数控加工中心多主轴系统设计分析

双主轴数控镗铣床系统设计摘要:本文所设计的数控双主轴数控镗铣机床为一体化设计,集成了机、电、液,机床采用了卧式60°倾斜床身导轨形式,具有结构紧凑、布局先进合理、排屑性能好、操作方便等优点,而且便于配置工业机器人,为全自动和无人化生产提供了方便。

在机床的防护方面,采用全封闭的框架结构,达到了内外同时防护的设计目的,可以有效地对避免冷却液、油和铁屑进入机床内部。

同时便于对机床的维护。

关键词:双主轴数控镗铣床中图分类号:tg53 文献标识码:a 文章编号:1674-098x(2011)07(b)-0067-01目前的机床设计,常采用单主轴设计,也有少数采用平行双主轴设计形式的,但在加工具有复杂结构的部件时,普通的单主轴数控机床在切削功能上就受到很大的限制,无法达到加工的要求,为了完成加工工作,不得不采用价格昂贵的大型加工中心。

基于以上情况,设计开发一种双主轴数控机床就变得尤为迫切。

为了达到提高加工效率、降低机床成本的目的,在本文的设计中采用了同轴双套主轴结构。

1 机床性能特点本数控镗铣机床采用三轴控制的卧式结构,当左侧主轴完成加工后,右侧主轴会自动夹持已完成加工的部件,这样机床就可以对零件未加工的部位进行镗铣加工,从而大大提高了加工的效率。

本机床适用于航天航空,化工,汽车等行业零件的加工。

本机床可以加工盘类零件和轴类零件,并可以根据要求对这类零件进行各种端面、曲面及螺纹的车削加工。

实现了对零件加工的一次夹持多工序加工,使得一套机床具有多种功能,使之成为高效高速的数控镗铣机床。

本机床的数控系统采用德国s主emens 840d数控系统,左主轴和右主轴分别采用13/18kw的交流主轴伺服电机和10.1/13kw的1ph2型内置式交流电主轴,左主轴电机通过皮带将动力传递到主轴上,右主轴由电主轴直接驱动主轴。

在右主轴上安装扮杠螺母,使其可以在纵向上作可编程运动,从而可实现更多可能的加工方案。

先进的1fk型交流伺服电机控制x、z1、z2车的进给。

五轴加工中心数控编程技巧分析摘要：五轴加工中心是机械工业生产中极为重要的设备，具有加工范围广、精度高、速度快的特点，可以对各类零部件进行高效加工。

五轴加工中心数控编程技巧的应用有利于提升加工效率，保证加工质量，程序员在进行五轴加工中心的数控编程时需要注意科学分析数控机床、明确坐标系确定方法、关注编程中刀具补偿、选用恰当的编程方法并优化编程中的工艺处理，进一步强化数控编程质量，提升五轴加工中心的工作效率。

关键词：五轴加工中心；数控编程；技巧五轴加工中心的五轴联动设计是工业生产中进行零件加工的重要技术，可以对大型三维立体曲面等零件进行加工，具有极高的应用价值。

而数控编程技术的应用能够对五轴联动加工系统进行多元化控制，调整加工速度、空走速度、落刀速度等数值，保证加工效率与质量。

在五轴加工中心的数控编程中，合理运用编程技巧可以减少程序编写的工作量，提升加工效率、优化工业生产过程，为此应该重视五轴加工中心数控原理分析，并对具体的编程技巧进行研究，合理的运用相应技巧完成程序编写。

一、五轴加工中心数控系统控制原理五轴加工是数控机床加工的一种模式，是在X、Y、Z三个移动轴基础上加任意两个旋转轴的五轴联动加工系统，可以让加工刀具在五个自由度上进行定位与连接，能够实现几何形状复杂的零件加工。

五轴加工中心是五轴加工所采用的机床，可进行各类复杂零部件加工，包括有自由曲面的机体零部件、涡轮机零部件等，能够提高零件加工效率。

五轴加工中心的五轴联动加工具有更广的适应性，可以对直纹面类零件进行加工，提高其工作效率[1]。

在立体型面加工时，五轴加工可以采用铣刀端面逼近立表面进行加工，减少走刀次数，降低残余高度，提高加工效率与表面质量。

此外，五轴数控加工可以一次装夹完成工件多表面、度工序加工，在提高工作效率的同时，确保相互位置的精度，具有极高的应用价值。

五轴加工中心数控系统是运用编程软件完成编程，进而实现数字化控制的过程，通常需要由编程人员与机床操作人员密切配合，保证其程序编写的科学性与准确性。

摘要本设计是以CK6140数控车床主轴部件为主要内容。

讲述了数控机床的结构设计要求：提高机床的结构刚度，提高机床结构的抗振性，以及减少机床的热变形。

主要设计主轴的前端轴径的大小和形状、主轴跨距的计算及前后支撑的类型和轴承的选用。

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，在设计的过程中为主要考虑对象。

关键词：主轴回转精度；轴承精度；最优跨距；前端悬伸量目录绪论 (1)一、主轴的用途及设计要求 (2)二、有关零件的分析 (5)（一）零件的结构特点 (5)（二）加工工艺性 (6)三、基准的选择 (7)（一）有关基准的选择说明 (7)（二）确定零件的定位基准 (8)四、轴类零件的材料、毛坯及热处理 (9)（一）轴类零件的材料 (9)（二）轴类毛坯 (9)（三）轴类零件的热处理 (9)五、制定加工工艺路线 (10)（一）主轴加工工艺过程分析 (10)（二）工艺路线的拟定 (11)（三）车床主轴机械加工工艺过程卡 (14)（四）加工余量的确定 (15)六、轴类零件的检验 (17)（一）加工中的检验 (17)（二）加工后的检验 (17)结论 (18)参考文献 (19)致谢 (20)绪论机床技术参数有主参数和基本参数，他们是运动传动和结构设计的依据，影响到机床是否满足所需要的基本功能要求，参数拟定就是机床性能设计。

主参数是直接反映机床的加工能力、决定和影响其他基本参数的依据，如车床的最大加工直径，一般在设计题目中给定，基本参数是一些加工尺寸、机床结构、运动和动力特性有关的参数，可归纳为尺寸参数和动力参数。

通用车床工艺范围广，所加工的工件形状、尺寸和材料各不相同，有粗加工又有精加工；用硬质合金刀具有用高速钢刀具。

因此必须对所设计的机床工艺范围和使用情况全面的调研和统计，依据某些典型工艺和加工对象，兼顾其他的可能工艺加工的要求，拟定机床技术参数，拟定参数时，要考虑机床发展趋势和同国内外类机床的对比，使拟定的参数最大限度地适应各种不同的工艺要求和达到机床加工能力下经济合理。

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。

基于UG的数控多轴加工工艺优化和工装夹具设计摘要：随着现代制造业的发展，许多企业不再一味地追求高品质、高效率的生产，而是将更多的精力放在了优化CNC多轴加工工艺和工装夹具的设计上。

“科技是第一生产力”，在劳动者、生产对象、生产工具这三大要素中，除了要熟练地运用生产工具外，还需要熟练地掌握生产技术。

为了适应多样化的市场需求，必须对CNC工艺进行持续的改善，并设计出更加可靠的工装夹具，以达到交货周期，提高质量。

关键词：多轴加工；工装夹具；机床仿真前言本文主要介绍了两种大型工件的加工方法，其中金属半环是一类具有复杂外形和易于变形的多面体件；由于其特殊的外形，使其不易进行装夹，且工件易发生变形、弯曲等工艺难题。

但是，电机外壳是一种批量大、表面质量高的产品，采用常规的工艺，必然会导致产品的外观品质下降。

本文主要介绍了UG/CAD软件，对两种不同类型的零件进行了工艺分析，并对其进行了多轴数控加工所需的模具夹具进行了详细的描述。

采用UG/CAM软件实现了两种不同类型的多轴CNC编程。

它是根据机床四、五轴的旋转特点，利用特殊的工具夹具，进行特殊的刀具定制，实现多轴的定点加工。

通过UG刀道模拟功能，对刀具刀柄、工装夹具、工件之间是否存在干涉、过切等问题进行了分析。

最后，对加工过程进行了后置处理，并产生了数控程序。

1、概念1.1UG的CAD模块与CAM模块UG的CAD主要包括实体建模、特征建模、自由形状建模、工程绘图、组装等。

CAM模块则提供数控加工CLSFS的创建和编辑功能，包括铣、车、线切割；此外，它还支持了图形后处理和机器数据生成，并提供了生产资源管理系统、切削仿真、图形刀轨编辑工具，如机床模拟及其他模拟及辅助处理。

1.2多轴定点加工多轴方向切削是多轴加工中普遍采用的一种方法，它的多轴定位主要是用来控制加工过程中的刀具轴和程序座标仪Z轴的向量。

1.3数控多轴机床加工技术概述1.3.1原理通常，CNC多轴加工是一种三个以上的连杆加工，是一种精加工作业方式，5轴多轴加工工艺是世界各国衡量其工业化程度的重要指标，这一技术在船舶、航天、模具、汽车等领域有着广泛的应用。

试谈数控机床、加工中心的结构设计中国纺织大学　狄　岚 宁江机床厂 狄锦如 摘要　数控机床、加工中心为了适应高速、高效、高精度,受大负荷的需要,需在主轴组件、导轨设计上改进,在传动连接件上采用胀套式,防护罩上采用全封闭式以及在夹紧机构等上采用浮动夹紧方法等。

关键词　主轴组件　导轨　传动件胀套式　防护罩　夹紧机构 虽然数控机床、加工中心是由普通机床发展而来,但要满足高速、高效、高精度又要能承受大负荷,普通机床的传统结构已不能满足要求。

在加工中心等机床设计上必须采用一些适合于数控机床的结构。

1　主轴组件结构 (1)前轴承　原来的双联轴承(图1a )已满足不了大负荷的要求,应改用三联或四联角接触球轴承(图1b )。

图1　主轴前轴承组件结构1、4、111法兰盖2、71轴承3、91锁紧螺母　51前挡圈61后挡圈　81前调整螺母　101前挡油盖　121主轴 (2)原来图1a 中修法兰盖1的端面保证不了端面与孔的垂直度要求。

为了提高轴承的调整精度应改为如图1b 中用挡圈5、6修磨调整式,以便提高修磨精度。

为了保证三个轴承的外圈互相压紧,法兰盖4外端面外应有0.1～0.15mm 间隙。

(3)图1a 所示的锁紧螺母3,在锁紧时不能保证端面的垂直度,应改为如图1b 中的用两个螺母8、9。

8为调整螺母,9为锁紧螺母,调整与锁紧分开,两者端面不接触,等调整好后,再用螺钉把两者固定。

可避免锁紧螺母的歪斜影响。

(4)为了提高轴承的寿命,防止加工时灰尘、油污进入轴承增加磨损,应如图1b 所示在加工过程中用压缩空气向孔口吹气,气缝口的间隙为0.2mm 。

吹气能起到很好的清洁效果。

但是这种结构较复杂,要求不高时可改用图1c 结构,前法兰盖与轴配合处采用螺旋密封(只适用于单向转动的主轴),其赶油方向要特别注意。

若把方向搞错,则不但不能密封,相反的却把冷却液赶向漏出方向,则使泄漏量大为增加,使轴承污染更严重,即使是油脂润滑轴承,会使温升大增,并对轴承寿命不利。

数控加工中心四轴加工技术的应用技巧分析摘要：在现代航空航天领域，工业生产中数控加工中心占据的地位越来越重要。

数控加工中心的应用不但能够提升加工效率，同时还能够更好的保障所加工机械零部件的精度。

在当前数控加工中心四轴加工是最为常见的一种加工方式。

文章分析了四轴加工技术的特点，并探讨了其应用技巧，以期能够给行业工作人员提供有益参考。

关键词：数控加工中心；四轴加工；应用技巧目前，四轴加工技术被广泛应用在数控加工当中。

在使用此技术进行数控加工时，技术人员首先要做的就是借助软件获得相关代码，然后在借助相关流程完成刀路加工。

通过调查发现，UG 软件是当前市场中的常用软件，数控加工技术人员会选择利用此软件完成较为复杂的多轴加工，比如零件制造、轮胎模型、飞机发动机等等。

主要工作方向为叶片加工、叶轮加工、机匣外壳加工等等，并且应用地点多为传统固定轴加工的薄弱地点。

下面详细阐述了基于UG 的数控四轴加工工艺优化方案，以期推动数控行业获得进一步发展。

1 四轴数控加工技术简介数控加工是一个非常复杂的过程，在实际工作中，如何选择刀具与工具的位置是技术人员需要重点考虑的内容之一。

四轴加工在实际的运行过程中，是将四轴坐标轴首先进行固定，然后根据加工件的需求来进行坐标轴的运动，这样可以通过计算机编程所控制的程序，来保证每一个轴运动的进度和速度得到良好的控制，从而使加工件具备更加良好的应用效果。

除了将四轴进行固定来进行加工外，由于之前我国车床加工的过程中会出现三轴联动，也可以在此基础上增加一个轴，保证最终加工件的加工面能够有更精确的控制。

在四轴加工的实际运行过程中，主要有平面坐标轴以及旋转坐标轴，在平面坐标轴中，由于可以利用空间坐标轴来代替整个空间。

立式主轴回转机床与回转轴机床最大的不同在于它的顶部装有回转装置，可以以Z 轴为中心轴进行360°旋转。

通常情况下，技术人员将运动部分称为C轴，而且在回转装置中，A 轴可以在X 轴±90°内进行旋转。

2. 本次教学在计算机房以教师讲授和学生训练共同完成，首先教师通过案例和相关知识的讲解，使学生了解如何正确选择四轴加工中心，选择夹具并确定零件的装夹方案，合理选用刀具，确定加工顺序及进给路线，会确定切削用量等，然后通过学生小组讨论形成图4-1轴杆零件数控加工工艺参数，最后填写数控加工工艺卡片。

3. 本次教学时间安排4学时，教师讲解2学时，小组讨论0.5学时，制定数控加工工艺卡片1.5学时。

二、主题讲解．车铣复合加工技术1）复合加工技术概述2）车削中心的结构特点及加工特点3）车削加工中心的常见类型一、任务呈现二、主题讲解1.UG车削参数概述数控车削加工是一种重要的加工方法，主要用于轴类、盘类等回转零件的加工。

UG的车加工模块，可以完成零件的初车、精车、车端面、车螺纹和钻中心孔等工艺过程。

在UG中建立回转体类零件的模型后，可在主菜单条上选择加工菜单选项进入加工程序。

首次进入加工程序时，系统会弹出加工环境设置对话框。

在建立车削加工操作时，就在环境设置对话框的上部选择车削加工配置文件Lathe，在对话框下部选择车削模板零件Turning，然后再初始化加工环境。

三、能力训练（学生完成工作化任务、小组讨论、教师指导）1．启动UG调入凸轮零件2．确定加工坐标系和工件（workpiece）3．创建刀具4．创建车削操作5．设置驱动方法6．后处理生成NC加工程序四、问题讨论（小组代表交流、教师提问）根据具体存在的问题，小组与小组之间可以交流，教师就相关问题提问。

五、教师总结（教师总结各组完成情况、存在的问题）总结各组完成情况，并就存在的问题及时收集归纳，以便在后续教学中及时解决问题。

本次教学在计算机房以教师讲授和学生训练共同完成，首先教师通过案例和相关知识的讲使学生了解如何正确选择四轴加工中心，选择夹具并确定零件的装夹方案，合理选用刀具，确定加工顺序及进给路线，会确定切削用量等，然后通过学生小组讨论形成图5-1转向阀芯零件数控加工工艺参数，最后填写数控加工工艺卡片。

立式数控加工中心的进给系统和主轴系统分析立式数控加工中心是一种常用于金属加工的先进设备，可以实现高效、精确的加工过程。

其中，进给系统和主轴系统是立式数控加工中心的两个核心部分。

本文将对立式数控加工中心的进给系统和主轴系统进行详细的分析和解释。

进给系统是立式数控加工中心的关键部件之一，在加工过程中负责控制工件的运动速度和位置。

它由进给电机、进给螺杆、导轨、伺服系统等组成。

进给电机通过传动装置将动力传递给进给螺杆，通过螺杆的旋转实现工件在三个坐标轴上的移动。

而导轨则起到支撑和导向工件的作用。

进给系统的主要功能是实现加工过程中工件的精确定位和运动控制。

通过在电脑数控系统中设定加工程序，可以精确控制进给系统的运动速度、加速度和位置，实现复杂零件的加工。

进给系统的精度和可靠性对加工质量和效率起着重要的影响。

因此，在设计和选择进给系统时，需要考虑其精度、刚性、稳定性等因素。

与进给系统相比，主轴系统在立式数控加工中心中的作用更为重要。

主轴系统是控制刀具转速和切削参数的关键部件，直接影响加工效果和加工质量。

主轴系统由主轴电机、主轴轴承、主轴传动装置等组成。

主轴电机是主轴系统的动力源，通常采用交流伺服电机或直流伺服电机。

它通过传动装置将动力传输给主轴轴承，进而带动刀具转动。

主轴轴承是主轴系统的核心部件，它承受着高速旋转和切削载荷。

因此，主轴轴承需要具备高刚度、高精度、高转速等特点，以确保刀具的稳定运转和加工质量。

主轴传动装置的设计也非常重要，它可以采用直接驱动或传统的皮带传动方式。

直接驱动主轴系统具有传动效率高、动态响应速度快等优点，适用于高速精密加工。

而皮带传动方式则具有结构简单、维护方便等优势，适用于一般加工需求。

除了运转稳定性之外，主轴系统还需要具备快速的切削速度和灵活的切削能力。

通过电脑数控系统对主轴电机的转速进行调控，实现不同工件的精确加工。

同时，主轴系统还应具备冷却装置，以保持刀具和工件的适宜温度，提高切削质量和加工效率。