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。为了满足主轴的转速要求，选择合适的传动比和轴承。
[关键词] 铣床主轴设计校核
第一章数控铣床的介绍
数控机床集计算机技术、电子技术、自动控制、传感测量、机械制造、网络通讯技术于一体，是典型的机电一体化产品，他的发展和运用，开创了制造业的新时代，数控技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，他实现加工机床及生产过程数控化，已成为当今制造业的发展方向。数控铣床是一种加工功能很强的数控机床，目前迅速发展起来的加工中心、柔性加工单元都是在数控铣床、数控镗床的基础上产生的，两者都离不开铣削方式。由于数控铣削工艺最复杂，需要解决的技术问题也最多，因此人们在研究和开发数控系统及自动编程语言的软件时，也一直把铣削加工作为重点。
1.1 数控铣床的主要功能
数控铣床可以分为立式、卧式和立卧两用式数控铣床，数控铣床的应用越来越广泛，主要具有下列功能：
1、点位控制功能利用这一功能，数控铣床可以进行只需要作点位控制的砖孔、扩孔、忽孔、铰孔和镗孔等加工。
2、连续轮廓控制功能数控铣床通过直线和圆弧插补，可以实现对刀具运动轨迹的连续轮廓控制，加工出由直线和圆弧两种几何要素构成的平面轮廓工件。对非圆曲线（椭圆、抛物线、双曲线等二次曲线及对数螺旋线、阿基米德螺旋线和列表曲线等）构成的平面轮廓，在经过直线或圆弧逼近后也可以加工。除此之外，还可以加工一些空间曲面。
3、刀具半径自动补偿功能使用这一功能，在编程时可以很方便地按工件实际轮廓形状和尺寸进行编程计算，而加工中可以使刀具中心自动偏离工件轮廓一个刀具半径，加工出符合要求的轮廓表面。也可以利用该功能，通过改变刀具半径补偿量的方法来弥补铣刀制造的尺寸精度误差，扩大刀具直径选用范围及刀具返修刃磨的允许误差。
4、刀具长度补偿功能利用该功能可以自动改变切削平面高度，同时可以
降低在制造与返修时对刀具长度尺寸的精度要求，还可弥补轴向对刀误差。
5、镜像加工功能镜像加工也称为轴对称加工。对于一个轴对称形状的工件来说，利用这一功能，只要编出一半形状的加工程序就可完成全部加工了。
6、固定循环功能利用数控铣床对空进行钻、扩、铰、鍃和镗加工时，加工的基本动作是：刀具无切削快速到达孔位—慢速切削进给—快速退回。对于这种典型化动作，可以专门设计一段程序（子程序）在需要的时候进行掉用来实现上述加工循环，特别是在加工许多相同的孔时，应用固定循环功能可以大大简化程序。
1.2 数控铣床的主要特点
1、高柔性及工序复合化
数控铣床具有柔性（可变性）高和工序复合化的特点。所谓“柔性”即灵活、通用和万能性，可以适应加工不同形状工件的自动化机床。数控铣床的发展已经模糊了粗、精加工工序的概念，打破了传统的工序界限和分开加工的工艺规程，可最大限度地提高设备利用率。
数控铣床一般都能完成钻孔、镗孔、铰孔、铣平面、铣斜面、铣槽、铣曲面（凸轮）、攻螺纹等加工。而且，一般情况下，可以在一次装夹中，完成所需的加工工序。
2、加工精度提高
目前数控装置的脉冲当量（即每发出一个脉冲后滑板的移动量）一般为0.001mm。高精度的数控系统可达0.0001mm，一般情况下可以保证工件的加工精度。另外，数控加工可避免工人的操作误差，一批加工工件的尺寸同一性比较好（包括工件的主要尺寸和倒角等尺寸的同一性），而且还可以利用软件进行精度校正和补偿，大大提高了产品质量。
3。、生产效率高
零件加工所需要的时间包括机动时间和辅助时间量部分。数控铣床能够有效的减少这量部分时间，因而加工生产率比一般铣床高得多。良好的结构刚性允许数控铣床大切削用量的强力切削，有效的节省了机动时间。数控铣床移动部件的快速移动和定位采用了加速和减速措施，因而选用了很高的空行程运动速度，消耗在快进、快退和定位的时间要比一般铣床少的多。
数控铣床的主轴转速和进给量都是无级变速的。因此，有利于选择最佳切削用量。
4、减轻操作者的劳动强度
数控铣床对零件加工是按事先编好的程序自动完成的。操作者除了操作键盘、装卸工件和中间测量及观察机床运动外，不需要进行繁重的重复性手工操作，可大大减轻劳动强度。
由于数控铣床具有以上独特的优点，因此数控铣床已成为机械制造业的主要设备。但是，数控铣床的编程操作比较复杂，对编程人员的素质要求较高。否则很难发挥数控铣床的作用。
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5.4KW，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，然后，根据机床传递的功率Ｐ来选择电机的类型。为了满足主轴的转速要求，选择合适的传动比和轴承。
第二章总体设计方案
XKFA714数控仿形铣床机械规格
（1）、工作台长度×宽度：1100×400 mm （2）、X轴行程：600 mm （3）、Y轴行程：450 mm （4）、Z轴行程：500 mm （5）、主轴鼻端至工作台面最小距离：100 mm （6）、工作台最大承重：500 kg （7）、T型槽（槽数*槽宽*节数）：4×14×80 mm （8）、主轴锥度：7:24 mm （9）、主轴转速：100～4000 rpm （10）、主轴传动方式：皮带传动
（11）、轴承润滑方式：润滑脂
（12）、主轴马达功率： 5.4/7.5（30min）kw （13）、三轴快速进给：20 m/min （14）、刀柄型式：BT50
（15）、导轨形式：直线导轨
主轴采用BT50、的刀柄和拉抓。
XKFA714数控仿形铣床具有加工中心的特点，能够实现自动变速，变速方法采用无级变速，无级变速采用交流变频调速电机，实现两极变速，变速过程中齿轮的啮合通过离合器的得电和失电来实现。为了满足主轴的转速要求选择带轮的传动比为2，实现增速传动。
XKFA714数控仿形铣床主轴部件的设计主要有轴以及轴上零件、拉杆的设计，选择合适的电机，满足切削时的功率要求，选择电机时根据典型切削工艺求得切削是需要的功率；打刀缸的选择，首先根据换刀所要达到的时间，其次，根据碟形弹簧拉紧刀柄的力，打刀缸动作是所产生的力应稍大于弹簧的拉紧力。
第三章 电机的选择
现在的数控铣床能够实现无级变速或无级变速加有级变速，数控铣床一般都采用由直流或交流调速电动机作为驱动的电气无级调速。由于数控铣床的运动调速范围较大，单靠调速电机无法满足这么大的调速范围，另一方面调速电机的功率扭矩特性也难于直接与机床的功率和转矩要求相匹配。因此，数控机床主传动变速系统常常在无级变速电机之后串联机械有级变速传动，以满足机床要求的调速范围和转矩特性。 3.1 确定主轴传动功率
数控铣床的加工范围一般都比较大，所传动的额定功率可以根据典型切削工艺的情况计算，根据设计的铣床主要的加工范围，查机床设计手册确定如下典型加工工艺：用高速刚圆柱平刀铣削灰铸铁工件平面，刀具直径D=100mm ，刀齿数为10，工件材料为HT200，硬度190HBS ，切削速度v =23.5m ／min ，进给速度为160mm ／min ，背吃刀量a p ＝5mm ，切宽为75mm 。
由公式 n =
D v
π1000 计算得n =1200r ／min 则每齿进给量 s z ＝zn 160＝1200
10160
?＝0.013mm
根据典型切削工艺公式：
P 切＝2.8×102
-·t 9
.0·s z 74
.0·B ·z ·n ·190
HB
式中： t —切削厚度，即被吃刀量（mm ）
s
z
—每齿进给量（mm ）
B —切削宽度（mm ） Z —刀齿数 HB —材料硬度 代入数值得
P 切=2.8×102
-×59.0×0.01374.0×75×10×1200×
190
190
=4300W=4.3KW 主传动的总效率一般可取为η=0.70～0.85,数控机床的主传动多用调速电机和有限的机械变速传动实现，传动链较短，因此效率可取较大值，由此可求得主轴传递的功率为
P=
η
p
切
=
8
.03
.4=5.4kw 3.2 电机的选择
现在数控机床常用直流电动机和交流调频电机两种。目前，中小型数控机床中，交流调频电机已占优势，有取代直流电机之势。本文所设计的铣床采用交流调频电机调节电源频率来达到调速的目的，额定转速常为1500r ／min ，如图1-1所示是变速电机的功率特性。从额定转速n d 到最高转速n max 的区域Ⅰ为恒功率区，从最低转速n min 至n d 的区域Ⅱ为恒转矩区。
图 3-1 变速电动机的功率特性
在设计数控铣床主传动时，必须考虑电机与机床主轴功率特性匹配问题。由于主轴要求的恒功率变速范围R np 远大于电机的恒功率变速范围R dp ，所以在电机与主轴之间要串联一个分级变速箱，以扩大其功率调速范围，满足低速大功率切削时对电机的输出功率要求。为了简化变速箱结构，变速级数应少些，变速箱公比ψf
可取大于电机的恒功率调速范围R dp ，即ψf
〉R dp 。这时，变速箱每
挡内有部分低转速只能恒转矩变速，主传动系统功率特性图中出现“缺口”，称之功率降低区。使用“缺口”范围内的转速时，为限制转矩过大，得不到电动机输出的全部功率。为保证缺口处的输出功率，电动机的功率应相应的增大。为了满足主轴传递5.4kw ，最高转速4000r ／min 的要求，选择上海富田电机生产的IAG 系列变频调速专用感应电动机，其型号为ＩＡＧ132M —1500—7.5。
其中：IAG —系列代号 132—极座号（中心高）
M —机座长度代号，有S 、M 、L 三种类型
1500—基本转速N b（单位：r／min）
7.5—额定功率（单位：kw）
电机在60—1500r／min内，实现恒扭矩输出，在100—4500r／min内实现恒功率输出；最高转速可以达到6000r／min，当电机转速达到6000 r／min，扭矩特性不好，因此一般情况下转速只达到4500r／min
3.3 主轴的变速过程
为了实现数控铣床的无级变速，采用交流调频电机，本文所设计的铣床所选择的电机需要实现一级变速，当通电时离合器脱离，小齿轮和大齿轮啮合，实现增速传动；。
第四章 轴类零件的设计
主轴部件是机床实现旋转运动的执行件，是机床上的一个重要部件。主轴部件由主轴、主轴支承和安装在主轴上的传动件、密封件等组成，对于铣床主轴部件还有拉杆和拉抓。
4.1 轴的设计概述
轴是主成机械的一个重要零件，它支承其它回转件并传递转矩，同时它又通过轴承和支架连接，所有轴上零件都围绕轴心线做回转运动，形成一个以轴为基准的锝组合体—轴系部件，所以在轴的设计中不能只考虑轴的本身，还必须和轴系零件的整个结构密切联系起来。
轴设计的特点：在轴系零部件的具体结构未确定之前，轴上力的作用点和支点间的跨距无法精确的确定，故弯距大小和分布情况不能求出，因此在轴的设计中必须把轴的强度计算和轴系零件结构设计交错进行，边画图，边计算，边修改。
4.2 主轴主要结构参数的确定
主轴的主要结构参数有：主轴前、后轴颈D1和D2，主轴内孔直径d ，主轴前端悬伸量a 和主轴主要支撑间的跨距L 。这些参数直接影响主轴旋转精度和主轴的刚度。
4.2.1 主轴最小直径的估算
当数值上n j P ≤时，可按扭转刚度估算最小轴径，即： 4
11n
j
P
d ≥ (1)
式中：d —主轴的最小直径（cm ）
P —主轴传递的功率(kw)，前面已算出P=5.4kw
n
j
—主轴的计算转速(r/min)，前面已给出n j =160r/min
代人数值得：d ≥11×4
160
4
.5=11×0.4=4.4cm 取主轴的最小直径d 1=45mm ，最小直径本应该是后轴颈，但是考虑到轴承的轴向固定采用锁紧螺母，应留锁紧螺母的位置。考虑到轴上装轴承，有配合要求，
应将后轴颈的直径圆整到标准直径，同时要考虑到选择轴承的类型，因此选择后轴颈的直径D 2=50，
4.2.2 主轴内孔直径d 及拉杆直径的确定
主轴内孔直径与机床的类型有关，主要用来通过棒料、拉杆、镗杆或顶出顶尖等，铣床主要用于通过拉杆和拉抓，确定孔径的原则是：为减轻主轴重量在满足上述工艺要求及不削弱主轴刚度的前提下，尽量取较大值，孔径d 对主轴刚度的影响影响是通过抗弯截面惯性矩而体现的，即主轴本身的刚度正比于抗弯截面惯性矩，其关系式为
Ｉ空/Ｉ实＝
64
/64/)(4
4
4D
d D π
π-＝１－4
)(
D
d 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，实K —直径为Ｄ实心主轴刚度 ，
空K —直径为Ｄ，孔径为d 的空心轴的刚度。
图4-1 主轴孔径对主轴刚度影响曲线
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d max ＜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 。 由于机床使用场合多种多样，为了适应加工工艺及刀具特点，机床工具行业已经开发了多种轴端结构，并已形成专业标准，铣床常用的主轴端部结构前端带有7:24的锥孔.供插入铣刀尾部锥柄定位,，拉杆从主轴后端拉紧刀具，常用的
是BT—50刀柄，因此我们采用BT—50的外螺纹拉抓，查资料知BT—50拉抓外螺纹的尺寸为M22×P1.5，所以拉杆前端必须是M22的内螺纹，为了满足拉杆的刚性要求，取拉杆的直径为φ28mm，根据拉杆的直径确定主轴内孔的最小直径为φ32即可.
4.2.3 主轴前端悬伸量的确定
主轴前端悬伸量a是指主轴前端面到前轴承径向支反力作用中点（或前径向支承中点）的距离。它主要取决于主轴端部结构、前支承轴承和密封装置的形式和尺寸，由结构设计确定。由于前端悬伸量对主轴部件的刚度、抗振性影响很大，变形量与a的二次方或三次方成正比例关系。，因此在满足结构要求的前提下，设计时应尽量缩短该悬伸量。
在确定主轴前端悬伸量时应该满足以下结构要求：主轴前端要留有装切削液喷头的位置；轴承的宽度B=27；轴承挡环的厚度b=8；主轴下支承的安装位置以及轴肩的宽度。
4.2.4 主轴支承跨距L的确定
合理确定主轴主要支承间的跨距L，是获得主轴部件最大静刚度的重要条件之一。支承跨距过小，主轴的弯曲变形固然较小，但因支承变形引起主轴前轴端的位移量增大；反之，支承跨距过大，支承变形引起主轴前轴端的位移量尽管减小了，但主轴的弯曲变形增大，也会引起主轴前端较大的位移。因此存在一个最佳跨距L0，在该跨距时，因主轴弯曲变形和支承变形引起主轴前轴端的总位移量为最小。一般取L0=（2～3.5）a，本文所设计的主轴暂取L=2.5a=360，但是实际结构设计时，由于结构上的原因，以及支承刚度因磨损会不断降低，主轴主要支承间的实际跨距L往往大于最佳跨距L0。
4.2.5 计算主轴传递的扭矩
根据电机的扭矩—功率特性图知，当主轴的转速为基准转速时所传递的扭矩最大，即n=n
j
=1500r/min，则
T m ax=9.55×106n P
max =9.55×106
1500
4.5
=3.438×104N
4.2.6 选择轴的材料和热处理方法
选择轴的材料为40Cr，，经调质处理, 其机械性能有设计手册查得
σb=700Mpa，σs=500Mpa，τ1-=185Mpa
查机械设计手册得[σ1-]b=190Mpa
4.2.7 初选轴承
本文所设计的铣床主要用于铣削平面和打孔，轴承承受径向载荷，还承受不大的轴向载荷，故选择单列圆锥滚子轴承背对背的组合。根据工作要求及后轴颈的直径(为50mm)，由轴承产品目录中选取型号为32010的单列圆锥滚子轴承，其尺寸（内径×外径×宽度）为d×D×b=50×80×20。
4.3 轴的结构设计
4.3.1 拟定轴上零件的装配方案
`本文所设计的主轴要用原有的主轴箱，根据主轴箱的结构、轴上零件定位、加工要求以及不同的零件装配方案，，参考轴的结构设计的基本要求，得出如图
图4-2 主轴的结构
如图4-2中，拉杆与BT50拉刀抓连接，从右侧装入内孔，然后再装入BT50刀柄；齿轮、轴承、套筒、轴承套以及电磁铁固定架从左侧装入，法兰盖从右侧装入，与轴承套用螺钉连接。
4.3.2 确定轴各段的直径
根据前面的计算知：最小直径D=45mm，小轴承用锁紧螺母进行轴向固定，
=45mm；根据轴承的型号以及与轴的配合关系，取所以取轴段1外螺纹的直径M
1
轴段2的直径D2=50mm。
轴段4处装小齿轮，承受很大的径向力，同时主轴是空心的，考虑到主轴的整体刚性，取轴段4的直径D4=75mm，小齿轮用锁紧螺母压紧，则轴段4的直径比轴段3的直径大2～3mm，所以取轴段3处的外螺纹直径M
=72mm。
4
轴段5上有两个轴套，轴套左侧用于定位小齿轮，中间用来压紧和定位电磁铁固定架，考虑到拆卸方便，轴段5要比轴段4大2～3mm，同时要比轴段6小2～3mm因此取轴段5的直径D5=78mm，轴段6的直径D6=80mm。
大齿轮主要靠轴段7的轴肩来定位的，为了保证定位可靠，轴段7要比轴段6的直径大5～10mm，但是考虑到主轴前端的内孔交大，因此取轴段7的直径为D7=92mm。
轴段8是前轴颈，主轴的直径因与轴承的内径相等，考虑到轴承的型号以及与主轴的配合关系，取轴段8的直径D8=95mm，轴承的型号为32109。
主轴前端内孔采用7：24的锥度，装BT50的刀柄，内孔较大，取轴段10的外径D10=127mm，轴段9主要起定位作用，因比轴段10大5～10mm，因此取轴段9的直径为D9=137mm。
4.3.3 确定各轴段的长度
轴段4和6的长度要比轮毂宽度（38mm）短2～3mm，故这两处轴段的长度取为36mm。其中轴段4不包括退刀槽的长度。
轴段1和3有外螺纹，装径向锁紧螺母，故轴段1和3的长度比锁紧螺母长2～3mm，取轴段1的长度为15.7mm，轴段3的长度为18.2mm
轴段7主要与轴承套配合，压紧轴承，为了保证轴承套与大齿轮之间有一定的间隙，取轴段7的长度为25mm；轴段8是后轴颈，所选轴承的宽度B=32mm，轴承挡环的宽度T=8mm，故取轴段8的长度为44mm。
轴段9是一个轴肩，主要起定位作用，取轴段9的长度为11即可；主轴的前端面要装端面键，同时主轴前端要留下装切削液喷头的位置，因此取轴段10的长度为69mm。
主轴内孔要装拉杆、拉刀抓及BT50刀柄，整体装配起来应该让拉杆不要伸
出主轴内孔太长，否则铣床的整体动刚度不好，根据主轴和主动轴的整体装配关系，取轴段1的长度为75.4mm ，轴段5的长度为209mm 。
综上所述，主轴的跨距L ＝373mm ，悬伸量ａ=96mm 4.3.4 轴向零件的周向固定
齿轮、电磁铁固定架与轴的周向定位均采用半圆键联接。对于齿轮，由手册查得半圆键的截面尺寸宽×高×直径=10×13×32(GB/T1098-2003)，键槽用键槽铣刀加工，长为29。7mm(标准键长见GB1096-79)；对于电磁铁固定架，由手册查得半圆键的截面尺寸宽×高×直径=6×9×22(GB/T1098-2003)，键槽用键槽铣刀加工，长为29.7mm(标准键长见GB1096-79)，轴承与轴的周向定位是采用过盈 配合来保证的。
3.3.5 确定轴上倒角和退刀槽的尺寸
取主轴前端的倒角为4×45°，其余倒角1×45°；所有退刀槽的尺寸为2×1 4.4 主轴刚度的计算
轴在载荷作用下，将产生弯曲和扭转变形。若变形量超过允许的限度，就会影响轴上零件的正常工作，甚至会破坏铣床的工作性能。因此在设计重要轴时，必须检验轴的变形量，这在轴的设计中称为刚度计算
刚度计算包括扭转刚度计算和弯曲刚度计算两种。前者以扭转角ψ来度量；后者以挠度y 和截面转角θ来度量。本文以弯曲刚度校核，查机械设计手册知：[y]=0.00025L ；圆锥滚子轴承处的偏转角[θ]＝0.0016rad 。 4.4.1 主轴的简化和弯曲刚度的计算
1、如主轴前后轴承颈之间有数段组成，则当量直径d
d=
l
l d l d l d n
n +?++2211
式中：1d 、1l ；2d 、2l ；…；n d 、n l —分别为各段的直径和长度 l —总长，l =1l +2l +…+n l （mm ）
d =
373
3
.2895259236802097838752.21725.1550?+?+?+?+?+?+?=78.6 mm
2、主轴切削力切F 的计算
根据公式P=切F v 得：切F =
v
P
，则当线速度v 最小时,切削力最大 v min =
60
1000n min
?D π=
60
100040
10014.3???=0.21m/s
切F =
v P =21
,04.5=25.7KN 3、挠度的计算
主轴的前悬伸部分较粗，刚度较高，其变形可以忽略不计。后悬伸部分不影响刚度。当主轴前端作用一外载切F ，则挠度
y=
EI
l a F 32切（mm ）=
EI
l a F 32切×103（μm ）
式中 切F —典型切削工艺的切削力
a —前悬伸，等于载荷作用点至前支承点间的距离（mm ）
l —跨距，等于前后支承之间的距离（mm ）
Ｅ—弹性模量，钢取Ｅ＝2×105（Mpa ） I —截面惯性矩，I=0.05（4d -4
i d ）（mm 4） d ，i d —主轴的外径和孔径（mm ）
将E 和I 的值待人，可得
y=)
(30442i d d l
a F -切=）（4423326.7830373
96107.25-???=79μm ≤0.0002L=0.09325mm
4、偏转角
主轴切削工件时承受很大的切削力，主轴前端产生弯曲变形，查机床设计手册得
θ
D
＝)32(6a l EI
a F +切
式中
θ
D
—主轴前端偏转角(rad)
切F 、a 、l 、Ｅ、Ｉ与前面相同
代入数据得
θ
D
＝）
（4453326.7805.0102696
107.25-??????×(2×373+3×69)＝0.0011 rad 所以
θ
D
≤[θ]=0.0016 rad
综上所述 主轴的刚度满足条件，不必重新设计。
第五章齿轮传动设计与计算
一般，设计齿轮传动时，已知的条件是：传递的功率P=5.4KW，转速n=100r ／min—4000r／min，传动比暂取i=1.78；预定的寿命5年，每年工作300天，每天24小时。
设计开始时，往往不知道齿轮的尺寸和参数，无法准确定出某些系数的数值，因而不能进行精确的计算。所以通常需要先初步选择某些参数，按简化计算方法初步确定出主要尺寸，然后再进行精确的校核计算。当主要参数和几何尺寸都已经合适之后，再进行齿轮的结构设计，并绘制零件工作图。
5．1主要参数的选择
1、模数m 模数由强度计算或结构设计确定，要求圆整为标准值，传递动力的齿轮传动m≥2。初步确定模数时，对于软齿面齿轮(齿面硬度)350HBS）外啮合传动m=（0.007～0.02）a；载荷平稳，中心距过大时取小值，本文所设计的主轴传动采用已有的箱体，可以知道中心距a=150mm，因此取模数m=0.015a=2.25mm，将模数圆整到标准值，取m=2.5mm
2、螺旋角ββ角太小，将失去斜齿轮的优点；但太大将会引起很大的轴向力。一般取β=80—150，此处取β=130。
3、齿数z 当中心距一定时，齿数取多，则重合度εa增大，改善了传动的平稳性。同时，齿数多则模数小、齿顶圆直径小，并且又能减小金属切削量，节省材料，降低加工成本。但是齿数增多则模数减小，齿轮的抗弯强度降低，因此，在满足抗弯强度的条件下，宜取较多的齿数。
5.2 齿轮的设计与计算
5.2.1、选择材料
查机床设计手册，小齿轮：20CrMnTi，渗碳淬火，硬度45～55HRC
大齿轮：20CrMnTi，渗碳淬火，硬度45～55HRC
按MQ级质量要求取值，查得σ1lim H=780N/mm2，σ2lim H=820N/mm2；σ1FE=620 N/mm2，σ2FE=640 N/mm2。
5.2.2 有关参数和系数的确定
最大转矩T m a x=3.438×104N
浅析数控铣床的主轴结构设计 摘要自从我国改革开放之后，我国的工业领域发展就十分迅速，工业化水平不断提高，促进了国民经济的迅速发展，尤其是近几年自动化技术在工业领域中的普遍应用，极大提高了工业生产的质量和效率，其中各种工业生产设备的应用，极大的便利了工业生产活动，数控铣床作为工业生产中的常见设备，在工业生产中的高速度，高精度以及高效率等优势，使其在工业领域中发挥的作用越来越大。在数控铣床结构中，主轴结构无疑是十分关键的，直接影响着数控铣床的应用，所以本文就针对数控铣床的主轴结构设计进行分析，促进数控铣床在工业领域中的应用。 关键词数控铣床；主轴；结构设计 在我国的工业生产领域中，数控铣床作为高速切削技术的主要应用设备，在我国应用十分广泛，有效提高了切削工作的效率和质量，提高了工业生产中的产品加工精度，在高速切削的过程中主轴是极为核心的部件，主轴的结构和质量会直接影响工业生产的质量和效率，所以在现代数控铣床的应用过程中，需要加强对主轴结构的设计，提高主轴的质量，从而促进数控铣床的广泛应用。 1 數控铣床主轴结构特点 主轴是数控铣床结构中最为关键和核心的部件，其主要作用是带动刀具高速旋转，从而实现高速切削，完成加工任务，而在切削工作中，主轴的作用也就具体表现为切削力的承受和为机床提供驱动力。由于主轴在数控铣床的工作中发挥着重要的作用，承受了巨大的压力，所以数控铣床的工作过程中，主轴想要实现高速旋转，保证加工的质量和效率就必须对自身的结构进行优化，保证自身的可靠性，也就是说，需要有良好的静动态特性。 数控铣床的主轴具有一定的结构特点，主要包括： （1）主轴的中心为空心，在其中会装弹簧等装置来固定和使用铣刀，方便铣刀的使用； （2）在主轴的前端会设置一个7：24比例的锥形空洞，在断面上会设置用于将主轴转矩数据传输给铣刀的主轴转矩检测装置； （3）在主轴的后部会设置用于铣刀放松的液压缸，在日常为铣刀进行保护； （4）主轴的运转主要依靠齿轮进行，用齿轮进行变速传动； 2 数控铣床主轴结构的设计优化 2.1 进行设计控制
机械工程学院 《数控机床编程》课程设计 题目：“王”字凸台 专业：机械设计制造及其自动 班级：机制1201 姓名：王超 学号： 1209331031 成绩： 指导教师：丽娟 2015年4月25日
目录 一、任务书 (1) 二、设计零件 (2) 三、数控加工工艺分析 (4) 四、程序清单 (5) 五、零件加工 (6) 六、设计小结 (7) 七、参考文献 (8) 八、感想 (9)
一、任务书 1.课程设计概述 《数控机床编程》课程设计是机械设计制造及其自动化专业的必修课程之一，它可以提高学生的动手能力，丰富学生的理论知识。是一门理论与实践相结合的综合性专业基础课。通过《数控机床编程》课程设计的学习，要求学生能够设计常用的轴类零件和型腔壳体类零件，并能够合理的选择卡具和加工设备，独立分析工艺，独立编程及完成其加工。通过数控机床编程课程设计，使学生提高数控机床实际操作和手工编程能力。同时还要求学生掌握数控机床的组成及其控制原理和方法。为以后的工作和学习打下坚实的基础。 2.课程设计目的 通过本次课程设计，掌握数控机床进行机械加工的基本方法，巩固数控加工编制的相关知识，将理论知识与实际工作相结合，并最终达到独立从事数控加工程序编制的工作能力。 3．课程设计任务 根据本任务书相关技术要求，完成零件设计，零件工艺分析，加工工序卡的编制，数控加工程序的编制，最后用HNC-21M数控系统机床加工出所设计的工件。
二、设计零件 我要做的零件是在金属块上刻一个“王”字。由于我是第一次将所学理论用于实践，因此我选择笔画相对较少的“王’字来做。本次编程我打算用顺时钟圆弧指令G02和直线指令G01来刻画这个字。
数控铣床毕业设计 毕业设计 （2013届） 题目凸件的加工 系（院）漯河职院机电系 专业数控技巧 班级 学号 学生姓名 指导教师张超凡师长教师上交日期2014.01.04
摘要 本文根据数控机床的特点，针对具体的零件，进行了工艺筹划的分析，工装筹划切实其实定，刀具和切削用量的选择，肯定加工次序和加工路线，数控加工法度榜样编制。经由过程全部工艺的过程的制订，充分表现了数控设备在包管加工精度，加工效力，简化工序等方面的优势。 目录 第1章前言 第2章数控机床的产生与成长 2.1 数控机床的产生 2.2 数控机床的成长 第3章工艺筹划分析 3.1 零件图 3.2 零件图分析
3.3 肯定加工办法 3.4 肯定加工筹划 第4章工件的装夹 4.1 定位基准的选择 4.2 定位基准选择的原则 4.3 肯定零件的定位基准 4.4 装夹方法的选择 4.5 数控铣床常用的装夹方法 4.6 肯定合理的装夹方法 第5章刀具及切削用量 5.1 选择数控刀具的原则 5.2 选择数控铣削用刀具 5.3 设置刀点和换刀点 5.4 肯定切削用量 第6章典范轴类零件的加工 6.1 凸件加工工艺分析 6.2 凸件的加工工艺 6.3 加工法度榜样的编辑 第7章停止语 第8章申谢词 参考文献 第1章前言
在机械加工工艺教授教化中，机械制造专业学生及数控技巧专业学生都要进修数控车床操作技巧。让学生懂得相干工种的先辈技巧，同时培养工作岗亭的前瞻性；在讲解数控常识的同时，必须要肄业生控制根本的机械加工工艺，加强体系意识，懂得手动操作与主动操作之间的接洽，真正把学生培养成为适应各类工作情况和岗亭的多面手。数控车工基本工艺理论及技能有机融合，包含夹具的应用、量具的识读和应用、刃具的刃磨及应用、基准定位等，分类论述了车床操作、数控车床主动编程仿真操作、数控车床编程与操作的初、中级内容。以机械加工中车工工艺学与数控车床技能练习密切结合为主线，常用量具识读及工件测量、刀具及安装、工件定位与安装、金属切削过程及精加工，较清楚地展示了数控车工必须控制的常识和技能的练习门路。对涉及与数控专业相干的基本常识、专业计算，都进行了有针对性的阐述，目标在于塑造理论充分、技能扎实的专业技能型人才。 本文以与切削用量的选择，工件的定位装夹，加工次序和典范零件为例，结合数控加工的特点，分别进行工艺筹划分析，机床的选择，刀具加工路线切实其实定，数控法度榜样的编制，最终形成可以指导临盆的工艺文件。在全部工艺过程的设计过程中，要经由过程分析，肯定最佳的工艺筹划，使得零件的加工成本最低，合理的选用定位夹紧方法，使得零件加工便利、定位精准、刚性好，合理选用刀具和切削参数，使得零件的加工在包管零件精度的情况下，加工效力最高、刀具消费最低。最终形成的工艺文件要完全，并能指导实际临盆。 第二章数控机床的产生及成长
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。还决定于主轴转速，支撑的设计和性能，润滑剂及主轴组件的平衡。 通用（包括数控）机床的旋转精度已有标准规定可循。 2.1.2 静刚度 主轴组件的静刚度（简称刚度）反映组件抵抗静态外载荷变形的能力。影响主轴组件弯曲刚度的因素很多，如主轴的尺寸和形状，滚动轴承的型号，数量，配置形式和预紧，前后支撑的距离和主轴前端的悬伸量，传动件的布置方式，主轴组件的制造和装配质量等。 各类机床主轴组件的刚度目前尚无统一的标准。 2.1.3抗振性 主轴组件工作时产生震动会降低工件的表面质量和刀具耐用度，缩短主轴轴承寿命，还会产生噪声影响环境。 振动表现为强迫振动和自激振动两种形式。
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) n的校验 (10) 4.2 滚珠丝杠螺母副临界转速 c 4.3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 通过此次数控编程课程设计，我对立式数控铣床的进给系统有了个基本的了解，加深了对立式数控铣床的认识。通过立式数控铣床进给系统的设计，使我在装配结构和制造结构的各种方案以及在机械设计制图、零件计算和编写技术文件等方面得到了综合训练，培养了我的初步的结构分析与结构设计计算能力。 虽然只有一周的时间，在很仓促的情况下完成了这次数控编程的课程设计，但收获却很大，使我初步具备了设计的能力，并且我相信我在这方面的设计能力会逐渐成熟起来。 参考文献 1.范超毅．数控技术课程设计．武汉：华中科技大学出版社，2006 2.王爱玲．机床数控技术．北京：高等教育出版社，2006
控制系统课程项目 设计说明书 项目名称：数控铣床控制系统设计 系别：机械电子工程系 专业：机械设计制造及其自动化 姓名：city 学号：09128888 组员：学号： 学号： 指导教师：陈少波
完成时间：2012 年 6 月8 日至2012 年 6 月22 日 目录 1 概述 (3) 1.1 设计目的 (3) 1.2使用设备 (3) 1.3设计内容及要求 (4) 2 NUM1020控制系统设计 (4) 2.1 功能概述 (4) 2.2 主要元器件选型 (5) 2.2.1电机选型 (5) 2.2.2 伺服驱动器与变频器选型 (8) 2.3 电路原理设计 (9) 2.3.1 电源供电设计 (9) 2.3.2 驱动电路设计 (10) 2.3.3 电机编码器与伺服驱动器连接设计 (10) 2.3.4 手轮与轴卡连接设计 (11) 2.3.5铣床控制电路设计 (12) 2.4 控制系统设计 (13)
2.4.1控制系统功能设计 (13) 2.4.2 参数设置 (14) 2.4.3 程序设计 (16) 3 总结 (20) 1 概述 1.1 设计目的 1）、掌握简单数控铣床控制系统的设计过程 2）、掌握常用数控系统（NUM1020）的操作过程 3）、掌握交流伺服电机的工作方式及应用过程 4）、了解数控系统内置式PLC 的实现原理及编程方式 5)、掌握数控系统自动控制功能程序的设计及开发过程 1.2使用设备 1)、NUM1020数控系统一套 2)、安川交流伺服电机3套 3)、计算机及梯形图编辑软件一套
1.3设计内容及要求 1）、以实验室现有的设备（NUM1020数控系统）作为控制器，参照实验室现有的数控铣床的功能，完成一台具有3轴联动功能的数控铣床的电气系统设计过程。 2）、移动轴（3轴）采用实验室现有的交流伺服电机进行驱动，采用半闭环位置控制模式。 3）、主轴采用实验室现有的变频调速器进行设计驱动，系统不要求具备自动换刀功能。 4）、完成PLC输入输出点的分配。 5）、具有行程及其他基本的保护功能。 6）、设计相关功能的梯形图控制程序（要求具有：手动进给功能、手轮进给功能、MDI功能、自动控制功能及各种基本的逻辑保护功能） 7）、完成设计报告。 2 NUM1020控制系统设计 2.1 功能概述 此三轴联动数控铣床由X、Y、Z轴三轴及主轴组成，X、Y、Z轴采用伺服电机传动，由伺服驱动器驱动。主轴采用普通三相异步电机，由变频器驱动。数控系统采用NUM1020数控系统。由NUM1020数控系统作为控制核心，三台伺服驱动器通过NUM1020系统的轴卡地址编码控制，主轴变频器由数控系统
课程设计 课程名称：数控技术课程设计 学院：机械学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：学号： 年级：任课教师： 2012年 1 月 16 日
课程设计任务书
课程设计（论文）任务书 学生姓名：指导教师： 任务书发出时间2011年12月25日 设计时间2011年12月26日——2012年1月16日 设计（论文）题目数控技术课程设计 设计（论文）内容 ①结合设计任务的要求拟定总体机械和电气控制设计方案。 ②根据拟定的机械设计方案进行二坐标数控工作台的机械结构设计计算和元件的 选用。 ③根据拟定的电气设计方案进行数控系统控制电路的框图设计及驱动控制电路的 计算和元件选用。 ④根据指定要求进行有关软件的流程图设计。 ⑤对指定的软件程序进行编写。 ⑥进行机械结构的工程图和电气原理图的绘制。 ⑦编写设计说明书。 设计（论文）的要求（含说明书页数、图纸份量） ①方案拟定正确。 ②设计计算根据来源可靠，计算数据准确无误。 ③元气件选用正确规范符合国家颁布标准。 ④机械结构图纸绘制视图完整、符合最新国家标准，图面整洁、质量高。 ⑤电气部份图纸要求符合国家标准，图面布局合理、整洁、质量高。 ⑥机械和电气部份图纸总量为 1.5 张“0”号图量，其中含机械装配图1～2张、 电气控制原理框图及计算机I/O接口和驱动控制电路等电气原理图1～2张。 ⑦课程设计说明书应阐述整个设计内容：如课题来源现实意义、总体方案确定、 系统框图分析、电气执行元件的选用说明、机械传动和驱动电路的设计计算以 及机械和电气的其它部分。说明书要突出重点和特色，图文并茂、文字通畅、 计算正确、字迹清晰、内容完整。说明书页数不少于 20 页
第三章典型部件设计 1.主轴部件应满足那些基本要求？ 答：主轴部件应满足的基本要求有旋转精度、刚度、抗振性、温升热变形和精度保持性等。主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷、低速转动条件下，在安装工件或刀具的主轴部位的径向和轴向跳动。旋转精度取决于主轴、轴承、箱体孔等的制造、装配和调整精度。主轴部件的刚度是指其在外加载荷作用下抵抗变形的能力，通常以主轴前端产生单位位移的弹性变形时，在位移方向上所施加的作用力来定义，主轴部件的刚度是综合刚度，它是主轴、轴承等刚度的综合反映。主轴部件的抗振性是指抵抗受迫振动和自激振动的能力。主轴部件的振动会直接影响工件的表面加工质量，刀具的使用寿命，产生噪声。主轴部件的精度保持性是指长期地保持其原始制造精度的能力，必须提高其耐磨性。 2.主轴轴向定位方式有那几种？各有什麽特点？适用场合 答：（1）前端配置两个方向的推力轴承都分布在前支撑处；特点：在前支撑处轴承较多，发热大，升温高；但主轴承受热后向后伸，不影响轴向精度；适用场合：用于轴向精度和刚度要求较高的高精度机床或数控机床。 （2）后端配置两个方向的推力轴承都布置在后支撑处；特点：发热小、温度低，主轴受热后向前伸长，影响轴向精度；适用范围：用于普通精度机床、立铣、多刀车床。 （3）两端配置两个方向的推力轴承分别布置在前后两个支撑处；特点：这类配置方案当主轴受热伸长后，影响轴承的轴向间隙，为避免松动，可用弹簧消除间隙和补偿热膨胀；适用范围：用于短主轴，如组合机床。 （4）中间配置两个方向的推力轴承配置在前支撑后侧；特点：此方案可减少主轴的悬伸量，使主轴热膨胀后向后伸长，但前支撑结构复杂，温升可能较高。3.试述主轴静压轴承的工作原理 答：主轴静压轴承一般都是使用液体静压轴承，液体静压轴承系统由一套专用供油系统、节流器和轴承三部分组成。静压轴承由供油系统供给一定压力油，输进轴和轴承间隙中，利用油的静压压力支撑载荷、轴颈始终浮在压力油中。所以，轴承油膜压强与主轴转速无关，承载能力不随转速而变化。静压轴承与动压轴承相比有如下优点：承载能力高；旋转精度高；油膜有均化误差的作用，可提高加工精度；抗振性好；运转平稳；既能在极低转速下工作，也能在极高转速下工作；摩擦小，轴承寿命长。
太原科技大学数控技术课程设计 学院：机械工程学院 专业：机械电子工程 班级：机电091201班 姓名：崔世君 学号：200912010103 指导教师：贾育秦 时间：2013年1月15号
数控技术课程设计任务书 一、课程设计题目： 设计轴类零件数控加工工艺规程及数控技术仿真 二、课程设计目的： 通过数控加工工艺课程设计，掌握零件的数控加工工艺的编制及加工方法。 三、课程设计内容： 1.毛坯图一张 2.零件图一张 3.机械加工工艺过程卡一张 4.机械加工工序卡四张 5.仿真结果图一张 6.设计说明书一份 班级：机电091201 学生：崔世君 学号：200912010103 指导教师：贾育秦宋建军 教研室主任：贾育秦
目录 一、前言第3页 二、零件图的工艺分析第3页 1.加工内容第4页 2.毛坯的选择第4页 3.定位基准的确定第4页 4.加工顺序的确定第4页 5.加工工序、工步的确定第5页 三、机床的选择第6页 四、刀具的选择第6页 五、夹具的选择第7页 六、量具的选择第7页 七、切削用量的确定第7页 八、机械加工时间的计算第8页 九、编写数控部分程序第9页 十、数控仿真及其结果第10页十一、总结第13页十二、参考文献第14页
一、前言 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，提高对动态多变市场的适应能力和竞争力。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。 数控技术是制造业实现自动化、集成化的基础，是提高产品质量，提高劳动生产率不可少的物资手段。数控技术的广泛应用给传统制造业的生产方式、产品结构带来了深刻的变化。也给传统的机械、机电专业的人才带来新的机遇和挑战。 随着我国综合国力的进一步加强。我国经济全面与国际接轨，并逐步成为全球制造中心。现如今，我国企业广泛应用现代化数控技术参与国际竞争。这就体现了学好数控技术的重要性。 这次课程设计让我们更好的熟悉数控车床、确定加工工艺、学会分析零件、学会简单的程序编程以及数控仿真，为走上工作岗位打下坚实的基础。 二、零件图的工艺分析
目录 摘要 (1) 一、绪论 (3) 二、数控机床的组成 (8) 2.1 控制介质 (8) 2.2 数控装置 (9) 2.3 伺服系统 (9) 2.4 机床部分 (9) 三、数控机床的分类 (10) 3.1 按工艺用途分类 (10) 3.2 按加工工艺方法分类 (11) 3.3 按控制控制运动轨迹分类 (12) 3.4 按伺服系统的控制方式分类 (13) 3.5 按数控装置分类 (15) 四、典型轴类零件的加工 (17) 4.1 典型轴类零件的加工工艺分析 (17) 4.1.1 轴类零件加工的工艺路线 (17) 4.1.2 轴类零件的预加工 (17) 4.1.3 轴类零件加工的定位基准和装夹 (18) 4.2 典型轴类零件的加工 (19) 4.2.1 夹具和工件装夹方法的比较 (21) 4.2.2 刀具的选择及对刀点、换刀点的位置 (22) 4.2.3 切削用量的确定 (23) 4.3 短轴数控程序的编写 (28) 五、结束语 (30) 六、参考文献 (31) 附录：轴类零件图 (32)
数控机床的分类及典型轴类零件的加工 摘要: 数字控制简称NC，是近代发展起来的用数字化信息进行控制的自动控制技术。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、要求精密复制的零件等。目前，数控机床的发展日新月异，高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、并联驱动化、网络化、极端化、绿色化已成为数控机床发展的趋势和方向。设计一个典型的轴类零件（由圆柱、圆锥、球体、螺纹等要素组成），分析和选择材料、毛坯、设备、刀具；编制加工工艺、加工线路和数控加工程序等。 关键词: 数字控制数控机床轴类零件加工数控程序
毕业设计 设计题目:经典零件的加工工艺 系别:自动化工程系 专业:机电一体化 班级: 106025 姓名:章厚君 学号: 33 设计小组:章厚君，刘宏超 指导教师:马海国 完成时间:
【摘要】 (3) 前言 (4) 零件简图 (5) 1.1零件图的正确性及完整性分析 (8) 2.工艺方案的分析与拟定 (9) 2.1分析零件图 (9) 2.2 毛坯的选择 (9) 2.2.1确定毛坯的制造形式 (9) 2.2.2毛坯的热处理 (10) 3.机床的选择 (10) 3.1普通铣床的选择 (11) 3.2 加工中心的选择 (12) 4.工件的装夹与定位 (14) 4.1.1工件的装夹方案 (17) 4.1.2选择定位基准 (17) 4.2夹具、刀具、量具的选择 4.2.1 夹具的选择14 4.2.2 刀具的选择 (15) 4.2.3量具的选择 (16) 5.1确定加工余量 (20) 5.2加工方案选择各表面及孔.................................. 错误!未定义书签。 5.3 各表面及孔的加工方案 (21)
5.3.1平面的加工方案 (21) 5.3.2 孔的加工方案 (21) 【摘要】 6.1切削用量的选择原则 (24) 6.2切削用量的确定 (26) 6.3进给量f的确定 (27) 6.4切削深度αp的确定 (28) 6.5切削速度ｖc的确定 (29) 6.6主轴转速n的确定................................................ 错误!未定义书签。 7.拟订并确定加工工艺方案 (21) 7.1拟订加工方案 (21) 7.2比较并确定最终加工工艺方案......................... 错误!未定义书签。 8.工序内容拟定 (23) 8.1 工序三的装夹方案 (23) 8.2 工步（3）的工艺分析 (23) 8.3 工步（5）的工艺分析........................................ 错误!未定义书签。 9.数控加工工艺文件 (33) 9.1数控加工工序卡 (33) 9.2数控加工刀具卡 (33) 结束语 (35) 参考文献 (37) 典型零件的加工工艺
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 CENTER ABSTRACT Machining 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
数控铣床与镗铣加工中心的比较设计方案 姓名：杨精宏学号：201210330320 1.比较思路及整体构想： 先通过查阅文献和百度介绍数控铣床的功能特点，典型零件结构，工艺特点，再介绍镗铣加工中心的功能特点，典型零件结构，工艺特点。 再通过XKA5750数控立式铣床与SOLON3-1卧式镗铣加工中心的比较，说出它们结构特征，功能特征，总结出两个机床的优缺点。 2.设计整理及调查：对查阅到的资料进行分析，得出想要的资料， 再通过资料进行比较说明。 3.通过图文更详细的描述出数控铣床与镗铣加工中心的区别，及各 自的特点。 4.数控铣床的主要功能及加工对象：数控铣床用途广泛,不仅可以加 工各种平面、沟槽、螺旋槽、成型表面和孔，而且还能加工各种平面和空间等复杂型面，适合于各种模具、凸轮、板类及箱体类零件的加工。 5.卧式镗铣加工中心：可加工较大零件，又可分度回转加工，最适合于零件多 工作面的铣、钻、镗、铰、攻丝、两维、三维曲面等多工序加工，具有在一次装夹中完成箱体孔系和平面加工的良好性能，还特别适合于箱体孔的调头镗孔加工，广泛应用于汽车、内燃机、航空航天、家电、通用机械等行业。 6.XKA5750数控立式铣床的典型零件结构：万能铣头部件、工 作台纵向传动机构、升降台传动机构及自动平衡机构、数控回转工作台、主轴驱动和进给装置。
7. XKA5750数控铣床的组成： XKA5750数控立式铣床 1-底座2-伺服电动机3、14-行程式限位挡铁4-强电柜5-床身6-横向限位开关7-后壳体8-滑枕9-能铣头10-数控柜11-按钮站12—纵向限位开关13-工作台15-伺服电动机16-升降滑座
包头职业技术学院 数控技术系毕业设计说明书（论文） 题目数控铣床电气原理图 设计与分析 专业数控设备应用与维护 年级109831 学生姓名郭冬郝玉安 指导教师卢彦林 2011年12月20日
目录 摘要 (1) 第一章数控铣床的基本知识和特点 (2) 1.1数控铣床的特性 (2) 1.1.1主轴箱 (2) 1.1.2进给伺服系统 (2) 1.1.3控制系统 (2) 1.1.4辅助装置 (2) 1.1.5机床基础件 (2) 1.2数控铣床的工作原理 (2) 1.2.1根据零件形状、尺寸、精度和表面粗糙度等技术要求制定加工工艺 (2) 1.2.2数控铣床的性能指标 (2) 1.2.3点位控制功能 (2) 1.2.4连续轮廓控制功能 (2) 1.2.5刀具半径补偿功能 (2) 1.2.6刀具度补偿功能 (2) 1.2.7比例及镜像加工功能 (3) 1.2.8旋转功能 (3) 1.2.9子程序调用功能 (3) 1.2.10宏程序功能 (3) 1.3数控铣床的坐标系 (3) 1.3.1铣床相对运动的规定 (3) 1.3.2机床坐标系的规定 (3) 1.3.3Z坐标 (4) 1.3.4X坐标 (4) 1.3.5Y坐标 (4) 1.4数控铣床的的特点及组成 (5) 1.4.1数控立式铣床 (5) 1.4.2卧式数控铣床 (5) 1.4.3立卧两用数控铣床 (5) 1.4.4数控铣床按构造分类 (5) 第二章数控铣床电气控制 (6) 2.1电气原理图 (6) 2.1.1看电气控制电路图的方法 (6) 2.1.2电气原理图的组成 (7) 2.1.3画电气原理图的一般规律如下 (8) 第三章数控铣床电气原理图分析 (9) 3.3.1主轴电动机控制 (9) 致谢 (11) 参考文献 (12)
新疆工程学院机械工程系毕业设计（论文）任务书 学生姓名专业班级机电一体化09-11（1）班设计(论文)题目数控机床主传动系统及主轴设计 接受任务日期2012年2月29日完成任务日期2012年4月9日指导教师指导教师单位机械工程系 设 计(论文)内容目标 培养学生综合应用所学的基本理论，基础知识和基本技能进行科学研究能力的初步训练；培养和提高学生分析问题，解决问题能力。通过毕业设计，使学生对学过的基础理论和专业知识进行一次全面地系统地回顾和总结。通过对具体题目的分析和设计，使理论与实践结合，巩固和发展所学理论知识，掌握正确的思维方法和基本技能。 设计(论文)要求 1．论文格式要正确。 2．题目要求：设计题目尽可能选择与生产、实验室建设等任务相结合的实际题目，完成一个真实的小型课题或大课题中的一个完整的部分。 3．设计要求学生整个课题由学生独立完成。 4．学生在写论文期间至少要和指导老师见面5次以上并且和指导教师随时联系，以便掌握最新论文的书写情况。 论文指导记录 2012年3月1号早上9：30-12：00在教室和XX老师确定题目。2012年3月6日早上10：00-12:00在教室确定论文大纲与大纲审核。2012年3月13日早上10:00-12：00在教室确定论文格式。 2012年3月20日早上9：30-12:00在教室对论文一次修改。 2012年3月27日早上9：30-12:00在教室对论文二次修改。 2012年4月6日早上9：30-12：30在教室对论文三次修改。 2012年4月9日早上9:30-12：00在教室老师对论文进行总评。 参考资料[1]成大先.机械设计手册-轴承[M].化学工业出版社 2004.1 [2]濮良贵纪名刚.机械设计[M].高等教育出版社 2006.5 [3]李晓沛张琳娜赵凤霞. 简明公差标准应用手册[M].上海科学技术出版社 2005.5 [4]文怀兴夏田.数控机床设计实践指南[M].化学工业出版社 2008.1 [5][日]刚野修一(著). 杨晓辉白彦华(译) .机械公式应用手册[M].科学出版社 2004
目录 1设计任务 (2) 2设计要求 (2) 2.1总体方案设计要求 (2) 2.2其它要求 (3) 3进给伺服系统机械部分设计与计算 (3) 3.1进给系统机械结构改造设计 (3) 3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型 (3) 3.2.1确定系统的脉冲当量 (3) 3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (4) 3.2.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (4) 4步进电动机的计算与选型 (11) 4.1步进电动机选用的基本原则 (11) 4.1.1步距角α (11) 4.1.2精度 (11) 4.1.3转矩 (11) 4.1.4启动频率 (12) 4.2步进电动机的选择 (12) 4.2.1 C6140纵向进给系统步进电机的确定 (12)
4.2.2 C6140横向进给系统步进电机的确定 ................................................................... 12 5电动刀架的选择 .................................................................................................................... 12 6控制系统硬件电路设计 ...................................................................................................... 19 6.1控制系统的功能要求 ................................................................................................... 19 6.2硬件电路的组成： ........................................................................................................ 19 6.3电路原理图 ..................................................................................................................... 20 7总结 ........................................................................................................................................... 21 8参考文献 . (22) 1设计任务 设计任务:将一台C6140卧式车床改造成经济型数控车床。 主要技术指标如下： 1) 床身最大加工直径400mm 2) 最大加工长度1000mm 3) X 方向（横向）的脉冲当量 mm/脉冲，Z 方向（纵向）脉冲 当量 mm/脉冲 4) X 方向最快移动速度v xmax =3000mm/min ，Z 方向为v zmax =6000mm/min 5) X 方向最快工进速度v xmaxf =400mm/min ，Z 方向为v zmaxf =800mm/min 6) X 方向定位精度±0.01mm ，Z 方向±0.02mm 01 .0=x δ02 .0=z δ
数控铣床的主传动系统设计 1. 主传动系统变速方式 交流变频无级调速主轴电机使数控机床主传动实现了无级调速，解决了直流电机长期运转产生整流火花和电刷磨损的难题。 数控机床的主运动要求有较大的调速范围，以保证加工时能选用合理的切削用量，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。为了适应各种工件和各种工件材料的要求，数控铣床调速范围应进一步扩大。 为了确保低速时的扭矩，有的数控机床在交流电机无级变速的基础上配以齿轮变速。 对于通用型数控铣床，要求主轴变速范围200~100≥np R ，恒功率区的变速范围尽量大，当主轴最低转速拟定后，主轴的计算转速应较低，以满足低速大转矩的切削加工要求。实现这些功能应在交流无级调速主轴电机后串联分级变速机构，以扩大电机的恒功率区变速范围。 如果分级变速机构设计得不合适，则须选用较大功率的电机。原因是电机在恒转矩区运行时，应保证主轴在最低转速切削时有足够大的功率；主轴在恒功率区工作时，有些系统会出现功率缺口，为了在缺口低谷处功率能保证传递全部功率，只有选择额定功率较大的电机给予补偿。 2. 串联分级变速机构的主传动系统设计 （1）分级变速机构设计 分级变速机构级数Z 主要取决于主轴要求的恒功率变速范围np R 、电机的恒功率变速范围dp R 和分级变速机构的变速范围f R ，同时还和机构的复杂程度和主轴是否允许有功率缺口有关，常用的级数Z ＝2、3、4。 ① 假设Z ＝2，传动比为1i 、2i ，且21i i >，则级数比f R i i ==21/?，要使主轴转速连续，功率无缺口的条件是dp R ≤? (即dp f R R <)，这与要求主轴的恒功率区变速范围np R 尽量大，相矛盾，使得主轴转速不连续，功率有缺口，如图8-15（a ）所示。 由图8-15（a ）可以看出，采用一个Z ＝2的变速机构(即Ⅱ轴为主轴)时，只有级数比dp R ≤?时，主轴的恒功率区转速连续，但主轴np R 很小，不能满足机床要求。若再增加一个Z ＝2的传动组，(如图8-15（a ）中Ⅱ—Ⅲ轴)，主轴为第Ⅲ轴，则 np R 扩大范围很宽，但要经常
毕业论文题目西门子数控铣床及实例操作专业数控加工与维护工程班级07 大专数控（一）班学生梦然然指导教师汪化娟西安工业大学函授部二00 九年摘 要在数控编程之前，编程员应了解所用数控机床的规格、性能、数控系统所具备的功能及编程指令格式等。根据零件形状尺寸及其技术要求，分析零件的加工工艺，选定合适的机床、刀具与夹具，确定合理的零件加工工艺路线、工步顺序以及切削用量等工艺参数，这些工作与普通机床加工零件时的编制工艺规程基本是相同的。 1.确定加工方案此时应考虑数控机床使用的合理性及经济性，并充分发挥数控机床的功能。 2.工夹具的设计和选择应特别注意要迅速完成工件的定位和夹紧过程，以减少辅助时间。使用组合夹具，生产准备周期短，夹具零件可以反复使用，经济效果好。此外，所用夹具应便于安装，便于协调工件和机床坐标系之间的尺寸关系。 3.选择合理的走刀路线合理地选择走刀路线对于数控加工是很重要的。应考虑以下几个方面：1尽量缩短走刀路线，减少空走刀行程，提高生产效率。2合理选取起刀点、切入点和切入方式，保证切入过程平稳，没有冲击。3保证加工零件的精度和表面粗糙度的要求。4保证加工过程的安全性，避免刀具与非加工面的干涉。5有利于简化数值计算，减少程序段数目和编制程序工作量。4.选择合理的刀具根据工件材料的性能、机床的加工能力、加工工序的类
型、切削用量以及其它与加工有关的因素来选择刀具，包括刀具的结构类型、材料牌号、几何参数。5.确定合理的切削用量在工艺处理中必须正确确定切削用量。刀位轨迹计算在编写NC 程序时，根据零件形状尺寸、加工工艺路线的要求和定义的走刀路径，在适当的工件坐标系上计算零件与刀具相对运动的轨迹的坐标值，以获得刀位数据，诸如几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、几何元素的交点或切点等坐标值，有时还需要根据这些数据计算刀具中心轨迹的坐标值，并按数控系统最小设定单位（如0.001mm）将上述坐标值转换成相应的数字量，作为编程的参数。在计算刀具加工轨迹前，正确选择编程原点和工件坐标系是极其重要的。工件坐标系是指在数控编程时，在工件上确定的基准坐标系，其原点也是数控加工的对刀点。工件坐标系的选择原则为: 1所选的工件坐标系应使程序编制简单；2工件坐标系原点应选在容易找正、并在加工过程中便于检查的位置；3引起的加工误差小。编制或生成加工程序清单根据制定的加工路线、刀具运动轨迹、切削用量、刀具号码、刀具补偿要求及辅助动作，按照机床数控系统使用的指令代码及程序格式要求，编写或生成零件加工程序清单，并需要进行初步的人工检查，并进行反复修改。程序输入在早期的数控机床上都配备光电读带机，作为加工程序输入设备，因此，对于大型的加工程序，可以制作加工程序纸带，作为控