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1前言1.1课题研究的背景与意义随着经济的不断发展，客户需求日益多样化，对制造企业的生产模式提出了更高的要求，大批量的生产方式将逐渐被模块化、柔性化的生产方式所取代。
因此，企业对制造装备提出了更高的要求，柔性化的数控加工设备将成为装备制造业发展的主流。
因此，将卧式数控加工中心的设计作为毕业设计题目，迎合了装备制造业发展趋势。
研究和开发高性能的伺服进给系统是数控机床设计成败的关键之一。
卧式加工中心伺服进给系统是以加工中心移动部件位置为控制量的自动控制系统。
它根据数控装置输出的指令电脉冲信号，使机床工作台、主轴等移动部件按照规定的运动速度、运动方向和位子要求做相应的移动，并对其定位的精度加以控制。
卧式加工中心性能在很大程度上取决于进给伺服系统的性能。
卧式加工中心的X向进给机构是卧式加工中心伺服进给系统的重要组成部分，对实现卧式加工中心高精度、高可靠性和高稳定性的要求具有重要意义。
X向进给机构是加工中心的进给系统之一，有高定位精度及重复定位精度要求；工作台是装夹工件的基础件也是重要的移动部件，具有高精度、高刚度、高稳定性等要求。
1.2卧式加工中心在国内外的发展现状加工中心最初是从数控铣床发展而来的。
第一台加工中心是1958年由美国卡尼-特雷克公司首先研制成功的。
它在数控卧式镗铣床的基础上增加了自动换刀装置，从而实现了工件一次装夹后即可进行铣削、钻削、镗削、铰削和攻丝等多种工序的集中加工。
二十世纪70年代以来，加工中心得到迅速发展，出现了可换主轴箱加工中心，它备有多个可以自动更换的装有刀具的多轴主轴箱，能对工件同时进行多孔加工。
现在加工中心逐渐成为机械加工业中最主要的设备，它加工范围广，使用量大。
近年来在品种、性能、功能方面有很大的发展。
品种：有新型的立、卧五轴联动加工中心，可用于航空、航天零件加工；有专门用于模具加工的高性能加工中心，集成三维CAD/CAM对模具复杂的曲面超精加工；有适用于汽车、摩托车大批量零件加工的高速加工中心，生产效率高且具备柔性化。
XK5040数控铣床主轴箱进给机构及控制系统设计XK5040数控铣床是一种高精度的数控加工设备，其主轴箱、进给机构及控制系统的设计对整个机床的性能与精度至关重要。
首先，我们来看主轴箱的设计。
主轴箱是整个数控铣床的核心部件，负责转动刀具进行加工。
在设计主轴箱时，需考虑以下几个关键因素：主轴转速范围、刚性和稳定性、换刀系统和冷却系统。
对于主轴转速范围，需要根据实际加工要求和材料特性来确定。
主轴转速的选择要考虑到加工效率和加工质量。
另外，还需考虑主轴的刚性和稳定性，以确保在高速转动时不产生振动和弯曲。
此外，还需设计一个高效的换刀系统，实现自动化的换刀操作，以提高生产效率。
冷却系统的设计也很重要，可通过冷却液使主轴和刀具保持适宜的温度，确保长时间连续运行时不会过热。
接下来是进给机构的设计。
进给机构是用来控制工件在坐标轴方向上的运动，使刀具能够按照预定的路径进行加工。
在设计进给机构时，需考虑以下几个因素：进给速度、精度、刚性和传动方式。
进给速度的确定需要结合加工要求和材料特性，确保在一定的时间内完成加工任务。
精度是指进给机构能够按照预定的路径进行精确的移动，需考虑进给机构的定位精度和反复定位精度。
为了保证加工质量，进给机构的刚性也很重要，可以通过选用合适的材料和结构来提高刚性。
传动方式的选择要考虑到进给的平滑性和稳定性，常见的传动方式有滚珠丝杠和直线导轨等。
最后是控制系统的设计。
控制系统是整个数控铣床的大脑，负责对机床各个部件进行协调和控制。
在控制系统的设计中，需考虑以下几个方面：控制方式、控制精度、编程方式和人机界面。
综上所述，XK5040数控铣床的主轴箱、进给机构及控制系统设计是一个复杂的过程，需要考虑多个因素。
合理的设计将直接影响到机床的性能和加工效率。
因此，在设计过程中需要充分考虑实际需求和技术限制，确保设计出符合要求的数控铣床。
前言机床工业是机械制造业的重要部门，肩负着为农业，工业，科学技术和国防现代化提供技术装备的任务，是使现代化工业生产具有高生产率和先进的技术经济指标的保证。
设计机床的目标就是选用技术先进，经济效果显著的最佳可行方案，以获得高的经济效益和社会效益。
随着科学技术不断发展，数控机床的发展越来越快，数控机床也正朝着高性能、高精度、高速高柔性化和模块化方向发展。
本次毕业设计是针对于市场上应用广泛的卧式加工中心的设计。
此设计以典型卧式加工中心为参考，根据国家标准而设计的。
本人主要设计卧式加工中心主轴箱及其部件的设计。
保证在主轴高速运转下的稳定性、精度、刚度，合理选用轴承、电机和传动部件。
在保证箱体的实用性和安全性的前提下，尽可能节约材料来制造箱体、盖板、端盖。
为了保证准停装置和自动换刀的实现，采用气压限位装置来实现换刀，采用永磁铁和磁传感器来实现准停。
本设计鉴于是将要毕业的学生的我所做，可能会由于缺少实践经验和更多专业知识，会出现不严谨，不实际的错误。
望各位审批老师予以谅解并给予我更多的帮助！第一章课题介绍与分析1.1选题背景及意义1.1.1 国内外研究现状机床工业是机械制造业的重要部门，肩负着为农业，工业，科学技术和国防现代化提供技术装备的任务，是使现代化工业生产具有高生产率和先进的技术经济指标的保证。
设计机床的目标就是选用技术先进，经济效果显著的最佳可行方案，以获得高的经济效益和社会效益。
领先一步的机床制造商正在构想2011年的“加工中心”，它将是万能型的设备，可用于车、铣、磨、激光加工等，成为真正意义上的加工中心。
全自动地从材料送进，到成品产出，粗精加工、淬硬处理、超精加工，自动检测、自动校正，将无所不能。
设备将重视环保、节能，呈现出绿色制造业的标志。
21世纪时代特征的IT功能是绝对不可少的，设备将通过网络与外界交换信息，获得最新的技术成果，人类的智慧将在高科技产品加工中心上得到充分的展现。
数控技术经过50年的2个阶段和6代的发展：第1阶段：硬件数控（NC）第1代：1952年的电子管第2代：1959年晶体管分离元件第3代：1965年的小规模集成电路。
本科毕业论文题目：数控机床传动与进给机构设计学院: 机械自动化学院专业: 机械电子工程学号:学生姓名:指导教师:日期:摘要本次设计主要包括两部分内容，第一部分是主传动系统的设计，第二部分是进给传动系统的设计，主传动系统的设计目标是使机床主轴能在一定转速范围内实现无级调速，在设计这一部分时，主要进行了一下几项工作：①分级变速箱的设计，②主轴尺寸设计，③支承方式的选择，为了满足主轴的刚度要求，还要对主轴进行校核计算。
进给传动系统设计的主要目标是使机床工作台能在xy方向上自由移动，机床xyz三方向上的传动构件相同，故只需设计x方向传动系统，主要涉及到：①导轨的选型，②滚珠丝杠与支承轴承，③驱动电机的选型与计算，④主要零部件的精度验算，⑤装配图设计，确定各部分零件的主要尺寸后，零件的细节尺寸设计在装配图中完成。
在对零件进行校核时，主要根据零件的刚度和寿命进行校核，本次设计主要的设计方法是理论设计和经验设计。
关键词：数控铣床；主传动；进给传动；伺服电机AbstractThis design mainly includes two parts, the first part is the design of the main drive system, the second part is the design of the feed drive system, the main drive system design goal is to make the machine spindle in a certain speed range to achieve stepless speed , In the design of this part, the main work carried out a few: ①classification gearbox design, ② spindle size design, ③ support the choice of way, in order to meet the stiffness requirements of the spindle, but also the spindle to check the calculation. Feeding drive system design of the main goal is to make the machine table in the xy direction of free movement, the machine xyz three directions of the same transmission components, so only the design of x-direction drive system, mainly related to: ① guide selection, Ball screw and bearing bearing, ③ drive motor selection and calculation, ④the accuracy of the main parts of the calculation, ⑤assembly diagram design to determine the main parts of the various parts of the size of the details of the design of parts in the assembly diagram to complete. In the parts to check, mainly based on the stiffness and life of parts to check, the design of the main design method is the theoretical design and experience design.Key words: CNC milling machine; Main drive；Feed drive；Servo motor目录1 绪论 (5)1.1 选题的背景及意义 (5)1.2 数控机床的发展情况 (5)1.3 设计任务 (6)2 主传动系统设计 (7)2.1 概述 (7)2.2 分级变速箱的设计 (7)2.2.1 分级变速箱的变速级数 (7)2.2.2 传动公比φ的确定 (7)2.2.3 传动齿轮齿数的确定 (7)2.3 主轴组件的基本要求 (8)2.4 采用滚动轴承的主轴组件 (9)2.4.1 支承方式的选择 (9)2.4.2 轴承间隙的调整与预紧 (9)2.5 主轴尺寸设计 (9)2.6 主轴组件的刚度计算 (10)2.7 轴承润滑和主轴密封 (11)2.8 本章小结 (11)3 进给传动系统设计 (13)3.1 导轨轴向负载力计算 (13)3.2 导轨的选型 (13)3.3 滚珠丝杠与支承轴承 (14)3.3.1 滚珠丝杠的计算 (14)3.3.2 支承用轴承的选用 (16)3.3.3 承载能力校验 (16)3.4 驱动电机的选型与计算 (17)3.5 主要零部件的精度验算 (18)3.5.1 伺服刚度KR (18)3.5.2 丝杠的轴向拉压刚度 (18)3.5.3 轴承的轴向刚度 (18)3.5.4 滚珠与滚道的接触刚度Kc (19)3.5.5 进给传动系统的综合拉压刚度K (19)3.6 进给传动系统的动态特性分析 (19)3.7 驱动电动机与滚珠丝杠的连接 (19)3.8 本章小结 (20)4 数控机床控制系统设计 (21)4.1 控制系统硬件的基本组成 (21)4.1.1 概述 (21)4.1.2 数控系统的主要性能与规格 (21)4.1.3 主轴和进给轴控制的硬件系统 (22)4.2 数控机床主要的电气控制回路 (23)5 总结................................................. 2错误！未定义书签。
数控机床传动与进给机构设计
随着现代制造业的不断发展，数控技术也越来越普及，数控机床成为了制造业中不可或缺的重要装备。
而数控机床的传动与进给机构的设计，则是数控技术发展的重要支撑。
数控机床传动与进给机构的设计是一项复杂的工作，它需要满足机床设计的要求，同时也要兼顾实际的制造成本和效率。
因此，在进行数控机床传动和进给机构的设计时，需要充分考虑以下几个因素：
1.机床的加工要求。
数控机床广泛应用于各行各业的制造业中，涵盖了从粗加工到精加工的各个方面。
因此，在进行传动和进给机构的设计时，一定要充分考虑机床的加工要求，以便实现高效的加工效果。
2.传动机构的稳定性。
数控机床的传动机构需要保证稳定性，不仅可以提高加工精度，还可以延长机床的使用寿命。
因此，在进行传动机构设计时，一定要注重稳定性，并在设计时进行充分的优化，以保证机床在工作时的稳定性。
3. 进给机构的速度和精度。
进给机构的速度和精度是数控机床中需要考虑的重要因素。
传动机构需要能够提供稳定的速度和精度，以便满足不同工件的加工要求，并最大限度地提高加工效率。
4.数控机床的可靠性。
数控机床的可靠性是非常重要的，因为它直接决定了机床的生产能力和生产效益。
在传动和进给机构的设计中，需要将可靠性作为重要的设计目标，并采用可靠的材料和设计方法，以提高机床的可靠性和可靠性。
总之，数控机床传动和进给机构的设计是数控技术发展的重要基础。
在设计中，需要综合考虑机床的加工要求、传动机构的稳定性、进给机构的速度和精度以及机床的可靠性等多重因素，以保证数控机床的高效、稳定和可靠的工作。
XK5040数控铣床主轴箱,进给机构及控制系统的设计摘要数控机床即数字程序控制机床，是一种自动化机床，数控技术是数控机床研究的核心，是制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的基础。
随着制造技术的发展，现代数控机床借助现代设计技术、工序集约化和新的功能部件使机床的加工范围、动态性能、加工精度和可靠性有了极大的提高。
本文主要对XK5040数控立式铣床及控制系统进行设计，首先分析立式铣床的加工特点和加工要求确定其主参数，包括运动和动力参数；根据主参数和设计要求进行主运动系统、进给系统和控制系统硬件电路设计。
主要进行主运动系统和进给系统的机械结构设计及滚珠丝杠和步进电机的选型和校核；对于控制系统由于这里主要针对经济型数控铣床的设计，这里采用步进电机开环控制，计算机系统采用高性能价格比的MCS-51系列单片扩展系统，主要进行中央处理单元的选择、存储器扩展和接口电路设计。
关键词数控技术；立式铣床；设计ABSTRACTThe numerical control engine bed is the digital process control engine bed, is one kind of automated engine bed, the numerical control technology is the core which the numerical control engine bed studies, is the manufacturing industry realization automation, the network, the flexibility, the integrated foundation. Along with the manufacture technology development, the modern numerical control engine bed with the aid of the modern design technology, the working procedure intensification and the new function part caused the engine bed the processing scope, the dynamic performance, the processing precision and the reliability had the enormous enhancement . 〖资料来源： 毕业设计(论文)网〗This article mainly carries on the design to the XK5040 numerical control vertical milling machine and the control system, first analyzes the vertical milling machine the processing characteristic and the processing request determines its host parameter, including movement and dynamic parameter; Carry on the host kinematic scheme according to the host parameter and the design request, enters for the system and the control system hardware circuit design. Mainly carries on the host kinematic scheme and enters for the system mechanism design and the ball bearing guide screw and electric stepping motor shaping and the examination; Regarding control system because here mainly aims at the economy numerical control milling machine the design, here uses electric stepping motor open-loop control, the computer system uses the high performance price compared to the MCS-51 series monolithic expansion system, mainly carries on the central processing element the choice, the memory expansion and the connection circuit design . 〖毕业设计(论文)咨询QQ：306826066〗Key words Numerical control technology; Vertical milling machine; Design数控机床是一种高技术设备,它可以通过改变数控程序,适应不同零件的自动加工,而且可以采用较大的切削用量,利用软件进行精度校正和补偿,从而提高生产效率、加工精度和加工质量,可以实现工序集中、一机多用,能完成复杂型面的加工。
前言加工中心集计算机技术、电子技术、自动化控制、传感测量、机械制造、网络通信技术于一体，是典型的机电一体化产品，它的发展和运用，开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式，使世界制造业的格局发生了巨大变化。
现在的CAD/CAM、FMS、CIMS，都是建立在数控技术之上。
目前数控技术已经广泛运用于制造业，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。
而加工中心的发展最为重要。
随着科学技术的高速发展，市场上对数控的要求也有很大的改变，正要求数控系统朝着高速、高精度、高可靠性发展，为追求加工效率及更通用化迫使数控机床结构模块化、智能化、柔性化、用户界面图形化，科学计算可视化，内置高性能PLC，多媒体技术应用等方面发展。
加工中心的优点有：1）提高加工质量；2）缩短加工准备时间；3）减少在制品；4）减少刀具费；5）最少的直接劳务费；6）最少的间接劳务费；7）设备利用率高。
总的来说，加工中心的发展动向是高速、进一步提高精度和愈发完善的机能。
本设计说明书以大量图例来说明加工中心的主轴箱设计及横向进给机构的设计的思路。
设计中得到颜竟成教授的悉心指导，在此向他表示诚挚的的感谢。
由于编者的水平和经验有限，加之设计时间较短、资料收集较困难，说明书中难免有缺点和错误，在此恳请读者谅解，并衷心希望广大读者提出批评意见，使本设计说明书能有所改进。
编者2009年6月1. 机床总体方案设计1.1机床总体尺寸参数的选定根据设计要求并参考实际情况，初步选定机床主要参数如下：工作台宽度×长度 400×1600mm×mm工作台最大纵向行程 650mm工作台最大横向行程 450mm工作台最大垂直行程 500mmX、Y轴步进电机 a12/3000iZ步进电机 a12/3000i主轴最大输出扭矩 70公斤力×米主轴转速范围 45～2000r/min主电动机的功率 4kw主轴电动机转速 1500r/min机床外行尺寸（长×宽×高） 2488×1200×2710mm×mm×mm机床净重 500kg1.2机床主要部件及其运动方式的选定1.2.1主运动的实现因所设计的卧式加工中心要求能进行车、铣和镗，横向方向的行程比较大，因而采用工作台不动，而主轴箱各轴向摆放为卧式的机构布局；采用交流无级调速电动机实现无级调速，并且串联有级变速箱来扩大变速范围。
毕业设计（论文）任务书机电工程学院专业学生 XX一、毕业设计(论文)课题 XK714型数控铣床主轴箱的设计及主轴加工工艺二、毕业设计(论文)工作自20XX 年 4 月19 日起至20XX 年 6 月10 日止三、毕业设计(论文)进行地点四、毕业设计(论文)的内容要求(一) 设计之原始数据：原始资料：XK712A 数控铣床样机一台。
主要参数：1、主轴转速（rpm）：50——4500 ；2、Y轴行程400mm；3、主轴跳动：轴向/径向（㎜）0.01/0.01；4、主轴内孔锥度：BT—40# ；(二) 设计计算及说明部分内容：1.计算内容与方案确定：（1）确定数控铣床主轴箱的传动方案；（2）画出主轴传动链简图；（3）电机的选择、主轴轴承的选择；（4）主轴组件的设计，同步带轮的设计；（5）密封和润滑的设计；（6）主轴箱体的设计；（7）各主要部件的强度及刚度的校核计算；2. 设计内容：（1）Pro/E环境下进行产品的设计；（2）主轴箱装配工程图一张以上；（3）各组成零件的零件图4—8张（1#、2#或3#计算机图）；（4）制定主轴的加工工艺，并制作加工工艺卡和进行仿真加工；（5）编写设计（论文）说明书（不少于10000字，word文档输出）；(三) 主要参考资料1、《机床设计手册》，机械工业出版社2、《机械师设计手册》，机械工业出版社3、《机械零件设计手册》，冶金工业出版社4、《工程力学》5、《金属切削机床》上海科学技术出版社6、《材料力学》，高等教育出版社。
7、《互换性与技术测量》中国计量出版社8、《金属切削机床概论》机械工业出版社9、《机械原理》(四)附属专题1、专题外文翻译检索与阅读与设计题目相关的外文资料，并书面翻译2～3篇（2000～3000字（附原文））外文资料。
指导教师接受设计论文任务开始执行日期20XX年4月19 日学生签名摘要高速加工是近年来发展起来的先进制造技术,电主轴是实现机床高速化的核心部件。
1 前言1.1设计的目的本次毕业设计是为了让我们更清楚地综合运用所学的理论知识，独立进行设计，为我们即将走上工作岗位的毕业生打基础。
数控技术的广泛应用给传统的制造业的生产方式，给产品结构带来了深刻的变化，而且也给传统的机械和机电专业的人才带来新的机遇和挑战。
数控机床是一种高科技的机电一体化产品,是精密测量、综合应用计算机技术及现在机械制造技术等各种先进技术相结合的产物。
数控机床作为计算机集成制造系统、实现柔性制造系统和未来工厂自动化的基础已成为现在制造技术中不可缺少的生产手段。
随着我国综合国力的进一步加强和加入世贸组织。
我国经济全面与国际接轨，并逐步成为全球制造中心，我国企业广泛应用现代化数控技术参与国际竞争。
数控技术是制造实现自动化，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因此，将卧式数控加工中心的设计作为毕业设计题目，迎合了装备制造业发展趋势。
目的主要有：(1)、通过对机械设计，掌握伺服电机的工作原理、控制驱动和计算控制方法方式。
(2)、掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算及选用的方法。
(3)、通过设计，使学生全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本组成及其相关知识，学习总体的方案拟定、分析与比较的方法。
(4)、锻炼提高学生应用手册、撰写科技论文的能力及查阅文献资料的能力。
1.2设计任务收集加工中心设计资料，了解数控加工中心的工作原理，对典型卧式数控加工中心的结构进行比较，提出本次设计的总体方案。
了解加工中心进给机构的类型及工作原理，并对Z向进给机构进行详细设计。
设计参数如下：加工中心的加工范围为800×500×600，工作台面尺寸1200×1000主轴输出功率10KW，采用BT40标准刀柄。
2绪论2.1加工中心的构成加工中心是在数控铣床的功能于一身的一种由计算机来控制的自动化程度、高效的机床。
应用加工中心这一概念，还派生了自动交换砂轮的磨削中心；在冲压加工中心自动交换模具的板材加工中心；在电火花加工中自动交换电极等。
数控卧式加工中心主轴箱及进给机构设计加工中心集计算机技术、电子技术、自动化控制、传感测量、机械制造、网络通信技术于一体，是典型的机电一体化产品，它的发展和运用，开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式，使世界制造业的格局发生了巨大变化。
现在的CAD/CAM、FMS、CIMS，都是建立在数控技术之上。
目前数控技术已经广泛运用于制造业，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。
而加工中心的发展最为重要。
随着科学技术的高速发展，市场上对数控的要求也有很大的改变，正要求数控系统朝着高速、高精度、高可靠性发展，为追求加工效率及更通用化迫使数控机床结构模块化、智能化、柔性化、用户界面图形化，科学计算可视化，内置高性能PLC，多媒体技术应用等方面发展。
加工中心的优点有：1）提高加工质量；2）缩短加工准备时间；3）减少在制品；4）减少刀具费；5）最少的直接劳务费；6）最少的间接劳务费；7）设备利用率高。
总的来说，加工中心的发展动向是高速、进一步提高精度和愈发完善的机能。
本设计说明书以大量图例来说明加工中心的主轴箱设计及横向进给机构的设计的思路。
设计中得到颜竟成教授的悉心指导，在此向他表示诚挚的的感谢。
由于编者的水平和经验有限，加之设计时间较短、资料收集较困难，说明书中难免有缺点和错误，在此恳请读者谅解，并衷心希望广大读者提出批评意见，使本设计说明书能有所改进。
1. 机床总体方案设计1.1机床总体尺寸参数的选定根据设计要求并参考实际情况，初步选定机床主要参数如下：工作台宽度×长度 400×1600mm×mm工作台最大纵向行程 650mm工作台最大横向行程 450mm工作台最大垂直行程 500mmX、Y轴步进电机 a12/3000iZ步进电机 a12/3000i主轴最大输出扭矩 70公斤力×米主轴转速范围 45～2000r/min主电动机的功率 4kw主轴电动机转速 1500r/min机床外行尺寸（长×宽×高） 2488×1200×2710mm×mm×mm机床净重 500kg1.2机床主要部件及其运动方式的选定1.2.1主运动的实现因所设计的卧式加工中心要求能进行车、铣和镗，横向方向的行程比较大，因而采用工作台不动，而主轴箱各轴向摆放为卧式的机构布局；采用交流无级调速电动机实现无级调速，并且串联有级变速箱来扩大变速范围。
为了使主轴箱在数控的计算机控制上齿轮的传动更准确、更平稳、工作更可靠，主轴箱主要采用离合器交换齿轮的有级变速。
1.2.2给运动的实现本次所设计的机床进给运动均由单片机进行数字控制，因此在X、Y、Z三个方向上，进给运动均采用滚珠丝杠螺母副，其动力由步进电机通过调隙齿轮传递。
1.2.3数字控制的实现采用单片机控制，各个控制按钮均安装在控制台上，而控制台摆放在易操作的位置，这一点须根据实际情况而定。
1.2.4机床其他零部件的选择考虑到生产效率以及生产的经济性，机床附件如油管、行程开关等，以及标准件如滚珠丝杠、轴承等均选择外购形式。
1.3机床总体布局的确定1.3.1确定主轴箱传动系统方案：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（速度）和一定的变速范围，以便采用不同材料的刀具，加工不同材料、不同尺寸、不同要求的工件，并能方便地实现运动的开停、变速、换向和制动等。
加工中心主传动系统主要包括电动机、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比较简单，这是因为变速功能全部或大部分由主轴电动机的无级调速来承担。
机床上常用的变速电动机有直流电动机和交流变频电动机，在额定的转速上为恒功率变速，通常变速范围仅为2-3；额定转速以下为恒转矩变速，调整范围很大，变速范围可大30甚至更大。
上述功率和转矩特性一般不能满足机床的使用要求。
为了扩大恒功率调速范围，在变速电动机和主轴之间串联一个有级变速箱。
本机床采用交流调速电机变速，为了在变速范围内，满足一定恒功率和恒转矩的要求，为了进一步扩大变速范围，在后面串联机械有级变速装置。
1.3.2确定主轴箱有级变速级数：取变速箱的公比为f ϕ等于电动机的恒功率变速范围dp R ，即dp f R ϕ=，功率特性图是连续的，无缺口和无重合。
如变速箱级数为Z ，则主轴的恒功率变速范围NP R 等于1z z NPdpffRRϕϕ-==变速箱的变速级数可得出： lg lg np fR Z ϕ=主轴要求的恒功率变速范围 2000/4544.4NP R == 电动机的恒功率变速范围 2000/1500 1.34dP R == 取变速箱的公比 1.41dp fR ϕ==故变速箱的变速级数 lg lg 44.511.15lg lg1.41np fR Z ϕ===故通过圆整取 Z=12。
1.3.3确定各齿轮的齿数：在确定齿轮齿数时应注意：齿轮的齿数和不应过大，以免加大两轴之间的中心距，使机床的结构庞大，而且增大齿数和还会提高齿轮的线速度而增大躁声，所以在设计时要把齿数和控制在100120z S ≤～；为了控制每组啮合齿轮不产生根切现象，使最小齿数min 1820Z ≥～，因而齿轮的齿数和不应过小。
受结构限制的个齿轮（尤其是最少齿轮），应能可靠地装到轴上或进行套装；齿轮的齿槽到孔壁或键槽2a m ≥（m 为模数），以保证有足够强的强度，避免出现变形或断裂现象。
应保证：min 122D T m -≥标准直齿圆柱齿轮，其最少齿根直径min min ( 2.5)D m z =-，代入上式可得： min 26.5T Z m≥+式中：min Z ——齿轮的最少齿数； m ——齿轮模数；T ——齿轮键槽顶面至轴心线的距离。
由于此传动在同一变数组为同模数传动，各对齿轮的齿数的齿数之比，必须满足传动比；当各对齿轮的模数相同，且不采用变位齿轮时，则各对齿轮的齿数和必然相等，可列出：1212j jj j j zz u zsz z =+=式中：12.j j z z ——分别为J 齿轮副的主动与从动齿轮的齿数； j u ——J 齿轮副的传动比； z s ——齿轮副的齿数和。
由上述公式可得：12111j j zjj zju szu s zu =•+=•+因此，选定了齿数和Z S ，便可以计算出各齿轮的齿数，或者由上式确定出齿轮副的任一齿轮后，用上式算出另一齿轮的齿数。
查表选择齿轮的齿数：31212121123212342721..4755603730.53608024.9640a a ab b b b bc c c cd d z z z z z zz z z z zz zz=======其中a 代表二轴，b 代表三轴，c 代表四轴，d 代表主轴。
1.3.4拟定主运动转速图：由上述计算得，12级转速各传动组中传动数的确定方案有：12=4×3 ，12=3×4 ，12=3×2×2， 12=2×3×2， 12=2×2×3按照“前多后少”的原则，确定各传动组的传动副数为12=3×2×2。
根据“前密后疏”的原则，确定基本组在前，后面依次扩大，因此得结构式为13612322=⨯⨯，第二扩大组的两个传动比连线之间，相距格数应为326n b Z Z =⨯=•，变速范围是661.418ϕ=≈，在允许的范围内，所选定的结构式共有三个传动组。
因此变速机构需要四轴，再加上电动机轴共五轴，故转速图有五条竖线。
由于齿轮传动比受到124U ≤≤的限制，现在传动组C 的变速范围为68ϕ=。
可知这个传动组中两个传动副的传动比必然是极限值，即122411,24c c u u ϕϕ====该传动组的升降速度传动比都达到了极限值，就确定了轴Ⅲ的六级转速只有一种可能，即为180～1000r/min 。
轴Ⅱ-Ⅲ之间，两条传动比连线间应相距3格，取12211, 1.412b b uu ϕϕ====，因此，确定轴Ⅱ的转速为355～710 r/min 。
对于轴Ⅰ，取 12332111111,,2.824 1.41a a a u u u ϕϕ======于是决定了轴Ⅰ的转速为1000 r/min ，电动机轴与轴Ⅰ之间为齿轮传动，传动比为1000：1440，综合上述，主轴的调速范围：45.63.90.125.180.250.355.5000.710.1000.1400.2000。
转速图如下：图2.1 加工中心转速图2.主运动的设计计算2.1电动机的选择2.1.1电动机的功率的计算查《机床主轴/变速箱设计指导》：端铣：硬质合金端铣刀，铣刀材料是45号钢； 1） 主切削力0.750.850.731.00.13118c epzf a da n F z-=公式中背吃刀量34,4,a mm ≈=:取a ，()0.40.80.8160d d mm ==:e 侧吃刀量a 取 每齿进给量()()0.10.2/,0.2/zzmm z mm z ff ≈=:取刀具直径200d mm =铣刀齿数z=4,选100/c m s v = 铣刀转速0.750.850.731.00.130.850.750.750.131181181600.2200416041706.3c ep z Nf a da n F z--==⨯⨯⨯⨯⨯⨯=所以主切削力0.750.850.731.00.130.850.750.750.131181181600.2200416041706.3c ep z Nf a da n F z--==⨯⨯⨯⨯⨯⨯=2）切削功率铣削过程中消耗的功率c p 主要按圆周切削力C F 和铣削速度c v 进行计算1706.31002.8410006060ccckw kw vF pπ⨯===⨯⨯进给运动也消耗一些功率f P ，一般情况下0.15C f P P ≤，所以总的切削力功率1.15p p p m c f=+≤ ，由此可估算铣床主电动机的功率；()mEppηη≥-式中铣床传动效率，取()η=0.85，1.15 1.152.843.840.85EP P kw kw η⨯∴≥==2.1.2电动机参数的选择在选择电动机时，必须使得P P ≥总额定，根据这个原则，查《机械设计手册》选取Y112M-4型电动机，功率为4kw 。
其基本参数如下(单位为mm): 满载转速为1440r/min2.2齿轮传动的设计计算由于直齿圆柱齿轮具有加工和安装方便、生产成本低等优点，而且直齿圆柱齿轮也能满足传动设计要求，所以本次设计选用渐开线直齿圆柱齿轮传动；主轴箱中的齿轮用于传递动力和运动，它的精度直接与工作的平稳性、接触误差及噪声有关。
