立式加工中心主轴部件设计说明
立式加工中心说明书
目录1 概述 (3)1.1 零件技术要求 (3)1.2 总体方案设计 (3)2 设计计算 (3)2.1主切削力及其切削分力计算 (3)2.2 导轨摩擦力计算 (4)2.3 计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力 (4)2.4 滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算 (4)3 工作台部件的装配图设计 (9)4 滚珠丝杠螺母副的承载能力校验 (9)4.1 滚珠丝杠螺母副临界转速压缩载荷的校验 (9)4.2 滚珠丝杠螺母副临界转速n的校验 (10)c4.3滚珠丝杠螺母副额定寿命的校验 (10)5 计算机械传动系统的刚度 (10)5.1 机械传动系统的刚度计算 (10)5.2 滚珠丝杠螺母副的扭转刚度计算 (12)6 驱动电动机的选型与计算 (12)6.1 计算折算到电动机轴上的负载惯量 (12)6.2 计算折算到电动机上的负载力矩 (13)6.3 计算坐标轴折算到电动机轴上的各种所需的力矩 (13)6.4选择驱动电动机的型号 (14)7 机械传动系统的动态分析 (15)7.1 计算丝杠-工作台纵向振动系统的最低固有频率 (15)7.2 计算扭转振动系统的最低固有频率 (15)8 机械传动系统的误差计算与分析 (16)8.1 计算机械传动系统的反向死区 (16)8.2 计算机械传动系统由综合拉压刚度变化引起的定位误差 (16)8.3 计算滚珠丝杠因扭转变形产生的误差 (16)9 确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 (16)9.1 确定滚珠丝杠螺母副的精度等级 (17)9.2 确定滚珠丝杠螺母副的规格型号 (17)课程设计总结 (18)参考文献 (19)1. 概述1.1 零件技术要求工作台、工件和夹具的总质量m=833kg，其中，工作台的最大行程Lp=650mm；工作台快速移动速度15000mm/min；工作台采用贴塑导轨，导轨的动、静摩擦系数为0.15 ，0.2，工作台的定位精度为0.04mm，重复定位精度为0.02mm；机床的工作寿命为20000h（即工作时间为10年）。
立式加工中心工作台X轴Y轴进给传动系统设计说明书000
一、概述1.1数控机床进给传动系统的特点数控机床的进给运动是数字控制的直接对象，不论是点位控制还是轮廓控制，工件的最后坐标精度和轮廓精度都受到进给运动的传动精度、灵敏度和稳定性影响。
为此，数控机床的进给系统一般具有以下特点。
1）摩擦阻力小为了提高数控机床进给系统的快速响应性能和运动精度，必须减小运动件数间的摩擦阻力和动、静摩擦力之差。
为满足上述要求，在数控机床进给系统中，普遍采用滚珠丝杠螺母副、静压丝杠螺母副；滚动导轨、静压导轨和塑料导轨。
与此同时，各运动部件还考虑有适当的阻尼，以保证系统的稳定性。
2）传动精度和刚度高进给传动系统的传动精度和刚度，从机械结构方面考虑主要取决于传动间隙和丝杠螺母副、蜗轮蜗杆副及其支撑结构的精度和刚度。
传动间隙主要来自传动齿轮副、蜗轮副、丝杠螺母副及及其支撑部件之间，因此进给传动系统广泛采取施加预紧力或其他消除间隙措施。
缩短传动链和在传动链中设置减速装置。
加大丝杠直径以及对丝杠螺母副、支承部件、丝杠本身施加预紧力是提高传动刚度的有效措施。
3）运动部件惯量小运动部件的惯量对伺服机构的启动和制动特性有影响，尤其是处于高速运转的零部件。
因此，在满足部件强度和刚度的前提下，尽可能减小运动部件的质量、减小旋转零件的直径和质量。
以降低其惯量。
1.2设计内容及要求1.2.1设计立式加工中心工作台（X 轴、Y 轴）进给传动系统 1）工作台、工件和夹具总质量m=1200kg （所受重力N=12000N ）选取工作台质量0m 800kg =(所受重力0N 8000N =)工作台最大行程600P L mm = 2） 工作台快速进给速度Vmax 2000mm /min =3）工作台采用滚动直线导轨，导轨的动、静摩擦系数均为0u 0.1=工作台定位精度20m μ，重复定位精度为8m μ，机床寿命为20000h （10年） 4） 机床主轴伺服电动机，额定功率 6.5E P kW =5）机床采用断面铣刀进行强力切削，铣刀直径125D mm =，主轴转速272/min n r =，切削状况如表所示表1 立式加工中心切削情况1.2.3 总体设计方案1）工作台工作面尺寸确定，=4001200mm mm ⨯⨯长宽 2）工作台导轨采用滚动直线导轨 3）对滚球丝杠螺母副进行预紧 4）采用伺服电动机驱动5）采用锥环套筒联轴器将伺服电动机的二、设计计算2.1主切削力及其切削分力计算 1）计算主切削力Z F主轴具有最大扭矩并且能传递主电动机全部功率，此时切削速度为33.1412510272/ 1.78/6060Dnv m s m s π-⨯⨯⨯===取机械效率0.8m η=，则由[1]中式（2-6）得3330.8 6.51010 2.92101.78m Ez P F N N vη⨯=⨯=⨯=⨯ 2）计算各切削分力 由[1]表（2-1）得纵向切削力310.4 1.1710z F F N ==⨯ 横向切削力30.95 2.7710c z F F N ==⨯ 垂向切削力30.55 1.6110v z F F N ==⨯ 2.2导轨摩擦力计算1）由[1]式（2-8a ）计算切削状态下的导轨摩擦力F μ，此时导轨摩擦系数0.01μ=。
立式加工中心主轴设计论证报告
机电工程学院毕业设计方案论证报告设计题目: VMC4032加工中心立柱主轴设计学生姓名：王毅可学号： 200848050315专业班级：机制F0802指导教师：朱红瑜2012 年03月14日目次1、任务书分析 (1)2、课题关键问题及难点 (2)2.1 主传动系统组成 (2)2.2 主轴部件的要求 (3)2.3 支撑件设计 (4)2.4 导轨设计 (5)2.5 进给传动系设计 (5)3、方案论证 (6)3.1 主轴电动机 (6)3.2 传动方案 (6)3.3 自动夹紧 (9)3.4 主轴准停装置 (10)3.5 切屑清除 (11)3.6 加工中心的支撑系统设计 (12)3.7、进给传动系设计 (14)4、本设计方案选择 (16)5、进度安排 (17)参考文献 (18)VMC4032加工中心立柱主轴设计论证报告1、任务书分析本设计任务书主要要求是完成V400性柔性制造单元主轴主轴箱部分方案选择，结构设计及零件设计，同时对于主轴支撑系统如立柱，Z方向进给系统如导给定的条件和要求，主要参数要求如下：主轴伺服电机功率7.5/11KW，主轴转速0～6000r/min，自动无级变速，主轴内锥孔采用BT40#，具有定向停止功能，立柱、主轴箱具有较好的刚度，与床身联接尺寸协调。
通过这次毕业设计对于机械的设计方案有一定的了解对于已经学习的课程做一个总结，学会整合所学习的知识，能够灵活运用。
同时使自己检索文献的能力也有所提高，培养自己的自学能力独立解决问题的能力。
对于三维软件的练习也是本次设计中所应当注意到的方面。
2、课题关键问题及难点主轴组件是加工中心的关键部件，包括主轴，主轴轴承及安装在主轴上的传动件，密封件等。
对于加工中心，为了实现刀具在主轴上的自动装卸与夹持，还必须具有刀具自动加紧装置，主轴定向装置和主轴锥孔清理装置等结构。
对于加工中心的进给系统及加工中心的丝杠导轨系统的精度设计，立式主轴的准停机构。
立柱的刚度等都要做详细的论证。
立式加工中心主轴组件的结构设计开题报告
立式加工中心主轴组件的结构设计开题报告立式加工中心主轴组件的结构设计立式加工中心主轴组件的结构设计1 综述1.1 本课题研究的目的和意义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高新技术产业和尖端工业(如:信息技术及其产业，生物技术及其产业，航空、航天等国防工业产业)的使能技术和最基本的装备。
制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。
当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。
此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。
总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
加工中心是典型的集高新技术于一体的机械加工设备，它的发展代表了一个国家设计、制造的水平，因此在国内外企业界都受到了高度重视。
本课题的目的是进行立式加工中心主轴组件的结构设计，主轴组件作为加工中心的执行元件，它带动刀具进行切削加工、传递运动、动力及承受切1立式加工中心主轴组件的结构设计削力等，并需满足相关的技术指标要求。
1.2 本课题拟解决的关键问题各类机床对其主轴组件的要求，主要是精度问题，就是要保证机床在一定的载荷与转速下，主轴能带动工件或刀具精确地、稳定地绕其轴心旋转，并长期地保持这一性能。
主轴组件的设计和制造，都是围绕着解决这个基本问题出发的。
为了达到相应的精度要求，通常，主轴组件应符合以下几点设计要求:1) 旋转精度指机床在空载低速旋转时，主轴前端安装工件或刀具部位的径向和轴向跳动值满足要求。
目的是保证加工零件的几何精度和表面粗糙度。
2) 刚度指主轴组件在外力的作用下，仍能保持一定工作精度的能力。
JCS-018立式加工中心主轴箱及进给系统设计
摘要:本次设计通过对现有加工中心的分析研究,提出一种新的设计方案,其自动化程度更高,结构也相对比较简单.这一点在论文会得以体现.本方案中,主轴箱采用交流调速电机实现无级变速,在X、Y、Z三个方向上的进给运动均采用滚珠丝杠,而动力则由步进电动机通过调隙齿轮来传递,并且采用单片机进行数字控制.控制系统采用MCS-51系列单片机,通过扩展程序存储器、数据存储器和I/O 接口实现硬件电路的设计.论文中也对软件系统的设计做出了相关说明.关键词:交流调速电机滚珠丝杠步进电机单片机系统扩展Abstract: This design tries a new method after the analyze and research of the exited machining center with the higher automatization degrees and the simpler configuration,which will be explained in the paper. In the method, AC adjustable-speed motor is used for the realization of the level shift in variable speed,and in the motion of, we all adopt ball bearing thread haulm for the X、Y、Z direction,The power of which is step by step electromotor transferred by gear that used for adjusting gaps.And more,we used singlechip for numerical control.The control system introduces MCS-51 series singlechip,and the realization of hardware circuit was accomplished by enlarging program memorizer、data memorizer and I/O meet meatus.Also,the paper explained the design for software system. Keywords: AC adjustable-speed motor、ball bearing thread haulm、the step by step electromotor、the enlarge for SCM system目录前言 (1)1、机床总体方案设计 (1)1.1 机床总体尺寸参数的选定 (1)1.2 机床主要部件及运动方式的选定 (2)1.3 机床总体布局的确定 (3)2、主传动的设计计算 (8)2.1 电机的选择 (8)2.2 齿轮传动的设计计算 (9)2.3 轴的设计计算 (13)2.4 离合器的选用 (21)3、进给系统的设计计算 (22)3.1 概述 (22)3.2 设计计算 (22)3.3 工作台部件的装配图设计 (29)3.4 滚珠丝杠螺母副的承载能力的校验 (30)3.5 计算机械传动系统的刚度 (31)3.6 驱动电动机的选型与计算 (33)3.7 机械传动系统的动态分析 (36)3.8 机械传动系统的误差计算与分析 (37)3.9 确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 (38)3.10 滚珠丝杆副的预紧方式 (38)3.11 齿轮传动消隙 (39)4、控制系统的设计 (39)4.1 控制系统总体方案的拟订 (39)4.2 总控制系统硬件电路设计 (39)参考文献 (56)谢辞 (57)科技译文 (58)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。
立式加工中心主轴部件设计说明
引言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高新技术产业和尖端工业（如：信息技术及其产业，生物技术及其产业，航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。
制造技术和装备是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术则是当今先进制造技术和装备最核心的技术。
当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。
此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。
数控机床技术的发展自1953年美国研制出第一台三坐标方式升降台数控铣床算起，至今已有很多年历史了。
20世纪90年开始，计算机技术及相关的微电子基础工业的高速发展，给数控机床的发展提供了一个良好的平台，使数控机床产业得到了高速的发展。
我国数控技术研究从1958年起步，国产的第一台数控机床是北京第一机床厂生产的三坐标数控铣床。
虽然从时间上看只比国外晚了几年，但由于种种原因，数控机床技术在我国的发展却一直落后于国际水平，到1980年我国的数控机床产量还不到700台。
到90年代，我国的数控机床技术发展才得到了一个较大的提速。
目前，与国外先进水平相比仍存在着较大的差距。
总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
1 绪论1.1 加工中心的发展状况1.1.1 加工中心的国外发展对于高速加工中心，国外机床在进给驱动上，滚珠丝杠驱动的加工中心快速进给大多在40m/min以上，最高已达到90m/min。
采用直线电机驱动的加工中心已实用化，进给速度可提高到80～100m/min，其应用围不断扩大。
国外高速加工中心主轴转速一般都在12000～25000r/min，由于某些机床采用磁浮轴承和空气静压轴承，预计转速上限可提高到100000r/min。
立式数控铣床主轴部件设计
机械设计课程设计说明书题目：XKFA714数控仿形铣床主轴箱指导老师：艾尔肯学生姓名：许成锋学号：20102001061所属院系：机械工程学院专业：机械工程及自动化班级：机械10-1班完成日期：2014年3月27号新疆大学机械工程学院2014年 3月目录第一章数控铣床的介绍 (4)1.1 数控铣床的主要功能 (4)1.2 数控铣床的主要特点 (5)第二章总体设计方案 (7)第三章电机的选择 (8)3.1 确定主轴传动功率 (8)3.2 电机的选择 (9)3.3 主轴的变速过程 (9)第四章轴类零件的设计 (10)4.1 轴的设计概述 (10)4.2 主轴主要结构参数的确定 (10)4.3 轴的结构设计 (13)4.4 主轴刚度的计算 (15)第五章齿轮传动设计与计算 (17)5．1主要参数的选择 (17)5.2 齿轮的设计与计算 (17)第六章轴承的设计与计算 (20)6.1 轴承当量动载荷的计算 (20)6.2 验算两轴承的寿命 (22)第七章圆弧齿同步带的设计 (22)7.1 确定圆弧齿同步带的基本参数 (22)7.2 确定带的中心距 (23)7.3 选择带的类型 (24)第八章碟形弹簧的设计 (25)8.1 碟形弹簧的结构尺寸 (25)8．2 弹簧的许用应力和疲劳极限 (26)8．3 碟形弹簧的设计与计算 (27)8.4 碟形弹簧的校核 (28)第九章拉杆的设计 (30)9.1 确定拉杆的直径 (30)9.2 确定拉杆的长度 (30)第十章拉抓和打刀缸的选择 (31)10.1 拉抓的选择 (31)10.2 打刀缸的选择 (31)小结 (32)参考文献 (33)[摘要］本文根据公司生产加工需要改装一台铣床, 主要用于铣削平面和钻孔，对主轴部件进行重新设计，但仍要用原来的主轴箱，要求主轴的转速范围为40r/min—4000r/min，查机械设计手册确定典型的切削工艺可以求得主轴的切削功率为4.3KW，根据切削功率p c与主运动传动链的总效率η确定机床传动的功率Ｐ=5.4 KW，然后，根据机床传递的功率Ｐ来选择电机的类型。
立式加工中心主轴组件的结构设计
毕业设计（毕业论文）任务书学院专业班级学号学生指导教师题目立式加工中心主轴组件的结构设计任务规定进行日期自20** 年2月20 日起，至20** 年6月23日止一、题目来源、目的、意义题目来源：本课题来源于同济现代制造技术研究所，是立式加工中心机床设计项目下的子课题之一。
目的：课题的目的是设计立式加工中心的主轴组件结构，主轴组件作为执行件，确保带动刀具进行切削加工、传递运动、动力及承受切削力等，并满足相关的技术指标要求。
意义：主轴组件作为机床的一个重要组件，要带动刀具直接参与表面成形运动，其工作性能对机床的加工质量及生产率有直接影响。
二、主要工作内容（1）熟悉现有的各种主轴组件的要求和特点；（2）完成主轴组件的设计总图；（3）设计分析计算工作；（4）主轴等主要零件的零件图绘制；（5）主轴组件各部分的综合分析。
三、主要技术指标（或主要论点）立式加工中心的特点是结构简单，占地面积小。
总体结构方案的结构形式为固定立柱式，即主轴箱吊挂在立柱的一侧，作Z方向的上下移动。
主轴孔锥度：7：24；主轴孔直径：54mm；主轴箱行程（Z轴）：470mm；主轴转速范围：30~3000r/mm；快速移动速度（Z轴）：10m/min；进给速度（Z轴）：1~400mm/min。
四、进度计划第1周~第3周：查阅资料，翻译要求字数的英文资料，调研目前市场上数控机床的主轴组件几种主要的结构形式，并进行方案论证，写出开题报告。
第4周~第6周：通过查阅资料和参考一些机床的结构，进行主轴组件的结构设计。
第7周~第9周：结构分析与验算，满足技术性能指标和使用要求。
第10周~第14周：计算机绘制结构设计图纸，包括总图和一些零件图。
第15周~第16周：编写毕业设计说明书。
第17周~第18周：评审、准备答辩。
五、主要参考资料（外文资料至少一篇）1、谢红.数控机床机器人机械系统设计指导[M].上海：同济大学出版社，2004.2、韩鸿鸾.数控机床的机械结构与维修[M].山东：山东科学技术出版社，2005.3、罗学科,等.数控原理与数控机床[M].北京：化学工业学出版社，2004.4、周宏甫.数控技术[M].广州：华南理工大学出版社，2005.5、陈蔚芳,等.机床数控技术及应用[M].北京：科学出版社，2005.6、王仁诚.加工中心主轴系统的设计[J] .钻镗床，2000,(1)：43 47.7、Purdum.T.. Machine tools re-discover gravity[J]. Industry Week, 2004, 253(12): 93-96.8、李佳.数控机床及应用[M].北京：清华大学出版社，2001.9、娄锐.数控应用关键技术[M].北京：电子工业出版社，2005.10、吴祖育等.数控机床[M].上海：上海科学技术出版社，2000.六、系审批意见系主任（签名）:七、院领导审核意见院领导（签名）:八、学生实际完成日期九、同组设计（论文）者目录摘要 (1)ABSTRACT (2)0 引言 (4)1 概述 (5)1.1 加工中心的发展状况 (5)1.1.1 加工中心的国内外发展 (5)1.1.2 主轴部件的研究进展 (6)1.2 课题的目的及内容 (7)1.3 课题拟解决的关键问题 (8)1.4 解决上述问题的策略 (9)2 方案拟定 (10)2.1 加工中心主轴组件的组成 (10)2.2 机械系统方案的确定 (10)2.2.1 主轴传动机构 (10)2.2.2 主轴进给机构 (12)2.2.3 主轴准停机构 (13)2.2.4 刀具自动夹紧机构 (15)2.2.5 切屑清除机构 (17)2.3 伺服驱动系统方案的确定 (18)2.4 加工中心主轴组件总体设计方案的确定 (19)3 主轴组件的主运动部件 (22)3.1 主轴电动机的选用 (22)3.1.1 主电机功率估算 (22)3.1.2 主电机选型 (23)3.2 主轴 (23)3.2.1 主轴的结构设计 (23)3.2.2 主轴受力分析 (27)3.2.3 主轴的强度校核 (32)3.2.4 主轴的刚度校核 (33)3.3 主轴组件的支承 (34)3.3.1 主轴轴承的类型 (34)3.3.2 主轴轴承的配置 (37)3.3.3 主轴轴承的预紧 (38)3.3.4 主轴支承方案的确定 (41)3.3.5 轴承的配合 (41)3.3.6 主轴轴承设计计算 (42)3.4 同步带的设计计算 (44)3.5 主轴组件的润滑与密封 (48)3.5.1 主轴组件的润滑 (48)3.5.2 主轴组件的密封 (49)3.5.3 本课题的润滑与密封方案的确定 (51)3.6 键的设计计算 (52)3.6.1 主轴上的键 (52)3.6.2 主电机上的键 (53)3.7 液压缸的设计计算 (54)4 主轴组件的进给运动部件 (55)4.1 进给电动机的选用 (55)4.1.1 进给电动机功率的估算 (55)4.1.2 进给电动机的选用 (56)4.2 联轴器的设计计算 (57)4.3 垂直方向伺服进给系统的设计计算 (57)4.3.1 切削力估算 (57)4.3.2 滚珠丝杠副的设计计算 (58)5 结论 (65)小结 (68)参考文献 (70)摘要加工中心由于备有刀库并能自动更换刀具，使得工件在一次装夹中可以完成多工序的加工。
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引言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高新技术产业和尖端工业（如：信息技术及其产业，生物技术及其产业，航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。
制造技术和装备是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术则是当今先进制造技术和装备最核心的技术。
当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。
此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政卒策。
数控机床技术的发展自1953年美国研制出第一台三坐标方式升降台数控铣床算起，至今已有很多年历史了。
20世纪90年开始，计算机技术及相关的微电子基础工业的高速发展，给数控机床的发展提供了一个良好的平台，使数控机床产业得到了高速的发展。
我国数控技术研究从1958年起步，国产的第一台数控机床是第一机床厂生产的三坐标数控铣床。
虽然从时间上看只比国外晚了几年，但由于种种原因，数控机床技术在我国的发展却一直落后于国际水平，到1980年我国的数控机床产量还不到700台。
到90年代，我国的数控机床技术发展才得到了一个较大的提速。
目前，与国外先进水平相比仍存在着较大的差距。
总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
1 绪论1.1 加工中心的发展状况1.1.1 加工中心的国外发展对于高速加工中心，国外机床在进给驱动上，滚珠丝杠驱动的加工中心快速进给大多在40m/min以上，最高已达到90m/min。
采用直线电机驱动的加工中心已实用化，进给速度可提高到80〜100m/min,其应用围不断扩大。
国外高速加工中心主轴转速一般都在12000〜25000r/min，由于某些机床采用磁浮轴承和空气静压轴承，预计转速上限可提高到100000r/min 。
国外先进的加工中心的刀具交换时间，目前普遍已在1s左右，高的已达0.5s，甚至更快。
在结构上，国外的加工中心都采用了适应于高速加工要求的独特箱中箱结构或龙门式结构。
在加工精度上，国外卧式加工中心都装有机床精度温度补偿系统，加工精度比较稳定。
国外加工中心定位精度基本上按德国标准验收，行程1000mr以下，定位精度可控制在0.006〜0.01mm 之0 此外，为适应未来加工精度提高的要求，国外不少公司还都开发了坐标镗精度级的加工中心。
相对而言，国生产的高速加工中心快速进给大多在30m/min左右，个别达到60m/mi n。
而直线电机驱动的加工中心仅试制出样品，还未进入产量化，应用围不广。
国高速加工中心主轴转速一般在6000〜18000r/min ，定位精度控制在0.008 〜0.015mn之，重复定位精度控制在0.005〜0.01mm之。
在换刀速度方面，国机床多在4〜5s，无法与国际水平相比。
虽然国产数控机床在近几年中取得了可喜的进步，但与国外同类产品相比，仍存在着不少差距，造成国产数控机床的市场占有率逐年下降。
国产数控机床与国外产品相比，差距主要在机床的高速、高效和精密上。
除此之外，在机床可靠性上也存在着明显差距，国外机床的平均无故障时间（MTBF都在5000小时以上，而国产机床大大低于这个数字，国产机床故障率较高是用户反映最强烈的问题之一。
1.1.2 立式加工中心的研究进展图1-1立式加工中心结构图1-切削箱2-X轴伺服电机3-Z轴伺服电机4-主轴电机5-主轴箱6-刀库7-数控柜8-操纵面板9-驱动电柜10-工作台11-滑座12-立柱13-床身14-冷却水箱15-间歇润滑油箱16-机械手典型加工中心的机械结构主要有基础支承件、加工中心主轴系统、进给传动系统、工作台交换系统、回转工作台、刀库及自动换刀装置以及其他机械功能部件组成。
图1-1所示为立式加工中心结构图。
1.2课题的目的及容力卩工中心是典型的集高新技术于一体的机械加工设备，它的发展代表了一个国家设计、制造的水平，因此在国外企业界都受到高度重视。
毕业设计的基本数据：1、工作台尺寸：600mm< 400mm最大承载：600kg2、主轴功率： 3.5 - 5KW；主轴转速：20 - 3000rpm3、进给速度：X、丫向1 - 10000mm/min ；Z向1 - 5000mm/min4、行程：X、丫向、Z向：600mn< 400mn< 400mm5、定位精度：土0.025mm 重复精度：土0.01mm&圆盘式刀库：10个刀位，换刀时间为6秒1.3 课题拟解决的关键问题各类机床对其主轴组件和进给组件的要求，主要是精度问题，就是要保证机床在一定的载荷与转速下，组件能带动工件或刀具精确地、稳定地绕其轴心旋转，并长期地保持这一性能。
主轴组件和进给组件的设计和制造，都是围绕着解决这个基本问题出发的。
为了达到相应的精度要求，通常，主轴组件和进给组件应符合以下几点设计要求：1、旋转精度高，保证加工零件的几何精度和表面粗糙度。
2、在允许的条件下，尽量提高刚度值。
使主轴组件和进给组件在外力的作用下，仍能保持一定工作精度的能力。
3、提高抗振性，保证切削过程中的平稳运转。
4、控制温升，避免热变形，防止温度过高会改变轴承等元件的间隙、破坏润滑条件，加速磨损，影响加工精度。
5、保证耐磨性，以保持其原始精度的能力。
2 加工中心机械系统方案拟定2.1 加工中心主轴组件的组成主轴组件是由主轴、主轴支承、装在主轴上的传动件和密封件等组成的。
主轴的启动、停止和变速等均由数控系统控制，并通过装在主轴上的刀具参与切削运动，是切削加工的功率输出部件。
主轴是加工中心的关键部件，其结构的好坏对加工中心的性能有很大的影响，它决定着加工中心的切削性能、动态刚度、加工精度等。
主轴部刀具自动夹紧机构是自动刀具交换装置的组成部分。
2.2 机械系统方案的确定2.2.1 主轴传动机构对于现在的机床主轴传动机构来说，主要分为齿轮传动和同步带传动。
齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，应用普遍，类型较多，适应性广。
其传递的功率可达近十万千瓦，圆周速度可达200m/s，效率可达0.99。
齿轮传动大多数为传动比固定的传动，少数为有级变速传动。
但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。
同步带是啮合传动中唯一一种不需要润滑的传动方式。
在啮合传动中，它的结构最简单，制造最容易，最经济，弹性缓冲的能力最强，重量轻，两轴可以任意布置，噪声低。
它的带由专业厂商生产，带轮自行设计制造，它在远距离、多轴传动时比较经济。
同步带传动时的线速度可达50m/s （有时允许达100m/s），传动功率可达300kw,传动比可达10 （有时允许达20），传动效率可达0.98。
同步带传动的优点是：无滑动，能保证固定的传动比；预紧力较小，轴和轴承上所受的载荷小；带的厚度小，单位长度的质量小，故允许的线速度较高；带的柔性好，故所用带轮的直径可以较小。
其主要缺点是安装时中心距的要求严格。
由于齿轮传动需要具备较多的润滑条件，而且为了使主轴能够达到一定的旋转精度，必须选择较好的工作环境，以防止外界杂物侵入。
而同步带传动则避免了这些状况，并且传动效率和传动比等都能符合课题的要求，故在本课题的主轴传动方式中选择同步带传动。
2.3 加工中心主轴组件总体设计方案的确定综合2.1 ，2.2 节中的方案，本课题的总体设计方案现确定如下：由于同步带无滑动，能保证固定的传动比，且传动效率高，允许的线速度较高，无需安置在很良好的工作环境中，所以在主轴传动方式中选择同步带传动。
但是需要注意的是同步带的安装具有严格的要求。
在主轴的进给运动中，采用滚珠丝杠。
其耐磨性好、磨损小，低速运行时无爬行、无振动，能够很好地确保Z轴的进给精度。
由于加工中心具备自动换刀功能，所以在主轴组件中还应有主轴准停装置、刀具自动夹紧机构以及切屑清除机构。
在本课题中，主轴准停机构采用磁力传感器检测定向，其不仅能够使主轴停止在调整好的位置上，而且能够检测到主轴的转速，并在加工中心的操控面板上显示出来，方便机床操作者调整转速。
在换刀过程中，刀具自动夹紧机构也是不可获缺的一部分。
它控制着刀杆的松紧，使刀具在加工时能紧紧地固定在主轴上，在换刀时能轻松地卸载。
本课题采用了液压缸运行的方式，通过活塞、拉杆、拉钉等一系列元件的运动来达到刀杆的松紧目的。
同时，为了减少液压推力对主轴支承的磨损，在主轴的部设置了一段碟形弹簧，使活塞对拉杆的作用起到一个缓冲的作用。
同时，在换刀过程中，活塞及拉杆的部将被加工成中空状。
其间将通入一定的压缩空气来清除切屑。
使刀杆和主轴始终具有很好的配合精度。
在伺服系统中，本课题在进给系统中选用直流伺服电动机，而在主运动系统中则选用交流伺服电动机。
由于直流伺服电动机具有电刷和换向器，需要常常维修，故不适合于主运动系统中。
3主轴主运动部件的设计3.1主轴电动机的选用3.1.1主电机功率估算由毕业设计任务书知主轴功率5kw主电机功率P E£m 竺kw 5.36kwm 0.99 50.98式中：n m——机床主传动系统传动效率。
滚珠轴承传动效率0.99，同步带传动效率0.983.1.2 主电机选型利用交流伺服系统可进行精密定位控制，可作为CN（机床、工业机器人等的执行元件。
FANU交流主轴电机S系列从0.65kW〜37kV共分13种。
它的特点是转速高、输出功率大、性能可靠、精度好、振动小、噪音低，既适合于高速切削又适合于低速重切削⑸。
该系列可应用在各种类型的数控机床上。
根据主电机功率PE=5.36kW故本课题选用FANU交流主轴电机6S型号。
其主要技术参数如下：额定输出功率：5.5km/h ;最高速度：3000r/min ；额定输出转矩：35.0N • M转子惯量：0.022N m s。
3.2主轴3.2.1主轴的结构设计主轴的主要参数是指：主轴前轴颈直径D；主轴孔径d;主轴悬伸量a和主轴支承跨距L,见图3-1图3-1主轴主要参数示意图（1 ）主轴轴径的确定主轴轴径通常指主轴前轴颈的直径，其对于主轴部件刚度影响较大。
加大直径D，可减少主轴本身弯曲变形引起的主轴轴端位移和轴承弹性变形引起的轴端位移，从而提高主轴部件刚度。
但加大直径受到轴承d n值的限制，同时造成相配零件尺寸加大、制造困难、结构庞大和重量增加等，因此在满足刚度要求下应取较小值。
设计时主要用类比分析的方法来确定主轴前轴颈直径D。
加工中心主轴前轴颈直径D按主电动机功率来确定，由《现代数控机床结构设计》查得D=85mm 由于装配需要，主轴的直径总是由前轴颈向后缓慢地逐段减小的。