龙门铣床结构图

控龙门铣床机械结构设计摘要现在世界上很多发达的工业化国家在生产中广泛应用数控机床。

随着电子技术和控制技术的飞速发展，当今的数控系统功能已经非常强大，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。

随着科学技术的发展，世界先进技术的兴起和不断成熟，对数控技术提出了更高的要求。

当今数控机床正在不断采用最新成果，朝着高速化，超精度化，多功能化、智能化、系统化、网络化、高可靠性与环保等方向发展。

本次毕业设计就是通过对5轴数控龙门铣床机械结构设计来加深对数控机床的了解。

通过本次毕业设计了解数控龙门铣床的机械结构，并对一些关键的部件进行校核。

并通过此次毕业设计熟练掌握一门三维绘图工具-Inventor.关键词：滚珠丝杠，滚动导轨，五轴联动铣头，Inventor.A 5 AXIS NC MILLING PLANER MECHANICALSTRUCTURE DESIGNABSTRACTIn many advanced industrialized countries in the world now is widely used CNC machine in the production .With the rapid development of electronic technology and control technology, today's numerical control system function is very strong, and with the continuous development of numerical control technology and application field expands,it to some important industry of the national economy and people's livel is playing a more and more important role in the development.With the development of science and technology, the rise of the world's advanced technology and matures, we put higher requirements on numerical control technology.Modern nc machine tools Using the latest achievements , toward high speed, super precision, and multi-functional and intelligent, systematic, network, such as high reliability and environmental protection.This graduation design is based on the five axis nc milling planer mechanical structure design to deepen understanding of nc machine tools.Through the graduation design ,I have understanded the mechanical structure of the CNC gantry milling machine, and some of the key components for checking.And through the graduation design I master a 3 dimensinal drawing tool - Inventor.KEY WORDS：Ball screw , Rolling guide , Five-axis linkage milling head, Inventor目录前言 (1)第1章数控机床概述 (2)第2章整体结构方案 (3)第3章伺服进给系统机械传动机构的设计 (4)§3.1 伺服进给系统机械传动机构设计的一般要求 (4)§3.2 滚珠丝杠螺母副的原理及支撑方式 (6)§3.2.1 滚珠丝杠螺母副的原理及特点 (6)§3.2.2 滚珠丝杠螺母副的支撑方式 (8)§3.2.3 支承轴承的选择 (9)§3.3 滚珠丝杠副的疲劳寿命计算 (9)§3.4 预加负荷 (11)§3.5 机床滚珠丝杠副总体校核 (11)§3.6 数控机床导轨 (16)§3.6.1 导轨的基本类型 (16)§3.6.2 对导轨的基本要求 (16)§3.6.3 直线滚动导轨 (17)第四章数控机床的进给驱动 (19)§4.1伺服系统的基本要求 (19)§4.2伺服电机的选择与计算 (21)结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)2III前言毕业设计是实现培养目标的重要教学环节，是培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神的重要过程。

高速龙门铣床五轴联动的结构设计摘要：对现在机床的五轴联动结构进行了结构分析、对比，设计出了高速龙门铣床五轴联动的结构。

五轴联动结构设计中又主要对五轴联动铣头（行业中称“五轴头”）进行了详细设计，结构中采用了精密齿轮啮合与双导程蜗轮蜗杆驱动，既保证了结构紧凑，精度也较高。

关键词：五轴联动 结构设计 五轴联动铣头 双导程蜗轮蜗杆一、前言数控机床是当代制造业的主流装备，是市场的热门商品。

我国数控机床经历30多年来的发展，现已颇具规模，机床已涉及超重型机床、高精度机床、特种加工机床、锻压设备、前沿高技术机床等领域。

但与机床高度发达的国家相比，我国机床的总体制作水平还是存在着一定的差距，相当明显的是：在我国，对于四轴联动以上的机床，大部分来自国外，再加上西方国家对我国在这方面的技术封锁，在一定程度上影响了我国数控机床的发展。

本人课题在借鉴大量国内外机床资料的基础上，根据一特定方案设计出虚拟样机---五轴联动高速数控龙门铣床。

此论文是节选其中五轴联动的结构设计部分。

二、五轴联动现状及其分析大多数高级的数控铣床的数控装置都可控六根基本轴，即X, Y, Z 三根运动轴和绕X, Y, Z 三根运动轴旋转的A 、B 、C 三根回转轴。

五轴联动指的是在六根基本轴中，机床数控装置能控制其中五根轴同时达到空间某一点，通俗的讲就是指其中五根轴能同时对某一点进行运动加工。

根据机床实际情况，五轴联动通常是在X 、Y 、Z 三根运动轴基础上增加由A 、B 、C 三个回转轴中任意两个回转轴所组合的运动， 2个回转轴可以都配置在刀具切削头部位（通常称摆动轴）或工件安装部位（通常称旋转工作台），也可在这两个部位上分别配置1个回转轴。

根据这些配置方式可以组合出的有效布局方案共有：2233212C P +=种。

1、双旋转工作台的高速五轴机床，它应用比较多的是铣镗类机床。

这种机床也有多个类型和品种，较简单的是在数控镗铣床的工作台上附加A/B 轴转台，配上相应的数控系统，实现X 、Y 、Z 三个直线运动和 A/B 轴两个旋转运动并可联动。

5龙门刨结构图1、床身；2、工作台；3、横梁；4、垂直刀架；5、侧刀架；6、立柱；7、龙门顶A系列龙门刨床电气系统示意图电源开关交流电动机（拖动、）扩大机电动机通风机电动机润滑泵电动机垂直刀架电动机右侧刀架电动机左侧刀架电动机横梁升降电动机横梁夹紧、放松电动机电源分开关电机放大机1.2KWS 1222222他励直流发电机他励直流电动机并励励磁直流发电机图2主拖动系统及工作台直流控制系统电原理图前进后退龙门刨床电气控制线路作者作者：：第 页2007-10-285 T 380/127VKM1KT1KMYKM△KM2KM4KM5KM6KM7KM8KM9KA1KM10KM11KM12HL3控制变压器电源接通指示灯三联机组交流电机 Y-△启动控制垂直刀架 控制右侧刀架 控制左侧刀架 控制横梁上升 控制横梁下降 控制横梁运行指示横梁夹紧图3 交流控制系统电原理图1龙门刨床电气控制线路作者作者：：第 页2007-10-286KM13KA2KA3KA4KA5KA6KA7KA8KA9KT2KM3横梁放松工作台前进工作台自动与调整连锁工作台后退后退换向时 接通 前进换向时 接通后退减速慢速 切入前进减速润滑泵 控制工作台低速 时接通工作台 磨削 控制横梁下降后回升延时图4 交流控制系统电原理图2电源开关交流电动机（拖动G 、G ）扩大机电动机通风机电动机润滑泵电动机T 380/127V控制变压器电源接通指示灯三联机组交流电机△启动控制图主电机起动控制部分电气原理图KA1KM10KM11KM12横梁上升控制横梁下降控制横梁运行指示横梁夹紧K M 13横梁升降电动机横梁夹紧、放松 电动机KA3横梁放松KM13KT2横梁下降后回升延时SB3KM4KM5KM6KM7KM8KM9KA1KM10KM11KM12垂直刀架 控制右侧刀架 控制横梁上升 控制左侧刀架横梁下降 控制控制工作台前进工作台自动与调整连锁工作台后退后退换向时 接通 前进换向时 接通后退减速慢速 切入前进减速润滑泵 控制工作台低速时接通工作台磨削 控制前进减速前进换向前进越位后退减速后退换向后退越位ABDC前进减速前进换向前进越位后退减速后退换向后退越位AB前进减速前进换向前进越位后退减速后退换向后退越位AB前进减速前进减速前进换向前进越位后退减速后退换向AB前进换向前进减速前进换向前进越位后退减速后退换向后退越位AB前进减速前进换向前进越位后退减速后退换向后退越位DC后退减速前进减速前进换向前进越位后退减速后退换向后退越位DC后退换向起始状态前进之初，因SQ11、SQ8均被压下，有慢速切入控制前进开始后，先将SQ8复位，慢速切入控制结束继续前进，将SQ11复位，为后退减速作准备前进行程终了前，压下SQ12，先减速，进行慢速切出控制前进行程终了，压下SQ7，进行反向控制经过一段距离的越位，工作台反向撞块A将SQ7复位，慢速切出控制完成撞块A将SQ12复位，为前进减速控制作准备前进减速后退减速前进速度后退速度前进速度后退速度前进速度后退速度步进、步退控制电原理图图4-18给定、电压负反馈和电流正反馈环节-1-1图4-19桥形稳定环节RP1RP2图4-21加速度调节器1-12-1图4-22 停车制动及欠补偿环节图4-23 前进、后退等效电路图减速时的等效电路图KA2KA3KA4KA5KA6KA7KA8KA9KM3工作台前进工作台自动与调整连锁工作台后退后退换向时 接通 前进换向时 接通后退减速慢速 切入前进减速润滑泵 控制工作台低速 时接通工作台 磨削 控制工作台电气控制线路局部。

科技风2019年1月科技创新DOI ：10.19392/j . cnki . 1671-7341.201902005定梁式数控龙门铣床整体结构设计徐梓童汪秣张普天吉林农业科技学院机械与土木工程学院吉林吉林132101摘要:根据国内与国外对于龙门铣床的研究情况来看，此次设计一种可以用于加工各种复杂的零件的龙门数控铣床，符合 实际的生产需要。

其结构主要包括了横向进给机构、纵向仅给机构、工作台以及立柱等的组成部分。

其运行是采用伺服电机然后 是滚珠丝杠进行传动。

总体上讲述了其所包含的结构、特点以及其工作原理。

并且具体的阐述了此铣床的整体结构以及校核的 方法对其进行了分析。

关键词：龙门铣床;数控;伺服电机；滚珠丝杠1机床的设计要求数控龙门铣床的总体方案设计主要包括了 ：(1) 总体布局设计:各个部件的位置、各个部件的运动进行 分析、还有其整体的外观。

(2) 技术参数设计:各个部件的尺寸、刀具的转速和进给 量、电机的功率和所能承载的力。

(3) 结构优化设计:整个机床的刚度、运动特性、受热性 能等。

此机床符合国家的标准，其参数为:工作台的整体尺寸为: 3000x 1200mm ，工作台所能承受的最大载荷为2吨，能够具有 高的速度和效率，结构简单稳定，精度高且用于铣削较为复杂 的零件。

2设计方案我所设计的铣床主要是工作台能够做纵向移动的数控龙 门铣床。

这种工作台移动的数控龙门铣床主要的特点包括了(1)成本低，生产较为简单。

这种龙门铣床的整体的长度必须 比工作台行程的长度多两倍。

而移动式的龙门铣床的整体的 长度就得是龙门架的侧面宽度与纵向行程之和。

（2)这种机床 的动态响应好。

这种机床的龙门架是固定在立柱上的，所以当 工作台移动时其所切屑的稳定性好，这样便保证了机床所加工 零件的精度和动态响应性。

我所采用的为西门子425的数控系统，因为这个数控系 统具有龙门轴的同步功能。

这一项功能能够让龙门框架的进 给轴（X 1，X 2)达到无机械偏差的位移的目的。

UG在数控龙门铣床设计中的应用摘要：我国机床设计和开发手段要尽快从“甩图板”的二维CAD向三维CAD过渡，在此三维设计基础上进行CAD/CAM/CAE/PDM的集成，加快新产品的开发速度，保证新产品的顺利投产，并逐步实现产品生命周期管理。

关键词：UG数控龙门铣床设计应用由于我国数控技术起步较晚，新技术的普及应用也相对要慢一些，因此，一些数控设备生产企业还在使用传统二维CAD软件，使得产品设计的周期变长，更新换代的速度也慢了很多。

因此，我国机床设计和开发手段要尽快从“甩图板”的二维CAD向三维CAD过渡。

三维建模和仿真是现代设计的基础，是企业技术优势的源泉。

在此三维设计基础上进行CAD/CAM/CAE/PDM的集成，加快新产品的开发速度，保证新产品的顺利投产，并逐步实现产品生命周期管理。

三维造型软件大多具有在整个产品周期内的方便的修改能力，尤其是后期修改性，无论是实体建模还是曲面造型，由于三维造型软件提供了智能化的树结构，用户可方便快捷地对产品进行重复修改，即使是在设计的最后阶段需要做重大的修改，或者是对原有方案的更新换代，对于三维软件来说，都是非常容易的事。

以UG数控龙门铣床的设计为例来说明。

图1、数控龙门铣床装配图一、数控龙门铣床的结构及工作原理如图１所示，龙门铣床主要包括工作台、底座、龙门和Z轴装置等。

龙门铣床属于三轴机床，通过机床主轴在X、Y和Z三个方向的运动来实现各种类型零件的铣削加工。

设计的龙门铣床是靠主轴头的移动来实现铣削运动，由三台伺服电机带动滚珠丝杠副实现X、Y和Z三轴的运动，工作时把工件的毛坯装夹在工作台上，通过已经编制好的加工程序，最终完成工件的铣削加工。

二、设计的过程和方法1.设计的流程应用UG的拉伸＼回转＼扫掠＼钻孔和阵列等建模功能，完成龙门铣床的各个组成零件的三维造型设计，并在设计过程中不断完善，及时修改其形状和尺寸，进一步优化设计，最终得到满意的效果。

利用UG软件完成的铣床底座如图2所示，底座如图3所示。

大型龙门机床滑枕的三维结构设计及有限元分析[摘要]大型龙门机床具有加工跨距大、加工效率高等特点，适用于大尺寸零件的高精度加工，在航空、船舶、汽车等领域应用广泛。

横梁是龙门机床的主要支承部件，其结构和静力学特性直接影响机床的加工精度。

本课题针对陕西汉川机床有限公司正在研发的某型定梁龙门机床，应用SolidWorks软件对其滑枕进行三维结构设计，然后应用ANSYS软件，对其进行静力特性分析，计算滑枕在切削力和自重作用下的变形和应力，验证设计是否满足机床的精度要求，并绘制设计图纸。

SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统。

资料显示，目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。

在教育市场上，每年来自全球4，300所教育机构的近145，000名学生通过SolidWorks的培训课程。

ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。

由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Creo,NASTRAN, Alogor, I－DEAS,AutoCAD等，是现代产品设计中高级CAE工具之一。

[关键词]滑枕、静力特性、分析、SolidWorks、ANSYSThree-dimensional structure of large gantry machine ram design and Their Finite Element analysisAbstract:Large gantry machines with processing large span, high efficiency machining for large size precision machining parts, widely used in aviation, marine, automotive and other fields. Beam gantry machine is the main support member, the structure and static mechanical properties directly affect the machining accuracy.The topic for the Shaanxi Hanchuan Machine Tool Co. is developing a fixed-beam gantry machine tool, SolidWorks software applications designed for its three-dimensional structure of the ram, and then using ANSYS software, its static characteristics analysis to calculate the cutting force ram and deformation and stress under its own weight, to verify whether the design meets the accuracy requirements of the machine, and draw the design drawings.SolidWorks software is the world's first Windows-based development of three-dimensional CAD system. Statistics show that the current global release of SolidWorks software licenses to about 280,000, involving aerospace, locomotive, food, machinery, defense, transportation, mold, telecommunications, medical equipment, entertainment industry, commodity / consumer products, discrete manufacturing, global distribution more than 100 countries around 30,001 thousand enterprises. In the education market, each year nearly 145,000 students from 4,300 educational institutions worldwide through SolidWorks training courses.ANSYS software is the financial structure, fluid, electric, magnetic, acoustic analysis in one of the large general-purpose finite element analysis software. United States developed the world's largest ANSYS finite element analysis software from one company, it interfaces with most CAD software, sharing and exchange of data, such as Creo, NASTRAN, Alogor, I-DEAS, AutoCAD, etc., is a modern product design one senior CAE tools.Key words：Ram, static characteristics, analysis, SolidWorks, AN1引言1.1大型龙门铣床的概述龙门铣床简称龙门铣，是具有门式框架和卧式长床身的铣床。

5龙门刨结构图1、床身；2、工作台；3、横梁；4、垂直刀架；5、侧刀架；6、立柱；7、龙门顶A系列龙门刨床电气系统示意图电源开关交流电动机（拖动、）扩大机电动机通风机电动机润滑泵电动机垂直刀架电动机右侧刀架电动机左侧刀架电动机横梁升降电动机横梁夹紧、放松电动机电源分开关电机放大机1.2KWS 1222222他励直流发电机他励直流电动机并励励磁直流发电机图2主拖动系统及工作台直流控制系统电原理图前进后退龙门刨床电气控制线路作者作者：：第 页2007-10-285 T 380/127VKM1KT1KMYKM△KM2KM4KM5KM6KM7KM8KM9KA1KM10KM11KM12HL3控制变压器电源接通指示灯三联机组交流电机 Y-△启动控制垂直刀架 控制右侧刀架 控制左侧刀架 控制横梁上升 控制横梁下降 控制横梁运行指示横梁夹紧图3 交流控制系统电原理图1龙门刨床电气控制线路作者作者：：第 页2007-10-286KM13KA2KA3KA4KA5KA6KA7KA8KA9KT2KM3横梁放松工作台前进工作台自动与调整连锁工作台后退后退换向时 接通 前进换向时 接通后退减速慢速 切入前进减速润滑泵 控制工作台低速 时接通工作台 磨削 控制横梁下降后回升延时图4 交流控制系统电原理图2电源开关交流电动机（拖动G 、G ）扩大机电动机通风机电动机润滑泵电动机T 380/127V控制变压器电源接通指示灯三联机组交流电机△启动控制图主电机起动控制部分电气原理图KA1KM10KM11KM12横梁上升控制横梁下降控制横梁运行指示横梁夹紧K M 13横梁升降电动机横梁夹紧、放松 电动机KA3横梁放松KM13KT2横梁下降后回升延时SB3KM4KM5KM6KM7KM8KM9KA1KM10KM11KM12垂直刀架 控制右侧刀架 控制横梁上升 控制左侧刀架横梁下降 控制控制工作台前进工作台自动与调整连锁工作台后退后退换向时 接通 前进换向时 接通后退减速慢速 切入前进减速润滑泵 控制工作台低速时接通工作台磨削 控制前进减速前进换向前进越位后退减速后退换向后退越位ABDC前进减速前进换向前进越位后退减速后退换向后退越位AB前进减速前进换向前进越位后退减速后退换向后退越位AB前进减速前进减速前进换向前进越位后退减速后退换向AB前进换向前进减速前进换向前进越位后退减速后退换向后退越位AB前进减速前进换向前进越位后退减速后退换向后退越位DC后退减速前进减速前进换向前进越位后退减速后退换向后退越位DC后退换向起始状态前进之初，因SQ11、SQ8均被压下，有慢速切入控制前进开始后，先将SQ8复位，慢速切入控制结束继续前进，将SQ11复位，为后退减速作准备前进行程终了前，压下SQ12，先减速，进行慢速切出控制前进行程终了，压下SQ7，进行反向控制经过一段距离的越位，工作台反向撞块A将SQ7复位，慢速切出控制完成撞块A将SQ12复位，为前进减速控制作准备前进减速后退减速前进速度后退速度前进速度后退速度前进速度后退速度步进、步退控制电原理图图4-18给定、电压负反馈和电流正反馈环节-1-1图4-19桥形稳定环节RP1RP2图4-21加速度调节器1-12-1图4-22 停车制动及欠补偿环节图4-23 前进、后退等效电路图减速时的等效电路图KA2KA3KA4KA5KA6KA7KA8KA9KM3工作台前进工作台自动与调整连锁工作台后退后退换向时 接通 前进换向时 接通后退减速慢速 切入前进减速润滑泵 控制工作台低速 时接通工作台 磨削 控制工作台电气控制线路局部。