数控机床的设计
目录
一、设计目的
二、设计要求
三、设计的内容和步骤
（一）总体设计方案
（二）机械部分改装设计
①设计机构的性能要求
②待改装钻床型号的确定
③控制方式的确定
④伺服系统的确定
⑤工作台参数的初步选定
⑥导轨的选型思路
⑦滚珠丝杠选型思路
⑧丝杠和电机连接零件的选取思路
⑨支承座材料的选取
⑩轴承类型的选取思路
（三）计算部分
①确定工作台的尺寸及其重量
②支承座参数设计
③滚珠丝杠参数设计
④滚动导轨参数设计
⑤电机参数设计
⑥联轴器的选着
（四）设计总结
（五）参考文献
一、设计的目的
通过本次设计，使我们全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本内容和基本知识，初步掌握数控机床的设计方法，并学会运用手册标准等技术资料。同时培养我们学生的创新意识、工程意识和动手能力。
二、设计要求
1、改造后的钻床能够加工最大面积为200×2102
mm，最大工件重量为150kg。
2、数控XY工作台要求孔的定位精度在±0.02mm内，工作台快进速度为2.4m/min，加速时间为：0.2秒。
三、设计的内容和步骤
题目：钻床数控改装——数控XY工作台的设计
设计一套简易数控XY工作台，固定在某一钻床的工作台上。XY工作台的位置控制采用步进电机数控系统，通过上述方案将该普通钻床改装成简易的经济型数控钻床。
（一）、总体设计方案
1、机电一体化机械系统应具备良好的伺服性能（即高精度、
快速响应性和稳定性好）从而要求本次设计传动机构满足以
下几方面：
（1）转动惯量小在不影响机械系统刚度的前提下，传动机构的质量和转动惯量应尽量减小。否则，转动惯量大
会对系统造成不良影响，机械负载增大；系统响应速度
降低，灵敏度下降；系统固有频率减小，容易产生谐振。
所以在设计传动机构时应尽量减小转动惯量。
（2）刚度大刚度是使弹性体产生单位变形量所需的作用力。大刚度对机械系统而言是有利的：①伺服系统动力
损失随之减小。②机构固有频率高，超出机构的频带宽
度，使之不易产生共振。③增加闭环伺服系统的稳定性。
所以在设计时应选用大的刚度的机构。
（3）阻尼合适机械系统产生共振时，系统的阻尼增大，其最大振幅就越小且衰减也快，但大阻尼也会使系统的
稳态误差增大，精度降低，所以设计时，传动机构的阻
尼要选着适当。
此外还要求摩擦小（提高机构的灵敏度）、共振性好（提
高机构的稳定性）、间隙小（保证机构的传动精度），特
别是其动态特性应与伺服电动机等其它环节的动态特
性相匹配。
2、将普通钻床改装成数控钻床，是一项技术性很强的工作。必
须根据加工对象的要求和加工数量的大小实际情况，确定切
实可行的技术改造方案，搞好机床的改造设计。进行改造的
可行性分析，针对某台钻床或钻床的某一部分的现况确定改
造方案。根据本次课程设计改造范围，是设计一套简易的数控ＸＹ工作台，固定在某台钻床的工作台上，所以要对机床的改动尽可能少，控制部分要有较高的动态特性，动态刚度，阻尼精度，耐磨性及抗热变形性能。改造前要对原钻床的性能，有关参数，以便对机床的本身精度高低来确定改造后精度和改造范围。下面钻床是本设计要改装的机床：
总体改装思路如下：电机的选定
滚珠丝杠副的选定及其支承形式
直线滚动导轨的选定
工作台尺寸的要求
控制方式的选定
导轨支座的设计
3、数控系统按运动方式分为点位控制系统、直线控制系统、轮廓控
制系统。本设计的钻床工作台相对刀具运动时不进行任何切削，只是在点与点之间进行精确定位，所以可以选用点位控制。
4、XY 工作台系统可以设计为开环、半闭环和闭环伺服系统三种。
开环的伺服系统采用步进电机驱动, 系统没有检测装置; 半闭环的伺服系统中一般采用交流或直流伺服电机驱动, 并在电机输出轴安装脉冲编码器, 将速度反馈信号传给控制单元; 闭环的伺服系统也是采用交流或直流伺服电机驱动, 位置检测装置安装在工作台末端, 将位置反馈信号传给控制单元。闭环和半闭环伺服系统价格昂贵，结构复杂，同时其可控分辨率也很高，但在本次设计中，其位置精度（±0.02mm）要求不高，考虑到成本低，维修方便，工作稳定等条件。选用步进电机伺服系统就可以满足要求。其通过单片机控制步进电机的驱动, 经传动机构带动工作
台运动。
ＸＹ工作台系统总体框图如图所示:：
控制器接口电路驱动装置传动机构工作台
XY
→→→→
5、工作台条件的确定在老师给定的参数中，我选钻床能够加
工的最大面积为200×2102
mm，最大工件重量150kg，所以留出装夹的尺寸后工作台应该设计为280×2902
mm，并且考虑到工件最大重量为150kg，所以我选工作台厚度为10mm，材料选45号刚，虽然在这里用铸铁就可以很好的完成其工作要求，可是由于铸件少要专门制造砂型不合成本要求，而45号刚具有良好的综合力学性能，制造业比较方便，故本设计中所用金属材料全部为45号刚，其密度为ρ=7.85g/cm3。
6、直线滚动导轨的选定
滚动直线导轨副是在滑块与导轨之间放入适当的钢球，使滑块与导轨之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，大大降低二者之间的运动摩擦阻力，从而获得：动、静摩擦力之差很小，随动性极好，即驱动信号与机械动作滞后的时间间隔极短，有益于提高数控系统的响应速度和灵敏度。驱动功率大幅度下降，只相当于普通机械的十分之一。与V型十字交叉滚子导轨相比，摩擦阻力可下降约40倍。适应高速直线运动，其瞬时速度比滑动导轨提高约10倍。能实现高定位精度和重复定位精度。能实现无间隙运动，提高机械系统的运动刚度。成对使用导轨副时，具有“误差均化效应”，从而降低基础件（导轨安装面）的加工精度要求，
降低基础件的机械制造成本与难度。导轨副滚道截面采用合理比值的圆弧沟槽，接触应力小，承接能力及刚度比平面与钢球点接触时大大提高，滚动摩擦力比双圆弧滚道有明显降低。导轨采用表面硬化处理，使导轨具有良好的可校性；心部保持良好的机械性能。简化了机械结构的设计和制造
①运动灵敏读高②定位精度高③牵引力小、移动轻便
④精度保持性好⑤润滑系统简单、维修方便⑥摩擦系数小、
动摩擦系数很接近、不产生爬行现象。
7、滚珠丝杠副的选用及其支承形式（1）滚珠丝杠副有如下特点：
①传动效率高②系统刚性好③传动精度高④使用寿命长⑤运
动具有可逆性（既可将回转运动转变为直线运动，又可将直线
运动变为回转运动，且逆传动效率几乎与正传动效率相同⑥不
会自锁⑦可进行预紧和调隙
（2）常用的双螺母消除轴向间隙的结构形式有三种：
①垫片调隙式（该形式结构紧凑，工作可靠，调整方便，
应用广，但不准确，并且当滚道磨损时不能随意调整，除非更
换垫圈）②螺纹调隙式（该形式结构紧凑，工作可靠，调整方
便，缺点是不很精确）③齿差调隙式（该形式调整精度很高，工作可靠，但是结构复杂，加工和装配工艺性能差），其调整
时，先取下两端的内齿圈，使两螺母产生相对角位移，相对地
产生轴向的相对位移，从而两螺母中的滚道中的滚珠分别贴在
螺旋滚道的两个相反侧面上，然后将内齿圈复位固定，故而达
到消除间隙，产生算紧的目的。调整间隙：S = 12
kp z z 在本设计中，我选用第③种间隙调整方式，并且选外循环
滚珠丝杠做为工作台的传动机构，因为这种循环方式结构简单，工艺性好，承载能力强，成本低等优点。
（3）支承形式 ：我选用两端固定形式（F —F ），特点：①
只要轴承无间隙，丝杠的轴向刚度为一端固定的4倍 ②丝杠一般不会受压，无压杆稳定问题，固有频率比一端固定的高 ③可以预拉伸，预紧拉伸后可减小丝杠自重的下垂和热补偿膨胀。
8、联轴器的选着 由于要求设计的工作台属于轻载型工作台，工
作台上的负载折算到电机上的转动惯量不是很大，所以电机与丝杠的连接用联轴器就可以满足要求。这样大大简化了主轴的结构，缩短传动链，提高了传动精度。同时有效地提高了主轴部件的刚度。
9、导轨支承座的选着
10、轴承的选着 由于丝杠主要受轴向力的作用，为了保证其高速、
高精度可靠性。可选用“前后支承均采用高精度的单列向心推力轴承和一个深沟球轴承支承”。这样既保证了轴向载荷和径向载荷。
注：执行机构传动方式的确定为确保数控系统的传动精度和工作
平稳性。在满载设计机构传动装配时，通常提出低摩擦、低惯量、高刚度、无间隙、高谐振以及有适宜阻尼的要求，所以设计时要遵守以下原则：
（1）缩短传动链，这样可以提高系统传动的传动刚度，减少传动链误差，同时可以通过预紧方式提高传动精度。（2）工作台与导轨的安装要确保工作台与导轨的垂直度和平行度达到规定的精度。
（3）控制好两导轨的水平度和平行度，否则导致工作台在移动过程中出现卡死现象。
（4）确保电机与丝杠连接时达到规定的同轴度及调节好电机的定位精度。
（5）轴承的安装，确保预紧，提高传动精度。
（二）、机械部分改装设计计算
1、初步确定工作台的尺寸及其重量
我设计的工件尺寸为200×2102
mm。由于我们加工的时候要用夹具夹紧工件所以我每边留出装夹具的尺寸40mm，所以最后确定工作台尺寸为280×2902
mm。因为工作台加工的最大工件重量为150kg，考虑到刚度和强度问题，最后我选工作台的厚度为H=10mm
所以工作台的体积V=A·B·H=280×290×10=8120003
cm
mm=8123
工作台质量：m=ρ×V=7.85×812=6374.2g=6.37kg
2、支承座的确定
根据工作台的尺寸确定支
承座的长度，如图所示：
各边所取长度为a=130mm b=70mm h=50mm h1=10mm 丝杠上各部件的长度约为：联轴器40mm 轴承15×2mm丝
杠螺母10×2mm
l=290+联轴器+轴承×2+丝杠螺母×2
=290+40+15×2+10×2=380mm 考虑到其它因素放大到
420mm即l=420mm
V1=ahl-b（h-h’）l=130×50×420-70×（50-10）×420
=1554000mm3=1554cm3
选用45号钢，密度ρ=7.85g／3
cm
所以
m=1Vρ=1554×7.85=12198.9g=12.2kg
1
最低的那根丝杠以上的所有质量为：m
总
又对工作台上的各部件质量进行估算：联轴器200g轴承300g ×2丝杠螺母100g×2过渡板5kg ×2夹具20kg
又知工件质量m2=150kg
所以m
=m+m1+m2+0.2+0.3×2+0.1×2+5×总
2+20=6.37+12.2+150+0.2+0.6+0.2+5=199.57kg
对总质量进行取整，即m
=200kg
总
3、滚珠丝杠传动的设计计算
滚珠丝杠螺母副的承载能力用额定负荷表示，其动静载强度计算原则与滚动轴承相类似。一般根据额定动负荷选用滚珠丝杠副，只有当n≤10r/min时，滚珠丝杠螺母的主要破坏形式是工作表面的
疲劳点蚀，因此进行动载荷强度计算。
（1）求计算载荷C F
丝杠工作时的轴向压力
m F ＝m 总g μ=200×9.8×0.005=9.8N
其中 g=9.82/m s
μ为导轨的摩擦系数，由《数控机床系统设计》取μ=0.005
又由于工作台在工作过程中无冲击、平稳运转
∴载荷系数F K ＝１.2
硬度系数H K =1.2
短行程系数L K =1
C F =H K F K H K m F =1.2×1.2×1×9.8=14.11N
（2）根据寿命条件计算必需的额定动载荷
假设滚动丝杠能工作6年，每年为360天,每天工作16小时 '
h L ＝6×360×2=34560h
max max 0.70.71000/m n n v p
==??=0.7× 2.4×1000/4=420r/min
∴'a C
=C F
14.11=3222.23N （3）根据 必需的额定动载荷'a C 选择螺旋尺寸
根据'a C 选着滚珠丝杠副，按滚珠丝杠副的额定运动载荷a C 等于梢大于'a C 的原则．在网上查到： https://www.360docs.net/doc/2a2832532.html,/html/gund/g1/ffzd.htm
同时考虑到各种因素选用的丝杠参数如下：
型号：FFZD1604-3
丝杠轴尺寸：公称直径D 0=16mm
导程：Ｐ＝4mm
滚珠直径（钢球直径）d 0=2.381
螺旋升角λ=4.55°
螺杆内经d 1=13.5mm
基本动载荷
a C ＝4800N
基本静载荷0C ＝9700N
稳定性计算
因螺杆较长，所以稳定性验算应以下式求临界载荷
2
2)(EI l F a cr μπ= 式中E-螺杆材料的弹性模量，对于钢，E=206GPa
I a =螺杆危险截面的轴惯性矩；
64
0135.064I 44）（ππ?==d a =1.63×10-9 m 4 μ-长度系数，两端用铰接时μ=1；
l=0.36m 。
2-992)
36.01(101.631020614.3?????=cr F =25545.19N 故m
cr F F =8.919.25545=2606.65?2.5-4是安全的。 （4）刚度验算
按最不利情况考虑，螺纹螺距因受轴向力引起的弹性变形与受转矩引起弹性变形方向是一致的。故有
1
1221s Ed Fs 4Gd s T 16ππδ+= 式中T 1=)(2
D F 10m ρλ+tg =9.8×16×10-3/2tg （4.55°+0.172°）N.m=0.00648N.m
式中摩擦系数μ按0.003计，ρ=0.172°
S =4mm d 1=13.5mm G=83.3GPa E=2.06×1011Pa=
∴
2116
-341026230135.01006.214.3101049.840.0135108.3314.310)104(00648.016???????+??????=-s s δ=6.08×
10-5+1.33×10-3=1.3908×10-3μm
每米螺纹长度上的螺纹距离的弹性变形为
m m m s s /3477.010*******.13
3
μμδ=??=-- 滚动螺旋p s s )(δ
可按滑动螺旋（同精度等级）的一半定，根据《机电一定化技术基础及应用》有p s s )(δ
=15μm 所以s s δ
)(δ （6） 效率验算
()
1ρλλη+=tg tg 式中tg ρ1=f=0.003; ρ1=0.172°λ=4.55°
所以()?+??
=172.055.455.4tg tg η=0.964
4、导轨的计算与选择
方案一 采用四方向等载荷滚动直线导轨副
结构GGB 型
滚动直线导轨副是由导轨、滑块、钢球、返向器、保持架、密封端盖及挡板等组成（见下图）。当导轨与滑块作相对运动时，钢球就沿着导轨上的经过淬硬和精密磨削加工而成的四条滚道滚动，在滑块端部钢球又通过返向装置（返向器）进入返向孔后再进入滚道，钢球
就这样周而复始地进行滚动运动。返向器两端装有防尘密封端盖，可有效地防止灰尘、屑末进入滑块内部。
1.计算工作台移动到极限位置时滑块承受的载荷
总质量kg m 200=总
修正系数：2.1=μ
N g m F p 23522.1=??=总 由力矩平衡得：a b a F F p
b ?+?=2)( a b F F p a ??=2
其中mm a 100= mm b 55=
由上式代入数据算得：
N F a 8.646= N F b 8.1822=
GGB20预加载荷类别为中预载时，按表6.3-12（机电一
体化设计手册—下册）查得预紧力为575N 。
所以：N F F a 8.12215751=+=
N F F b 8.23975752=+=
2、计算当量载荷F c
332312F F F c += 把数据代入上式算得： N
F c 22.1903= 3、计算额定动、静载荷
滚动直线导轨副的寿命计算公式为
（https://www.360docs.net/doc/2a2832532.html,/html/gund/g2/ed.htm ）
3
50)
(F C f f f f f c w a c h t L ??=（km ）
式中：L — 长度寿命
C —额定动载荷由中国艺工网查得GGB20
的N C 11600=
f h --硬度系数，取f h =1
f t —— 为温度系数。按表1取1=f t
f c ——为接触系数。 按表2取81.0=f c
f a --精度系数按表。按表3取1=f a
f w ——为载荷系数。按表4取1=f w
将选取的数据代入算得：
KM L 34.6016=
h L T 40.59685608.04.2103
=???=
h T h 34560163606=??=
T h T > 所选导轨类型合格
由网址 https://www.360docs.net/doc/2a2832532.html,/查得 中国艺工网 选择
GGBAA/AL 四方向等载荷型滚动直线导轨副系列滚珠丝
杠副 。如下图所示：
选择GGB20AA 型号，其基本额定静载荷N C 145000=
4、验算额定静载荷
取安全系数30=f ，按下式验算： F C max 0
其中N F F 8.23972max ==
f F c 020
0472.6>= 满足要求
5、电机的选着
①确定脉冲当量，初选步进电机
脉冲当量根据系统精度来确定，对于开环系统一般为
0.005—0.01mm 。如取得太大，无法满足系统精度要求；
如取得太小，或者机械系统难以实现，或者对其精度和动
态特性能提出更高的要求，是经济性降低。知道本次设计
的工作台的精度为±0.02mm ，所以根据经验公式得脉冲
当量δ=1
3×0.04=0.0125mm 取01.0=δmm 又知道是用联
轴器连接电机主轴和丝杠，所以传动比i=1。根据公式得
步距角α=360i δ/p=00.9
已知快进速度：min /4.2max m v = 丝杆导程： mm P 4=
所以最高转速： min /600103max
max r P v n =?=- 最高频率：HZ v f
400060103max
max =??=-δ
②计算系统转动惯量
计算转动惯量的目的是选着步进电机的动力参数及
进行系统动态特性与设计。丝杠的转动惯量的计算
1j =221mr =432d l πρ=343.147.85100.0160.4232????=2.12×
510-kg ·2m
其中ρ是丝杠密度（kg/ 3m ），取7.85×310 kg/ 3m ；d 是
丝杠的等效直径(m),取0.016m; l 是丝杠的长度0.42m 。
沿直线轴移动物体的惯量 工作台、工件等折算到
电动机轴
上的转动惯量，可由下述公式达到：
2j =22v n π?? ???M ×610-=
2
2.42600π?? ????×200=8.11×510-kg ·2m M ——工作台（包括工件）的质量，kg
v ——工作台快进速度，mm/min
n ——丝杠转速,r/min
又从雷赛步进电机网差得57步进网可得到大概电机轴的
转动惯量： m J kg 253106.2??=-
折算到电机上的总转动惯量J 总=1j ＋2j +3j =1.283×
410- kg ·2m
③ 空载启动时，电动机轴上的惯性转矩：
a) 产生加速度所需的转矩T a
拟定初始频率
HZ f 5000=,在s t 2.0=加速至 HZ f t 4000=的加速度转矩T a
)(3.570t J f f T t a -??
=β f 0 f t —— 为加速开始及终止时的脉冲频率（HZ ）；
t —— 为加速过程时间（s ）；
J ——为电机转子和负载转动惯量（
m kg 2?）
其中9.0?=β，把个数据代入可求得：
m
N T a ?=03527.0 b) 移动工作台加到步进电机轴上的摩擦转矩T l 2
102
22)(36-????+???=ηβπμδF T z l g m
式中： m ——工作台质量（包括工件、夹具等质量在内） μ——摩擦系数，滚动导轨005.0~0025.0=μ，这里取
003.0=μ
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数控机床主轴箱设计
毕业设计（论文）任务书
摘要 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。 本设计采用北京数控设备厂的BESK-8型交流主轴电动机，最高转速是4500r/min。通过给定的技术参数来初步设定部分轴、齿轮等单元的结构尺寸，对传动系统进行理论力学分析，精确计算选定尺寸及材料，由电机转速传动至进给系统的参数反馈，校核所选定主轴和转动轴尺寸的合理性完成整体结构设计，最后对齿轮进行了验算以及V型带的、离合器的选择与计算。 通过本次设计，使数控机床结构更加紧凑，性能更加优越，生产加工更加精密，有利于改善数控机床的性能，使得产品的加工更加高效。 关键词：数控机床；主轴箱；交流调速电动机；BESK-8
Abstract For the spindle box of NC machine tool main transmission system which comprises a motor, the transmission system and the spindle, it with ordinary lathe spindle box is relatively simple, only two or three stage gear transmission system, it is mainly used to expand the range of stepless speed regulation of motor, to meet a certain constant power, and speed problems. This design uses the Beijing CNC equipment factory of type BESK-8 AC spindle motor, maximum speed is 4500r / min. Through the given technical parameter to set an initial portion of the shaft, gear unit size, the transmission system of theoretical mechanics analysis, accurate calculation of the selected size and material, the motor speed drive to the feed system parameters feedback, check the selected spindle and rotary shaft size is reasonable to complete the overall structure design, assembly drawing and parts graph.
数控机床的设计
目录 一、设计目的 二、设计要求 三、设计的内容和步骤 （一）总体设计方案 （二）机械部分改装设计 ①设计机构的性能要求 ②待改装钻床型号的确定 ③控制方式的确定 ④伺服系统的确定 ⑤工作台参数的初步选定 ⑥导轨的选型思路 ⑦滚珠丝杠选型思路 ⑧丝杠和电机连接零件的选取思路 ⑨支承座材料的选取 ⑩轴承类型的选取思路 （三）计算部分 ①确定工作台的尺寸及其重量 ②支承座参数设计 ③滚珠丝杠参数设计 ④滚动导轨参数设计 ⑤电机参数设计
⑥联轴器的选着 （四）设计总结 （五）参考文献 一、设计的目的 通过本次设计，使我们全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本内容和基本知识，初步掌握数控机床的设计方法，并学会运用手册标准等技术资料。同时培养我们学生的创新意识、工程意识和动手能力。 二、设计要求 1、改造后的钻床能够加工最大面积为200×2102 mm，最大工件重量为150kg。 2、数控XY工作台要求孔的定位精度在±0.02mm内，工作台快进速度为2.4m/min，加速时间为：0.2秒。 三、设计的内容和步骤 题目：钻床数控改装——数控XY工作台的设计 设计一套简易数控XY工作台，固定在某一钻床的工作台上。XY工作台的位置控制采用步进电机数控系统，通过上述方案将该普通钻床改装成简易的经济型数控钻床。 （一）、总体设计方案 1、机电一体化机械系统应具备良好的伺服性能（即高精度、 快速响应性和稳定性好）从而要求本次设计传动机构满足以 下几方面：
（1）转动惯量小在不影响机械系统刚度的前提下，传动机构的质量和转动惯量应尽量减小。否则，转动惯量大 会对系统造成不良影响，机械负载增大；系统响应速度 降低，灵敏度下降；系统固有频率减小，容易产生谐振。 所以在设计传动机构时应尽量减小转动惯量。 （2）刚度大刚度是使弹性体产生单位变形量所需的作用力。大刚度对机械系统而言是有利的：①伺服系统动力 损失随之减小。②机构固有频率高，超出机构的频带宽 度，使之不易产生共振。③增加闭环伺服系统的稳定性。 所以在设计时应选用大的刚度的机构。 （3）阻尼合适机械系统产生共振时，系统的阻尼增大，其最大振幅就越小且衰减也快，但大阻尼也会使系统的 稳态误差增大，精度降低，所以设计时，传动机构的阻 尼要选着适当。 此外还要求摩擦小（提高机构的灵敏度）、共振性好（提 高机构的稳定性）、间隙小（保证机构的传动精度），特 别是其动态特性应与伺服电动机等其它环节的动态特 性相匹配。 2、将普通钻床改装成数控钻床，是一项技术性很强的工作。必 须根据加工对象的要求和加工数量的大小实际情况，确定切 实可行的技术改造方案，搞好机床的改造设计。进行改造的 可行性分析，针对某台钻床或钻床的某一部分的现况确定改
(完整版)数控车床主轴设计
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。还决定于主轴转速，支撑的设计和性能，润滑剂及主轴组件的平衡。 通用（包括数控）机床的旋转精度已有标准规定可循。 2.1.2 静刚度 主轴组件的静刚度（简称刚度）反映组件抵抗静态外载荷变形的能力。影响主轴组件弯曲刚度的因素很多，如主轴的尺寸和形状，滚动轴承的型号，数量，配置形式和预紧，前后支撑的距离和主轴前端的悬伸量，传动件的布置方式，主轴组件的制造和装配质量等。 各类机床主轴组件的刚度目前尚无统一的标准。 2.1.3抗振性 主轴组件工作时产生震动会降低工件的表面质量和刀具耐用度，缩短主轴轴承寿命，还会产生噪声影响环境。 振动表现为强迫振动和自激振动两种形式。
数控机床设计说明书80145585资料
数控机床设计说明书 学院：＿＿＿＿＿＿＿＿专业：＿ 班级：＿＿＿＿机自＿＿学号：＿＿＿＿＿ 学生姓名：＿＿＿＿＿＿指导教师：＿＿＿＿＿＿＿ 2011年 1 月5 日
摘要 当今世界电子技术迅速发展，微处理器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。一个较完善的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。 关键字：机电一体化的基础基本组成要素特点发展趋势 前言 一、当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状 在我国对外开放进一步深化的新环境下,发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性,并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的几点看法。 装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度,数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备,又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,而数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品,其技术范围覆盖很多领域。 （一）、数控技术的发展趋势。 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,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IT、汽车、轻工、医疗等的发展起着越来越重要的作用。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看,其主要研究热点有以下几个方面: (1)、高速、高精加工技术及装备的新趋势 效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率,提高产品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争能力。从EMO2001 展会情况来看,高速加工中心进给速度可达80m/ min ,甚至更高,空运行速度可达100m/ min左右。目前世界上许多汽车厂,包括我国的上海通用汽车公司,已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代
数控机床主轴箱设计
第一章概述 1.1设计目的 (2) 1.2主轴箱的概述 (2) 第2章主传动的设计 (2) 2.1驱动源的选择 (2) 2.2转速图的拟定 (2) 2.3传动轴的估算 (4) 2.4齿轮模数的估算 (3) 2.5V带的选择 (4) 第3章主轴箱展开图的设计 (7) 3.1各零件结构尺寸的设计 (7) 3.1.1 设计内容和步骤 (7) 3.1.2有关零件结构和尺寸的设计 (7) 3.1.3各轴结构的设计 (9) 3.1.4主轴组件的刚度和刚度损失的计算 (10) 3.1.5轴承的校核 (13) 3.2装配图的设计的概述 (13) 总结 (19) 参考文献 (20)
第一章概述 1-1设计目的 数控机床的课程设计，是在数控机床设计课程之后进行的实践性教学环节。其目的在于通过数控机床伺服进给系统的结构设计，使我们在拟定进给传动及变速等的结构方案过程中得到设计构思、方案分析、结构工艺性、CAD制图、设计计算、编写技术文件、查阅技术资料等方面的综合训练，建立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养我们初步的结构设计和计算能力。 1-2 主轴箱的概述 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。 第二章2主传动设计 2-1驱动源的选择 机床上常用的无级变速机构是直流或交流调速电动机，直流电动机从额定转速nd向上至最高转速nmax是调节磁场电流的方法来调速的，属于恒功率，从额定转速nd向下至最低转速nmin时调节电枢电压的方法来调速的属于恒转矩；交流调速电动机是靠调节供电频率的方法调速。由于交流调速电动机的体积小，转动惯量小，动态响应快，没有电刷，能达到的最高转速比同功率的直流调速电动机高，磨损和故障也少，所以在中小功率领域，交流调速电动机占有较大的优势，鉴于此，本设计选用交流调速电动机。 根据主轴要求的最高转速4000r/min，最大切削功率5kw，选择北京数控设备厂的BESK-8型交流主轴电动机，最高转速是4500r/min。 2-2 转速图的拟定 根据交流主轴电动机的最高转速和基本转速可以求得交流主轴电动机的恒功率转速范围Rdp=nmax/nd=3 而主轴要求的恒功率转速范围Rnp=3，远大于交流主轴电动机所能提供的恒功率
数控车床设计案例
1绪论 随着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。机械加工工艺过程的自动化是实现上述要求的最重要的措施。它不仅能够提高产品的 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。 1.1先进制造技术的提出 当今世界各国经济的竞争，主要是制造技术的竞争。在企业的生产力构成中，制造技术的作用一般占60流右。美国现在正推行以微电子带动的第三次产业革命，重点就是发展先进制造技术。当前，制造技术已经进入了计算机辅助制作时代，它是通过一个计算机分级结构网络来监测、控制和管理制作过程中各个阶段的工作，其中包括生产管理与控制、工程分析与设计、财务与销售等方面。在制造系统中，存在着以生产对象为中心，由原材料一毛坯一零件一成品构成的物质流，以生产管理和信息管理等管理技术为主题的信息流以及为了保证生产活动正常进行而必须的能量流。其中，信息流的引入是形成先进制造系统最关键的要素。 以机械制造为代表的先进制造技术，对一个国家的技术经济发展起着至关重要的作用。它的水平高低在很大程度上反映了一个国家工业发展的水平，是现代企业最重要的看家本领，是企业竞争力的最重要因素，也是提高产品自主开发能力和技术创新能力、提高产品质量的技术基础。 1.2先进制造技术的特点 先进制造技术已经不是传统意义上的机械制造技术，它是集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、管理科学与许多领域最新成就于一体的新兴技术与新兴工业，是各种先进技术与制作技术的有机结合，具有以下六个特点。 (1)先进性 作为先进技术的基础一一制造技术，必须是经过优化的先进工艺。因此，先进制造技术的核心和基础必须是优质、高效、低耗、清洁的工艺。它从传统工艺发展起来, 并与新技术实现了局部或系统集成。 ⑵通用性 先进制造技术不是单独分割在制造过程中的某一环节，它覆盖了产品设计、生产 设备、加工制造、维修服务、甚至回收再生的整个过程。
数控机床主轴总体设计
目录 1. 绪论 (2) 2. 数控机床主轴总体设计 (3) 2.1数控机床的加工原理 (3) 2.2机床主传动系统设计 (3) 2.2.1机床主传动功率 (3) 2.2.2 主传动的调速围 (4) 2.2.3主传动系统设计要求 (4) 2.2.4 主传动系统电机选择 (6) 2.2.5 主传动分级变速设计 (6) 3. 主轴设计 (8) 3.1 主轴材料的选择及热处理 (8) 3.2 主轴尺寸确定 (8) 3.2.1 主轴前后颈及孔尺寸确定 (8) 3.2.2 主轴部件支承结构选择 (8) 3.3主轴组件设计 (9) 3.3.1主轴组件的性能要求 (9) 3.3.2 主轴轴承的选择……………………………………………………… 10 3.3.3 主轴轴承的预紧及润滑……………………………………………… 11 3.3.4 主轴上齿轮参数确定及键的选择…………………………………… 12 3.3.5 主轴部件结构图……………………………………………………… 13 4. 主轴验算 (14) 4.1 确定弯曲变形的验算条件 (14) 4.1.1刚度标准 (14) 4.1.2主轴的载荷 (15) 4.2三支承主轴刚度验算………………………………………………………
17 5. 设计总结 (19) 6. 参考文献 (20) 1 绪论 在现代制造技术中，数控机床已经用它所显示的效益和巨大潜力，引起世界各国科技界和工业界的普遍重视。发展现代数控机床是当前机械制造业技术改造，技术更新的必由之路，是未来工厂自动化的基础。 数控机床主轴及其部件作为数控机床主要部件的一部分，在数控机床中占据着重要的地位，主轴系统的精度将直接影响到数控加工产品的精度，因此在数控机床设计中当十分注意主轴及其部件的设计。 此次课程设计，主要针对数控车床主传动系统和主轴组件设计，学习和了解数控机床主轴设计的基本思路，理解数控车床主传动系统的传动原理，以及主轴组件选用和数控主轴结构的构成。并熟悉数控机床主轴设计相关计算，了解数控机床设计中的一些验算公式，并对关键部件进行强度或者刚度验算。 通过此次课程设计，应当达到熟悉数控机床主轴系统设计的基本思路，熟练掌握主轴系统设计流程，绘制主轴系统结构装配图和部分零件图，了解设计过程中的必要计算及一些经验公式的运用，初步具备数控机床主轴设计能力。
数控机床外观造型工业设计
参考资料1. 数控机床外观造型工业设计 设计是一种艺术的造物活动，其本质是“按照美的规律为人造物”，这就决定了对设计的研究不能脱离审美的范畴。虽然“美”不是设计的惟一属性和最终目的，但就设计成果而言，美的因素却成为考虑其优劣程度的标准之一。 对于机械造型美，最早可以追溯到19世纪。英国著名的建筑师、工艺美术家威廉?莫里斯要求艺术能为大多数人服务，为整个社会服务。1907 年，在莫里斯等人的影响下，德国一些工程师和工业设计师创办了“德意志艺术工业联盟”。这个组织在大工业机器生产的基础上将艺术和劳动结合在一起，在提高机械产品的质量，特别是在改进产品外观造型上作出显著成效。因此，德国的工业机械产品立即在国际市场上畅销，从而促进了世界各国对机械产品造型的重视。 我国以前对美在机械造型中的作用重视不够，出口的机械产品不太重视把美学运用到造型中去，因此，产品虽然在性能、坚固等方面达到国际水平，但仍不受欢迎而缺乏竞争能力。此外，机械造型忽视和人体工程学的结合，明显与外市场的需求不相适应，从而失去竞争能力。因此，优良的机械产品必须和美的创造结合，才能达到最大的社会效益和经济效益。 一、数控机床外观造型要素分解 数控机床的整体造型是由外观件组成，数控机床外观件的造型体现了机床的整体造型风格。以数控机床的造型对人视觉印象造成主要影响为依据，可将数控机床外观件分为外罩、门、观察窗、把手、数控系统、排屑装置、水箱、油箱、电控柜、标牌等外观部件。每个外观部件作为数控机床整体造型的特征要素，其对整体造型的影响是各不相同的，一般的外观件只是研究机床门、把手和标牌等对机床外观造型影响较大的外观件。数控机床整体造型与外观件造型、外观件与外观件造型之间的关系是有机的协调关系，整体造型通过外观件造型的有机统一来实现其造型的目的。外观件的设计对数控机床整体外观质量以及机床使用的操作性有着重要的影响，因此外观件造型设计是数控机床造型设计的重点。 外罩：机床的外罩造型是影响整体造型风格的最重要因素。外罩是数控机床主体上最主要的部件，其造型的视觉冲击力和表现力直接影响人们对机床的第一印象乃至最终评判。现有机床的外罩造型从其正立面上大体可以概括为曲面造型、直面造型和斜面造型。这三种特征的外罩造型给人的感觉各不相同。以曲面、曲线为基调的外罩造型给人圆润、流畅、活泼、亲切的感觉。以直面、直线为主的造型风格给人规整、均衡、庄重的感觉。正立面以斜面为主的造型，其面与面之间的转折变化较为丰富，给人以有生气、活力、轻巧的感觉。 门：机床门位于机床主体部分的正面中央，是机床造型设计的重点之一。机床门的造型要受到机床外罩正立面造型的约束，其外轮廓线要与机床外罩正立面的轮廓线相匹配。现有的造型大致可以按造型感觉分为曲门、直门和折门三种，其造型的变化要随外罩造型的变化而变化。
立式加工中心总体、主轴部件及立柱设计
加工中心总体、主轴部件及立柱设计 摘要 加工中心是一种具有刀库并能自动更换刀具对工件进行多工序加工的数控机床。它是适应省力、省时和节能的时代要求而迅速发展起来的高科技产品，综合了数控铣床、数控镗床、数控钻床多功能的加工设备。 基于加工中心的迅速发展，本次毕业设计的任务是设计加工中心总体、主轴部件及立柱。加工中心的总体设计主要是通过设计各部件之间的尺寸联系来满足它们之间的位置关系要求。主轴部件是机床的重要部件之一。它是机床的执行件，其功用是支承并带动工件或刀具旋转进行切削，承受切削力和驱动力等载荷，从而完成表面成形运动。主轴部件由主轴及其支承和安装在主轴上的传动件、密封件等组成。加工中心立柱主要是对主轴箱起到支承作用，满足主轴Z向运动。根据对立柱的结构、性能及其经济性的要求，采用井字型的内腔结构。 加工中心的设计符合数控机床高速化、高精度化、智能化、系统化与高可靠性等发展趋势。目前，加工中心已成为现代机床发展的主流方向，广泛应用于机械制造中。 关键词：加工中心，主轴，轴承，立柱
DESIGN OF THE OVERALL , SPINDLE ASSEMBLY AND COLUMN OF MACHININING CENTER ABSTRACT Machining center (MC) is a kind of CNC machine with tool magazine. It can perform the multi-processing of workpiece by change cutting tool automatically. It is the high-tech product developed to adapt to the requirements for effort-saving and time-saving, and the multi-function equipment which integrated CNC milling machine with CNC boring and drilling machines. The tasks of graduation design are to design the overall of machine, the spindle assembly and column. The purpose of MC overall design is to establish the dimension relation between components. Spindle assembly is one of the important parts of the machine. It is the executive pieces, and its function is to support and carry the workpiece or rotary cutting tools, and bear the cutting force. The spindle assembly consists of the spindle and its support, the transmission members, seals and other components mounted on it. The function of MC column is to support the headstock to satisfy the movement of Z-axis. Based on the performance requirements of the structure and the economy, Column is of the cross-type structure inside. The design of MC is consistent with the development trend in high-speed, high precision, intelligent, and high reliability of CNC machine tools. Currently, MC stands for the main development direction of modern machine tool, which is widely used in machine manufacturing. KEYWORDS: machining center, spindle, bearing, column
数控机床系统设计复习资料
第二章 1.数控机床设计的基本要求是什么。 2.了解精度、刚度、抗振性、热变形、噪声、爬行的定义。 3.并联机床的原理和特点。 4.工件表面的形成方法。 5.机床运动的分类。 6.数控机床的主要布局形式。 7.机床主运动参数的计算。 8.转速损失的定义。 9.动力参数的计算方法。 10. 试用查表法求主轴各级转速 （1）已知：?=1.26, nmin=10r/min, Z=18； （2）已知：?=1.41, nmax=1800r/min, Rn=45； （3）已知：?=1.58, nmax=190r/min, Z=6； （4）已知：nmin=100r/min, Z=12, 其中n1至n3、n10至 n12的公比为?1=1.26, 其余各级转速的公比为?2=1.58。 11. 拟定变速系统时，公比取得太大和太小各有什么缺点？较大的（?≥1.58）、中等的（?=1.26, ?=1.41）、较小的（?≤1.12）标准公比各适用于那些场合？ 第三章 1.试述主传动运动设计要点有哪些？何谓基型变速系统的级比规律？ 2.分析转速图与结构网的相同点和不同点。 3.某机床的主轴转速级数Z=12，若采用由两个双传动副变速组和一个三传动副变速组串联而成的基型变速系统，试写出符合级比规律的全部结构式。 4.画出结构式12=23·31·26的结构网，并分别求出当?=1.41时，第二变速组和第二扩大组的级比、级比指数和变速范围。 5. 判断下列结构式，哪些符合级比规律？并说明其扩大顺序与传动顺序的关系；不符合时，主轴转速排列有何特点？ （1）8=21·22·24（2）8=24·22·21 （3）8=22·21·23（4）8=21·22·25 6．某车床的主轴转速为n=40 ~ 1800 r/min，公比?=1.41，电动机的转速n0=1440 r/min。要求： (1)拟定结构式和结构网； (2) 拟定转速图； (3) 确定齿轮齿数、带轮直径，验算转速误差； (4) 画出主传动系统图。 一、填空题 1. 减小传动件尺寸的原则是、、。 2. 转速图中速比连线的高差，代表速比的。水平线表示；下斜线表示；上斜线表示。 3. 转速图是由“三线一点”组成的线图，其含义为、、和。 4．降速传动，会使误差在传递中；而升速传动，则使误差在传递中。 二、选择题 1.对于三联滑移齿轮，当采用标准齿轮且模数相同时，最大齿轮与次大齿轮的齿数差应（）4，以避免滑移过程中的齿顶干涉。 A．大于 B.等于 C.小于
数控机床主传动系统及主轴设计.
新疆工程学院机械工程系毕业设计（论文）任务书 学生姓名专业班级机电一体化09-11（1）班设计(论文)题目数控机床主传动系统及主轴设计 接受任务日期2012年2月29日完成任务日期2012年4月9日指导教师指导教师单位机械工程系 设 计(论文)内容目标 培养学生综合应用所学的基本理论，基础知识和基本技能进行科学研究能力的初步训练；培养和提高学生分析问题，解决问题能力。通过毕业设计，使学生对学过的基础理论和专业知识进行一次全面地系统地回顾和总结。通过对具体题目的分析和设计，使理论与实践结合，巩固和发展所学理论知识，掌握正确的思维方法和基本技能。 设计(论文)要求 1．论文格式要正确。 2．题目要求：设计题目尽可能选择与生产、实验室建设等任务相结合的实际题目，完成一个真实的小型课题或大课题中的一个完整的部分。 3．设计要求学生整个课题由学生独立完成。 4．学生在写论文期间至少要和指导老师见面5次以上并且和指导教师随时联系，以便掌握最新论文的书写情况。 论文指导记录 2012年3月1号早上9：30-12：00在教室和XX老师确定题目。2012年3月6日早上10：00-12:00在教室确定论文大纲与大纲审核。2012年3月13日早上10:00-12：00在教室确定论文格式。 2012年3月20日早上9：30-12:00在教室对论文一次修改。 2012年3月27日早上9：30-12:00在教室对论文二次修改。 2012年4月6日早上9：30-12：30在教室对论文三次修改。 2012年4月9日早上9:30-12：00在教室老师对论文进行总评。 参考资料[1]成大先.机械设计手册-轴承[M].化学工业出版社 2004.1 [2]濮良贵纪名刚.机械设计[M].高等教育出版社 2006.5 [3]李晓沛张琳娜赵凤霞. 简明公差标准应用手册[M].上海科学技术出版社 2005.5 [4]文怀兴夏田.数控机床设计实践指南[M].化学工业出版社 2008.1 [5][日]刚野修一(著). 杨晓辉白彦华(译) .机械公式应用手册[M].科学出版社 2004
数控机床设计复习重点
第一章 1.数控机床按运动方式分类 2.开环控制系统的应用 3.加工中心和数控铣床的主要区别 https://www.360docs.net/doc/2a2832532.html,C的含义，数控机床的核心是什么 5.脉冲当量、重复定位精度的概念 6.画出数控机床的组成框图，简要说明各部分作用 7.联动轴数、控制轴数概念 8.数控车床床身和导轨的布局形式 第二章 1.机床传动精度，几何精度的概念 2.简述爬行现象及其消除爬行能力的措施 3.产生爬行现象的主要原因 4.自激振动、刚度、抗振性的概念 5.机床宜人性 6.数控机床设计的基本要求 7.发生线的形成方法 第三章 1.三联滑移齿轮的齿数关系 2.机床主轴计算转速的概念 3.无级变速器与分级变速系统串联使用时得到连续无级变速系统的条件，公比的选择方法和各自的特点 4.何谓转速图？传动顺序和扩大顺序的概念 5.由转速图确定传动件的计算转速、结构式、公比、基本组、扩大组和变速范围，由结构式画结构图 6.试述数控机床主传动轴常用的三种变速方法及其特点 第四章 1.数控机床主轴为何要设置准停装置？ 2.采用什么方法可使用较低精度等级的滚动轴承装配出较高旋转精度的机床主轴组件？ 3.画出主轴轴端与各项位移与跨度L的关系曲线，并简要的分析？ 4.主轴滚动轴承进行预紧的作用，预紧方式，常用主轴滚动轴承的特点及配置形式。 5.试说明采用前、后轴承选配，提高主轴旋转精度的装配原理 6.线接触的滚子轴承与点接触球轴承的比较，两者的预紧方式 7.主轴材料的选择 8.何种情况采用三支承主轴结构 第五章 1.精确调整滚珠丝杠螺母副轴向间隙结构形式 2.直线电动机原理。 3.进给系统为什么要消除齿轮传动间隙？常用的消除原理与方法。 4.步进电动机步距角，脉冲当量的有关概念和计算。 5.进给系统的“零传动”概念。 6.滚珠丝杠螺母机构的原理和特点 7.滚珠丝杠的安装形式及特点。 第六章 1.简述数控检测装置的作用及分类，感应同步器的原理和主要特点。
床身上最大回转直径400mm的数控车床总体设计及主轴箱的设计
摘要 数控车床又称数字控制（Numbercal control，简称NC）机床。它是基于数字控制的，采用了数控技术，是一个装有程序控制系统的机床。它是由主机，CNC，驱动装置，数控机床的辅助装置，编程机及其他一些附属设备所组成。 本次设计课题是CK6140数控卧室车床，CK是数控车床，61是卧式车床，40是床身上最大工件回转直径为400mm。 此次设计包括机床的总体布局设计，纵向进给设计，其中还包括齿轮模数计算及校核，主轴刚度的校核等。控制系统部分包括步进电机的选用及硬件电路设计和软件系统设计，说明了芯片的扩展，键盘显示接口的设计等等。 车床适用于车削内外圆柱面，圆锥面及其他基准面，车削各种公制、英制、模数和径节螺纹，并能进行钻孔，铰孔和拉油槽等工作。设计主抽箱主要是从主传动系统的运动设计、主运动部件的结构设计和箱体这三方面进行设计。 主传动系统的运动设计有:确定极限转速、确定公比、确定转速级数、确定结构网和结构式、绘制转速图、确定齿轮齿数和拟定传动系统图。 主运动部件的结构设计有：带传动的设计、确定各种计算转速、确定齿轮模数、确定各轴最小直径和设计部分主轴主件。 关键词：数控机床；开放式数控系统；电动机；纵向进给设计
Abstract The numerical control lathe called the numerical control (Numbercal control, is called NC) the engine bed. It is based on the numerical control, has used the numerical control technology, is loaded with the procedure control system the engine bed. It is by the main engine, CNC, the drive, the numerical control engine bed auxiliary unit, the programming machine and other some appurtenances is composed. This design topic is the CK6140 numerical control bedroom lathe, CK is the numerical control lathe, 61 is the horizontal lathe, 40 is on the lathe bed the biggest work piece rotation diameter is 400mm. This design including the engine bed overall layout design, longitudinal enters for the design, also includes the gear modulus computation and the examination, the main axle rigidity examination and so on. The control system partially including step-by-steps the electrical machinery to select and the hardware circuit design and the software system design, explained the chip expansion, keyboard demonstration connection design and so on. Key word：numerical ；control tool；Open-architecture；motor
数控机床主轴结构的改进和优化设计
数控机床主轴结构的改进和优化设计 严鹤飞 （天水星火机床有限责任公司技术中心 甘肃 天水 741024） 摘 要： 掌握机床主轴的关键部件，安装方式，轴承的调制环节以及材料、操作维护等，并且各种原因中又包含着多种影响因素互相交叉，因此必须对每个影响因素作具体分析。而对于优化设计理论的基本思想及其求解方法，将其应用于机床主轴的结构设计，建立了机床主轴结构优化设计的数学模型，并用内点惩罚函数法求解模型，得到了整体最优的结构设计方案，使机床主轴在满足各种约束要求条件下，刚度最好，材料最省。 关键词：机床主轴；轴承；调整；优化设计；数学模型 在数控机床中，主轴是最关键的部件，对机床起着至关重要的作用，主轴结构的设计首先考虑的是其需实现的功能，当然加工及装配的工艺性也是考虑的因素。 1. 数控机床主轴结构改进： 目前机床主轴设计普遍采用的结构如图1所示。图中主轴1支承在轴承4、5、8上，轴承的轴向定位通过主轴上的三个压块紧锁螺母3、7、9来实现。主轴系统的精度取决于主轴及相关零件的加工精度、轴承的精度等级和主轴的装配质量。在图1中主轴双列圆锥滚子轴承4的内锥孔与主轴1:12外锥配合的好坏将直接影响株洲的工作精度，一般要求其配合接触面积大于75%，为了达到这一要求，除了在购买轴承时注意品牌和等级外，通常在设计时对主轴的要求较高，两端的同轴度为0.005mm，对其相关零件，如螺母3、7、9和隔套6的端面对主轴轴线的跳动要求也较高，其跳动值一般要求在0.008mm以内。对一般压块螺母的加工是很难保证这么高的精度的，因而经常出现主轴精度在装配时超差，最终不得不反复调整圆螺母的松紧，而勉强达到要求，但这样的结果往往是轴承偏紧，精度稳定性差，安装位置不精确，游隙不均匀，造成工作时温升较高，噪音大，震动厉害，影响工件的加工质量和轴承的寿命。但对于重型数控机床用圆锥滚子轴承其承载负荷大，运转平稳，精度调整好时，其对机床的精度保持性较好，可对与轻型及高速机床就不十分有力了。 图1 通用机床主轴结构图 1— 主轴；2—法兰盘；3—圆螺母；4—双列圆柱滚子轴承；5—球轴承 6— 调整垫；7—圆螺母；8—双列圆柱滚子轴承；9-螺母