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
目录
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。设计的生产面越来越广，能满足越来越多的工业需求，现已被国家科技人员高度重视。数控机床的集机械制造技术、信息处理技术、微电处理技术和自动化等合为一体，随着科学技术的发展而不断地发展与创新。在制造业行的的技术的突飞猛进中，数控机床的推动作用是至关重要的，同时也带动了周边产业经济规模不断壮大的支柱。一些发达国家如德国、日本、荷兰、美国等都已经实现了大规模数控化。
作为对比，我国机床的发展却有自己的特点，作为世界上机床产量最大的国家之一，我国的数控机床产品得竞争力却处于国际水平中下游，距世界一流水平还相差甚远。就算面对中国国内机床市场的竞争，国产机床也面临着严峻考验：一方面对于需求方，国内市场对数控机床尤其是加工中心需求量大，另一方面对于供应方，不幸的是，国产机床质量差，生产成本高，利用率低，生产滞销堆积；而进口产品质量好，能满足各企业的大量需求，占据着市场大部分区域，这就严重阻碍了我国自主品牌数控机床的发展。
国内机床行业的现状，对于我们青年大学生而言，是一种机遇，也是一种挑战，下面介绍一下数控机床的优点：
加工种类繁多；效率率高；劳动力消耗小；工作量小；刀具寿命长；节约成本。
一般来说，数控机床大体分为数控车，数控镗、加工中心。此次毕设只要针对立式加工中心主轴部件来设计、因此下面将会介绍有关加工中心主轴部件的相关知识。
这次毕业设计对我们即将毕业的大四学生至关重要，它不仅仅是对这几年所学习课程的总结,在这次的《加工中心总体、主轴部件及立柱设计》设计中培，还养了我运用所学知识分析和解决问题的能力，让我能够将知识转化为实践，通过这次毕业设计，我的各方面综合能力都得到了良好的锻炼、能够综合设计中遇到的问题练习工程实际问题；复习了机械设计，熟悉和掌握了数控机床主轴设计的方法，合理运用所学相关知识，同时增强技能专业化。本次设计我的主要利用材料是数控加工中心设计、机械设计及机械设计课程手机手册等。通过反复查阅资料，教材，我对这些理论有了更好的掌握。
本说明书共分为六大块，第一章介绍了关于加工中心的一些概念,工作原理；第二章讲述了加工中心的主传动系统设计；第三章讲述主轴电机的计算选型；第四章讲述的是传动系统——同步带的设计；第五章讲述了主轴组件的设计以及相关零件的校核；第六章时对本次设计的大总结。
第一章加工中心概述
一、基本概念
即装有刀库和自换换刀装置的数控机床。它的特点是能够在倒库里存下许多种刀具，有程序控制自动换刀，这样就可以在没有认为干涉的情况下一次完成很多种加工任务。在加工中心上，一次装卡工件可同时完成多道工序——数控系统能够根据程序控制不同的安装刀具，自动改变主轴进给量，主轴转速，道具相对于工件的运动轨迹，依次完成一个或者几个面的工艺加工。因此可以减少换装工件和机床的调整时间、减少零件生产周期、贮存时间、生产效率高、自动化程度很强。
二、加工中心的分类
（1）立式加工中心主轴轴线垂直，为立柱固定，矩形工作台。
（2）卧式加工中心主轴轴线水平。是带有分度回转转运动工作台的一类加工中心，适合加工体积较大的零部件。
（3）五坐标加工中心可以完成任意面的加工。
三、加工中心基本结构
（1）基础部件——床体、立柱和工作台
（2）主轴组件——由主轴箱体、交流主轴电动机、主轴和轴承等零件。
（3）控制系统——单台加工中心数控系统是由数字编程装置、编程控制元件、伺服驱动装置、电动机、
（4）伺服系统
（5）自动换刀装置——刀库、换刀机械手和驱动元件。
第二章主传动系统设计
传动系统简介
加工中心主传动系统是由带动主轴传动的电机、主轴的传动系统以及主轴
组件组成[1]与普通机床主轴系统相比，转速更高，回转精度更精确，结构刚性和抗震性优良。
加工中心主要的优点就是它能够完成由多台机床才能够完成的加工任务，这里列举一些加工中心突出的优点：
（1）在数控机床的基础上增加了装有各种刀具的刀库以及自动换刀装置。可以一次同时进行多工步加工操作。
（2）特有的装备：自动回转工作台；
（3）主轴转速可以变更、进给量可调、具有插补功能，方便操作员编程。
（4）如果带有APC工作台，工件在加工时，其他工件就在装卡卸下的位置等待加工，不会耽误正在进行的工件的加工。
主传动系统设计的要求
加工中心整体尺寸图如2-1所示
图2-1 加工中心总体尺寸图
如图2-1，操作面板在机床的右侧，左侧是刀库，里面贮存加工时所需的刀具；本设计的加工中心工作台分X向进给工作台、Y向进给工作台、Z向进给工作台。其中X向进给量为500毫米，Y向进给量为600毫米，Z向进给量为600毫米。当需要加工工件时，自动换刀装置会根据编程选定合适的刀具，然后安装在主轴前端。主轴通过加紧机构将刀具锁紧。这时，主轴电机通过同步带带动主轴旋转，共建加工开始。等工件加工完成以后，下一个在装卸位置等待的待加工工件就会被推至加工处，进行下一轮加工。若一批零件加工完成以后或者需要加工另一道工序时，机床系统选择合适道具，然后自动装卡，进行加工。在换刀过程中，由主轴上端通过主轴内孔股进来的压缩空气会把主轴前端安装刀具部位清理干净，避免刀具安装时产生误差。
本次设计的立式加工中心的总体大概设计：
主轴电机：交流调速电动机
传动部件：圆弧同步带圆弧齿同步带应力分布均匀，在高速条件下产生的震动
小，匀化了应力分布，啮合齿数，因此选用圆弧齿同步带作为本次设计的传动系统部件。
同步带传动装置简图见2-2。
图2-2同步带传动
传动系统设计分析
机械传动的方式有带传动，齿轮传动，链传动，在大三的机械设计课程设计中，二级减速器的传动方案中，我们选择带传动在高速级，将齿轮传动放在中间级，将链传动放在了最后一级。这样以来，每种传动都克服了彼此的缺点并发扬了自己的优点，相辅相成。
对于同步带传动这栋特殊的传动方式，克服了链传动传动比不稳定，传递效率低，齿轮传动结构安装复杂，噪声大，V带传动压轴力大，容易发生打滑等缺点。可谓是一带多用。它的带型是齿轮状的，工作与带轮上的齿进行正确啮合，避免打滑破坏带的性能。抗拉层是由特殊的纤维材料或金属制成，这样就使带不发生过大的弹性滑动。
同步带虽然优点众多，但是维护不力的话，同样会发生损坏，比如承载载荷绳发生断裂、爬齿跳齿等。
对于第一种失效，通常是因为工作过程中带承载的拉力过大，超出承载范围。若选用的主动带轮直径不合适的话，同步带在啮合带轮和推出带轮时会收到周期性弯曲应力。也会导致带断裂。对于第二种失效，一般是由于设计时尺寸不合理或者受力等因素造成的。
我们可以通过以下几个方面来避免跳齿爬齿的发生：
（1）切向力比带的许用许用应力小。
（2）设计时带节距的差值的在规定范围内。
（3）适当增加带的初始安装拉力（初拉力），使带齿与轮的齿吻合牢靠。
、
第三章主轴电机的选型与参数
计算切削力
经验公式[2]：
z F e f p K Z d a a a F ??????=-01.11.18.095.0821切 (3-1)
式(3-1)中，F 切 : 主切削力（N ）
ap : 铣削深度（mm ）
af : 每齿进给量（z/mm ）
ae : 铣削宽度（mm ）
0d : 铣刀直径（mm ）
Z : 铣刀齿数
Z F K : 铣削力修正系数
已知高速钢刀具：刀具前角y0=15度；主偏角Ky=60度；工件材料b σ=75 kgf/mm 2
碳钢；每齿进给量=z b σ ; 刀具直径0d =16mm ; 齿数Z=8 工件宽度e a =12mm ；切
削深度ap=3mm 。
将上述数据带入经验公式(3-1)得
=821×95.03×8.01.0×1.112×1.116-×8×92.0×（31081.975-??/）3.0-
切削速度[3]
1000/max min max n D V ??∏= (3-2)
主电机功率估算
铣
削功率 60000/max V F p m ?=切 (3-3)
92.4012046?=/60000
主
电机功率 η/m e p p =
(3-4)
式中m η，为机床主传动系统效率，滚动轴承传动效率为 ，带传动传递效率为.
确定电动机型号
这里选择FUNUC 主轴电机，型号为aiI8/10000 。参数如下：
额定功率 ： 15 KW
最大功率（30min ）： KW
额定基本转速 : 1500 r/min
额定功率速度上限 ：6000 r/min
最高转速 ： 7000 r/min
额定扭矩 ： m N ?
转子惯量 ： 2/m Kg
第四章 主传动变速系统设计
同步带参数计算
结合前述的条件可知：主轴电机功率15 KW 转速 min /15001r n =传动比为
1，则m in /150012r n n ==；二班制工作；中心距可调。
（1）确定设计功率[4]
查《机设计手册》取工况系数3.10=K 则
设计功率 p K p d ?=0kw 5.19153.1=?= (4-1)
（2）选定带型个节距 由kw P d 5.19=，n1=1500r/min 参考《机设手册》选
同步带，型号14M ，节距mm p b 14=
（3）选取小带轮齿数
在带速和安装尺寸允许的情况下，Z1尽可能取大值，min 1Z Z ≥；而min Z 查
表得，当带型号为14M ，转速在1200——1800之间时，查表可得40min =Z 故选取
小带轮齿数641=Z
（4）小带轮节圆直径
mm z p d b 98.16214.3/648/1=?=∏?= (4-2)
由《机械设计手册》查得685.0=δ则
小带轮顶圆直径mm d d r 61.161685.0298.162211=?-=-=δ (4-3)
（5）校核带速
s m s m n d V /35/8.1260000/150098.16260000/11≤=??∏=??∏=设计合理
（6）传动比
101/21≤==n n i (4-4)
传动比满足要求
（7）大带轮齿数
6412==iZ Z (4-5)
（8）带轮2n 的节圆直径mm ，98.16212==d d 大带轮顶圆直径
61.161222=-=δd d r mm
（9）初定中心距0a
)(2)(7.021021d d a d d +≤≤+ 即 6.32509.1140≤≤a (4-6)
初定中心距mm a 320=
（10）初定带op L 长
22104/)(2/)(212a d d d d a L p p d op -++?∏+≈ (4-7)
查表选取带长为 mm L p 1190=带齿数 85=b Z
（11）计算实际中心距
中心距可调，则实际中心距为
（12）小带带轮齿合齿数
[])2/()(2/21211a Z Z Z P Z ent z b m ?∏-?-= (4-8)
故满足设计要求
（13）基本额定功率
由表查得对应型号为14M 的同步带，kw P 17.120=
（14）所需带宽
带宽 14.100)/(z l s d s s K K p p b b ???=
(4-9)
查表得1,1,400===z l s K K mm b 则mm b s 26.58)117.12/(5.194014.1=???=
查表可得： 型号为14M 的同步带带宽为 mm b s 55=，小于带轮节圆直径
mm d 98.1621= ，设计满足要求
（15）计算压轴力
N V P F d q 4.15238.12/5.191000/1000=?== (4-10)
（16）计算汇总
同步带规格：1040-14M-55
大、小带轮规格：均为64-14M-55
大小带轮中心距：mm a 3390=
压轴力 ：N F q 4.1523=
齿形带单位宽度上的力
F ：mm N b F F q /7.2755/4.1523/2===
(4-11) 圆弧同步带设计总结
第五章 主轴组件的设计
加工中心主轴部件图5-1
1 ——内六角螺钉；2——主轴；3——钢球；4、8——角接触球轴承；5——预
紧螺母；6——碟形弹簧7——圆弧齿同步带；；9——拉杆；10——套筒
如图5-1所示主轴组件是机床动力实现的部件。主轴组件一根主轴、角接触球轴承、圆头平键、若干密封装置等组成。由于现在的加工的中心对待转速的指标越来越高，因此需要主轴具有良好的回环转精度、结构性刚度、热的稳定性和抗击震动性。加工中心还应该具备刀库和自动换刀装置以及自动夹紧机构、主轴准停配置和切削屑清扫配置。
主轴是一根开有内控孔的轴，端部装定向键，装刀柄处结构采用7：24锥度结构，前端支承采用三个角接触球轴承，前两个贴紧安装小口朝上，提高刚度；第三个小口朝下。后支承也采用两个角接触球轴承，大口相背安装，承受径向载荷，外圈轴向没有定位。轴承润滑方式为脂润滑。
在主轴内孔中，内置有刀具自动加紧和松开元及切削屑清扫元件。如上图所示，加紧时液压油通入活塞刚下腔，将活塞顶起，从而将拉杆拉起，自动装卡机构在安装刀具以后拉杆带动钢球上移从而夹紧刀具。松开刀具时，将液压油通入上腔，将活塞下压，拉杆下移，小钢球随之下移，松开刀具头部，同时拉杆顶松刀具端部，有自动换刀装置更换刀具。这时，从上段通入主轴内孔的压缩空气将切削屑清除掉，保证下一个刀具的安装精度。
主轴组件的设计要求
主轴组件的回转精度、刚度、耐磨性、抗震性以及温升和热变形等都会影响加工中心工作时的效率，设计时应尽量满足以下要求
表5-1
主轴设计
主轴是主轴部件重要设计元件，主轴结构，尺寸，设计时的精度、加工主轴的材料及进行热处理的方式对主轴部件的工作都会产生影响。同时，主轴的设计构造要可以满足整体的定位可靠性程度高、工艺性能优等要求。
1主轴直径D
2内孔径d
3悬伸量a
4支承跨距L
我们可以依据主轴的刚度、构造工艺性以及轴的工艺适用范围，几何参考资料通过合理计算和反复的校验来气确定轴颈的以上参数。
（1）主轴直径直径大小与刚度大小成正比例关系，主轴前端的轴颈可根据主轴电机的功率来选择，后端轴颈逼前端轴颈小一般去倍的前端轴颈值。最终尺寸，要在主轴组件设计时确定，前后轴颈之差值不宜过大。
（2）主轴的内孔径作用是通过拉杆，压缩空气，棒料等。主轴孔径与主轴直径值之比，一般不能低于但不能高于，低于时设计不合理，工艺性不好；当.大于时主轴的刚度就会遭到极大的削弱，本次设计取。
（3）悬伸量a 。就是主轴两个前端轴承的中点距主轴轴端的距离。与轴承选型、如何组合、润滑方式的选择、主轴前端形状大小有关。在满足结构要求条件下，a的值尽量取小。
（4）主轴的支撑跨距L 。就是指主轴前轴承支承中点与后轴承支承作用中点之间的距离。L太大，那设计的那根轴变形量大，L越小，则设计的那根变形量就越小。L太大或者太小都会降低综合刚度，它是有一个最佳值的，可以通过查阅相关文献来确定这一最佳值。
主轴轴端结构
本次设计选用BT45刀柄，主轴端面上有螺栓孔和端面键，螺栓孔作用是将
刀具固定，端面键能够传递转矩，也用来对刀具的周向定位。
主轴材料和热处理
考虑实际情况，本次设计选用45钢、高频频率的淬火处理。
主轴的轴承
本次设计选用的是滚动轴承。滚动轴承与轴承内外圈接触面积小，因此阻
力力小，滚动轴承可以进行轴端预紧，维护和更换方便，能在一定转速范围和载
荷变动范围内稳定工作[5，]结合加工中心实际安装的轴承类型，也可以选择角接
接球轴承来匹配主轴。前端的两个轴承，采用背对背方式安装，后支承也采用背
对背安装方式。
所选型号：前轴承和中间轴承7028AC ，后支承轴承：7025AC 。
主轴组件的计算
查《数控机床系统设计》曲线图，取主轴前端直径mm D 1401=则后端直径
12)9.0~7.0(D D =mm 126~98=。取mm D 1122=。主轴内孔径：7.0/≤D d ，
mm D d 981407.07.01=?=≤，取mm d 60=。
根据结构选mm a 120=
参考《数控机床系统设计》例题 有计算过程如下
（1）求轴承刚度
切削速度 s m Dn V /85.760000/150010060000/=??∏=∏= (5-1)
由
V F p Z c ?= (5-2)
带入数据得 N F Z 1910= N F F z y 95519105.05.0=?==
故 N F F F y z 213595519102222=+=+= (5-3)
估算时暂取5.3/0=a L 即mm L 4201205.30=?=
前后支承反力分别为：
N L a L F R A 2745420/)120420(2135/)(00=+?=+?= (5-4)
N L a F R B 625420/1202135/0=?=?= (5-5)
由点接触轴承条件求出轴端位移量：m m B A μδμδ0.2,4.2==
取前后支承刚度m K m K B A μμ230,886==
（2）求最佳跨距0L
假设主轴的轴颈为前后轴平均直径。
即
mm D 1262/)120140(=+=
(5-6)
固当前设计的加工中心主轴的I 为
4544102.1)06.0126.0(05.0m I -?=-=
(5-7)
则 65.1)12.010886/(102.1101.2)/(365113=?????==-Ka EI η (5-8)
查线图得:4/0=a L 故支撑跨距为mm L 48041200=?= 主轴组件校核
查参考书，下面用一种简化近似计算方法，首先应把主轴组件简化成一个均匀截面的简支梁[6]
当量直径 mm D D d 1262/)(21=+= (5-9)
主轴前端挠度 3210)3/(?=EI l Fa y (5-10)
I ：惯性矩，i d d ,：外径和孔径
这里d d i 5.0≤因此影响忽略不计。则
所以，弯曲刚度 m N y F K y μ/1250078.1/2135/=== 验算合格
轴所受载荷是从轴上的零件传递过来的，计算时，通常将散步在轴上的载荷简化为集中载荷，集中点取为载荷分布中点，轴上扭矩的作用点，一般是从轮毂中点算起。
图5-2 主轴在承受转矩时的受力分析图
由之前计算知：
N
F F N F F N
F F a t r 9.11202135525.0525.05.192121359.09.03.747213535.035.0=?===?===?==
(5-11)
主轴属于静不定梁所以0=b ω
挠
度)3()6/()3/(232a L EI Fa EI L F r b -?-=ω (5-12)
将 v r r r F F F F E I 226,,101.2,120==?== 代入上式得：
又
0)120120300()200300(30012=++?-+?+?r v r v r F F F (5-13)
得 N F v r 4271=
由
0321=-++R V R V R V R F F F F
（5-14）
得 N F v r 4273-=
将 h r r t F F F F 22,==带入挠度公式得： 0)120101.26/()2.12.13(26.15.1921)120101.23/(2.162632=???-???-????=h r b F ω得 N F h r 5.19212=
0)120120300()120300(30012=++?-+?+?t h r h r F F F （5-15） 得 N F h r 10981=
图5-3-a 主轴承受切削力时的水平面弯矩图
图5-3-b 主轴承受切削力时的垂直面弯矩图
AB 段00
ABX ==ABY M M 垂直面：水平面： （5-16） BC 段m N BC F M h r BCX ?-=?-=4.3293 （5-17） m N BC F M v r BCY ?-=?-=1.1283 （5-18） 合成m 4.35322?=+=N M M M BCY BCX BC 合 （5-19）
CD 段
m N CD F BD F M m
N CD F BD F M v r v r CDY h r h r CDX ?-=?+?-=?-=?+?=66.8958.2302323 （5-20） 合成m 4.24722?=+=N M M M CDY CBX CD 合 （5-21）
合成弯矩图如下：
5-4 合成弯矩图、扭矩图
大带轮输出功率：
kw P P 7.1498.015=?=?=η小大 （5-22）
大带轮输出转矩：
m N n P T ?=?=59.93/9550大 （5-23）
转矩见图见5-4
经分析可知，截面C 初承受较大弯矩，切还受到带传动带来的转矩，因此这个界面是危险界面，校核时依照弯扭合成强度来计算。
[]
122)/()/(-≤?+=σσW T W M ca
（5-24）
式（5-24）中，为轴孔直径1143;/,32/)1(d d d d W =-∏=ββ。
主轴材料为45钢，查表得[]MPa 701=-σ
折合系数 6.0=?
则
所以强度满足设计要求
轴承、键的校核
轴承安装方式为两个轴承背对背安装在一起作为支撑。可以承受径向和轴向载荷，这样就可以保证支承刚度和旋转精度达到设计要求，参考机设教材进行轴承的校核。7028AC 轴承与轴承套的配合采用间隙配合。刚度也要满足要求，为了提高刚度，轴承与主轴的配合采用过盈配合；后支承型号为7025AC ，与轴承座之间是间隙配合。
轴承受力分析：
检验校核CD 初7028AC 轴承即可。
已知，C 处N F N F h r v r 5.1921,3.74722== （5-25） D 处N F N F h r v r 1098,42711== （5-26） C 处轴承所受径向力合力： N F rc 20625.19212.74322=+= （5-27） D 处轴承所受径向力合力： N F rD 589109842722=+= （5-28）
C 处派生轴向力 N F F RC dc 140268.0== （5-29）
D 处派生轴向力 N F F rD dD 40068.0== （5-30） dD dC F F ≥ 固轴承左压紧，右放松
N F F aD aC 1402== （5-31）
假设轴承工作年限为7年一年按360天算，两班制（16h ），则预期寿命为： 已知轴承7028AC 所受轴向力N F N F r a 2062,1402==
查《机械设计》知道6.1=p f
则轴承当量动载荷为：
N YF XF f P a r p 2.329920626.1)(=?=+= （5-32） 轴承寿命n P C L h 60/)/(106ε?==h h 3360071967> (5-23)
故能满足设计要求
主轴上的键，普通平键连接强度条件
[]
b
-l ,5.0,2/)l /(1023L h K d F T d K T p p ==?=≤?=其中，σσ
(5-24)
带轮作用在轴上的力N F 500=，键所处轴段直径
mm d 112=，查《机设课程设》选键的公称尺寸m m 70m m 4.6t m m 10t ,16281===?=?L h b 公称长度，毂槽深
键所传递的转矩m N d F T ?=?=?=282/012.05002/
选用圆头平键，则工作长度：mm b L l 50=-=
将上述参数带入校核公式得：
查表知道[]p σ=60MPa ，而[]
p p σσ≤，故满足设计要求 刀具自动加紧机构以及切削屑清洗机构
加工中心能够自动换刀，因此主轴应具有自动加紧和松开的功用，主轴内部装有自动加紧机构，设计者在主轴前端加工出一个7：24的锥度孔，用来装卡刀具，通过向液压缸通入压力油使刀具加紧和放松。如果在换刀之前，锥孔残存的有切削屑或者其他污染物品，将使安装刀具发生偏差，刀具安装不可靠，加工误差增加，甚至会导致零件报废。
主轴锥孔的卫生需要经常打扫清洁和保持，保持干净。设计时常常设计一个压缩空气通气孔，从主轴上端内控通入压缩空气，压缩空气经过主轴内控，将锥孔清理干净。，使喷射出来的压缩空气能清洗到每一个地方，以提高效率。 润滑与密封
润滑和密封是加工中心设计时必须考虑的条件。润滑良好时，摩擦阻力小，同时能够将温升控制在合理范围。密封件作用是杜绝外界的脏东西、切削时产生的金属屑、遗漏切削液等进入，同时还要能够保证脂润滑的脂不因温度升高融化而泄露。润滑剂和润滑方式可以根据轴轴承承的类型以及负负荷荷决定。轴承选择合适，轴承温升就低，寿命就长。轴承的润滑一般都采用油脂封入式润滑，但这种润滑的缺点是，主轴转速有限制。为了符合现代加工中心向高速化转变，润滑剂可以采用油脂、油雾、气油以及油液循环等。
主轴的密封。最常见的形式就是旋旋转转式了。根据相关规定旋转式可分为能够区分为接触的密封和非接触的密封，本次设计参考文献后选接触的密封。
接触式密封，一般都是分为毡圈的密封和橡胶型的密封。通常选用毡圈式密封。它的优点是：构造不复杂，成本不高，尺寸紧凑，但摩擦阻力大，适合用脂润滑来润滑。
第六章设计总结
本次毕业设计主要设计加工中心总体、主轴部件及立柱的设计，通过这次毕业设计过程得出以下结论：
(1)通过本次毕业设计使我更加熟悉立式加工中心的总体布局及各个部件的联系尺寸，同时通过比较立式和卧式加工中心，完成了加工中心总体联系尺寸的设计工作。
(2)通过主轴部件的设计得出主轴组件的结构，及其它们之间的装配关系，其中主轴的设计是加工中心设计的关键部件之一。
(3)立柱是加工中心较大的基本构件之一。通过进行立柱的设计，根据对立柱的结构和性能的要求，及其经济性，用井字型的内腔结构。
本次毕业设计是基于自己的工作需要选择了关于加工中心方面的设计，由于以前没有接触过这样的大型设计工作，缺乏设计经验并且关于加工中心的参考资料相对比较少，在数据参数的选取方面肯定有许多的不合理之处。设计的内容可能给实际的生产还有很大的差距，也有可能不能运用到实际生产中。通过此次三个月的毕业设计工作，也使自己更加深刻认识到实际工作经验的重要性，所以在以后工作要更加努力的学习。
致谢
本次设计的指导老师任老师对我的帮助非常大，任老师认真负责、知识渊博，在设计中我遇到很多设计的麻烦和问题向老师请教，任老师每次都耐心讲解，还鼓励我们创新，有新的想法大家集体讨论。这两个多月的毕业设计，每个星期老师都会组织好多次见面会。在老师的细心指导和督促下，我的毕业设计进度也比其他人快，质量也有很大保证，因此感到十分自豪。私下里与其他同学的通力合作也为我设计时解决了不少麻烦。在此对任老师和帮助我的同学表达衷心的感谢。
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
毕业设计方案 题 计 目CXH500 数控车铣复合机床主传动系统设 学专院 业 机械工程学院 机械工程 二〇一七年月日
设计题目CXF500 数控车铣复合机床主传动系统设计 一、选题背景与意义 1. 选题背景及国内外研究现状 车铣复合机床在数控车床的基础上增加了主轴分度和动力刀架功能，可以实现曲面、端面车 削以及工件圆柱面的铣削、钻孔、攻丝等功能。1982 年，奥地利林茨机床公司（WFL ）开发出了全世界第一台车铣数控专用机床——WVC500S 车铣加工中心。经过近20 年的不断努力，车铣复合机床已经能实现车削、铣削、镗削、插齿及滚齿等多种加工。进入21 世纪以来，数控车铣复合机床发展非常迅速，不仅规格齐全，硬件功能完善，且软件功能也十分强大，如WFL 的M 系列和MAZAK 的E-H 系列等[1]。目前，先进的五轴车铣复合机床除了可以进行车、铣、钻、 镗、攻丝等加工外，还可以进行镗型腔、钻深孔、滚齿、铣叶片以及进行磨削加工和工件的在线 测量，实现各种误差补偿、刀具在线监控和适应控制等。国外的主流车铣复合机床呈现出了配有 仿真系统、多轴控制扩大机床加工能力及高速度、高精度、智能化的特点，其应用也由单机向系 统化、集成化和网络化的高层次发展。 我国数控车铣复合机床的研制工作起步比较晚，在2001 年由沈阳数控机床厂制造出我国第一台SSCKZ63-5 五轴车铣复合机床，该机床引进了德国玛斯廖拉公司（MAXMULLER ）的技术，达到了国际90 年代末的水平。现在通过国家相关的政策的支持，我们在车铣复合加工机床成功 取得多方面突破，例如：攻克了动力驱动单元，大直径大通孔的高速强力主轴，刀架，机床热平
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。
对加工中心滑枕的结构设计 摘要：数控机床及数控加工中心是现代制造业的关键设备，一个国家数控机床的产量和技术水平在某种程度上就代表这个国家的制造业水平和竞争力。滑枕是加工中心的核心结构之一，是对零部件加工的直接执行机构，它的结构设计是否合理对加工中心的加工结果有着直接的影响。因而加工中心滑枕的结构设计尤为重要。 关键词：加工；滑枕；结构设计 1前言 数字控制也是最近几年新兴起来的一种自动控制的技术，利用数字化的信息实现机床控制的一种方法。数字控制的机床是采用数字来对机床进行控制。数控的机床是装有数控控制的装备。数字控制的系统主要的功能就是采用逻辑处理的方式，或者是运用其他的运算符编码指令来对规定的程序进行编写，数控系统也是一种控制的系统，他能够完成对数控信息的输入、编码以及运算，对数控机床进行全面的加工。 2数控机床及加工中心的工作原理 数控机床的加工中心主要就是运用了计算机技术的自动控制，精密的测量方法和完善的机械设计等方面知识，也是机电一体化的产品，是未来机床的发展趋势。数控机床的工作原理是：首先将加工零件图上的信息和工艺的信息数字化，按照相关规定的代码和格式对其进行相应的加工。数字化信息的定义就是将工件与道具的坐标分割成一个小单位，也可以叫做最小位移量，数控系统是按照程序的要求，对信息进行处理和分配，使得坐标的移动可以是若干个小的位移单位，在工件与道具运动的过程中完成零件的加工。 3 数控加工中心滑枕结构设计 主轴和主轴电机等构件与移动部分相连，随移动部件移动。丝杠电机与固定件连接。丝杠与固定部分连接，丝杠丝母控制移动部分上下移动。主轴电机选择西门子1PH7-137—NG，配套减速器型号为2LG4320。丝杠驱动电机选择西门子1FK7101-5AF71，配套减速器型号为LP155-M01。丝杠公称直径选为55 mm，导程20 mm，长度约为1200 mm。丝母的型号选择为BNFN5520-5。联轴器选择为ROTEX梅花型弹性联轴器。型号NO.001-钢材料，规格38。 3.1滑枕设计计算 3.1.1滚珠丝杠选择计算 （1）已知参数 丝杠的公称直径55mm，导程20mm，长度1500mm，BNFN5520-5。 （2) 切削力的确定 按照立铣（不对称顺铣）计算各向分力，如下图所示：已知主切削力Fc =5000(N)，fw—运转系数，见下表：
加工中心装配工艺标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
一、立式加工中心装配主要分为四部分： （一）、研磨部分； （二）、分装部分； （三）、总装部分； （四）、调试部分； 二、研磨部分主要包括： （一）、床身研磨部分： 1、床身的检查及清理； 2、床身地脚螺钉孔手工铰丝，安装地脚螺钉，床身按装配现场位置摆放就位； 3、床身安装水平调整； 4、Y向直线导轨安装基面直线性及扭曲度的检查； 5、Y向直线导轨的安装； 6、复查Y向单根直线导轨的直线性（水平面内/垂直面内）； 7、复查Y向两根一组直线导轨的平行度； 8、Y向驱动装置中电机座及轴承座平行度、等距度的确定（暂不打销子）；（二）、十字滑台研磨部分： 1、十字滑台的检查及清理； 2、将Y向滑块处的调整垫磨成等高； 3、十字滑台X向直线导轨安装基面直线性及扭曲度的检查； 4、X向直线导轨的安装； 5、复查X向单根直线导轨的直线性（水平面内/垂直面内）； 6、复查X向两根一组直线导轨的平行度； 7、X向驱动装置中电机座及轴承座平行度、等距度的确定（暂不打销子）； 8、Y轴轴线运动和X轴轴线运动间的相互垂直； 9、Y向螺母端面平行度及其与电机座或轴承座等距度的确定； 10、打销子固定Y向驱动装置中电机座及轴承座的位置； （三）、工作台研磨部分： 1、工作台的检查及清理； 2、将X向滑块处的调整垫磨成等高； 3、X向螺母端面平行度及其与电机座或轴承座等距度的确定； 4、打销子固定X向驱动装置中电机座及轴承座的位置； 5、检查工作台上平面对X轴、Y轴的平行度； 6、检查工作台基准T型槽和X轴轴线运动间的平行度； （四）、主轴箱研磨部分； 1、立柱的检查及清理； 2、立柱安装水平调整； 3、刮研主轴箱贴塑面（安装主轴、主轴检查棒、气缸座及气缸，为了锁住主轴检查棒）； 4、Z向驱动装置中电机座及轴承座平行度、等距度的确定（暂不打销子）； 5、Z向螺母端面平行度及其与电机座或轴承座等距度的确定； 6、打销子固定Z向驱动装置中电机座及轴承座的位置； 7、安装左、右压板； 8、刮研镶条；
烟台南山学院毕业设计（论文） 卧式加工中心主传动系统设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日
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 卒 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 。国外先进的加工中心的刀具交换时间，目前普遍已在1s左右，高的已达0.5s，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1000mr以下，定位精度可控制在0.006?0.01mm 之0 此外，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，国生产的高速加工中心快速进给大多在30m/min左右，个别达到 60m/mi n。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，应用围不广。国高速加工中心主轴转速一般在6000?18000r/min ，定位精度控制在0.008 ?0.015mn之，重复定位精度控制在0.005?0.01mm之。在换刀速度方面，国机床多在4?5s，无法与国际水平相比。 虽然国产数控机床在近几年中取得了可喜的进步，但与国外同类产品相比，仍存在着不少差距，造成国产数控机床的市场占有率逐年下降。 国产数控机床与国外产品相比，差距主要在机床的高速、高效和精密上。除此之外，在机床可靠性上也存在着明显差距，国外机床的平均无故障时间（MTBF都在5000小时以上，而国产机床大大低于这个数字，国产机床故障率较高是用户反映最强烈的问题之一。 1.1.2 立式加工中心的研究进展
模具设计常用基本知识大全 在我们的日常生活中，大到飞机、汽车，小到茶杯、钉子，几乎所有的工业产品都必须依靠模具成型;因此，模具素有“工业之母”的荣誉称号!模具设计要点很多，需要考虑的因素也很多;即使是专家级的老工程师，也常常会不知所措。下面列举了模具设计的基本知识，下面跟一起来学习吧! 1、常用塑胶工程材料及收缩率? ABS:0.5%(超不碎胶) pc:0.5%(防弹玻璃胶) PMMa:0.5%：(有机玻璃) pe:2%聚乙烯 PS:0.5%(聚苯乙稀) pp:2%(百折软胶) PA：2%(尼龙) PVC：2%(聚氯乙烯) POM:2%(塞钢) ABS+PC：0.4% PC+ABS：0.5% 工程材料：ABSPCPEPOMPMMAPPPPOPSPET 2、模具分为那几大系统? 浇注→顶出→冷却→成型→排气 3、在做模具设计过程中应注意哪些问题?
1、壁厚应尽量均匀一致，脱模斜度要足够大。 2、过渡部分应逐步，圆滑过渡、防止有尖角。 3、浇口。流道尽可能宽大，粗短，且应根据收缩冷凝过程设置浇口位置，必要时应加冷料井。 4、模具表面应光洁，粗糙度低(最好低0.8) 5、排气孔，槽必须足够，以及时排出空气和熔体中的气体。 6、除PET外，壁厚不要太薄，一般不得小于1mm. 4、塑胶件常出现的瘕疵? 缺胶→披风→气泡→缩水→熔接痕→黑点→条纹→翘起→分层→脱皮 5、常用的塑胶模具钢材? 45#S50c718738718H 738HP2023168407H13 NAK80NAK55S136S136HSKD61 6、高镜面抛光用哪种纲材? 常用高硬热处理钢材，例如：SKD61、8407、S136 7、模架有那些结构? 面板→A板→B板→方铁→导柱→顶针板→顶针固定板→底板 8、分型面的基本形式有哪些? 平直→倾斜→曲面→垂直→弧面 9、在UG中如何相互隐藏? ctrL+B或ctrL+shift+B
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
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。
加工中心主轴组件结构设计 1 综述 1.1 本课题研究的意义 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新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。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。因此，专家们预言: 机械制造的竞争，其实质是数控技术的竞争。 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术；是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础；是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的物质手段；是国防现代化的重要战略物质；是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业。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。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。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。 根据国民经济发展和国家重点建设工程的具体需求，设计制造“高、精、尖”重大数控装备，打破国外封锁，掌握数控装备关键技术，创出中国数控机床品牌，提
高市场占有率是全面提升我国基础制造装备的核心竞争力的关键所在。 1.2本课题要解决的问题 主轴组件是机床的一个重要组成部分，它包括主轴，轴承以及安装在主轴上的传动件。主轴要求传递扭矩，直接承受切削力且还要满足通用机床，专用机床，数控机床各自不同的要求。主轴组件设计应满足的要求： 1）旋转精度 是指轴类工件在装配后，在无负载、低速旋转的条件下，工件前端的径向跳动和轴向窜动量的大小。 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。 设计时应在其他条件允许的条件下，尽量提高刚度值。 3)抗震性 指主轴组件在切削过程中抵抗强迫振动和自激振动保持平稳运转的能力。抗震性直接影响加工表面质量和生产率，应尽量提高。 4)温升和热变形 温升会引起机床部件热变形，使主轴旋转中心的相对位置发生变化，影响加工精度。并且温度过高会改变轴承等原件的间隙、破坏润滑条件，加速磨损。5)耐磨性 指长期保持其原始精度的能力。主要影响因素是材料热处理、轴承类型和润滑剂方式。 设计时应综合考虑以上几点要求，注意吸收新技术，以获得满意的设计方案。
一、立式加工中心装配主要分为四部分： （一）、研磨部分； （二）、分装部分； （三）、总装部分； （四）、调试部分； 二、研磨部分主要包括： （一）、床身研磨部分： 1、床身的检查及清理； 2、床身地脚螺钉孔手工铰丝，安装地脚螺钉，床身按装配现场位置摆放就位； 3、床身安装水平调整； 4、Y向直线导轨安装基面直线性及扭曲度的检查； 5、Y向直线导轨的安装； 6、复查Y向单根直线导轨的直线性（水平面内/垂直面内）； 7、复查Y向两根一组直线导轨的平行度； 8、Y向驱动装置中电机座及轴承座平行度、等距度的确定（暂不打销子）； （二）、十字滑台研磨部分： 1、十字滑台的检查及清理； 2、将Y向滑块处的调整垫磨成等高； 3、十字滑台X向直线导轨安装基面直线性及扭曲度的检查； 4、X向直线导轨的安装； 5、复查X向单根直线导轨的直线性（水平面内/垂直面内）； 6、复查X向两根一组直线导轨的平行度； 7、X向驱动装置中电机座及轴承座平行度、等距度的确定（暂不打销子）； 8、Y轴轴线运动和X轴轴线运动间的相互垂直； 9、Y向螺母端面平行度及其与电机座或轴承座等距度的确定； 10、打销子固定Y向驱动装置中电机座及轴承座的位置； （三）、工作台研磨部分： 1、工作台的检查及清理； 2、将X向滑块处的调整垫磨成等高； 3、X向螺母端面平行度及其与电机座或轴承座等距度的确定； 4、打销子固定X向驱动装置中电机座及轴承座的位置； 5、检查工作台上平面对X轴、Y轴的平行度； 6、检查工作台基准T型槽和X轴轴线运动间的平行度； （四）、主轴箱研磨部分； 1、立柱的检查及清理； 2、立柱安装水平调整； 3、刮研主轴箱贴塑面（安装主轴、主轴检查棒、气缸座及气缸，为了锁住主轴检查棒）； 4、Z向驱动装置中电机座及轴承座平行度、等距度的确定（暂不打销子）；
毕业设计（论文）-立式铣削五轴五联动加工中心设计提供完整版的各专业毕业设计， 目录 第一章概述-------------------------------- 1.1 课题研究内容---------------------- 1.2 国内外相关技术现状---------------- 1.3 课题分工及简介--------------------- 第二章技术支持及其发展趋势---------------- 2.1 虚拟制造的应用及发展------------- 2.2 相关软件介绍--------------------- 第三章具体设计方案 3.1 设计参数计算--------------------- 3.2 造型设计------------------------- 第四章装配及其仿真 4.1 零件的装配----------------------- 4.2 装配仿真------------------------- 第五章设计结论及参考文献------------------- 第一章概述 1.1 课题研究内容: 本次设计的主要任务是立式铣削五轴五联动加工中心，它具有较强的数控功能，可以加工各种复杂轮廓表面的工件。可作铣、镗、钻孔等加工，广泛应用于机械制造业。它可以实现五轴控制、五轴联动。主轴电机采用交流伺服驱动系统，可实现主轴的自动无级变速。它采用了自动液压拉松刀结构，使刀具交换方便快捷。这一部分主要是主轴头的设计，主轴头可沿X、Y、Z三个方向移动，并可绕 A(B)、C轴作旋转运动，具有很大的灵活性，且加工性能好。安装专用刀杆及附
件，可以加工平面，斜面、螺旋面、沟槽、花键、弧形槽等等。通过转动的主轴头，机床可实现铣削空间前半球任意角度的加工它采用精密同步带传递主传动，采用伺服电机实现摆动，该主轴头具有较高刚度，主轴转速变换范围宽。主轴电机为28KW，采用高速钢或硬质合金刀具可进行高速度的强力切削，主轴头与滑枕作成分离式，便于用户安装拆卸。主传动采用变六变频的无级调速，便于用户选用适合的切削转速和参数。 这次设计的数据参数来源于桂林机床厂，主要参数见下: 主轴锥孔 40 GB3838.1-83 主轴转速级数无级 主轴转速范围 0~10000 rpm 主轴转数级数无级 主电机功率 28KW 加工中心其它部分参数如下 工作台面积1600×4000 mm 工作台T型槽槽数 9 槽宽 22 mm 槽距 160 mm 工作台行程纵向X 4000 mm 滑枕行程横向Y 2500 mm 垂向Z 1000 mm 滑枕进给量范围纵向X 4000 mm 横向Y 4000 mm 垂向Z 4000 mm A及C轴摆角 A 轴 ?100?
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
毕业设计说明书 典型零件的数控加工工艺编制及仿真加工 学号09835123 姓名 班级数控091班 专业数控专业 系部机电工程学院 指导老师 完成时间2012年2月20日至2012年3月26日
目录 引言 第一章加工中心概述 (1) 1.1加工中心的分类及结构组成 (1) 1.2加工中心的加工工艺特点 (4) 第二章零件加工工艺分析 (7) 2.1零件图工艺分析 (7) 2.2选择设备及刀具 (8) 2.3确定零件的定位基准和装夹方式 (8) 2.4确定加工路线 (8) 2.5确定切削参数 (9) 2.6确定编程原点、编程坐标系、对刀位置及对刀方法 (10) 2.7编制刀具卡片和工序卡片 (10) 第三章零件的仿真加工 (14) 3.1数控程序的调试及仿真加工 (14) 3.2仿真结果分析 (25) 结束语 (26) 参考文献 (27) 附录
引言 大家都知道，数控加工是目前的一门新的专业，热门专业，正在高速发展，数控加工程序是有多道复杂的程序组成的，这就为我们学习带来不便，为了使学习更方便，使用更加有条理，我编写了这份典型加工中心铣削编程与操作设计，希望为大家的工作、学习带来方便。我的这份毕业设计包括设计任务书、摘要、前言、设计说明书等多个部分。设计的主要是内容是对我们机械类加工日常加工中常见的工件取其中的一典型零件进行系统的编程与操作设计，从数控加工前应做的准备开始到数控加工工艺分析、数控刀具及其选择、工件装夹方式与数控加工夹具的选择、程序编制中的数值计算、数控加工程序的编制、数控车削加工、NC 加工、数控加工中心编程及自动编程技术等内容等数控加工时应注意的问题做了一一的说明。其中数控机床我们现在用的是西门子系统的，包括编程语言到是西门子系统的。由于水平有限，自己对设计的完成还不是很完善，有不足之处，希望老师多多指教。
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
加工中心的主轴部件 1 主轴部件精度 加工中心主轴部件由主轴动力、传动及主轴组件组成，它是加工中心成型运动的重要执行部件之一，因此要求加工中心的主轴部件具有高的运转精度、长久的精度保持性以及长时fdl 运行的精度稳定性。 加工中心通常作为精密机床使用，主轴部件的运转精度决定了机床加工精度的高低．考核机床的运转精度一般有动态检验和静态检验两种方法。静态检验是指在低速或手动转动主轴情况下，检验主轴部件各个定位面及工作表面的跳动量．动态检验则需使用一定的仪器在机床主轴额定转速下．采用非接触的检测方法检验主轴的回转精度。由于加工中心通常具有自动换刀功能，刀具通过专用刀柄由安装在加工中心主轴内部的拉紧机构紧固．因此主轴的回转精度要考虑由于刀柄定位面的加工误差所引起的误差。 加工中心主轴轴承通常使用C级轴承，在二支承主轴部件中多采用4-1、2-2组合使用，即前支承和后支承分别用四个向心推力轴承和一个向心球轴承，或前、后支承都使用两个向心推力轴承组成主轴部件的支承体系．对于轻型高精度加工中心，也有前、后支承各使用一个向心推力轴承组成主轴部件的支承体系，该种结构适宜高精度、高速主轴部件的场合．简单的主轴轴承组合，可以大大降低主轴部件的装配误差和热传导引起的主轴隙丧失，但主轴的承载能力会有较大幅度的下降． 2 主轴部件结构 主轴部件主要由主轴、轴承、传动件、密封件和刀具自动卡紧机构等组成 ⑴主轴 主轴前端有7：24的锥孔．用于装夹BT40刀柄或刀杆．主轴端面有一瑞面键．既可通过它传递刀具的扭矩，又可用于刀具的周向定位．主轴的主要尺寸参数包括：主轴的直径、内孔直径、悬伸长度和支承跨距。评价和考虑主轴主要尺寸参数的依据是主轴的刚度、结构上艺性和主轴组件的工艺适用范围．主轴材料的选择主要根据刚度、载荷特点、耐磨性和热处理变形大小等因素确定。主轴材料常采用的有45 钢、Gcr15 等，需经渗氮和感应加热悴火．
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：张丽娟 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。
《数控机床编程》课程设计班级：机械设计制造及其自动化姓名：王超 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。