数控铣床主传动系统设计
数控铣床电主轴系统设计说明书
目录引言 (1)1.数控铣床简介 (3)1.1.数控铣床组成 (3)1.2.数控铣床的工作原理 (4)1.3数控铣床加工的特点 (4)1.4数控铣床加工的主要对象 (4)2.电主轴概述 (5)2.1电主轴的基本概念 (5)2.2电主轴单元关键技术 (6)2.2.1高速精密轴承技术 (6)2.2.2高速精密电主轴的动态性能和热态性能设计 (7)2.2.3高速电动机设计及驱动技术 (8)2.2.4高速电主轴的精密加工和精密装配技术 (8)2.2.5高速精密电主轴的润滑技术 (9)2.2.6高速精密电主轴的冷却技术 (9)2.3高速电主轴发展及现状 (9)2.3.1高速电主轴技术的发展及现状 (9)2.3.2主轴单元结构形式研究的发展 (11)2.4电主轴对高速加工技术及现代数控机床发展的意义 (12)2.5内装式电主轴系统的研究 (13)3.电主轴工作原理及结构 (16)3.1电主轴的基本结构 (16)3.1.1轴壳 (16)3.1.2转轴 (16)3.1.3轴承 (17)3.1.4定子及转子 (17)3.2电主轴的工作原理 (17)3.3电主轴的基本参数 (19)3.3.1电主轴的型号 (19)3.3.2转速 (19)3.3.3输出功率 (19)3.3.4 输出转矩 (19)3.3.5电主轴转矩和转速、功率的关系 (20)3.3.6 恒转速调速 (20)3.3.7 恒功率调速 (20)3.3.8 轴承中径 (20)3.4自动换刀装置 (21)4. 电主轴结构设计 (22)4.1主轴的设计 (22)4.1.1.铣削力的计算 (22)4.1.2 主轴当量直径的计算 (23)4.2高速电主轴单元结构参数静态估算 (23)4.2.1 高速电主轴单元结构静态估算的内容及目的 (23)4.2.2轴承的选择和基本参数 (23)4.3轴承的预紧 (24)4.4主轴轴承静刚度的计算 (24)4.4.1 主轴单元主要结构参数确定及刚度验算 (26)4.4.2主轴单元主要结构参数确定 (27)4.4.3主轴强度的校核 (32)4.4.4主轴刚度的校核 (34)4.4.5主轴的精密制造 (35)4.5主轴电机 (36)4.5.1电机选型 (36)4.6主轴轴承 (37)4.6.1轴承简介 (37)4.6.2陶瓷球轴承 (38)4.6.3陶瓷球轴承的典型结构 (40)4.7主轴轴承精度对主轴前端精度影响 (40)4.8拉刀机构设计 (41)4.8.1刀具接口 (41)4.8.2拉刀杆尺寸设计 (42)4.8.3夹具体结构尺寸设计 (43)4.8.4 松、拉刀位移的确定 (45)4.8.5碟型弹簧的设计及计算 (46)4.9HSK工具系统结构特点分析 (48)4.10HSK工具系统的静态刚度 (52)4.10.1 HSK工具系统的变形转角及极限弯矩 (52)5.电主轴的润滑及冷却 (55)5.1润滑介绍 (55)5.1.1润滑的作用和目的 (55)5.1.2 电主轴润滑的主要类型 (55)5.1.3 油气润滑的原理和优点 (57)5.2电主轴的冷却 (58)5.2.1电主轴的热源分析 (58)5.2.2电主轴的冷却方法 (59)5.3电主轴的防尘和密封 (60)6.电主轴的驱动和控制 (61)6.1恒转矩变频驱动和参数设置 (61)6.2恒功率变频驱动和参数设置 (62)6.3矢量控制驱动器的驱动和控制 (64)6.4普通变频器原理 (65)6.5本设计采用的变频器原理 (67)6.6主轴准停 (69)6.6.1主轴的准停功能 (69)6.6.2主轴准停的工作原理 (69)6.6.3主轴准停控制方法 (70)7．主轴动平衡 (72)7.1动平衡介绍 (72)7.2动平衡设计 (73)总结 (75)致谢 (76)参考文献 (77)引言高速机床是实现高速切削加工的前提和条件。
立式数控铣床主轴部件的设计课件
明德 砺志 博学 笃行
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
整个主轴部件装在长 套筒中，转动手轮经过 锥齿轮，使丝杠转动， 通过螺母⑪带动套筒 （23）作轴向调整，调 整后将套筒（23）夹紧。
主轴前端采用迷宫式 密封装置，主轴轴承由 针阀供油得到润滑
主轴悬伸量a
明德 砺志 博学 笃行
主轴悬伸量〔又称悬伸长度〕是指主轴前端至前支承点的 距离，它的大小对主轴组件的刚度和抗振性有显著影响。 悬伸量小，轴端位移就小，刚度得到提高。
主轴悬伸量的大小往往受构造限制，主要取决于主轴端部 的构造型式及尺寸、刀具或夹具的安装方式、前轴承的类 型及配置、润滑与密封装置的构造尺寸等。
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明德 砺志 博学 笃行
主轴内孔直径
主轴内孔直径与机床的类型有关，确定孔径的原那么是：为减轻主轴重量，在满足上述工艺要求及不削弱主轴刚度的前提下，尽量取较大值，孔径d对主轴 刚度的影响是通过抗弯截面惯性矩而表达的，即主轴本身的刚度正比于抗弯截面惯性矩，其关系式为
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主轴直径
主轴直径越大，其刚度越高，但使得轴承和轴上其他零件的尺寸相应增大。轴承的 直径越大，同等级精度轴承的公差值也越大，要保证主轴的旋转精度就越困难。同时 极限转数下降。实际尺寸要在主轴组件构造设计时确定。前、后轴颈的差值越小那么 主轴的刚度越高，工艺性能也越好。一般前后端轴颈：D2≈〔0.7-0.85〕D1
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数控机床进给传动系统
数控机床进给传动系统一．进给传动体系图纵向和横向进给传动体系图二．体系图的重要构造和功用电念头：1. 步进电念头步进电念头是一种将电脉冲旌旗灯号转换成机械角位移的驱动元件。
步进电念头是一种特别的电念头，一般电念头通电后都是持续迁移转变的，而步进电念头则有定位与运转两种状况。
当有一个电脉冲输入时，步进电念头就反转展转一个固定的角度，这角度称为步距角，一个步距角就是一步，所以这种电念头称为步进电念头。
又因为它输入的是脉冲电流，也称作脉冲电念头。
当电脉冲持续赓续地输入，步进电念头便跟随脉冲一步一步地迁移转变，步进电念头的角位移量和输入的脉冲个数严格成正比例，在时光上与输入脉冲同步。
是以，只需控制输入脉冲的数量、频率及电念头绕组的通电次序，便可获得所需转角、转速和偏向。
在无脉冲输入时，步进电念头的转子保持原有地位，处于定位状况。
步进电念头的调速范围广、惯量小、灵敏度高、输出转角可以或许控制，并且有必定的精度，常用作开环进给伺服体系的驱动元件。
与闭坏体系比拟，它没有地位速度反馈回路，控制体系简单，成本大年夜大年夜降低，与机床配接轻易，应用便利，因而在对精度、速度请求不十分高的中小型数控机床上获得了广泛地应用。
2. 直流伺服电念头因为数控机床对进给伺服驱动装配的请求较高，而直流电念头具有优胜的调速特点，是以在半闭坏、闭坏伺服控制体系中，获得较广泛地应用。
直流进给伺服电念头就其工作道理来说，固然与通俗直流电念头雷同。
然而，因为机械加工的特别请求，一般的直流电念头是不克不及知足须要的。
起首，一般直流电念头转子的迁移转变惯量过大年夜，而其输出转矩则相对较小。
如许，它的动态特点就比较差，尤其在低速运转前提下，这个缺点就更凸起。
在进给伺服机构中应用的是经由改进构造，进步其特点的大年夜功率直流伺服电念头，重要有以下两种类型：（1）小惯量直流电念头。
重要构造特点是其转子的迁移转变惯量尽可能小，是以在构造上与通俗电念头的最大年夜不合是转子做成细长形且滑腻无槽。
数控机床的主传动系统
数控机床的主传动系统一、主传动装置1．数控机床主传动系统的特点（1）转速高、功率大（2）调速范围宽（3）主轴能自动实现无级变速，转速变换迅速可靠（4）数控机床的主轴组件具有较大的刚度、较高的精度和高的耐磨性能（5）在加工中心上，还具有安装刀具和刀具交换所需的自动夹紧装置，以及主轴定向准停装置，以保证刀具和主轴、刀库、机械手的正确啮合。
（6）为了扩大机床功能，一些数控机床的主轴能实现C轴功能（主轴回转角度的控制）2．数控机床主传动装置（1）带有二级齿轮的变速装置确保低速时输出大扭矩，扩大恒功率调速范围，以满足机床重切削时对输出扭矩特性的要求。
（2）采用定比传动装置定比传动装置常用同步齿形带或三角带连接电机与主轴，避免了齿轮传动引起的振动与噪声。
（3）采用电主轴电主轴传动方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构，主轴部件的刚性更好。
但主轴输出扭矩小，电机发热对主轴影响较大，需对主轴进行强制冷却。
二、主轴结构1．数控车床主轴部件结构1、5—螺钉；2—带轮连接盘；3、15、16—螺钉；4—端盖；6—圆柱滚珠轴承；7、9、11、12—挡圈；8—热调整套；10、13、17—角接触球轴承；14—卡盘过渡盘；18—主轴；19—主轴箱箱体数控车床主轴部件结构示意图（2）主轴准停装置1—驱动爪； 2—卡爪； 3—卡盘；4—活塞杆；5—液压缸； 6、7—行程开关液压驱动动力的自定心夹盘2．数控加工中心（镗、铣床）主轴部件结构 （1）刀具夹紧装置和切屑清除装置1－刀架；2－拉钉；3－主轴；4-拉杆；5－碟形弹簧；6－活塞；7－液压缸（或气缸）；8、10－行程开关；9－压缩空气管接头；11－弹簧；12－钢球；13－端面键数控立式加工中心主轴部件1－多楔带轮；2－磁传感器；3－永久磁铁；4－垫片；5－主轴主轴准停装置的工作原理3．内装电主轴的主轴部件结构1－刀具系统；2、9－捕捉轴承；3、8－传感器；4、7－径向轴承；5－轴向推力轴承；6－高频电动机；10－冷却水管路；11－气－液压力放大器用磁悬浮轴承的高速加工中心电主轴部件电主轴主要融合了以下技术： （1）高速电机技术 其关键技术是高速度下的动平衡。
数控立式铣床机械结构设计--结构设计
数控立式铣床机械结构设计数控机床作为一种高自动化、高柔性、高精度、高效率的机械加工设备，决定了它在现代制造业中占有越来越重要的作用。
近年来，我国在中高档数控机床关键技术上有了较大突破，创造出一批具有自主知识产权的研究成果。
目前，在实际应用中有部分工件在加工微型孑L或铣削平面时，加工精度不高。
如果我们用传统的数控铣床对其加工，将导致加工效率低且加大设备和电力的损耗。
根据这种情况，我们设计了一种小型数控立式铣床。
该铣床造价大大低于传统数控机床，还能够满足教学上的使用，提高学生对数控铣床的理解与认识。
下文就对它的机械结构设计作一介绍。
1 机床的总体布局本机床是一台采用立式布置的小型数控铣床，机床床身尺寸(长×宽×高)为600 mm×8OO mm×1 4051Tim，主要由(如图1机床的结构简图所示)机床底座，横向溜板，X、y、Z方向进给步进电动机，工作台，机床床身，三相异步电动机，主轴箱以及相关的电气系统等部分组成。
机床的加工过程为：被加工零件固定于工作台4上，能够实现横向、纵向的进给运动；铣刀装夹在主轴箱8上，能够沿立柱的上下移动，进行铣削加工。
整个加工过程由PC进行控制，实现工件的自动加工。
该数控铣床的主要技术参数为：最大钻孔直径：28 mm；最大铣削能力：平面2．6×10 mm。
；主轴箱上下移动最大行程：345 mm；工作台工作面积：730 n'ln3×350 n3n3；工作台最大纵向行程：450 mm；工作台最大横向行程：250 n3m；机床底座面积：400 ITlm×680 n3n3；主轴变速范围：8O～ 1 650 r／min2 机床主传动系统及主轴组件设计2．1 机床主传动系统数控铣床主传动系统由主轴电动机、传动系统和主轴部件等部分组成，它与普通机床主传动系统相比结构较简单，这是由于变速功能主要由无级变速电动机来承担。
数控铣床主传动系统设计
大学毕业论文论文题目：数控铣床主传动系统设计学院：年级：专业：姓名：学号：指导教师：2011年6月10日摘要数控技术和数控装备是制造工业现代化的基础，这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到国家的战略地位。
数控机床主传动系统是用来实现机床主运动的传动系统。
包括电动机、传动系统和主轴部件。
本文通过对XK5025数控铣床主传动系统的各方面设计，以达到低制造成本、简化机构、实现优化。
采用变频电机和一级机械调速达到调速和传递功率的要求；用步进电机驱动主轴上下运动达到Z行程的要求；数控装置采用51单片机来实现对电机更加精确的控制和实现机械调速的自动控制。
关键词主传动；设计；数控铣床AbstractThe numerical control technology and the numerical control equipment are the factory industry modernization foundations, does this foundation whether reliable immediate influence to a country's economic development and the comprehensive national strength, relate the country the strategic position.The numerically-controlled machine tool master drive system is uses for to realize the engine bed main movement transmission system. Including electric motor, transmission system and spindle unit.This article through designs to XK5025 numerical control milling machine master drive system's various aspects, achieves the low production cost, the simplified organization, to realize the optimization. Uses the frequency conversion electrical machinery and the first-level machinery velocity modulation achieves the velocity modulation and the transmission power request; With step-by-steps the motor-driven main axle vertical motion to achieve the Z traveling schedule the request; The numerical control installment uses 51monolithic integrated circuits to realize to an electrical machinery more precise control and realizes the machinery velocity modulation automatic control.KeywordsMain drive system; Design; Numerical control milling machine tool目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1数控技术和数控机床国内现状 (1)1.2课题提出的意义和目的 (2)第二章总体方案的设计 (4)2.1设计参数 (4)2.2总体方案的确定 (4)2.3主传动系统的设计原理 (7)2.4运动及动力参数计算 (8)2.4.1铣削分力 (8)2.4.2铣削圆周力的计算 (9)2.4.3选用电机 (11)第三章传动系统的设计 (14)3.1主传动系统的设计 (14)3.1.1带传动的设计 (14)3.1.2齿轮传动的设计 (15)3.1.3 Ⅰ轴的设计 (19)3.1.4主轴的结构设计 (24)3.2步进传动系统设计 (26)3.2.1齿型带的设计 (26)3.2.2 进给丝杠的设计 (29)第四章控制系统设计 (31)4.1控制系统总体设计 (31)4.2硬件设计 (32)4. 3软件设计 (33)4.3.1步进电机的控制原理 (35)4.3.2变频电机的相关控制 (35)4.3.3译码法寻址 (35)4.3.4键盘显示器接口 (35)4.3.5程序存储器（EEPROM）芯片 (35)4.2.6数据存储器（RAM）芯片 (35)第五章总结 (36)参考文献 (37)附录一 (38)附录二 (39)第一章绪论1.1数控技术和数控机床国内现状数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。
经济型数控铣床主传动及进给传动结构及控制系统设计
摘 要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要求。
机械 加工工艺过程的自动化是实现上述要求的最主要的措施之一。
它不仅提高产品的质 量、提高生产效率、降低生产成本、还能够大大改善工人的劳动条件。
大批量的自 动化生产广泛采用自动机床、组合机床和专用机床以及专用自动生产线，实行多刀、 多工位同时加工，以达到高效率和高自动化。
但这些都属于刚性自动化，在面对小 批量生产时并不是适用，因为小批量生产需要经常变化产品的种类，这就要求生产 线具有柔性。
而从某种程度上说，数控机床的出现正是很大的满足了这一要求。
数 控铣床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、机床本体四部分组成。
数控装置的 作用是把控制介质、数控装置、伺服系统、机床本体四部分组成。
也就是通过计算 机控制铣削。
数控技术是现代制造技术的基础。
它综合了计算机技术、自动控制技 术、自动检测技术和精密机械等高新技术，因此广泛应用于机械制造业。
数控机床 替代普通机床，从而使得制造业发生了根本性的变化，并带来了巨大的经济效益。
可以预见，高级自动化技术将进一步证明数控机床的价值，并且正在更为广阔的开 拓着数控机床的应用领域。
关键词：自动机床，经济型铣床，步进电机，滚珠丝杠副，数控机床ABSTRACTThe continuous development of science and technology, mechanical products, and productivity of the quality of the increasing number of requests. The automation of the process to achieve the above requirements. It not only improves product quality, increase productivity, reduce production costs, but also can greatly improve the working conditions of workers. Largescale automated production, the widespread use of automatic machines, machine tool and special machine tools and automatic production lines, while the implementation of multitool, multibit processing in order to achieve high efficiency and degree of automation. These are rigid automation in the face of small batch production, it is not suitable for small batch production, is often necessary to change the type of product, which requires a flexible production line. But to a certain extent, the CNC machine tool is a great meet this requirement. The general control of the media, and numerical control device, the servo system of the CNC milling machine, the body composed of four parts. The numerical control device to control the media, the role of CNC equipment, servo system, four components of the Machine Tool. It is computercontrolled milling machine. CNC technology is the basis of modern manufacturing technology. It combines computer technology, automatic control technology, automatic detection technology, precision machinery and hightech, it is widely used in machinery manufacturing industry. Instead of general machine tools, CNC machine tools, the manufacturing sector to produce fundamental change, and bring huge economic benefits. It is foreseeable that advanced automation technologies will further demonstrate the value of CNC machine tools, CNC machine tool applications open up a broaderKey words: automatic machine, economic type milling machine, Stepping Motor, Ball Screws目 录1 绪论 (1)1.1 选题目的及其意义 (1)1.2 文献综述 (1)1.3 设计任务 (2)2 总体方案的确定 (4)2.1 机械传动部件的选择 (4)2.2 控制系统的设计 (4)3 机械传动部件的计算与选型 (5)3.1 导轨上移动部件的重量估算 (5)3.2 铣削力的计算 (5)3.3 直线滚动导轨副的计算与选型 (5)3.4 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (6)3.5 同步带的计算与选型 (11)3.6 步进电动机的计算与选型 (13)3.7 主轴部件的计算与选型 (16)4 机械标准件的选型与校核 (23)4.1 销连接的选型与校核 (23)4.2 联轴器的选型与校核 (23)4.3 轴承的分类及选用 (25)4.4 键的分类及选用 (28)5 微机控制系统的设计 (29)5.1 微机控制系统组成及特点 (29)5.2 微机控制系统设备介绍 (29)参考文献 (33)致 谢 (34)1 绪论1.1 选题目的及其意义本课题来源于基本的工程实际应用，数控机床是机电一体化产品中应用教广泛的一 个方向，数控铣床是数控机床中使用最多的机床之一，随着中国工业化进程的推进，数 控机床在生产实践中的应用会更加的普及，考虑到数控机床的构造相对复杂，因此以经 济型数控机床为入口，对该设备进行研究。
数控机床主传动系统
数控机床主传动系统
• 课程导引 • （1）主传动系统
如图3-2所示为VMC-15加工中心的主传动结构，其主 传动路线为：交流主电动机(150～7500r／min无级调 速)→1∶1多楔带传动→主轴。
a)各种钻床
b)铣、镗床
c)外圆磨床、平面磨统
• 3.2 主轴及其部件结构
• 2.主轴的主要尺寸参数 • （1）主轴直径
主轴直径越大，其刚度越高，但增加直径使得轴承和 轴上其他零件的尺寸相应增大。轴承直径越大，同精度等 级的轴承公差值也越大，同时轴承极限转速下降，要保证 主轴的旋转精度就越困难。
• 3.1 数控机床的主轴系统
数控机床主传动系统
• 3.1.2 主传动变速的方式
•
数控机床主运动调速范围很宽，其主轴的传动变速方
式主要有以下几种：
图3-4 数控机床主传动的四种配置方式 a)齿轮变速 b)带传动 c)两个电动机分别驱动 d)电主轴
• 1.带有变速齿轮的主轴传动（分段无级变速）
数控机床主传动系统
数控机床结构与故障检修
Structure and maintenance of NC
第3章 数控机床主传动系统
The main drive system of NC
CONTENTS 目 录
一 数控机床的主轴系统 二 主轴及其部件结构 三 典型机床主轴结构
• 课程导引
数控机床主传动系统
如图所示VMC-15加工中 心，工作台行程X/Y/Z向 20in/16in/20in（ 1inc=25.4mm），快进速 度400in/min，主轴转速 150—7500r/min，定位精 度±0.0002in，主电机功 率11.2KW。
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数控铣床主传动系统设计
数控铣床是一种使用计算机控制的自动化机床，其主要用于在工件上
进行铣削操作。
数控铣床主传动系统是数控铣床的核心部件之一，它负责
将电机的旋转转换成线性运动，从而控制刀具的位置和切削速度。
在数控
铣床主传动系统的设计中，需要考虑传动精度、刚性和速度等方面的因素。
首先，在数控铣床主传动系统的设计中，传动精度是一个关键要考虑
的因素。
传动精度要求高，可以减小机床加工误差，提高加工质量。
因此，首先需要选择一个合适的传动方式。
常见的传动方式有丝杠传动和齿轮传
动两种。
丝杠传动精度高，但速度慢，适用于对传动精度要求较高的加工
任务；而齿轮传动速度快，但传动精度较丝杠传动差。
在实际设计中，可
以根据具体的加工任务和要求选择合适的传动方式。
其次，在数控铣床主传动系统的设计中，刚性也是一个重要的因素。
刚性主要影响加工精度和加工效率。
较高的刚性可以减小机床的振动，提
高加工精度。
常见的提高刚性的方法有增加机床的床身强度和加大导轨间
距等。
此外，还可以采用挡铁、限位器等装置来增加机床的刚性。
再次，在数控铣床主传动系统的设计中，速度也是需要考虑的因素之一、速度的选择应根据加工要求和刀具特性确定。
速度过低会增加加工时间，速度过高会影响加工质量。
在实际设计中，可以通过调整主轴转速来
实现不同的加工需求。
此外，在数控铣床主传动系统的设计中，还需要考虑传动的平稳性和
可靠性。
传动过程中的冲击和振动会影响加工质量和机床寿命。
因此，需
要采取相应的措施来减小冲击和振动。
例如，可以采用减振器、阻尼材料
等来降低冲击和振动。
在数控铣床主传动系统的设计中，需要综合考虑传动精度、刚性、速度、平稳性和可靠性等方面的因素。
根据具体的加工要求和刀具特性，选择合适的传动方式和速度，同时采取一些措施来提高刚性和减小冲击和振动，从而实现高精度、高效率的加工。
数控铣床主传动系统的设计对于提高数控铣床的加工能力和精度至关重要，我们需要不断的优化和改进主传动系统的设计，以满足不断增长的市场需求。