数控机床主轴总体设计说明

数控车床主轴箱设计一、设计题目Φ400 毫米数控车床主轴箱设计。

主轴最高转速4000r/min ，最低转速30r/min ，计算转速 150r/min ，最大切削功率 5.5kw。

采用交流调频主轴电机，其额定转速 1500r/min ，最高转速 4500r/min 。

二、主轴箱的结构及作用主轴箱是机床的重要的部件，是用于布置机床工作主轴及其传动零件和相应的附加机构的。

主轴箱采用多级齿轮传动，通过一定的传动系统，经主轴箱内各个位置上的传动齿轮和传动轴，最后把运动传到主轴上，使主轴获得规定的转速和方向。

主轴箱为数控机床的主要传动系统它包括电动机、传动系统和主轴部件它与普通车床的主轴箱比较，相对来说比较简单只有两极或三级齿轮变速系统，它主要是用以扩大电动机无级调速的范围，以满足一定恒功率、和转速的问题。

三、主传动系设计机床主传动系因机床的类型，性能，规格尺寸等基本因素的不同，应满足的要求也不一样。

再设计时结合具体机床进行具体分析，一般应满足下属基本要求：1）满足机床使用性能要求。

首先应满足机床的运动性能能，如机床的主轴有足够的转速范围和转速级数。

传动系设计合理，操纵方便灵活、迅速、安全可靠等。

2）满足机床传递动力要求。

主电动机和传动机构能提供和传递足够的功率和转矩，具有较高的传动效率。

3）满足机床工作性能要求。

主传动中所有零部件要有足够的刚度、精度、和抗振性，热变形特性稳定。

4）满足产品设计经济性的要求。

传动链尽可能简短，零件数目要少，以节省材料，降低成本。

5）调整维修方便，结构简单、合理、便于加工和装配。

防护性能好，使用寿命长。

四、主传动系传动方式由题目知，我们设计的主轴箱传动方式为交流电动机驱动、机械传动装置的无级变速传动。

再者，本题目中对精度要求一般，因此选用集中传动方式。

另外主轴箱结构设计只需达到结构紧凑，便于集中操作，安装调整方便即可。

五、电动机的选择按驱动主传动的电动机类型可分为交流电动机驱动和直流电动机驱动。

第1篇一、项目背景随着现代工业技术的飞速发展，主轴作为机械加工设备的核心部件，其性能直接影响着加工精度、效率和生产成本。

本设计方案旨在为某新型高精度机床的主轴系统提供一套科学、合理的设计方案，以满足市场需求，提高产品竞争力。

二、设计目标1. 提高主轴转速和精度，满足高速、高精度加工要求；2. 优化主轴结构，提高整体刚度和稳定性；3. 降低能耗，提高能源利用率；4. 便于维护和更换，降低维修成本；5. 具有良好的经济性和市场竞争力。

三、设计方案1. 主轴结构设计（1）主轴材料选择主轴材料应具备高强度、高硬度、高耐磨性和良好的热稳定性。

本方案采用GCr15钢作为主轴材料，该材料具有优异的加工性能和热处理性能，可满足主轴的力学性能要求。

（2）主轴结构设计主轴采用整体式结构，主要包括以下几个部分：1）主轴前部：包括主轴前端、键连接、轴承座等；2）主轴中部：包括主轴主体、主轴后端、主轴轴颈等；3）主轴后部：包括主轴尾座、尾座轴承、尾座连接等。

（3）主轴结构优化1）提高主轴刚度：通过增加主轴壁厚、采用阶梯轴结构等措施，提高主轴的刚度，降低振动，提高加工精度；2）优化主轴重量分布：合理设计主轴重量分布，降低主轴重心，提高主轴的稳定性；3）提高主轴耐磨性：在主轴关键部位采用耐磨涂层，提高耐磨性，延长使用寿命。

2. 主轴轴承设计（1）轴承类型选择本方案采用双列角接触球轴承作为主轴轴承，该轴承具有较高的精度、刚度和承载能力，适用于高速、高精度加工。

（2）轴承配置主轴轴承配置采用对称布局，前后轴承均采用双列角接触球轴承，以保证主轴的径向和轴向定位精度。

（3）轴承间隙调整为满足主轴的转速和精度要求，采用预紧力调整轴承间隙，确保轴承在工作过程中保持稳定的精度。

3. 主轴润滑系统设计（1）润滑方式选择本方案采用循环润滑方式，通过油泵将润滑油送至主轴轴承，实现轴承的充分润滑。

（2）润滑系统组成润滑系统主要由以下部分组成：1）油箱：用于储存润滑油；2）油泵：将润滑油送至主轴轴承；3）油过滤器：过滤润滑油中的杂质；4）油冷却器：降低润滑油温度；5）油管路：连接油箱、油泵、油过滤器、油冷却器等。

本科毕业设计论文题目数控机床电主轴结构设计系别机械工程系专业机械设计制造及其自动化班级机械002班学号10040103 学生姓名冀璐指导老师王恪典2014年6月摘要数控加工技术将高柔性，高精度，高速加工技术融为一体，可以解决机械产品制造中的诸多难题，如获得特殊的加工精度和表面质量。

因此，高速数控机床是装备制造业的技术基础和发展方向之一，是装备制造业的战略性产业，其技术水平的高低和拥有量的多少也是衡量一个国家制造业水平高低的标志。

高速加工技术的迅猛发展和高速数控机床需求量的快速增长，而超高速电主轴是实现高速数控加工技术的重要部件，因此对高速电主轴技术提出了新的要求和挑战。

作为高速数控机床的核心部件，电主轴是高速主轴中的一种理想结构，电主轴是一种智能型功能部件，不但转速高，功率大，还具有控制主轴温升与振动等机床运行参数的功能，因此是承载高速切削技术的主体之一，其性能的好坏在很大程度上决定了整台机床的加工精度和生产效率。

本文以额定转速20000r/min，功率4kw，为设计要求进行相应的结构设计，设计内容包括：（1）电主轴的主轴尺寸设计，根据额定转速20000r/min，功率4kw和基本的机械设计知识。

确定最小轴向尺寸，同时根据相应的计算确定最长外伸端。

并以此确定主轴的整体尺寸。

（2）轴承的选择与冷却系统的设计，轴承的选用混合陶瓷球轴承，其具有高速，高刚度，大功率，长寿命的特点。

冷却系统采用外置水冷。

（3）电主轴壳体尺寸的设计，根据上面的设计完成壳体的相应设计，并使西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）其满足壳体设计的相应要求。

特别是尺寸精度的要求比较高，壳体的尺寸精度直接影响主轴的综合精度。

关键词：电主轴,主轴,轴承,冷却系统,壳体精选资料ABSTRACTThe highly flexible CNC machining technology,high-precision,high-speed machining technology integration can solve mechanical products in the manufacture of many problems,such as access to special machining accuracy and surface quality. Thus , high-speed CNC machine tools is one of the technology infrastructure and the development direction of the equipment manufacturing industry,equipment manufacturing industry is a strategic industry,the technology and the level of ownership is also a measure of how much the level of a country's manufacturing signs. The rapid development of fast-growing and high -speed machining technology CNC machine tools西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）demand,while the ultra high-speed spindle is an important component to achieve high-speed CNC machining technology,so the high-speed spindle technology raised new demands and challenges. As a core component of the high-speed CNC machine tools,spindle structure is an ideal high-speed spindle , the spindle is an intelligent features,not only high speed, high power, but also has control of the spindle vibration,temperature and operating parameters of the machine function,and therefore one of the main bearing high-speed cutting technology, its performance largely determines the machining accuracy and efficiency of the whole machine . In this paper, the rated speed 20000r/min, power 4kw, corresponding to thedesign requirements for structural design , design elements include :(1)Spindle spindle size of the design,according to the rated speed 20000r/min, power 4kw and basic knowledge of mechanical design . Determine the minimum axial dimension , while identifying the longest extended end according to the corresponding period. And thus determine the overall size of the spindle.(2)Selection and design of the cooling system of the bearing , the selection of hybrid ceramic bearing ball bearing , which has the characteristics of high-speed, high stiffness , high power, long life . Cooling system uses an external water cooling.精选资料(3)Spindle housing size design, according to the above design is completed the appropriate design of the housing and make housing designed to meet the corresponding requirements . Especially the dimensional accuracy requirements are relatively high, the dimensional accuracy of the housing directly affects the integrated precision spindle .KEY WORDS:Electric Spindle,Bearing spindle,Cooling system ,Housing select西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）目录摘要............................................................................................................... I ABSTRACT ..................................................................................................... III 1 绪论.. (1)1.1 论文的研究背景及意义 (1)1.1.1 论文研究的背景 (1)1.1.2 论文研究的意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.2.1 国内研究现状 (2)1.2.2 国外研究现状 (4)精选资料1.3 国内外数控机床电主轴的未来的发展趋势 (5)1.3.1电机的研发 (5)1.3.2轴承的研发 (6)1.4 本论文研究的目的和内容 (8)2 电机驱动形式、控制方式 (9)2.1电主轴的结构图 (9)2.2 电主轴结构设计要求 (10)2.2.1 设计要求; (10)2.3 引言： (10)2.4 电机的控制形式： (11)2.4.1 普通变频驱动和控制 (11)2.4.2 矢量控制驱动器的驱动和控制 (12)2.5 电主轴控制形式和驱动形式的选择 (13)3 主要零部件的设计 (14)3.1 轴承的选择 (14)3.1.1 引言 (14)3.1.2 主轴最小截面的估算： (15)3.1.3 轴承选择： (15)3.1.4 轴承参数的确定： (15)3.1.5 轴承的润滑方式： (16)3.1.6 轴承的排列方式： (16)3.1.7 轴承预载荷的确定： (17)西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）3.2 电主轴主轴的设计 (17)3.2.1 引言 (17)3.2.2 主轴的外伸端及跨距的计算： (17)3.2.3 主轴的径向尺寸： (20)3.2.4 主轴的校核： (20)3.3 转子和定子的设计 (22)3.3.1 引言 (22)3.3.2 动态过盈和静态过盈计算 (22)3.3.3 转子与定子配合的选择 (24)3.3.4 定子与转子配合公差的校核 (24)3.4 轴承寿命的估算 (24)3.4.1 引言 (24)3.4.2 轴承寿命的分析： (24)3.4.3 轴承寿命计算公式 (25)3.4.4 角接触球轴承滚珠的偏心率的计算 (25)3.4.6 陶瓷球的离心力的计算： (26)L的计算： (27)3.4.7103.4.8 R的计算如下所示： (27)L的计算 (28)3.4.9 轴承4 辅助系统的设计 (31)4.1 冷却系统的设计 (31)4.1.1 引言： (31)精选资料4.1.2 电主轴发热分析： (31)4.1.3 机械损失: (32)4.1.4 电损耗： (32)4.1.5 磁损耗： (33)4.1.6 陶瓷球轴承的发热计算： (34)4.2 冷却液流量的及冷却油管直径的确定 (35)4.2.1 引言 (35)4.2.2 冷却液流量的确定： (35)4.2.3 管道的尺寸确定 (36)4.3 润滑系统的选择： (37)4.4 电主轴轴壳的尺寸 (37)4.4.1 引言： (37)4.4.2 轴壳的尺寸 (37)5 结论与展望 (38)致谢 (41)参考文献 (44)可修改编辑1 绪论11 绪论1 绪论1.1 论文的研究背景及意义1.1.1 论文研究的背景随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品日趋精密复杂，且要求频繁改型，特别是在宇航，造船，军事等领域所需的机械零件，精度要求高，形状复杂，批量小。

CK0630数控机床设计说明书CK0630数控车床设计目录前言 ....................................................................1 第一章总体方案 ...........................................................3 1.1调查研究 (3)1.2总体布局 (3)1.3总联系尺寸图设计 (4)1.3.1 各部件的选择 (4)1.3.2 尺寸联系土的作用及内容 (4)1.3.3 联系尺寸图设计心得 (4)第二章车床总体设计 (6)2.1 车床设计应满足的基本要求 (6)2.1.1 能适应一定的工艺范围 (6)2.1.2 保证加工精度和表面粗糙度 (6)2.1.3 较高的生产率及自动化程度 (6)2.1.4 操作方便和使用安全可靠 (6)2.1.5 成本低 (6)2.2 车床总体布局 (6)2.2.1 车床总体布局的影响因素 (6)2.2.2 机床主要参数的确定 (7)第三章单元传动装置 (9)3.1 同步带传动设计 (9)3.1.1 同步带的应用和特点 (9)3.1.2 同步带的结构和规格 (9)3.1.3 带轮的结构和尺寸 (9)3.1.4 同步带传动的设计计算 (9)3.1.5 同步带传动的安装要求 (10)3.2 滚珠丝杠螺母传动装置 (10)3.3 进给伺服系统设计 (11)3.4 导轨的设计 (12)3.4.1 导轨的功用、分类和基本要求 (12)3.4.2 滑动导轨 (12)3.4.3 滚动导轨的结构类型及其特点 (12)第四章轴承的选用............................................................................ .. (14)II常州工学院毕业设计第五章刀架的设计............................................................................ . (16)5.1 设计简介..........................................................................................16 5.2 刀盘传动结构 (16)5.3 蜗轮及蜗杆的选用与校核 (16)5.3.1 蜗杆传动的组成和特点............................................................................16 5.3.2 蜗轮、蜗杆的选材原则.......................................................................16 5.4 蜗轮蜗杆的计算........................................................................................18 5.4.1 确定主要参数.. (18)5.5 蜗杆传动的润滑.......................................................................................21 5.6 蜗轮蜗杆传动...................................................................................21 5.7 轴的计算 (21)5.8 棘轮转动 (24)第六章结论 ............................................................25 总结 .....................................................................26 致谢 .................................................................. 288 参考文献 .. (29)III常州工学院毕业设计摘要本文介绍了PFMS的车削单元，是一种型号为CK0630数控车床。

. .. .摘要数控车床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。

是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。

数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。

数控车床是数控机床的主要品种之一,它在数控机床中占有非常重要的位置,几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。

因此了解数控车床的结构与工作原理是操作、维修、改进数控车床的前提,也是设计一款数控车床的基本。

基于此本文介绍了数控车床的主轴系统、伺服进给系统、刀架系统等的特点、设计要求及结构特点,对于系统部件也作了介绍。

关键词：数控车床主轴系统伺服进给系统刀架系统. .. .AbstractNumerical-controlledLathe isa electromechanicalintegrationproduct,which is multinomial technology for one-piece. Numerical- -controlled Lathe is multituded by mechanism、 electric 、hydraulic、 pressure,pneumatic、 electrino、information and so on. It is main working machine andpossesses high precision、 high efficiency、high automation and high flexibility in the mechanical manufacturing equipment.The technology capability of Numerical-controlledLathe and percentage of machine output and in possession of amount is one of the important signal weighting the whole level of one state national economy extend and commercial manufacture Numerical-controlledLathe isone of main variety of Numerical-controlled Machine,it take a important place in the Numerical-controlled Machine,and for decade years,it is given the prevalence regard from all the world and get the prompt develop.Therefore study the structure and working principle is the premise of operate、maintain、improve Numerical-controlledLathe, also it is thebasic of designing Numerical-controlledLathe.Introduced the characteristics, the design request and the structure characteristicsesof Principal axis system 、Servosystem and Tools systemof Numerical-controlledLathe according to this text, also made a introduction for the system parts.Keywords: NCLathe Principal axis systemServo systemTools system. .. .目录第一章概述 (1)一数控机床的产生与发展 (1)二数控机床的组成与适用围 (1)三数控机床的特点与分类 (3)四数控技术的发展趋势 (4)第二章设计基本思想和主要参数 (5)一课题要求 (5)二设计思想 (5)第三章主轴系统设计与结构 (7)一主传动系统概述 (7)二主轴驱动装置、工作特性及速度控制 (8)三主轴部件 (9)四主传动系统设计与结构说明 (13)第四章进给系统设计与结构 (15)一进给传动系统概述 (15)二交流伺服驱动装置及调速 (17)三位置检测装置 (18)四进给传动机构 (20)五进给传动系统结构说明 (22)总结 (26)参考文献 (27). .. .第一章概述一数控机床的产生及发展科学技术的不断发展,对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。

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。

. . .0 引言这次毕业设计中,我所从事设计的课题是经济型数控车床主传动机构设计。

此类数控车床属于经济型中档精度机床，这类机床的传动要求采用手动与电控双操纵方式，在一定围实现电控变速。

总体的设计方案就是对传动方案进行比较，绘出转速图，对箱体及部结构进行设计，包括轴和齿轮的设计、校核等。

为什么要设计此类数控车床呢？因为随着我国国民经济的不断发展，我国制造业领域涌现出了许多私营企业，这些企业的规模普遍不大，没有太多的资本。

一些全功能数控系统，其功能虽然丰富，但成本高，对于这些中小型企业来说购置困难，但是中小型企业为了发展生产，希望对原有机床进行改造，进行数控化、自动化，以提高生产效率。

我国机床工业的发展现状是机床拥有量大、工业生产规模小，突出的任务就是用较少的资金迅速改变机械工业落后的生产面貌，使之尽可能提高自动化程度，保证加工质量，减轻劳动强度，提高经济效益。

我国是拥有300多万台机床的国家，而这些机床又大量是多年累积生产的通用机床，自动化程度低，要想在近几年用自动和精密设备更新现有机床，不论是资金还是我国机床厂的能力都是办不到的。

因此，普通机床的数控改造，大有可为。

它适合我国的经济水平、教育水平和生产水平，已成为我国设备技术改造主要方法之一。

目前，我国经济型数控系统发展迅速，研制了几十种简易数控系统，有力地促进了我国数控事业的发展。

经济型数控机床系统就是结合现实的生产实际，我国的国情，在满足系统基本功能的前提下，尽可能地降低价格。

经济型数控车床有许多优点。

1）其降格便宜，且性能价格比适中，与进口标准数控车床相比，前者只需一万元左右，后者则需十万甚至几十万元。

因此，它特别适. . . .合于改造在设备中占有较大比重的普通车床，适合在生产第一线大面积推广。

从提高资本效率出发，改造闲置设备，能发挥机床的原有功能和改造后的新增功能，提高机床的使用价值。

2）适用于多品种、中小批量产品的适应性强。

在普通车床上加工的产品，大都可在经济型数控车床上进行。

数控车床主轴系统分析报告学院：机械工程学院班级：09创新一班姓名：学号：*******xxxMJ-50数控车床主轴结构下图为MJ-50数控车床主轴结构。

交流主轴电动机通过带轮15把运动传给主轴7 。

主轴前支承由一个双列圆柱滚子轴承1 1和一对角接触球轴承1 0组成，轴承11用来承受径向载荷，两个角接触球轴承分别承受两个方向的轴向载荷，另外还承受径向载荷。

松开螺母8的锁紧螺钉，就可用螺母来调整前支承轴承的间隙。

主轴的后支承为双列圆柱滚子轴承14，轴承间隙由螺母1和螺母6来调整。

主轴的支承形式为前端定位，主轴受热膨胀向后伸长，前后支承所用双列圆柱滚子轴承的支承刚性好，允许的极限转速高。

前支承中的角接触轴承能承受较大的轴向载荷，且允许的极限转速高。

主轴所采用的支承结构适宜高速大载荷的需要。

主轴的运动经过同步带轮16、同步带轮3以及同步带2带动脉冲编码器4，使其与主轴同速运转。

脉冲编码器用螺钉5固定在主轴箱体9上。

1、主传动系统的传动方式：机床主传动系统可分为无极变速传动和有级变速变速传动。

与普通机床相比，数控车床的主传动采用交、直流主轴调速电动机，电动机调速范围大，并可无级调速，使主轴箱结构大为简化。

为了适应不同的加工需要，数控车床的主传动系统有一下三种传动方式：1.1由电机直接驱动：主轴电机与主轴通过联轴器直接连接，或采用内装式主轴电动机直接驱动，如下图a所示。

采用直接驱动大大简化了主轴箱结构，能有效提高主轴刚度。

这种传动的特点是主轴转速的变化、出去转矩与电机的特性完全一致。

但由于主轴的输出功率和转矩特性直接决定于主轴电动机的性能，因而使这种变速传动的应用受到了一定的限制。

1.2采用定比传动：主轴电动机经定比传动传递给主轴，如下图b所示。

定比传动可采用带传动或齿轮传动，带传动具有传动噪声小、振动小的有点，一般应用在中小型数控车床上。

采用定比传动扩大了直接驱动的应用范围，即在一定程度上能满足主轴功率与转矩的要求，但其变速范围仍与电动机的调速范围相同。