来提高优化后整机的静态性能。
1 本体有限元模型的建立在进行有限元模型创建的过程中，需要充分的考量有限元网格的计算准确率和精度，因此需要对铣床的几何模型进行适当的优化，减少给电机和传动系统对机床运行所产生的影响，要将主轴电机作为钢体，摘除螺纹孔，控制好部分加工角的一些细小问题，保证各部件之间的有机结合。
水室封头专用控龙门移动式双柱立式铣车加工中心设计
水室封头专用控龙门移动式双柱立式铣车加工中心设计摘要：水室封头专用控龙门移动式双柱立式铣车加工中心是一种超大型、高精度、复合型金属切削机床，是关系到国计民生、国家安全的重要装备。
适用于核电、军工、航天、造船、发电、石油化工等行业复杂零件的高效率、高精度加工，有迫切的市场需求。
目标：完成最大加工直径6.3米，共有X、U、Y、Z、W、C、C’和B轴等八个数控轴，可实现五轴联动，工件一次装卡即可完成车、铣、钻、镗、攻丝等多种工序复合加工的超重型、高精度立式铣车复合加工机床的研究与开发，形成相关技术规范、标准、专利及专有技术。
技术方案：首先进行初步方案设计，经专家论证后，转入结构设计分析、静动态特性分析、干涉检查、精度分析、关键部件可靠性和精度稳定性研究阶段，期间针对技术难点，进行联合攻关，确定最终的实施方案，后续阶段分为关键部件加工、装配工艺方法研究、装配调试和鉴定验收等主要阶段。
目标是水室封头专用DMVTM630数控龙门移动式双柱立式铣车加工中心的研究与开发，该机床可达到的主要技术指标如下所示:◆ 最大加工直径Φ6300mm◆ 工作台直径≥Φ5700mm◆ 最大加工高度 4000mm◆ 最大工件重量 200t◆ 最大车削力 100KN◆ 回转工作台转速范围 0.2～20r/min◆ 回转工作台分度、进给转速范围 0.001～1r/min◆ 龙门架移动行程 13000mm◆ 铣削主轴转速范围 2～800r/min◆ 铣削主轴额定扭矩 8000N.m◆ C轴分度精度≤4″◆ 铣削主轴端面、径向跳动≤0.005mm◆ 工作台端径跳≤0.03mm◆ 万能铣头转角角度范围（B轴）±105°要使所研发的水室封头专用DMVTM630数控龙门移动式双柱立式铣车加工中心达到上述技术指标，就必须针对该机床的工艺特点和难点，包括机床的整体布局、零部件相关设计、机床可靠性及精度保持性、动态监测、状态预警及热变形补偿等进行攻关，解决如下几方面的重大问题：1、机床整机结构及其合理布局问题整机结构分析尤其是大型数控机床整机结构分析和合理布局，对机床设计是至关重要的一环。
数控龙门铣床机械结构设计
控龙门铣床机械结构设计摘要现在世界上很多发达的工业化国家在生产中广泛应用数控机床。
随着电子技术和控制技术的飞速发展，当今的数控系统功能已经非常强大，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的发展起着越来越重要的作用。
随着科学技术的发展，世界先进技术的兴起和不断成熟，对数控技术提出了更高的要求。
当今数控机床正在不断采用最新成果，朝着高速化，超精度化，多功能化、智能化、系统化、网络化、高可靠性与环保等方向发展。
本次毕业设计就是通过对5轴数控龙门铣床机械结构设计来加深对数控机床的了解。
通过本次毕业设计了解数控龙门铣床的机械结构，并对一些关键的部件进行校核。
并通过此次毕业设计熟练掌握一门三维绘图工具-Inventor.关键词：滚珠丝杠，滚动导轨，五轴联动铣头，Inventor.A 5 AXIS NC MILLING PLANER MECHANICALSTRUCTURE DESIGNABSTRACTIn many advanced industrialized countries in the world now is widely used CNC machine in the production .With the rapid development of electronic technology and control technology, today's numerical control system function is very strong, and with the continuous development of numerical control technology and application field expands,it to some important industry of the national economy and people's livel is playing a more and more important role in the development.With the development of science and technology, the rise of the world's advanced technology and matures, we put higher requirements on numerical control technology.Modern nc machine tools Using the latest achievements , toward high speed, super precision, and multi-functional and intelligent, systematic, network, such as high reliability and environmental protection.This graduation design is based on the five axis nc milling planer mechanical structure design to deepen understanding of nc machine tools.Through the graduation design ,I have understanded the mechanical structure of the CNC gantry milling machine, and some of the key components for checking.And through the graduation design I master a 3 dimensinal drawing tool - Inventor.KEY WORDS：Ball screw , Rolling guide , Five-axis linkage milling head, Inventor目录前言 (1)第1章数控机床概述 (2)第2章整体结构方案 (3)第3章伺服进给系统机械传动机构的设计 (4)§3.1 伺服进给系统机械传动机构设计的一般要求 (4)§3.2 滚珠丝杠螺母副的原理及支撑方式 (6)§3.2.1 滚珠丝杠螺母副的原理及特点 (6)§3.2.2 滚珠丝杠螺母副的支撑方式 (8)§3.2.3 支承轴承的选择 (9)§3.3 滚珠丝杠副的疲劳寿命计算 (9)§3.4 预加负荷 (11)§3.5 机床滚珠丝杠副总体校核 (11)§3.6 数控机床导轨 (16)§3.6.1 导轨的基本类型 (16)§3.6.2 对导轨的基本要求 (16)§3.6.3 直线滚动导轨 (17)第四章数控机床的进给驱动 (19)§4.1伺服系统的基本要求 (19)§4.2伺服电机的选择与计算 (21)结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)2III前言毕业设计是实现培养目标的重要教学环节，是培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神的重要过程。
机械制造工艺与设备
移 动式数控 龙 门铣床 的总体 设计＝ Ｄ ． ｅ
ｓｇ ｆｍｏ ａ ｌ ａ ｔ ｉｎｏ ｖ ｂｅｇ ｎｒ ＣＮＣ ｌｎ － ｙ ｍｉ ｉｇｍａ ｌ
ｃｉｅ［ ，中］ ｈ ｎ 刊 ， 张坚（ 浙江百业机械有限 公 司 ， 宁 波 ３５０ ）制 造 技 术 与 机 １２０ ＃
２０ （）—８ －９ ０ ６１．— ８ ０ —
ｍ ｃｉ 刊 ，中］ ａｈ ｅ［ ｎ ， 徐明刚（ 山东大学机械 工程学 院， 济南 ２ ０ ６ ） 张建华 。 ５ ０ １， 李丽 ， 任 升 峰， 造技 术 与机 床 ． ０６２一 ， 制 一２ｏ（ ． ）
６ ￣６ ７ ９
ｓ ｅ 刊 ，中］景璐璐（ 海交通大 学机 ｔ ｌ［ ｅ ， 上 械 与动力工程学 院， 上海 ２ ０ ３ ） ０ ０ ０，李铸 宇，陈明，孙方宏，胡祖光，祝新发， 励政 伟 ， 许辉 ， ， 上海 交 通 大 学学报 ． 一
气体介质 电火花加工实验机床．实验结
果表明，该机床能够满足超声振动辅助 气体介 质电火花 加工 的要求 ．图 １ ３ ０参 关键词：超声振动；电火花；实验机床
０ ０ ０ １ ６８６３ ４ Ｏ ・２ ６ ０
削温度之间的关系．结果表明，不锈钢 钻 削变 形 系数 反应 了轴 向力 的变化趋
实际生产 中，大大提高 了机械 自 动化程 度与生产效率 ．图 ４参 ｌ
关键词 ：自动上下料；数 控：钻尖磨床；
Ｐ ＬＣ ０ＯＯ１ ６８６１ ４ ０・２ ６ ０
域和最佳强化次数． 经过低幅载荷强化，
该 齿 轮 轮 齿 的弯 曲疲 劳 强 度 提 高 了 ３７ ９ ％，弯 曲疲劳寿命提高 了 １９ ０ ％．在 试验结果的基础上 ，得到 了该齿轮轮齿 弯 曲疲劳强度、弯 曲疲劳寿命随低载强 化次数和强化载荷变化的 函数关系．表
龙门式三坐标数控钻铣床设计
６ 【 要】 摘 普通钻铣床主要应用于 机械修配车间， 适合于 单件小批量生产， 可加工零件范围较广，ｌ ｌ具有较全面的通用 铣床功能， 既可以用于钻削 加工， －￣用于 也． ｊ － 铣削 加工。 提高 为了 普通钻铣床的自 ｌ 动 ６化程度和加工范围， 提出了 机床的总体设计方案， 讨论了 机床的总体布局与传动方案， 研究了 机械传动 ６ ｌ系 统和数控系 统硬件的设计方法， 设计了 一台小型龙门式．坐 Ｅ 标数控钻铣床。 － 该小型龙门式三坐标数 ｌ ｝ 控钻铣床具有结构简单， 性好， 动化程度和加工精度高以 刚 自 及操作维 修方便等优点。 ｌ
表 ２经运动变换虚拟； －后 Ｖ ＲＩ Ｔ测量结果 ｊｒ ￣ Ｅ ＣＵ
较为详细的论述 ， 推导出该类机床后置处理转角计算公式和刀位 点坐标转换计算公式 。 通过对 比工件设计与求解结果的虚拟加工 的结果表明， 该方法正确 、 可行 。另外 ， 该模型能适应不 同的机床 结构形式 ， 而且考虑 了机床结构误差 的影响 ， 为多坐标数控加工
平移运动副的运动量完全正确， 充分证明了所述机床运动变换建模 方法和求解方法的正确性 、 可行性， 同时具有较高的精确性。 表 ３ 比对 Ｕ Ｇ测量结果与 ＶＥ Ｉ Ｔ测量结果 ＲＣＵ
与液压 ，０ ９３ （ ） ７ １． ２ ０ ，７ １ ： — ９ １１
［］ ２ 陈涛 ， 彭芳瑜 ， 周云飞． 基于结构误差补偿 的多坐标 机床后置变换 ［］ Ｊ． 中国制造业信息化 ， ０ ，２２ ：８ ９ ． ２ ３３ （ ）８ — ０ ０
’ 中 图分类 号 ：Ｈ１ ，Ｇ 文 献标 识码 ： Ｔ ３Ｔ ５ Ａ
；
９
精度 、 效率、 品种等的要求越来 越大 ， 传统 的通用机床 、 专用机床
数控龙门铣床设计
（4）.混合控制机床
它集中了上述三种控制方式的特点。
1.4 经济型数控机床
1.4.1经济型数控机床的概念
所谓经济型数控机床就是指价格低廉，操作使用方便，适合我国国情的装有数控系统的高效自动化机床。
1.4.2经济型数控机床的分类
以驱动和定位方式划分，经济数控系统可分为以下三类：
（1）.步进电机式
采用步进电机驱动与定位，是开环系统，不采用其他措施进行补偿位置误差。其力矩不太大，所以机床行程速度较低。可加工锥面、螺纹、简单外形的曲面等，十分灵活。由于性能价格比合适，所以被广泛采用。
Elaborated comprehensively the numerical control CNC planer type milling machine's structure principle, the design feature, elaborated has used step-by-steps the electrical machinery and the ball bearing guide screw nut vice-merit. Introduced in detail the numerical control CNC planer type milling machine's structural design and the examination, and have carried on the analysis. And has compiled the related technical parameter.
数控龙门铣床设计
数控龙门铣床设计首先，机床结构部分。
数控龙门铣床一般采用龙门式结构，即横梁作为横梁纵向移动的导向梁。
这种结构可以提供稳定的支撑和刚性，保证机床的精度和稳定性。
同时，可以根据加工件的大小和形状调整龙门的高度和宽度，增强机床的适应性。
其次，轴向结构部分。
数控龙门铣床通常包括X轴、Y轴和Z轴三个轴向。
X轴为横梁沿纵向移动的轴向，Y轴为工作台沿横向移动的轴向，Z轴为刀具上下移动的轴向。
这三个轴向通过精密的滑轨和直线导轨实现，可以实现机床的高精度运动和定位。
再次，工作台结构部分。
数控龙门铣床的工作台一般采用液压或电机驱动的滑台，可以实现工作台的快速移动和定位。
工作台上通常有多个T型槽，用于夹持工件和夹具。
同时，工作台还可以通过液压系统或机械手动装置实现旋转和倾斜，以满足不同加工需求。
其次，导轨系统部分。
导轨系统是数控龙门铣床的重要组成部分，直接影响机床的定位精度和运动平稳性。
一般采用线性滚动导轨，包括滑块、滑轨和滚珠轮等。
滑块通过滑轨进行滑动，滚珠轮起到承载和导向作用，保证机床轴向的平稳运动。
最后，控制系统部分。
数控龙门铣床的控制系统一般采用PLC或CNC控制系统。
通过编程设定机床的速度、进给量、切削深度等加工参数，实现自动化加工。
同时，还可以通过监控系统实时监测机床的运行状态和工件加工情况，提高生产效率和加工质量。
综上所述，数控龙门铣床的设计涉及到机床结构、轴向结构、工作台结构、导轨系统、控制系统等多个方面。
只有充分考虑这些因素，合理设计机床的各个部分，才能提高机床的性能和加工精度，满足不同加工需求。
同时，还需要时刻关注新技术的发展和应用，不断改进和完善数控龙门铣床的设计。
超重型数控龙门移动镗铣床设计研究
超重型数控龙门移动镗铣床设计研究随着我国工业不断发展，对大型船舶等研究不断深入，工业部件体积不断增大，对机床设备要求也随之提高，为了满足我国工业发展需求，降低我国重型机床生产压力，技术人员设计了超重型数控龙门移动镗铣床。
本文将根据我国工业生产需求和国际机床发展现状，从超重型数控龙门移动镗铣床各个部件入手，对超重型数控龙门移动镗铣床设计中的重点和难点进行研究，希望能为超重型数控龙门移动镗铣床的设计、研究及开发工作提供一些帮助。
标签：超重型数控龙门移动镗铣床；机床设计；研究0 引言近年来，我国机械工业进入高速发展阶段，机械市场对重型机床、超重型机床要求明显提升。
为了满足市场需求，就一定要提升超重型数控龙门移动镗铣床效能，对其设计进行深入研究。
同时提高超重型数控龙门移动镗铣床加工能力，有利于提高我国工业实力和基础装配的制造实力，满足我国冶金业、电力业等大型通用、典型零件制作需求。
1 超重型数控龙门移动镗铣床发展趋势及现状1.1 国外超重型数控龙门移动镗铣床发展趋势及现状目前，先进超重型数控龙门移动镗铣床生产国家以德国和美国为主，其中德国Schiess公司已设计并制造超大型属龙机床为主，其设计并的大型数控机床超过30种。
国外超重型数控龙门移动镗铣床设计特点在于，规格大和稳定性、可靠性好，但是价格也相对较高。
1.2 国内超重型数控龙门移动镗铣床发展趋势及现状目前，我国大多数投入使用的超重型数控龙门移动镗铣床都为进口机床。
我国机械企业对超大型数控机床研究时间较短，在设计上，依托于和国外先进数控机床生产厂家的技术交流，数控机床主要零部件也都购买国外产品，可以说我国超重型数控龙门移动镗铣床发展前景广阔，但现状存在技术困难。
2 超重型数控龙门移动镗铣床整体设计2.1 超重型数控龙门移动镗铣床整体布局在进行超重型数控龙门移动镗铣床整体布局设计时，应严格胺致癌国家相关规定，设置超重型数控龙门移动镗铣床个零部件参数。
在设计时，要将超重型数控龙门移动镗铣床后续保养和维护工作考虑进去。
移动式数控龙门铣床的总体设计外文文献翻译、中英文翻译、外文翻译
附录3外文文献Design of Movable Gantry CNC Milling MachineZHANG JianAbstract:this paper describes the nc milling roller, the overall design and analyses the bilateralsuper-modulus gear pair of driving mechanism of the main points of design,installationguidesurface of the X axis is introduced in this paper Keywords:mobile nc milling designT his machine is mainly used for metal parts of the plane and inclined plane work. It has enough rigidity, Milling head adopts milling head in Taiwan, Milling head with flexible, Spindle motor is frequency conversion motor. It can undertake stepless speed, Ensure accuracy of machine tools and machining precision has good stability, This machine is of high efficiency and exercise,For convenience, make the drive more reliable and convenient in maintenance, less consumption, beautiful modelling, etc, widely used in mechanical manufacturing industry.This paper described the mobile CNC milling refers to longmen framework Vertical milling movement. The biggest advantage of milling roller is (1) Machine cover an area of an area small. Workbench mobile Longmen milling machine, complete machine must be higher than vertical stroke length two times. However, Workbench mobile Longmen milling machine, The length of side frame which is fabricated according to add only longitudinal travel width, Thedynamic response of the machine is good. Workbench mobile Longmen milling machine adopts fixed table. The whole cast out with bed, Longmen framework of longitudinal motionDrive torque equivalent unchanged, It is not because of bearing the weight of the workpiece changesChange, so as to ensure the accuracy and performance of the machine tool.The independent design mobile nc Longmen milling（FIG 1）has been a special machine to use. It can satisfy the large castings, steel parts boring and milling, drilling, etc multiple operation process. It is right milling head, It also can process the 4 side of workpiece. The goal of the main design parameters such as Longmen milling under: workbench area 1800mm ×4000mm, The travel for X axis:4000mm The travel for Y axis:2000mm The travel forZ axis:750mm, Spindle power 18.5KW, Each axis rapid federate 10m/min.Figure 1 Mobile nc milling1.Mechanical parts designThe bed include Bed, Slide, Longmen frame spindle box, Three axis to drive mechanical parts and related CNC servo part, Now ,The design process isemphasized as follows: The bed is the basic design work, The size of the bed of the design affects the complete machine design. And the rationality of the design of directly affect the whole Machine stiffness. The cross-section shape for the bed like ∏,(FIG 2) The plane is working on a bed of mesa design has 9 T shaped groove. For the convenience of bed and working mesa of pure dig imageT processing, groove tank completely, The right and left two concerning the design has a long narrow swing plane. It is used to linear rolling guide vice, The author put rail surface design in the two side bed. The main consideration of force transmission directions and unloading, Because the bed will be dragon framework of gravity, cutting force and the gravity of the workpiece, This design can directly into the gravity of longmen framework to machine tools, and Bed only suffer the gravity of the workpiece. The bed by the following basic wall thickness determine By the following formula.C=1/4(2L+B+H)Type: C,L,B is respectively for bed length, width and height of size and unit for the m.Based on equivalent size c, Consulting relevant form，Take the basic wall thickness is 38mm，Figure 2 Shape of concerning the cross-section Spindle box adopts 300 mm ×300 mm section design. The torsion bendingcapacity are stronger. Spindle gearboxes USES two gears Gear sliding speed-change mechanism.It can adapt rough machining requirements. Spindle unit adopts four supporting structure, Ahead three groups of Angle contact ball bearing used to withstand cutting force. Spindle end a deep groove ball bearings are used to unloading, That is not of the Sliding gears of the additional moment.Longmen framework used integral frame which is fabricated according to the design concept, It took about beam and column design into a whole. Although make casting and assembly adjusting difficulty, the whole framework of longmen rigid better, more important is to slide have assembled spindle box, etc. Slide is designed in the frame which is fabricated according to the geometrical dimensions and spindle box, According to the center axis of the guide bar as far as possible to face for the principle, The Z axis and the driver installation position in design, effectively reduce the weight of the slide.Designed to drive into the idea as follows, The X axis to driveUse the bilateral super-modulus gear pair aggravating preloading linear rolling guide vice.X axis and Y axis uses big diameter ball screw preloading vice hardened guide. Rail sliding parts attached engineering plastics, It avoids low when crawling phenomenon, and guide the design is inclined with adjustable device. This machine design make the whole machine to coordinate performance. The axis of the feeding speed and force get the optimal matching.Due to the longitudinal axis machine movement X, and is moving longmen framework of longmen framework weighed 10T, so the linear rolling guide rails to must choose.Because the ball rail system of small friction coefficient, very suitable for longmen framework of moving rigidity requirement.Guide the slider choose one type, each slide block dynamic load can achieve 10t. Considering the safety coefficient, every guide installation 2 slider. Longmen framework for the driver bilateral super-modulus gear pair (see chart 2), feed movement by 3 input, through two inclined gear motor shaft/and axis to 2, andthen by two gear - and to drive rack. And thus promote longmen framew3 the helical gear axle spiral of the two opposite directions. Through the spring in the shaft on a three axial force F, make the helical gear trace of axial movement produced at 1 and 2 and axial shaft in the opposite direction Angle of small, round 4 and 5) respectively, the gear tooth surface with two rack, eliminate the gap.1.2.3--- axis 4.5--- RackFigure 3 Bilateral super-modulus gear pairSpindle box and vertical motion Z axis adopts ball screw assembly transmission. Because of this machine is not high speed milling machine, the Z axis of the feeding system for servo motor through the ratio of 4 for parallel axis set than gearbox drives the ball screw rotation. In the design of special attention to the Z axis of safety problems. First choose the servo motor with electromagnetic brake, second in the ball screw with a two-way overrunning clutch, prevent ball nuts rotation caused spindle box mechanical prolapse. Of course, in order to protect the z-axis feed institutions, but also in the accuracywith two balance on the slide cylinders. Balance Q, etcThe quality of parts in spindle box 85%.Spindle box around move for the Y axis, in order to guarantee the precision Y axis, and only by their level of ball screw and axial force, servo motor and the ball screw straight league. The author selects the coupling with overload protection device, in the overload when coupling automatically.2 Selection of CNC systemThe Siemens numerical control system is adopted, because this system 840D provides longmen shaft synchronization function. Use this function, the machine can to dragonsDoor frame for shaft (into) no, X2 clamps its X1 mechanical deviation of displacement. The actual value can exercise for comparison, even the smallest deviation can be corrected, and therefore improve the accuracy of the X axis movement3 EpilogueThe author finally, according to the professional machine parts manufacturers to provide design samples design will reach the twice the result with half the effort. In The design process, the author of CNC system, spindle unit, gearbox, super-modulus gear and ball screw guide etc. According to the sample of empirical formulas, not only shorten design time, make the higher reliability. At the same time we must pay great attention to the timely design machine tools, such as the application of three-dimensional software components immediately after the establishment sketches for 3d model, through the assembly interference, machine avoid collisions occur when in assembly Wade rework phenomenon.[翻译]移动式数控龙门铣床的总体设计张坚摘要：阐述了移动式数控龙门铣床的总体设计，并重点分析了双边齿轮齿条副驱动机构的设计要点，对X轴的导轨安装面作了介绍。
数控铣床X-Y工作台设计综述
机电一体化课程设计说明书设计题目：数控铣床X-Y工作台设计班级：机制三班设计者：陈钦元学号：07120526指导教师：张继祥重庆交通大学2010年12月目录一.系统总体方案设计 (3)(一)机械系统 (3)(二)接口设计 (4)(三)伺服系统设计 (4)(四)控制系统设计 (4)二.机械系统的设计计算 (5)(一)初选步进电动机 (5)(二)计算减速器传动比 (6)(三)齿轮机构设计 (7)(四) 滚珠丝杠的选型设计 (10)(五) 滚动直线导轨的选型与计算 (14)(六)计算系统转动惯量 (15)(七)光电开关的选择 (17)(八)接近开关的选择 (18)三控制系统设计 (18)（一）.操作面板的布置图 (18)（二）.操作面板功能介绍 (19)（三）.控制系统原理框图 (22)（四）、电动机控制原理 (22)（五）、键盘、显示器接口电路分析 (23)四参考文献 (24)原始数据设计一台微机控制XY两坐标工作台，采用MCS-51单片机控制, 控制方式采用步进电机开环控制。
其他参数如下设计任务: X方向行程:610mm Y方向行程:350mm 工作台面的参考尺寸:800X320mm平均切削力:1100N最高运动速度:5m/min定位精度:0.03mm台上最大重物质量500kg脉冲当量0.005mm/step一.系统总体方案设计由设计任务书知,本次设计可采用如下方案(一)机械系统1.传动机构采用滚珠丝杠副2.导向机构采用滚动直线导轨3.执行机构采用步进电机(二)接口设计1.人机接口(1)采用键盘作为输入(2)采用LED作为指示标志(3)采用数码管作为显示器2.机电接口采用光电耦合器作为微型机与步进电动机驱动电路的接口,实现电气隔离.(三)伺服系统设计采用开环控制(四)控制系统设计1、控制部分方案选择控制方案不外乎三种：开环控制、半闭环控制、闭环控制。
上图为最简单的开环控制，若在机械传动机构中引出反馈给控制部分，再经过比较放大器的则为半闭环控制。
定梁式数控龙门铣床整体结构设计
定梁式数控龙门铣床整体结构设计摘要：根据国内与国外對于龙门铣床的研究情况来看，此次设计一种可以用于加工各种复杂的零件的龙门数控铣床，符合实际的生产需要。
其结构主要包括了横向进给机构、纵向仅给机构、工作台以及立柱等的组成部分。
其运行是采用伺服电机然后是滚珠丝杠进行传动。
总体上讲述了其所包含的结构、特点以及其工作原理。
并且具体的阐述了此铣床的整体结构以及校核的方法对其进行了分析。
龙门铣床；数控；伺服电机；滚珠丝杠1 机床的设计要求数控龙门铣床的总体方案设计主要包括了：（1）总体布局设计：各个部件的位置、各个部件的运动进行分析、还有其整体的外观。
（2）技术参数设计：各个部件的尺寸、刀具的转速和进给量、电机的功率和所能承载的力。
（3）结构优化设计：整个机床的刚度、运动特性、受热性能等。
此机床符合国家的标准，其参数为：工作台的整体尺寸为：3000×1200mm，工作台所能承受的最大载荷为2吨，能够具有高的速度和效率，结构简单稳定，精度高且用于铣削较为复杂的零件。
2 设计方案我所设计的铣床主要是工作台能够做纵向移动的数控龙门铣床。
这种工作台移动的数控龙门铣床主要的特点包括了（1）成本低，生产较为简单。
这种龙门铣床的整体的长度必须比工作台行程的长度多两倍。
而移动式的龙门铣床的整体的长度就得是龙门架的侧面宽度与纵向行程之和。
（2）这种机床的动态响应好。
这种机床的龙门架是固定在立柱上的，所以当工作台移动时其所切屑的稳定性好，这样便保证了机床所加工零件的精度和动态响应性。
我所采用的为西门子 4-05的数控系统，因为这个数控系统具有龙门轴的同步功能。
这一项功能能够让龙门框架的进给轴（X1，X2）达到无机械偏差的位移的目的。
可以对运动的值进行比对，能够检测出很小的偏差并且及时的更正，增大了其精度。
铣床的整体装配图如下图所示：3 主轴箱的设计要求（1）使其所调节的速度范围能够达到其最大值而且能够进行无极变速。
（2）提高主轴箱的刚性与稳定性，以及它的精度。
数控龙门加工中心的一体式龙门架设计，比金牛座还牛！
数控龙门加工中心的一体式龙门架设计，比金牛座还牛！简介龙门架大多应用于大型的机床设备中，此类机床设备的刀具体积和重量均较大，而且机床设备的加工强度大、加工精度高，因此，此类机床设备对龙门架的可靠性要求很高，尤其是对于龙门架的整体刚性和稳定性有着很高的要求。
目前市场上的龙门架多为分体结构，即横梁与立柱分别加工成型后再固定连接在一起，但机床设备在工作过程中有较大振动，分体式龙门架不利于抑制机床设备的整体振动，分体式结构的龙门架刚性和稳定性均难以满足用户的使用要求。
基于上述情况，我们有必要提供一种一体式龙门架。
详情数控龙门加工中心的一体式龙门架设计1、横梁；2、立柱；21、第一柱面；22、第二柱面；23、龙门加固块；24、楔形支撑块；25、龙门固定孔；26、安装让位孔；3、落差导轨；31、上导轨；32、下导轨；33、第一安装板；34、第二安装板。
水平设置的横梁 1 和设置在横梁 1 两端的立柱 2，立柱 2 位于横梁 1 的下侧，立柱 2 与横梁 1 是一体式结构，通过将横梁 1 和立柱 2 设计成一体式结构，有效提高龙门架的整体刚性和稳定性，同时有效抑制设备的振动，保证设备的可靠运转。
横梁 1 的一侧设置有用于安装刀具的落差导轨 3，落差导轨 3 贯穿横梁 1 的长度方向，落差导轨3 的两端超出横梁 1 两端的端面，使落差导轨 3 上的刀具的移动范围覆盖横梁 1 的长度方向，有效提高设备对大工件的处理能力。
立柱 2 包括相对的第一柱面 21 和第二柱面 22，第一柱面 21 位于靠近落差导轨 3 的一侧，第二柱面 22 位于远离落差导轨 3 的一侧，立柱 2 远离横梁 1 的一端并位于第二柱面 22 一侧向外延伸设置有龙门加固块 23。
具体地，当落差导轨 3 上安装有刀具时，该龙门架靠近落差导轨 3 一侧的重力将远大于该龙门架远离落差导轨 3 一侧的重力，使龙门架的整体重心偏位，从而导致龙门架具有朝向落差导轨 3 一侧倾倒的趋势。
机床设计-龙门数控铣床
Z轴
mm
0.012
重复定位精度 JB/T8771.4-1998
X轴 Y轴 Z轴 机床重量 数控系统 电气总容量
mm
0.018
mm
0.013
mm
0.008
T
20
SINUMERIK 840D
KVA
90
二、设计计算：
•机电系统设计——龙门数控钻床•
（一）滚珠丝杠副选择：
已知: 工作台重量 W2 =6000N 工作及夹具最大重量W2 =30000N 工
3．预期额定动载荷 Cam ................................................................................................. 8
4．确定允许的最小螺纹底径......................................................................................... 9 5．确定滚珠丝杠副的规格代号................................................................................... 10 6．确定滚珠丝杠副支承用的轴承............................................................................... 10 （二）电机选择..................................................................................................................... 11 1．主轴电机选取........................................................................................................... 11 2．X 轴电机选取...........................................................................................................13 3、Y 轴电机选取........................................................................................................... 15 4．Z 轴电机选取........................................................................................................... 15 （三）导轨选择..................................................................................................................... 16 1、计算载荷................................................................................................................... 16 2、计算额定寿命........................................................................................................... 17 （四）数控系统选择............................................................................................................. 18 （五）其它部分..................................................................................................................... 19
龙门铣床主传动系统设计
龙门铣床主传动系统设计龙门铣床主传动系统设计铣床是在一般机床的基础上发展起来的，其传动系统的核心环节是主传动系统。
铣床的机械结构主要由传动系统、支承部件、分度台等部分组成。
传动系统的作用是把运动和力由动力源传递给机床执行件，而且要保证传递过程中具有良好的动态特性。
传动系统在工作过程中，经常受到激振力和激振力矩的作用，使传动系统的轴组件产生弯曲振动和扭转振动，影响了机床的工作性能。
随着机床切削速度的提高和自动化方向的发展，传动系统的结构组成越来越简单。
三坐标双柱龙门铣床简单的运动结构图为如下：铣床的主传动系统的布局可分成集中传动和分离传动两种类型。
主传动系统的全部变速结构和主轴组件集中装在同一个箱体内，称为集中传动布局；传动件和主轴组件分别装在两个箱体内，中间采用带或链传动，称为分离传动布局。
集中传动式布局的机床结构紧凑，便于实现集中操控，且只用一个箱体，但传动结构运转中的振动和热变形。
当采用轮传动时，皮带将高速直接传给主轴，运转平稳，加工质量好，低速时经轮机构传动，转矩大，适应粗加工要求。
1、变速机构变速方式分为有级变速和无级变速。
有级变速机构有下列几种：·交换齿轮变速机构这种变速机构的变速简单，结构紧凑，主要用于大批量生产的自动或半自动机床，专用机床及组合机床等；·滑移齿轮变速机构这种变速机构广泛应用于通用机床和一部分专用机床中；·离合器变速运动在离合器变速机构中应用较多的有牙嵌式离合器，齿轮式离合器和摩擦片式离合器。
2、齿轮的布置与排列·变速度组的滑移齿轮一般布置在主轴上，为了避免同一滑移齿轮变速组内两对齿轮同时啮合，两个固定齿轮的间距应大于滑移齿轮的总宽度，即留有一定的间隙（1-2mm）, 如无特殊情况，应尽量缩小齿轮轴向排列尺寸。
滑移齿轮的轴向位置排列通常有窄式和宽式两种，一般窄式排列轴向长度较小；·为了减小变速箱的尺寸，既需缩短轴向尺寸，又要缩短径向尺寸，它们之间往往是相互联系的，应该根据具体情况考虑全局，恰当地解决齿轮布置问题；·在强度允许的条件下，尽量选取较小的齿数和使齿轮的降速传动比大于1/4。
移动式数控龙门铣床的总体设计
移动式数控龙门铣床的总体设计--------------------------------------------------------------------------------2006.10.08 阅读：24次本文所述的移动式数控龙门铣床是指龙门框架作纵向移动的龙门铣床。
移动式龙门铣床的最大优点是：（1）机床占地面积小。
工作台移动式龙门铣床，整机长度必须两倍于纵向行程长度，而移动式龙门铣床的整机长度只需纵向行程加上龙门架侧面宽度即可。
（2）机床的动态响应好。
移动式龙门铣床采用的是固定工作台，一般与床身整体铸出，龙门框架纵向运动的驱动力矩等值不变，不会因工件的承载重量的改变而变化，从而保证了加工精度和机床的响应性能。
笔者独立设计的移动式数控龙门铣床（图1），现已作为专机投入生产应用，能满足大型铸件、钢件的镗、铣、钻等多工序加工；配上直角铣头，还可对工件的4个侧面进行加工。
由于设计思想正确，配套零部件质量过关，该机床各项指标均已达到数控龙门铣床相关国家标准的要求。
该龙门铣床的主要设计参数如下：工作台面积为1800mm×4000mm，X轴行程为4000mm，Y轴行程为2000mm，Z轴行程为750mm，主轴功率18.5kW，各轴快速进给为10m/min。
一、机械部分设计整机分为床身、龙门架、滑台、主轴箱、三轴进给驱动机构机械部分及相关数控伺服部分。
现把设计过程中的重点阐述如下。
床身是本次设计工作的基础，床身的尺寸设计影响着对整机的设计，而且设计的合理性直接影响到整机的刚度。
床身的截面形状为Π形（图2）。
床身的上平面即工作台面设计有9 条T 形槽，为方便床身工作台面和# 形槽的精刨加工，槽完全贯通。
床身的左、右两下脚各设计有一个狭长平面，用来安放滚动直线导轨副。
笔者把导轨面设计在床身的两下侧，主要是考虑力的传递方向与卸荷问题。
因床身会受到龙门框架的重力、切削力和工件的重力，这样的设计可使龙门框架的重力直接传入到机床的基础上，而床身只受到工件的重力。
XK2640龙门移动镗铣床
XK2640数控动梁龙门移动镗铣床产品性能参数XK2640数控动梁龙门移动镗铣床产品性能参数简介一、机床简介XK2640为数控动梁龙门移动镗铣床，可广泛应用于机械制造行业各种大、中型基础件、箱体件机架、精轧机底座等复杂零件的粗精加工，可对各种钢铁和有色金属零件的平面、孔系、斜面、斜孔、曲面及零件型腔内部的孔和窄小空间内的平面进行加工，机床具有铣、镗、钻、铰、攻丝等功能。
配备附件头后，可实现工件一次装夹完成内外五面加工，一机多用，从而提高工件的加工质量和生产效率。
XK2640数控动梁龙门移动镗铣床布局为龙门框架在两条床身上移动、两条床身之间布置一套固定的平台，横梁可以在龙门框架上移动，在移动的龙门框架的横梁上配置有一个大功率的直交流数字调速滑枕式镗铣头，有三个进给座标轴，可以实现三轴联动加工。
X（X1）向一龙门在床身上沿导轨作前后纵向运动；Y向—镗铣头溜板在横梁上沿导轨作左右横向运动；Z向—滑枕作上下垂直运动W向——横梁移动。
各座标运动均为分离传动，由高精度齿轮构成的进给箱经交流伺服电机驱动。
机床配有主操作面板，同时配有电子手轮，操作十分方便。
附件头库安装在工作台前端。
本机床导轨采用不锈钢多层往复式防护罩，外观整洁、防护效果好，坚固耐用。
机床采用进口德国SIEMENS数控系统，电柜置于横梁顶面跟随龙门一起移动—X、Y、Z、坐标运动为全闭环控制，位置检测装置采用钢栅尺，对油污等不敏感，使用安全可靠。
二、机床主要技术参数1、工作台工作面宽度：4000mm2、工作台工作面长度：2000mm3、工作台T型槽宽度：36mm4、立柱间距离：5300mm5、垂直铣头主轴端面至工作台面距离：3500mm6、镗铣头参数a、主电机功率：100KWb、主轴转速（无极）：5~1200r/minc、主轴锥孔：（ISO）IS60d、主轴直径：Ф200mme、主轴扭矩：8000Nmf、滑枕断面：□600×600mm7、工作行程：a、龙门移动X（X1）轴：20000mmb、镗铣头水平移动Y轴：5100mmc、镗铣头滑枕垂直移动z轴：1500mmd、横梁行程W轴2500mm8、进给速度：a、龙门移动X（X1）轴：0~12500mm/minb、镗铣头水平移动Y轴：0~10000mm/minc、镗铣头滑枕垂直移动z轴：0~5000mm/mind、横梁移动w轴0~2000mm/min9、机床外形尺寸（长×宽×高）：33600×9900×11049三、本机床采用的核心技术1、应用于静压导轨的小流量多头泵用它供油的静压系统，每个油腔均可得到一个油泵恒流量供油，只要油腔压力在油泵耐压范围之内，均可以形成静压，因此系统的压力储备大，过载能力强，不会因堵塞而使静压失效，可靠性好。
龙门铣床-毕业设计正文
1引言随着人们生活水平不断提高，高档抛磨石板也越来越受人们的欢迎。
面对日益增长的市场需求，我国国内新起了一大批中小型石材加工企业，然而这些企业由于受到资金约束，大多采用廉价低端的石材抛磨设备，难以加工出满足市场要求的高档石板，并且生产率低下，工人劳动强度大。
针对这一情况，通过查阅资料和实际调研从石板抛磨工艺原理角度分析，对低端石材抛磨设备的纵向进给系统和机床床身进行改进，以降低石材抛磨设备制造成本，提高抛磨石材质量，提高生产效率，减轻工人劳动强度，为新型廉价中高端石板抛磨机的设计做了铺垫。
2石板抛磨机总体设计设计出一台大批大量生产的石板抛磨机床，设计内容包括石板抛磨机床总体结构设计、纵向工作台传动设计和机床床身设计计算。
机床为立式机床，基础支承件形式为龙门式结构。
2.1石板抛磨机主要技术指标设计1、上下料方式：手动或半自动。
2、工件规格：根据市场调研，大多数实用石板厚度不超过100mm故确定工作规格为长X 宽乂高=2000X 1000X( 20—100) mm3、生产率：根据机床实际加工速度和加工路线，初定生产率为1块/4mi n4、为迎合市场高质量的需求，本石板磨削机床要求能够批量生产高级抛磨石板。
5、运行模式根据设计任务书要求该设计机床为单机运行模式。
6、驱动类型：通过分析初步确定该设计机床的运动功能有：主轴的回转运动、砂轮的竖直向微量进给运动、砂轮的横向进给运动、横梁的竖直向快速进给运动和工作台的纵向进给运动。
根据任务书要求，综合考虑实用性、可靠性、经济性、操作等因素，拟定该设计机床各运动的驱动方式为：主轴回转运动采用普通电机驱动、砂轮的竖直向微量进给运动采用普通机械结构手动调节、砂轮的横向进给运动采用普通电机驱动、工作台的纵向进给运动采用液压驱动、立柱上的快速升降运动采用普通电机驱动。
2.2石板抛磨机总体方案设计在明确了主要设计内容及要求的情况下，进而可以大体地对主机总体方案进行论证参照文献关慧贞，冯辛安主编《机械装备设计》第三版第二章金属切削机床设计，总体方案设计包括：1运动功能设计包括确定机床所需运动个数、形式（直线运动、回转运动）、功能（主运动、进给运动、其它运动）及排列顺序，最后将画出机床运动原理图，运动功能分配。
（说明书）龙门铣床主轴箱、进给系统及工作台的设计
龙门铣床的主轴箱、进给系统及工作台的设计（）摘要：本文主要是针对龙门铣床的主轴箱、进给系统及工作台的设计。
根据特定的设计要求，结合龙门铣床的运动特点，进行一次较为系统设计。
本次设计所有进给机构均采用滚珠丝杠进行传动，并由步进电机电机进行驱动。
本次设计重点是对于主轴箱、进给系统的机械部分进行设计，包括转速图的拟定、齿轮的设计、轴最小轴直径的设计、轴承的选取、滚珠丝杠的选取等。
关键词：龙门铣床；主轴箱；工作台；进给系统；Milling machine headstock, feed systems and the design of thetableLiu Zhendong(Mechanical Engineering School Inner Mongolia University of Science and TechnologyBaotou 014010 )Abstract:This article is mainly for milling machine design. Depending on the specific design requirements, combined with the milling machine movement characteristics, to conduct a more systematic design, including the design of the headstock, the feed system design, table design. The design of all ball screw feed mechanism are used for transmission, motor driven by stepper motors. The design focuses on the mechanical part of the milling machine design, including the speed chart in the formulation, gear design, minimum shaft diameter shaft design, the selection of bearings, ball screw selection and so on.Keywords:Milling machine; headstock; workbench; feed system目录绪论 (1)第一章设计条件 (2)第二章车床主传动系统方案设计 (2)2.1 主传动的组成及要求 (2)2.1.1 主传动的组成 (2)第三章主传动系统的运动设计 (3)3.1 主传动功率 (3)3.2.驱动源的选择 (4)3.3 转速图的拟定 (4)3.3.1传动方案 (4)3.3.2结构网或结构式各种方案的选择 (5)3.3.3.绘制转速图 (6)3.4齿轮齿数的确定 (8)3.5传动系统图的拟定 (8)第四章主运动部件结构的设计 (9)4.1 带传动设计 (9)4.1.1 确定计算功率 (9)4.1.2 选取V带型 (10)4.1.3 验算带速和确定带轮直径 (10)4.2 确定计算转速 (12)4.2.1 主轴 (12)4.2.2 各传动轴 (12)4.2.3 各齿轮 (12)4.3 各传动组齿轮参数的确定 (13)4.3.1 传动组a (13)4.3.1.1 按齿面接触强度设计 (13)4.3.1.2 按齿根弯曲强度设计 (15)4.3.1.3几何尺寸计算 (16)4.3.2 传动组b (17)4.3.2.1 按齿面接触强度设计 (17)4.3.2.2 按齿根弯曲强度设计 (18)4.3.2.3几何尺寸计算 (20)4.3.3 传动组c (20)4.3.3.1 按齿面接触强度设计 (21)4.3.3.2 按齿根弯曲强度设计 (22)4.3.3.3几何尺寸计算 (24)4.4齿轮参数总结 (24)4.5 确定各轴最小直径 (25)4.6 主轴组件设计 (26)4.6.1 各轴结构的计算 (26)4.6.1.1.主轴 (26)4.6.1.2. Ⅰ轴 (31)4.6.1.3. II轴 (32)4.6.1.4. Ⅲ轴 (32)第五章进给系统设计 (33)5.1进给系统的设计要求 (33)5.2滚珠丝杠的选择 (34)5.3 工作台的进给运动 (34)5.3.1 工作台的设计 (34)P (36)5.3.1 滚珠丝杠副的导程h5.3.2 滚珠丝杠副的载荷及选丝杠： (36)5.4 横梁的垂直进给运动 (42)P (42)5.4.1 滚珠丝杠副的导程h5.4.2 滚珠丝杠副的载荷及选丝杠： (42)5.5主轴箱在横梁上的水平进给运动 (47)P (47)5.5.1 滚珠丝杠副的导程h5.5.2 滚珠丝杠副的载荷及选丝杠： (48)参考文献 (54)致谢 (55)绪论1.龙门铣床的发展趋势龙门铣床是一种用于对工件进行铣削加工的机床，能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。
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移动式数控龙门铣床的总体设计
摘要：文章阐述了采用“化整为零”的设计方法，对移动式数控龙门铣床进行了总体设计，并重点分析了双边齿轮齿条副驱动机构的设计要点，并对X轴的导轨安装面提供了新的设计理念，为设计数控龙门铣床的相关人员提供了理论和实践知识。
本文所述的移动式数控龙门铣床是指龙门框架作纵向移动的龙门铣床。
移动式龙门铣床的最大优点是：（1）机床占地面积小。
工作台移动式龙门铣床，整机长度必须两倍于纵向行程长度，而移动式龙门铣床的整机长度只需纵向行程加上龙门架侧面宽度即可。
（2）机床的动态响应好。
移动式龙门铣床采用的是固定工作台，一般与床身整体铸出，龙门框架纵向运动的驱动力矩等值不变，不会因工件的承载重量的改变而变化，从而保证了加工精度和机床的响应性能。
笔者独立设计的移动式数控龙门铣床（图1），现已作为专机投入生产应用，能满足大型铸件、钢件的镗、铣、钻等多工序加工；配上直角铣头，还可对工件的4个侧面进行加工。
由于设计思想正确，配套零部件质量过关，该机床各项指标均已达到数控龙门铣床相关国家标准的要求。
该龙门铣床的主要设计参数如下：工作台面积为1800mm×4000mm，X轴行程为4000mm，Y轴行程为2000mm，Z轴行程为750mm，主轴功率18.5kW，各轴快速进给为10m/min。
一、机械部分设计
整机分为床身、龙门架、滑台、主轴箱、三轴进给驱动机构机械部分及相关数控伺服部分。
现把设计过程中的重点阐述如下。
床身是本次设计工作的基础，床身的尺寸设计影响着对整机的设计，而且设计的合理性直接影响到整机的刚度。
床身的截面形状为Π形（图2）。
床身的上平面即工作台面设计有9 条T 形槽，为方便床身工作台面和# 形槽的精刨加工，槽完全贯通。
床身的左、右两下脚各设计有一个狭长平面，用来安放滚动直线导轨副。
笔者把导轨面设计在床身的两下侧，主要是考虑力的传递方向与卸荷问题。
因床身会受到龙门框架的重力、切削力和工件的重力，这样的设计可使龙门框架的重力直接传入到机床的基础上，而床身只受到工件的重力。
床身的基本壁厚由以下公式初定。
式中：L、B、H分别为床身的长、宽、高尺寸，单位为m。
根据当量尺寸C，查阅相关表格（略），取基本壁厚为38mm
主轴箱采300mm×300mm截面设计，其抗扭抗弯能力更强。
主轴变速箱采用两档滑移齿轮变速机构，可适应粗精加工需求。
主轴单元采用4支承结构，前面三组角接触球轴承用来承受切削力，主轴尾部一个深沟球轴承用来卸荷，使主轴不受到滑移齿轮产生的附加力矩的影响。
龙门框架采用的是整体龙门架的设计概念，即把横梁与左右立柱设计成一体，虽然使铸造和装配调整时的难度加大，但整体龙门框架的刚性更好，更重要的是使主轴箱、滑台等部件有了装配基准。
滑台的设计是在龙门架和主轴箱的几何尺寸确定后，按照主轴的中心尽量贴近横梁上的导轨面为原则，并把Z轴驱动安装位置设计在滑台上，有效地减轻了滑台的重量。
设计进给驱动机构的构思如下：X轴的进给驱动机构采用双边齿轮齿条副加重预压滚动直线导轨副，X轴与Y轴采用大直径预压滚珠丝杠副加硬导轨副，且导轨滑动部分贴有工程塑料，避免低速时产生爬行现象，而且导轨部分设计有斜镶条可调装置。
这样设计使机床的整体进给性能得以协调，各轴的进给速度和进给力得到了最佳匹配。
由于机床的纵向运动X轴是龙门框架移动，而龙门框架重达
10t，所以导轨必须选用直线滚动导轨。
因为滚动导轨副的摩擦系数小，非常适合龙门框架移动的动静刚度要求。
导轨的滑块选用加长加宽型，每个滑块的动载荷可达到10t。
考虑到安全系数，每根导轨安装3个滑块。
龙门框架的驱动源为双边齿轮齿条副（见图3），进给运动由轴2 输入，通过两对斜齿轮将运动传给轴1和轴3，然后由两个直齿轮4和5去传动齿条，从而带动龙门框架移动。
轴2上两个斜齿轮的螺旋线的方向相反。
通过弹簧在轴2上作用一个轴向力F，使斜齿轮产生微量的轴向移动，这时轴1和轴3便以相反的方向转过微小的角度，使齿轮4和5分别与齿条的两齿面贴紧，消除了间隙。
主轴箱的上下垂直运动Z轴采用滚珠丝杠副传动。
由于本机床不是高速铣床，Z轴的进给系统为伺服电动机通过传动比为4的平行轴定比齿轮箱带动滚珠丝杠旋转。
笔者在设计中特别注意Z轴的安全问题。
首先选用带电磁刹车的伺服电动机，其次在滚珠丝杠上装有一双向超越离合器，防止滚珠螺母自转引起主轴箱机械式下垂。
当然，为了保护Z轴进给机构的精度，还在滑台上装有两个平衡油缸。
平衡力Q等于主轴箱部件质量的85%
主轴箱的左右移动为Y轴，为了保证Y轴的传动精度，并使丝杠只受水平轴向力，故采用伺服电动机与滚珠丝杠直联方式。
笔者选用的联轴器带有过载保护装置，在过载时联轴器会自动脱开。
二、数控系统选型
数控系统采用的是西门子840D，因为此系统提供了龙门轴的同步功能。
使用此功能，本机床可以对龙门框架进给轴（X1,X2）实现无机械偏差的位移。
运动的实际值可进行连续比较，即使最小的偏差也可以得到纠正，因此提高了X轴的运动精度。
三、结语
笔者最后要说明的是，根据专业机床零部件厂商提供的设计样本进行设计会达到事半功倍的效果。
在此次设计过程中，笔者对数控系统、主轴单元、变速箱、齿轮齿条副和丝杠导轨等都按照样本上的经验公式得出，不仅大大缩短了设计时间，同时使设计的可靠性更高。
同时在设计机床中要注重适时应用三维软件，如在部件草图确立后就应立即进行三维模型装配，通过进行装配干涉检查，避免机床在装配时出现的碰撞干涉返工现象。