(完整版)立式加工中心结构

立式加工中心的分类马毅，【摘要】介绍了立式加工中心的分类及结构【关键词】立式加工中心；分类；结构The classification of Vertical Machine CenterMa yi ，【Abstract】：This paper introduces classification and structure of vertical machine center【Keywords】：vertical machine center; classification；structure一、概述进入21世纪,我国机床制造业面临着市场需求旺盛而引发的制造装备业发展的良机,机床是机械制造的工作母机，是装备制造的基础设备，主要应用领域是汽车、船舶、工程机械、军工、农机、电力设备、铁路机车、阀门等行业。

在汽车、船舶、工程机械等行业的产能扩张压力的推动下，机床工业正迎来快速发展阶段。

数控机床是现代制造业的基础装备，一个国家数控机床的水平高低和拥有量是衡量国家综合经济实力和国防安全的重要标志。

当今，数控机床已成为机床市场消费的主流产品，我国汽车、航天航空、船舶、一般机械、铁路机车、军工和高新技术产业的发展为数控机床提供了广阔的市场。

加工中心是典型的数控机床，它的产销量占数控机床市场的30％～40％，立式加工中心是加工中心中的主要产品，它的主轴轴线垂直于水平面。

立式加工中心主要的用户层面为：以看好的汽车零部件行业为首，还有工程机械、军工、模具、阀门、飞机、医疗设备、电力、光学设备等行业。

立式加工中心的产销量占加工中心市场的60％～70％，2007年，国内生产立式加工中心近9000台，并且从国外进口立式加工中心近11000台。

即国内立式加工中心年需求量近20000台，市场需求量巨大。

二、立式加工中心的分类1.定立柱式立式加工中心（即工作台运动，立柱固定型结构）定柱式立式加工中心，又称工作台运动式立式加工中心。

VMC2100B三轴立式加工中心主要结构及技术特点1.机床总体布局VMC2100B型立式加工中心采用立式框架布局，立柱固定在床身上，主轴箱沿立柱上下移动(Z向)、滑座沿床身纵向移动(Y向)、工作台沿滑座横向移动(X 向)的结构。

床身、工作台、滑座、立柱、主轴箱等大件均采用高强度铸铁材料，造型为树脂砂工艺，两次时效处理消除应力。

这些大件均采用Pro/E和Ansys优化设计，提高大件和整机的刚度和稳定性，有效抑制了切削力导致机床的变形和振动。

2.拖动系统X、Y轴导轨副采用进口滚动直线导轨，动静摩擦力小，灵敏度高，高速振动小，低速无爬行，定位精度高，伺服驱动性能优，提高机床的精度和精度稳定性。

其中Y轴由四条导轨副组成，使得工作台的重心始终在全行程范围内。

Z轴导轨副采用矩形滑动导轨形式，提高了机床的切削稳定性，淬火铸铁-贴塑结构刚性好，摩擦阻力小，运动灵敏可靠。

三轴伺服电机经弹性联轴节与高精度滚珠丝杠直联，减少中间环节，实现无间隙传动，进给灵活、定位准确，传动精度高。

Z轴伺服电机带有自动抱闸功能，在断电的情况下，能够自动抱闸将电机轴抱紧，使之不能转动，起到安全保护的作用。

3.主轴组主轴组采用专业厂家生产，具有高精度，高刚性。

轴承采用P4级主轴专用轴承，整套主轴在恒温条件下组装完成后，均通过动平衡校正及跑合测试，提高了整套主轴的使用寿命及可靠性高。

电机功率扭矩图4.刀库采用机械手刀库，安装在立柱侧面，换刀时刀盘由滚子凸轮机构驱动及定位，主轴到达换刀位置后，由机械手换刀装置（ATC）完成还刀和送刀，ATC为滚齿凸轮机构，经过预压后能够高速无噪音运转，使换刀过程快速准确。

5.切削冷却系统配备大流量冷却泵及大容量水箱，充分保证循环冷却，冷却泵功率：0.55Kw，压力：3bar。

主轴箱端面配有冷却喷嘴，既可以水冷也可以风冷，并且随意切换，冷却过程可以通过M代码或控制面板进行控制。

配置清洁气枪，用来清洁机床。

6.气动系统气动三联件能够过滤气源中的杂质和水分，防止不纯净的气体对机床部件损伤和腐蚀。

五轴联动立式加工中心结构设计简介作为难度最大、应用范围最广的数控机床技术，五轴联动立式加工中心在加工方面有着不可替代的优点：1) 能够加工一般三轴联动机床不能加工或者无法一次装夹加工完成的连续光滑的自由曲面。

例如航空发动机转子、大型发电机转子、大型船舶螺旋桨等，更多行业技术请关注微新机械公社圈由于五轴联动立式加工中心在加工过程中刀具相对于工件的角度可以随时调整，避免了刀具的加工干涉，因此五轴联动立式加工中心可以完成三轴联动机床不能完成的许多复杂的加工；2) 可以提高自由空间曲面的加工精度、加工效率和加工质量。

相对于三轴数控机床加工一般的型腔复杂的工件，工件一次装夹就可完成五面体的加工，并且由于五轴数控加工中心加工时可以随时调整位姿角，五轴联动立式加工中心可以以更好的角度加工工件，避免了多次装夹，大大提高了加工效率、加工质量和加工精度；3) 在零件加工过程中，大量的时间将消耗在搬运工件、上下料、安装调整等时间上，为了尽可能减少这些时间，五轴加工中心大量使用。

其加工效率相当于两台三轴机床，甚至可以完全省去某些大型自动化生产线的投资，大大节约了占地空间和工作在不同制造单元之间的周转运输时间及费用。

因此，五轴联动立式加工中心的重要作用使其成为当今数控工业发展的热点和重点。

五轴联动立式加工中心结构设计底座 1，在底座 1 的上部两侧分别设有左床身 12 和右床身 2，在左床身12 和右床身 2 的上部内侧分别设有 Y 轴重载滚柱线轨 3，一 Y 向运动的横梁 5 安放在Y 轴重载滚柱线轨 3上，左床身 12 和右床身 2 的上部两端分别设有第一马达座和第一尾端座，在第一马达座和第一尾端座之间分别设有 Y 轴丝杠 4，Y 轴丝杠 4 与横梁 5 螺母法兰面结合并通过Y 轴丝杠 4 驱动做 Y 向运动，在横梁 5 的上端面和左侧面设置有 X 轴重载滚柱线轨，在横梁 5的 X 轴重载滚柱线轨 7 上设有可 X 向运动的滑座 11，横梁 5 的左侧斜面上安装有第二马达座，横梁5 的右侧侧斜面上安装有第二尾端座，第二马达座和第二尾端座之间安装有 X 轴丝杠 8， X 轴丝杠 8 与滑座11 的底部螺母法兰面结合并通过X 轴丝杠 8 驱动做做 X 向运动，滑座 11 的内侧侧面上设置有Z 轴重载滚柱线轨 10，滑座 11 的前端上部安装有第三马达座，下部安装有第三尾端座，第三马达座和第三尾端座之间设有 Z 轴丝杠 15，Z 轴丝杠 15 与一机头 9 右侧螺母法兰面结合并通过Z 轴丝杠 15 驱动做 Z 向运动，机头 9 内的主轴孔内装有可高速旋转的电主轴 6，机头 9 的上端安装有气缸导向板 18，滑座 11 的上端安装气缸支撑板17，气缸固定板 17 上安装有气缸 16，右床身 2 和左床身 12 之间安装有带高动态特性力矩电机的双轴转台 14，底座 1 的后部且在右床身2 和左床身 12 之间的空腔内安放有刀库 13。

立式加工中心立式加工中心是一种常见的数控机床，也被称为立式数控铣床。

它的工作原理是通过在工作台上固定工件，然后使用旋转刀具在工件上进行铣削、钻孔、镗孔和螺纹加工等操作。

立式加工中心通常用于加工平面、曲面和复杂形状的工件。

立式加工中心的主要组成部分包括机床主体、主轴、刀库、工作台、控制系统和润滑系统。

机床主体是立式加工中心的基础结构，承载着各个组件的定位和固定。

主轴是立式加工中心的核心部件，负责传动刀具的旋转，拥有较高的转速和扭矩。

刀库是用来存放刀具的装置，一般配备多个刀位，可以实现刀具的自动换装。

工作台是安放工件的平台，具有可调节和固定的功能，使工件能够在加工过程中保持稳定的位置。

控制系统是立式加工中心的智能核心，通过预先编程的程序指令，实现自动化和精确的加工过程。

润滑系统用于给机床各个部件提供润滑和冷却，保证机床的正常运行。

立式加工中心的操作过程是先通过CAD（计算机辅助设计）软件将产品的三维模型转换成二维的加工程序，然后通过CAM（计算机辅助制造）软件进行程序优化，最后将优化后的程序上传到控制系统中。

控制系统通过指令控制主轴和工作台的运动，实现对工件的精确加工。

操作人员只需要进行简单的设置和监控工作，不需要直接干涉加工过程。

立式加工中心具有许多优点。

首先，由于刀库具备自动换刀功能，可实现多种不同的加工操作，提高了加工的灵活性和效率。

其次，立式加工中心具有较高的加工精度和加工质量，能够进行高精度的定位和磨削。

此外，立式加工中心还具有较高的自动化水平，能够实现连续加工和无人化操作，大大减少了人工成本。

在工业生产中，立式加工中心广泛应用于航空航天、汽车、电子、模具、医疗器械等行业。

例如，在航空航天领域，立式加工中心可以用来加工飞机发动机部件、导弹和卫星零部件等。

在汽车行业，立式加工中心可以用来加工汽车发动机、底盘和车身零部件等。

在电子领域，立式加工中心可以用来加工电子元器件、PCB板和电路板等。

在模具行业，立式加工中心可以用来加工塑料模具、金属模具和模具配件等。

850型立式加工中心工作台的构成下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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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。

毕业设计（毕业论文）任务书学院专业班级学号学生指导教师题目立式加工中心主轴组件的结构设计任务规定进行日期自20** 年2月20 日起，至20** 年6月23日止一、题目来源、目的、意义题目来源：本课题来源于同济现代制造技术研究所，是立式加工中心机床设计项目下的子课题之一。

目的：课题的目的是设计立式加工中心的主轴组件结构，主轴组件作为执行件，确保带动刀具进行切削加工、传递运动、动力及承受切削力等，并满足相关的技术指标要求。

意义：主轴组件作为机床的一个重要组件，要带动刀具直接参与表面成形运动，其工作性能对机床的加工质量及生产率有直接影响。

二、主要工作内容（1）熟悉现有的各种主轴组件的要求和特点；（2）完成主轴组件的设计总图；（3）设计分析计算工作；（4）主轴等主要零件的零件图绘制；（5）主轴组件各部分的综合分析。

三、主要技术指标（或主要论点）立式加工中心的特点是结构简单，占地面积小。

总体结构方案的结构形式为固定立柱式，即主轴箱吊挂在立柱的一侧，作Z方向的上下移动。

主轴孔锥度：7：24；主轴孔直径：54mm；主轴箱行程（Z轴）：470mm；主轴转速范围：30~3000r/mm；快速移动速度（Z轴）：10m/min；进给速度（Z轴）：1~400mm/min。

四、进度计划第1周~第3周：查阅资料，翻译要求字数的英文资料，调研目前市场上数控机床的主轴组件几种主要的结构形式，并进行方案论证，写出开题报告。

第4周~第6周：通过查阅资料和参考一些机床的结构，进行主轴组件的结构设计。

第7周~第9周：结构分析与验算，满足技术性能指标和使用要求。

第10周~第14周：计算机绘制结构设计图纸，包括总图和一些零件图。

第15周~第16周：编写毕业设计说明书。

第17周~第18周：评审、准备答辩。

五、主要参考资料（外文资料至少一篇）1、谢红.数控机床机器人机械系统设计指导[M].上海：同济大学出版社，2004.2、韩鸿鸾.数控机床的机械结构与维修[M].山东：山东科学技术出版社，2005.3、罗学科,等.数控原理与数控机床[M].北京：化学工业学出版社，2004.4、周宏甫.数控技术[M].广州：华南理工大学出版社，2005.5、陈蔚芳,等.机床数控技术及应用[M].北京：科学出版社，2005.6、王仁诚.加工中心主轴系统的设计[J] .钻镗床，2000,(1)：43 47.7、Purdum.T.. Machine tools re-discover gravity[J]. Industry Week, 2004, 253(12): 93-96.8、李佳.数控机床及应用[M].北京：清华大学出版社，2001.9、娄锐.数控应用关键技术[M].北京：电子工业出版社，2005.10、吴祖育等.数控机床[M].上海：上海科学技术出版社，2000.六、系审批意见系主任（签名）:七、院领导审核意见院领导（签名）:八、学生实际完成日期九、同组设计（论文）者目录摘要 (1)ABSTRACT (2)0 引言 (4)1 概述 (5)1.1 加工中心的发展状况 (5)1.1.1 加工中心的国内外发展 (5)1.1.2 主轴部件的研究进展 (6)1.2 课题的目的及内容 (7)1.3 课题拟解决的关键问题 (8)1.4 解决上述问题的策略 (9)2 方案拟定 (10)2.1 加工中心主轴组件的组成 (10)2.2 机械系统方案的确定 (10)2.2.1 主轴传动机构 (10)2.2.2 主轴进给机构 (12)2.2.3 主轴准停机构 (13)2.2.4 刀具自动夹紧机构 (15)2.2.5 切屑清除机构 (17)2.3 伺服驱动系统方案的确定 (18)2.4 加工中心主轴组件总体设计方案的确定 (19)3 主轴组件的主运动部件 (22)3.1 主轴电动机的选用 (22)3.1.1 主电机功率估算 (22)3.1.2 主电机选型 (23)3.2 主轴 (23)3.2.1 主轴的结构设计 (23)3.2.2 主轴受力分析 (27)3.2.3 主轴的强度校核 (32)3.2.4 主轴的刚度校核 (33)3.3 主轴组件的支承 (34)3.3.1 主轴轴承的类型 (34)3.3.2 主轴轴承的配置 (37)3.3.3 主轴轴承的预紧 (38)3.3.4 主轴支承方案的确定 (41)3.3.5 轴承的配合 (41)3.3.6 主轴轴承设计计算 (42)3.4 同步带的设计计算 (44)3.5 主轴组件的润滑与密封 (48)3.5.1 主轴组件的润滑 (48)3.5.2 主轴组件的密封 (49)3.5.3 本课题的润滑与密封方案的确定 (51)3.6 键的设计计算 (52)3.6.1 主轴上的键 (52)3.6.2 主电机上的键 (53)3.7 液压缸的设计计算 (54)4 主轴组件的进给运动部件 (55)4.1 进给电动机的选用 (55)4.1.1 进给电动机功率的估算 (55)4.1.2 进给电动机的选用 (56)4.2 联轴器的设计计算 (57)4.3 垂直方向伺服进给系统的设计计算 (57)4.3.1 切削力估算 (57)4.3.2 滚珠丝杠副的设计计算 (58)5 结论 (65)小结 (68)参考文献 (70)摘要加工中心由于备有刀库并能自动更换刀具，使得工件在一次装夹中可以完成多工序的加工。