立式加工中心主轴部件设计说明

立式加工中心说明书

目录1 概述 (3)1.1 零件技术要求 (3)1.2 总体方案设计 (3)2 设计计算 (3)2.1主切削力及其切削分力计算 (3)2.2 导轨摩擦力计算 (4)2.3 计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力 (4)2.4 滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算 (4)3 工作台部件的装配图设计 (9)4 滚珠丝杠螺母副的承载能力校验 (9)4.1 滚珠丝杠螺母副临界转速压缩载荷的校验 (9)4.2 滚珠丝杠螺母副临界转速n的校验 (10)c4.3滚珠丝杠螺母副额定寿命的校验 (10)5 计算机械传动系统的刚度 (10)5.1 机械传动系统的刚度计算 (10)5.2 滚珠丝杠螺母副的扭转刚度计算 (12)6 驱动电动机的选型与计算 (12)6.1 计算折算到电动机轴上的负载惯量 (12)6.2 计算折算到电动机上的负载力矩 (13)6.3 计算坐标轴折算到电动机轴上的各种所需的力矩 (13)6.4选择驱动电动机的型号 (14)7 机械传动系统的动态分析 (15)7.1 计算丝杠-工作台纵向振动系统的最低固有频率 (15)7.2 计算扭转振动系统的最低固有频率 (15)8 机械传动系统的误差计算与分析 (16)8.1 计算机械传动系统的反向死区 (16)8.2 计算机械传动系统由综合拉压刚度变化引起的定位误差 (16)8.3 计算滚珠丝杠因扭转变形产生的误差 (16)9 确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 (16)9.1 确定滚珠丝杠螺母副的精度等级 (17)9.2 确定滚珠丝杠螺母副的规格型号 (17)课程设计总结 (18)参考文献 (19)1. 概述1.1 零件技术要求工作台、工件和夹具的总质量m=833kg，其中，工作台的最大行程Lp=650mm；工作台快速移动速度15000mm/min；工作台采用贴塑导轨，导轨的动、静摩擦系数为0.15 ，0.2，工作台的定位精度为0.04mm，重复定位精度为0.02mm；机床的工作寿命为20000h（即工作时间为10年）。

数控立式加工中心的主轴箱设计设计开题报告

数控立式加工中心的主轴箱设计设计开题报告1 开题依据机床是将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，所以又称为”工作母机”或”工具机”，习惯上简称机床。

现代机械制造中加工机械零件的方法很多：除切削加工外，还有铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等。

在一般的机器制造中，机床所担负的加工工作量占机器总制造工作量的40％-60％，机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用。

所以此次提出数控立式加工中心的设计。

2 文献综述2.1 数控机床的基本概况数控（numerical control,NC）机床，顾名思义，是一类由数字程序实现控制的机床。

与人工操作的普通机床相比，它具有适应范围广、自动化程度高、柔性强、操作者劳动强度低、易于组成自动生产系统等优点[2]。

数控机床也就是一种装了程序控制系统的机床，该系统能逻辑处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序 [8]。

1952年，美国PARSON公司与麻省理工学院（MIT）合作，研制出世界上第一台数控机床。

从此机床行业，乃至整个制造业和相关产业进入了一个新的发展阶段。

在机床行业，由于采用了数控技术，许多过去在普通机床上无法完成的工艺内容得以完成，大量普通机床为数控机床所代替，这就极大地促进了机床行业的技术进步和行业发展。

对于整个制造业，由于大量引用数控机床，使得产品质量大幅度提高，新产品开发周期明显缩短，满足了广大消费者求新和追求个性化的要求，从而形成了制造业与市场相互促进的发展趋势。

一段时期内机床行业在技术发展上曾被视为“夕阳工业”，如今再度受到全世界的高度重视。

在这一历史转变中，数控机床的产生与发展功不可没。

此外，数控机床的发展，还带动了众多相关产业和技术的发展。

随着科学技术的发展，机械产品的结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，更新换代频繁，生产类型由大批大量生产向多品种小批量生产转化。

因此，对机械产品的加工相应地提出了高精度、高柔性与高度自动化的要求。

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 (11)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 (14)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。

立式加工中心工作台X轴Y轴进给传动系统设计说明书000

一、概述1.1数控机床进给传动系统的特点数控机床的进给运动是数字控制的直接对象，不论是点位控制还是轮廓控制，工件的最后坐标精度和轮廓精度都受到进给运动的传动精度、灵敏度和稳定性影响。

为此，数控机床的进给系统一般具有以下特点。

1）摩擦阻力小为了提高数控机床进给系统的快速响应性能和运动精度，必须减小运动件数间的摩擦阻力和动、静摩擦力之差。

为满足上述要求，在数控机床进给系统中，普遍采用滚珠丝杠螺母副、静压丝杠螺母副；滚动导轨、静压导轨和塑料导轨。

与此同时，各运动部件还考虑有适当的阻尼，以保证系统的稳定性。

2）传动精度和刚度高进给传动系统的传动精度和刚度，从机械结构方面考虑主要取决于传动间隙和丝杠螺母副、蜗轮蜗杆副及其支撑结构的精度和刚度。

传动间隙主要来自传动齿轮副、蜗轮副、丝杠螺母副及及其支撑部件之间，因此进给传动系统广泛采取施加预紧力或其他消除间隙措施。

缩短传动链和在传动链中设置减速装置。

加大丝杠直径以及对丝杠螺母副、支承部件、丝杠本身施加预紧力是提高传动刚度的有效措施。

3）运动部件惯量小运动部件的惯量对伺服机构的启动和制动特性有影响，尤其是处于高速运转的零部件。

因此，在满足部件强度和刚度的前提下，尽可能减小运动部件的质量、减小旋转零件的直径和质量。

以降低其惯量。

1.2设计内容及要求1.2.1设计立式加工中心工作台（X 轴、Y 轴）进给传动系统 1）工作台、工件和夹具总质量m=1200kg （所受重力N=12000N ）选取工作台质量0m 800kg =(所受重力0N 8000N =)工作台最大行程600P L mm = 2）工作台快速进给速度Vmax 2000mm /min =3）工作台采用滚动直线导轨，导轨的动、静摩擦系数均为0u 0.1=工作台定位精度20m μ，重复定位精度为8m μ，机床寿命为20000h （10年） 4）机床主轴伺服电动机，额定功率 6.5E P kW =5）机床采用断面铣刀进行强力切削，铣刀直径125D mm =，主轴转速272/min n r =，切削状况如表所示表1 立式加工中心切削情况1.2.3 总体设计方案1）工作台工作面尺寸确定，=4001200mm mm ⨯⨯长宽 2）工作台导轨采用滚动直线导轨 3）对滚球丝杠螺母副进行预紧 4）采用伺服电动机驱动5）采用锥环套筒联轴器将伺服电动机的二、设计计算2.1主切削力及其切削分力计算 1）计算主切削力Z F主轴具有最大扭矩并且能传递主电动机全部功率，此时切削速度为33.1412510272/ 1.78/6060Dnv m s m s π-⨯⨯⨯===取机械效率0.8m η=，则由[1]中式（2-6）得3330.8 6.51010 2.92101.78m Ez P F N N vη⨯=⨯=⨯=⨯ 2）计算各切削分力由[1]表（2-1）得纵向切削力310.4 1.1710z F F N ==⨯ 横向切削力30.95 2.7710c z F F N ==⨯ 垂向切削力30.55 1.6110v z F F N ==⨯ 2.2导轨摩擦力计算1）由[1]式（2-8a ）计算切削状态下的导轨摩擦力F μ，此时导轨摩擦系数0.01μ=。

MV90立式加工中心的设计标准说明

MV90立式加工中心的设计标准说明
MV90立式加工中心是指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心，作
为一种用于加工金属钣金、模具和壳体零件的机器，它主要适用于
加工板类、盘类、模具及小型壳体类简单零件的钻、铣、镗等各种
加工过程，其价格相对较高，加工成本远高于传统的手工机床。

因
此能大大削减单个产品的加工时间。

我们来看看立式加工中
心的一些设计标准：
1.好的静态刚度
对于加工中心来说，其部件如床身、工作台、主轴箱、导轨
等的结构刚度。

与机床的精度亲密相关，因此这些因素要求机床具
有较高的静刚度。

2.较少的热变形
机床进行切削加工时会产生热量，对机床产生不利影响，导
致机床各部分产生不同程度的热变形，影响加工产品的精度。

然而，如何削减减缓热量对加工产品精度的影响是一个须考虑的问题。

3.运动部件之间的摩擦小，传动系统的间隙被消退
机床工作台的移动量以脉冲当量为小单位，在进行对刀或其
他慢速操作时，工作台需要对数控系统发出的指令做出精确
的响应，这些指令与移动部件的摩擦有关。

4.使用寿命长，精度保持性好
对于加工中心，润滑系统是机床使用寿命的保证。

因此，在
选择导轨、主轴部件、螺杆等时，应选择耐磨材料。

使加工中心能
长时间保持良好的精度。

5.人性化设计
为了节约装夹和换刀时间，加工中心通常采纳多刀架和自动换刀装置，以便通过一次装夹解决更多问题。

因此，在装夹和换刀过程中，尽可能削减人工干预，使人机交互界面更加清楚。

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。

JCS-018立式加工中心主轴箱及进给系统设计

摘要:本次设计通过对现有加工中心的分析研究,提出一种新的设计方案,其自动化程度更高,结构也相对比较简单.这一点在论文会得以体现.本方案中,主轴箱采用交流调速电机实现无级变速,在X、Y、Z三个方向上的进给运动均采用滚珠丝杠,而动力则由步进电动机通过调隙齿轮来传递,并且采用单片机进行数字控制.控制系统采用MCS-51系列单片机,通过扩展程序存储器、数据存储器和I/O 接口实现硬件电路的设计.论文中也对软件系统的设计做出了相关说明.关键词:交流调速电机滚珠丝杠步进电机单片机系统扩展Abstract: This design tries a new method after the analyze and research of the exited machining center with the higher automatization degrees and the simpler configuration,which will be explained in the paper. In the method, AC adjustable-speed motor is used for the realization of the level shift in variable speed,and in the motion of, we all adopt ball bearing thread haulm for the X、Y、Z direction,The power of which is step by step electromotor transferred by gear that used for adjusting gaps.And more,we used singlechip for numerical control.The control system introduces MCS-51 series singlechip,and the realization of hardware circuit was accomplished by enlarging program memorizer、data memorizer and I/O meet meatus.Also,the paper explained the design for software system. Keywords: AC adjustable-speed motor、ball bearing thread haulm、the step by step electromotor、the enlarge for SCM system目录前言 (1)1、机床总体方案设计 (1)1.1 机床总体尺寸参数的选定 (1)1.2 机床主要部件及运动方式的选定 (2)1.3 机床总体布局的确定 (3)2、主传动的设计计算 (8)2.1 电机的选择 (8)2.2 齿轮传动的设计计算 (9)2.3 轴的设计计算 (13)2.4 离合器的选用 (21)3、进给系统的设计计算 (22)3.1 概述 (22)3.2 设计计算 (22)3.3 工作台部件的装配图设计 (29)3.4 滚珠丝杠螺母副的承载能力的校验 (30)3.5 计算机械传动系统的刚度 (31)3.6 驱动电动机的选型与计算 (33)3.7 机械传动系统的动态分析 (36)3.8 机械传动系统的误差计算与分析 (37)3.9 确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 (38)3.10 滚珠丝杆副的预紧方式 (38)3.11 齿轮传动消隙 (39)4、控制系统的设计 (39)4.1 控制系统总体方案的拟订 (39)4.2 总控制系统硬件电路设计 (39)参考文献 (56)谢辞 (57)科技译文 (58)前言加工中心集计算机技术、电子技术、自动化控制、传感测量、机械制造、网络通信技术于一体，是典型的机电一体化产品，它的发展和运用，开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式，使世界制造业的格局发生了巨大变化。

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。

立式加工中心主轴部件设计说明

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。

立式数控铣床主轴部件设计说明书范本(DOC 49页)

机械设计课程设计说明书题目：XKFA714数控仿形铣床主轴箱指导老师：艾尔肯学生姓名：许成锋学号：20102001061所属院系：机械工程学院专业：机械工程及自动化班级：机械10-1班完成日期：2014年3月27号新疆大学机械工程学院2014年 3月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 (8)3.1 确定主轴传动功率 (8)3.2 电机的选择 (9)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/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p c与主运动传动链的总效率η确定机床传动的功率Ｐ=5.4 KW，然后，根据机床传递的功率Ｐ来选择电机的类型。

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。

XK100立式数控铣床主轴部件设计

XK100立式数控铣床主轴部件设计目录摘要 (2)Abstract 3第一章绪论 (4)1.1数控铣床的组成 (4)1.2数控铣床的结构 (4)1.3铣床其主要组成部分 (5)第二章数控铣床主传动系统 ...............................................2.1数控机床对主传动的要求 ...........................................2.2数控铣床主传动的配置方式 ......................................... 第三章主轴电动机的选取 ................................................. 第四章主轴组件的设计 ..................................................4.1主轴组件的设计要求 ...............................................4.2主轴材料的选择及尺寸、参数的计算 .................................4.3主轴传动装置箱体的作用 ...........................................4.4主轴箱体的截面形状和壁厚计算 ..................................... 第五章主轴轴承的选择 ..................................................5.1轴承的选择和轴承的精度 ...........................................5.2轴承预紧力的要求 .................................................5.3主轴轴承的润滑与密封 .............................................5.4轴承寿命校核 ..................................................... 第六章联接键的选择和碟形弹簧的选择与计算 ...............................6.1联接键的选择 .....................................................6.2碟形弹簧的选择与计算 .............................................6.3碟形弹簧材料及热处理、厚度和脱碳 .................................6.4碟形弹簧的强压处理、表面强化处理和防腐处理 ....................... 第七章螺钉联接的设计 ................................................... 第八章液压缸与密封件的设计 .............................................8.1液压缸安装时应注意的问题 .........................................8.2液压缸各部分的结构及主要尺寸的确定 ...............................8.3强度校核 .........................................................8.4密封件的作用及其意义 .............................................8.5密封的分类及密封件的材料要求 .....................................8.6防尘圈设计要求 ................................................... 结论 .................................................................... 致谢 .................................................................... 参考文献 ................................................................摘要随着制造业的发展，高速度、高效率、高精度和高刚度已经成为当今机床发展的主要方向。

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、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。

立式加工中心主轴组件的结构设计开题报告共17页

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。

刚度不足时，不仅影响加工精度和表面质量，还容易引起振动。

恶化传动件和轴承的工作条件。

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。