立式数控铣床主传动系统设计

2017届本科生毕业设计分类号：TH122题目: 立式数控铣床主传动系统设计

作者姓名：陶诚

学号：

学院：机械与电子工程学院

专业：机械设计制造及其自动化

指导教师姓名：杨权王松

指导教师职称：助教工程师

2017年5月

摘要

本文介绍了立式数控铣床的一些基本概况，叙述了机床主传动系统方面的原理以及类型，分析了各种传动方案的机理。立式数控铣床主传动系统主要包括了主轴电动机、主轴传动系统两部分。

本文详细地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。另外文中还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、轴承的选用及润滑、关键零件的校核以及主轴电动机的控制等内容。

关键词：立式数控铣床；主传动系统；主轴组件；轴承

ABSTRACT

This paper introduces the general situation of the basic vertical CNC milling machine, this paper expounds the principle and type of the machine tool main drive system, analyzes the mechanism of various kinds of transmission scheme.

The main drive system of vertical nc milling machine consists of two parts: main shaft motor and spindle drive system.

Vertical CNC milling machine are introduced in detail in this paper the design process of the main transmission system, the vertical CNC milling machine spindle is by the gear transmission gearbox, spindle box transmission system adopts gear drive, drive mode adopts centralized transmission, spindle drive system using sliding multigang gear.

This paper introduces the vertical CNC milling machine main drive system of the comparison of the advantages and disadvantages of various transmission schemes, the choice and determination of main transmission scheme, the design and calculation of main drive variable speed system, the design of spindle component, the selection of bearing and the key parts of lubrication, checking and spindle motor control, etc.

Key words：Vertical nc milling machine; Main drive system; The spindle component; bearing

目录

绪论

制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，它的发展水平标志了该国或地区经济的实力，科技水平和国防实力。国际市场的竞争归根到底就是各国制造生产能力及机械制造装备的竞争。机床是制造业的主要生产设备，而数控机床是高精度、高效率的自动化生产设备。目前，国内、外数控机床正朝着高性能、高精度、高效率、高柔性、高自动化和模块化方向迅速发展。数控机床，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。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。

数控铣床是一种加工功能非常强的数控机床。数控铣床也像通用铣床那样可分为立式、卧式和立卧两用式数控铣床，各类铣床配置的数控系统不同，其功能也有所不同。

随着科学技术的极速发展，机械产品的结构也越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，生产类型由大批大量生产向多品种小批量生产转化。所以，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。在机床行业，由于采取了数控技术，使得许多以前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。

综上所述，数控机床在促进技术进步，提高人类生存质量以及创造新的就业机会等方面都起着非常重要的作用。

1 立式数控铣床主传动系统方案的确定

对立式数控铣床主传动系统简介

主传动系统是用来实现机床主运动的传动系统，它应具有一定的转速和变速范围，以便采用不同材料的刀具，加工不同材料、不同尺寸、不同要求的工作、并能方便地实现运动的开停、变速、换向和制动等。

数控机床主传动系统主要包括了电动机、传动系统和主轴部件，它与普通机床的主传动系统相比在结构上较简单，因为变速功能全部或大部分主轴电动机的无极调速来承担，省去了复杂的齿轮变速机构，有些只有二级或三极齿轮变速系统用以扩大电动机无级调速的范围。

在主传动系统方面，具有以下几个特点：(1)目前数控机床的主传动电机已不再采用普通的交流异步电机或传统的直流调速电机，它们已经逐步被新型的交流调速电机和直流调速电机所代替。(2)转速高，功率大。(3)变速范围大。(4)主轴速度的变换迅速可靠。

对立式数控铣床主传动系统的要求

（1）主轴具有一定的转速和足够的转速范围、转速级数，能够实现运动的开停、变速、换向和制动，以满足机床的运动要求。

（2）主电动机具有足够大的功率，全部机构和元件具有足够的强度和刚度，以满足动力要求。

（3）主传动的有关结构，特别是主轴组件要有足够高的精度、抗振性，并且噪声要小，传动效率要高，以满足机床的工作性能要求。