JCS-018立式加工中心主轴箱及进给系统设计
数控机床的结构与设计-复习思考题-09
数控机床的结构与设计_复习思考题复习思考题1．加工中心的定义是什么?它应具有哪些功能?2．加工中心的工作原理是什么?3．加工中心的基本组成有哪几部分?4．加工中心的分类方法有哪几种。
5．JCS一018型立式加工中心的功能及结构组成是什么?6．根据图1－6说明JCS一018型立式加工中心的传动系统。
7．根据图1—8说明JCS一018型主轴部件的结构组成、功能及特点。
8．说明JCS一018型自动换刀装置的结构组成、功能及特点。
9．说明JCS一018型自动换刀的过程及PC控制器的控制过程。
10．简述JCS一018型立柱、床身、滑座及工作台的结构特点。
11．简述JCS一018型伺服进给系统的组成及传动路线。
12．说明发纳克7CM的基本组成。
13．主传动方式有哪几种?各有何特点?14．试说明加工中心的主轴结构。
15·加工中心主轴轴承有哪几种?各有何特点?各适用于什么场合?16．加工中心主轴轴承配置形式有几种?各适用什么场合?17．试述加工中心主轴轴承的配合量及其影响。
18．何谓对滚动轴承的预紧?何谓径向预紧及轴向预紧?19．主轴轴承的润滑方式有哪几种?各有何特点?20．试述加工中心刀具自动夹紧装置的组成及夹紧与松开的动作。
21．试述主轴定向的原理及定向的方式。
22．主轴电动机有何特点?23．试述伺服电机与进给丝杠的联接方法。
24．消除齿隙的方法有哪几种?各有何特点?25．滚珠丝杠螺母副的工作原理及特点是什么?何为内循环和外循环方式? 26．试述滚珠丝杠螺母副消除间隙及预加载荷的方法。
27．试述静压蜗杆蜗母条传动副工作原理。
28．何谓磁力丝杠螺母副?它有什么优点?29．简述丝杠专用角接触球轴承的特点及配置。
30．何谓分度工作台和数控转台?试举例说明。
31．何谓塑料滑动导轨?何谓滚动导轨?各有何特点?32．自动换刀装置有哪几种形式?各有何特点?33．刀库有哪几种形式?各适用于什么场合?34．刀具交换装置有哪几种?35．刀具的选择方式有几种?各适用何种场合?36．简述机械手类型、特点及适应范围。
立式加工中心主轴箱结构设计开题报告
收集并阅读JCS-018立立式加工中心主轴箱及进给系统设计方面的书籍，以及相应的标准，了解JCS-018立式加工中心主轴箱及进给系统的进展史；在阅读资料的前提下，初步定出主轴箱各部分技术参数，设计计算，方案选择并确定可行的方案路线；依据初定的外形尺寸绘制图纸；整理书写设计说明书；
本文以JCS-018立式加工中心为例，进行主轴箱的设计。
二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）
一）主要研究内容
1.调查分析JCS-018或其他型号的立式加工中心的加工特点，确定新设计的数控立式加线的选择。
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；是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础;是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的物质手段；是国防现代化的重要战略物质;是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业。当今世界各国制造业广泛采纳数控技术，
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。大力进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进展、提高综合国力和国家地位的重要途径。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进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闭和限制政策。根据国民经济进展和国家重点建设工程的具体需求，设计制造“高、精、尖”重大数控装备，打破国外封闭，掌握数控装备关键技术，创出中国数控机床品牌，提高市场占有率是全面提升我国基础制造装备的核心竞争力的关键所在。
毕 业 设 计 （ 论 文 ） 开 题 报 告
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指导教师1
立式加工中心主轴组件的结构设计
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。
加工中心一般不需要人为干预，当机床开始执行程序后，它将一直运行到程序结束。
加工中心还赋予了专业化车间一些诸多优点，如：降低机床的故障率，提高生产效率，提高加工精度，削减废料量，缩短检验时间，降低刀具成本，改善库存量等。
由于加工中心的众多优势，所以它深受全球制造企业的青睐。
加工中心主要由主轴组件、回转工作台、移动工作台、刀库及自动换刀装置以及其它机械功能部件组成。
其中的主轴组件是机床重要的组成部分，其运动性能直接影响机床加工精度与表面粗糙度。
本文在查阅大量国内外文献的基础上，通过研究分析不同加工中心主轴组件的性能，综合地比较了其特点，并拟定了一个较为合理的主轴组件结构方案。
同时，还就主轴、轴承以及丝杠等重要零件的机械性能进行了探讨，并对这些零件的刚度和强度进行了校核。
此外，本设计中所采用的陶瓷轴承能有效地增加主轴的刚度，从而提高了加工中心的可靠性和稳定性。
关键词：主轴组件，加工中心，数控机床Spindle unit design of Vertical machining centerABSTRACTMachining center evolved from the need to be able to perform a variety of operations and machining sequences on a workpiece on a single machine in one setup. Machining center requires little operator intervention, and once the machine has been set up, it will machine without stopping until the end of the program is reached. Some of the other advantages that machining centers give a manufacturing shop are greater machine uptime, increased productivity, maximum part accuracy, reduced scrap, less inspection time, lower tooling costs, less inventory and so on. Because of their many advantages, machining centers become widely accepted by manufacturing enterprises in the world.Machining centers are equipped with spindle units, rotary workbench, moving workbench, tool magazines and automatic tool changers, and other mechanical function components. Spindle unit is the important motion part of the metal cutting machine tool. Its movement behavior affects the machining accuracy and surface roughness of part to be machined. Through referring to a variety of technical literatures, the characteristics of some kinds of spindle units are compared with each other based on analysis and research work on different machining centers. A reasonable scheme can be studied out. Meanwhile, the mechanical behaviors of principle parts such as the spindle,bearings and lead screw are discussed. Their rigidity and strength are calculated and examined here. Morever, a kind of advanced ceramic bearings is introduced into the spindle unit, which can effectively enhance the rigidity of spindle units. They will improve the reliability and stability of machining centers.Key words：spindle unit，machining center，NC machine tool立式加工中心主轴组件的结构设计0 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。
数控立式加工中心的主轴箱设计设计开题报告
数控立式加工中心的主轴箱设计设计开题报告1 开题依据机床是将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，所以又称为”工作母机”或”工具机”，习惯上简称机床。
现代机械制造中加工机械零件的方法很多：除切削加工外，还有铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等。
在一般的机器制造中，机床所担负的加工工作量占机器总制造工作量的40％-60％，机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用。
所以此次提出数控立式加工中心的设计。
2 文献综述2.1 数控机床的基本概况数控（numerical control,NC）机床，顾名思义，是一类由数字程序实现控制的机床。
与人工操作的普通机床相比，它具有适应范围广、自动化程度高、柔性强、操作者劳动强度低、易于组成自动生产系统等优点[2]。
数控机床也就是一种装了程序控制系统的机床，该系统能逻辑处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序 [8]。
1952年，美国PARSON公司与麻省理工学院（MIT）合作，研制出世界上第一台数控机床。
从此机床行业，乃至整个制造业和相关产业进入了一个新的发展阶段。
在机床行业，由于采用了数控技术，许多过去在普通机床上无法完成的工艺内容得以完成，大量普通机床为数控机床所代替，这就极大地促进了机床行业的技术进步和行业发展。
对于整个制造业，由于大量引用数控机床，使得产品质量大幅度提高，新产品开发周期明显缩短，满足了广大消费者求新和追求个性化的要求，从而形成了制造业与市场相互促进的发展趋势。
一段时期内机床行业在技术发展上曾被视为“夕阳工业”，如今再度受到全世界的高度重视。
在这一历史转变中，数控机床的产生与发展功不可没。
此外，数控机床的发展，还带动了众多相关产业和技术的发展。
随着科学技术的发展，机械产品的结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，更新换代频繁，生产类型由大批大量生产向多品种小批量生产转化。
因此，对机械产品的加工相应地提出了高精度、高柔性与高度自动化的要求。
JCS018A加工中心结构
加工中心结构及附件2.1.1 主传动系统1.对加工中心主轴系统的要求加工中心主轴系统主要由主轴动力、主轴传动、主轴组件等部分组成。
由于加工中心相对一般的数控铣床来说必须具有更高的加工效率，更宽的使用范围，更高的加工精度，因此，它的主轴系统必须满足如下要求：(1)具有更大的调速范围并实现无级变速(2)具有较高的精度与刚度，传动平稳，噪声低(3)良好的抗振性和热稳定性(4)具有刀具的自动夹紧功能2.主轴电动机与传动1）主轴电动机加工中心常用的主轴电动机有交流调速和交流伺服电动机两种。
交流调速电动机通过改变电动机的供电频率可以调整电动机的转速，这种电动机成本较低，但不能实现电动机轴的径向准确定位。
交流伺服主轴电动机是一种高效能的主轴驱动电动机，这种电动机轴不但能实现任意径向的定位，还能以大转矩实现微小角度的转动。
2）主轴传动系统低速主轴常采用齿轮变速机构或同步带构成主轴的传动系统，从而可增强主轴的驱动力矩，适应主轴传动系统性能与结构。
图2-1为VPl050加工中心的主轴传动结构。
主轴转速范围为10 r/min～4000r/min。
当滑移齿轮3处于下位时，主轴在10～1200r/min间可实现无级变速。
当数控加工程序要求较高的主轴转速时，PLC根据数控系统的指令，主轴电动机自动实现快速降速，在主轴转速低于10r/min时，滑移齿轮3向上滑移，当达到上位时，主轴电动机开始升速，使主轴转速达到程序要求的转速。
高速主轴要求在极短时间内实现升降速，在指定位置快速准停，这就要求主轴具有很高的角加速度。
通过齿轮或传动带这些中间环节，常常会引起较大振动和较大噪声，而且增加了转动惯量。
为此将主轴电动机与主轴合二为一，制成电主轴，实现无中间环节的直接传动，是主轴高速单元的理想结构。
目前电主轴的转速可达到120000r/min～80000r/min；有的电主轴的最高主轴转速甚至能达到120000r/min。
图2-1 VP1050加工中心的主轴传动机构1-主轴驱动电动机 2、5-主轴齿轮 3-滑移齿轮 4、6-从动齿轮3.加工中心主轴组件加工中心主轴组件包括主轴、主轴轴承、传动件、密封件、自动夹紧装置、主轴定向装置和主轴锥孔清理装置等结构。
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。
国家开放大学电大专科《数控机床》简答题综合题题库及答案（试卷号2431）
国家开放大学电大专科《数控机床》简答题综合题题库及答案（试卷号2431）国家开放大学电大专科《数控机床》简答题综合题题库及答案（试卷号：2431）盗传必究一、简答题1．数控机床的刀库有哪些类型？答：(1)鼓轮式；(2)链式；(3)格子箱；(4)直线式。
（5分）2.数控机床进给传动系统中选用传动齿轮副的作用是什么？答：进给系统采用齿轮传动装置，是为了使丝杠、工作台的惯性在系统中占有较小比重；同时可使高转速低转矩的伺服驱动装置的输出变为低转速大扭矩，从而适应驱动执行元件的需要；另外，在开环系统中还可计算所需的脉冲当量。
（5分）3．球杆仪的作用是什么？简述其测量原理。
答：球杆仪的作用：机床精度综合检测分析的标准设备。
（5分）球杆仪的测试原理为：利用机床的两轴联动做圆弧插补，通过分析圆弧的半径变化和弧线的轨迹特征来判断机床的误差元素。
（5分）4．简述数控机床的基本使用条件。
答：数控机床的基本使用条件：(1)保证一定的环境温度和湿度；(2)地基牢靠，有隔震措施；(3)工作地点允许的海拔高度为1000m;(4)稳定的供电电源，有抗干扰措施；(5)保护接地。
(10分)5．简述数控机床的基本组成部分。
答：控制介质、数控系统、伺服系统、机床本体、反馈装置和各类辅助装置组成。
（5分）6．简述全功能型数控车床的特点。
答：特点：控制系统是标准型的，带有高分辨率的CRT显示器以及各种显示、图形仿零点、刀具补偿等功能，而且还有通信或网络接口。
全功能型数控车床采用闭环或半闭环控制的伺服系统，可以进行多个坐标轴的控制，具有高刚度、高精度和高效率等特点。
（5分）7．简述滚珠丝杠螺母副传动的工作原理。
答：工作原理：在丝杠和螺母上都有半圆弧形的螺旋槽，当它们套装在一起时便形成了滚珠的螺旋滚道。
螺母上有滚珠回路管道，将几圈螺旋滚道的两端连接起来构成封闭的循环滚道，并在滚道内装满滚珠。
当丝杠旋转时，滚珠在滚道内既自转又沿滚道循环转动。
因而迫使螺母（或丝杠）轴向移动。
立式加工中心总体方案设计
郑州航空工业管理学院毕业论文（设计）2010 届机械设计制造及其自动化专业班级题目JCS-018型立式加工中心总体方案设计姓名学号指导教师职称二О一0 年五月一日摘要本文主要是对JCS-018型立式加工中心总体方案进行设计。
立式加工中心是一种工序高度集中、自动化程度高的机电一体化设备。
工件在一次装夹后，可以自动连续地完成镗,铣,钻,铰,扩,锪和攻螺纹等多种工序的加工。
本文论述了JCS-018立式加工中心总体方案的拟定过程和设计方法，完成了机床传动系统的分析计算。
进行了三向进给传动系统的设计计算，包括驱动电机和进给丝杠等的设计分析和校核计算。
完成了主传动系统设计计算，确定了主传动功率–扭矩关系曲线。
论文完成了加工中心总体结构的原理性设计。
重点进行了三向进给传动，主轴传动的结构设计，并分析了优化加工中心传动性能的结构措施。
论文还对X、Y工作台、刀库等扩展功能辅助部件的结构进行了分析。
论文研究中充分应用先进设计手段辅助加工中心总体设计，利用SolidWorks技术进行加工中心三维布局及造型设计，确定加工中心外观造型的初步方案。
既使产品设计过程可视化，也提高了设计效率。
关键词立式加工中心；总体设计；计算机辅助设计AbstractThis artthe overall program designed of JCS-018 vertical machining center . Vertical machining center is a equipment that is process highly concentrated, high degree of automation and electrical integration. With workpiece in a single setup, you can automatically and continuously to complete boring, milling, drilling, joint, expansion, countersink and tapping and other machining processes .This article discusses the JCS-018 vertical machining center of the overall program design process and completed the analysis and calculation of machine tool drive system. It carries out design and calculation in three directions to the transmission system, which including analysis and checking calculation to the drive motor and feed screw design. Article also comples the main drive system design and calculation to determine the main driving power - torque curve.Paper completes the schematic design of the CNC’S overall structure. Article carries out the important design of spindle drive to feed drive and analysis of transmission performance to optimize the structure of machining center measures. The structure of extension such as X, Y table and tool accessories were analyzed. In this paper the advanced processing were applicated to support the of center overall design. It also uses SolidWorks 3D technology for machining center layout and design and determines processing center to the initial appearance program.It not only visualizats product design and process but also improves the design efficiency.Key wordsVertical Machining Center; Overall Design; Computer Aided Design目录第一章绪论 (5)1.1课题的背景 (5)1.2国内外相关产品及现状 (7)1.3本文主要研究内容及技术路线 (8)第二章加工中心设计方案的拟定 (10)2.1 立式加工中心结构类型的分析 (10)2.1.1 主传动结构形式 (10)2.1.2 进给传动结构形式 (11)2.2 立式加工中心布局形式分析 (11)2.2.1 中速实用型 (11)2.2.2 高速加工型 (12)2.3 加工中心布局形式的确定 (12)2.4 加工中心传动系统方案的确定 (13)第三章加工中心传动系统的理论计算 (15)3.1 三向进给传动系统理论计算 (15)3.1.1丝杆导程和轴颈的选定 (15)3.1.2 X轴方向滚珠丝杠规格的选择及验算 (15)3.1.3 Y、Z向丝杠的确定 (20)3.1.4 滚珠丝杠螺母形式的确定 (20)3.2 主传动系统理论计算 (20)3.2.1 主传动功率的选定 (20)3.2.2 主传动功率一扭矩特性 (21)第四章加工中心主体结构原理性设计 (24)4．1 三向进给传动结构设计 (24)4.1.1 X、Z向进给传动结构 (25)4.1.2 Z向进给传动结构 (27)4.2主轴传动结构设计 (29)4.2.1 齿形皮带及带轮(结构图4-7中件5、3) (29)4.2.2 编码器(结构图4-7中件4) (30)4.2.3 主轴组件(结构图4-7中件6) (31)4.2.4 刀具松开夹紧机构(结构图4-7中件7) (31)4.3 主轴组件的设计计算 (31)4.3.1主轴轴承的选择 (31)4.3.2 主轴主要参数的确定 (32)4.4 刀库 (34)4.5 机械手 (34)4.6 其它辅助机构 (36)第五章机床三维布局及造型辅助设计 (37)5.1 三维CAD软件SolidWorks简介 (37)5.2 机床主要功能部件三维参数化建模 (39)5.2.1 床身 (39)5.2.2 立柱 (39)5.2.3 主轴箱 (40)5.3 加工中心整体三维结构布局设计 (40)第六章结论 (42)致谢 (43)参考文献 (43)第一章绪论1.1课题的背景装备制造业是为国民经济发展和国防建设提供技术装备的基础性产业，承担着为国民经济各部门提供工作母机、带动相关产业发展的重任，可以说它是工业的心脏和国民经济的生命线，是支撑国家综合国力的重要基石。
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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。
现在的CAD/CAM、FMS、CIMS，都是建立在数控技术之上。
目前数控技术已经广泛运用于制造业，数控技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志。
而加工中心的发展最为重要。
随着科学技术的高速发展，市场上对数控的要求也有很大的改变，正要求数控系统朝着高速、高精度、高可靠性发展，为追求加工效率及更通用化迫使数控机床结构模块化、智能化、柔性化、用户界面图形化，科学计算可视化，内置高性能PLC，多媒体技术应用等方面发展。
加工中心的优点有：1）提高加工质量；2）缩短加工准备时间；3）减少在制品；4）减少刀具费；5）最少的直接劳务费；6）最少的间接劳务费；7）设备利用率高。
总的来说，加工中心的发展动向是高速、进一步提高精度和愈发完善的机能。
本设计说明书以大量图例来说明加工中心的主轴箱设计及横向进给机构的设计的思路。
设计中得到颜竟成教授的悉心指导，在此向他表示诚挚的的感谢。
由于编者的水平和经验有限，加之设计时间较短、资料收集较困难，说明书中难免有缺点和错误，在此恳请读者谅解，并衷心希望广大读者提出批评意见，使本设计说明书能有所改进。
1、机床总体方案设计1.1机床总体尺寸参数的选定根据设计要求并参考实际情况，初步选定机床主要参数如下：工作台宽度×长度 400×1600mm×mm工作台最大纵向行程 650mm工作台最大横向行程 450mm工作台最大垂直行程 500mmX、Y轴步进电机 a12/3000iZ步进电机 a12/3000i主轴最大输出扭矩 70公斤力×米主轴转速范围 45～2000r/min主电动机的功率 4kw主轴电动机转速 1500r/min机床外行尺寸（长×宽×高） 2488×1200×2710mm×mm×mm机床净重 500kg1.2机床主要部件及其运动方式的选定1、主运动的实现因所设计的卧式加工中心要求能进行车、铣和镗，横向方向的行程比较大，因而采用工作台不动，而主轴箱各轴向摆放为卧式的机构布局；采用交流无级调速电动机实现无级调速，并且串联有级变速箱来扩大变速范围。
为了使主轴箱在数控的计算机控制上齿轮的传动更准确、更平稳、工作更可靠，主轴箱主要采用离合器交换齿轮的有级变速。
2、给运动的实现本次所设计的机床进给运动均由单片机进行数字控制，因此在X、Y、Z三个方向上，进给运动均采用滚珠丝杠螺母副，其动力由步进电机通过调隙齿轮传递。
3、数字控制的实现采用单片机控制，各个控制按钮均安装在控制台上，而控制台摆放在易操作的位置，这一点须根据实际情况而定。
4、机床其他零部件的选择考虑到生产效率以及生产的经济性，机床附件如油管、行程开关等，以及标准件如滚珠丝杠、轴承等均选择外购形式。
1.3 机床总体布局的确定（一）确定主轴箱传动系统方案：主传动系统是用来实现机床主运动的传动系统，它应具有一定的转速（速度）和一定的变速范围，以便采用不同材料的刀具，加工不同材料、不同尺寸、不同要求的工件，并能方便地实现运动的开停、变速、换向和制动等。
加工中心主传动系统主要包括电动机、传动系统和主轴部件，它与普通机床的主传动系统相比在结构上比较简单，这是因为变速功能全部或大部分由主轴电动机的无级调速来承担。
机床上常用的变速电动机有直流电动机和交流变频电动机，在额定的转速上为恒功率变速，通常变速范围仅为2-3；额定转速以下为恒转矩变速，调整范围很大，变速范围可大30甚至更大。
上述功率和转矩特性一般不能满足机床的使用要求。
为了扩大恒功率调速范围，在变速电动机和主轴之间串联一个有级变速箱。
本机床采用交流调速电机变速，为了在变速范围内，满足一定恒功率和恒转矩的要求，为了进一步扩大变速范围，在后面串联机械有级变速装置。
（二）确定主轴箱有级变速级数：取变速箱的公比为f ϕ等于电动机的恒功率变速范围dp R ，即dp fR ϕ=，功率特性图是连续的，无缺口和无重合。
如变速箱级数为Z ，则主轴的恒功率变速范围NP R 等于1z zNP dp f f R R ϕϕ-== 变速箱的变速级数可得出：lg lg npf Z R ϕ=主轴要求的恒功率变速范围 2000/4544.4NP R ==电动机的恒功率变速范围 2000/1500 1.34dp R ==取变速箱的公比 1.41dp fR ϕ== 故变速箱的变速级数 lg lg 44.511.15lg1.41lg npf Z R ϕ=== 故通过圆整取 Z=12。
（三）确定各齿轮的齿数：在确定齿轮齿数时应注意：齿轮的齿数和不应过大，以免加大两轴之间的中心距，使机床的结构庞大，而且增大齿数和还会提高齿轮的线速度而增大躁声，所以在设计时要把齿数和控制在100120z S ≤～；为了控制每组啮合齿轮不产生根切现象，使最小齿数1820min Z ≥～，因而齿轮的齿数和不应过小。
受结构限制的个齿轮（尤其是最少齿轮），应能可靠地装到轴上或进行套装；齿轮的齿槽到孔壁或键槽2a m ≥（m 为模数），以保证有足够强的强度，避免出现变形或断裂现象。
应保证： min 122T m D -≥ 标准直齿圆柱齿轮，其最少齿根直径min min ( 2.5)m D z =-，代入上式可得： 26.5min T mZ ≥+ 式中：min Z ——齿轮的最少齿数；m ——齿轮模数；T ——齿轮键槽顶面至轴心线的距离。
由于此传动在同一变数组为同模数传动，各对齿轮的齿数的齿数之比，必须满足传动比；当各对齿轮的模数相同，且不采用变位齿轮时，则各对齿轮的齿数和必然相等，可列出：1212j jj j j zz u zsz z =+=式中：12.j j z z ——分别为J 齿轮副的主动与从动齿轮的齿数； j u ——J 齿轮副的传动比； z s ——齿轮副的齿数和。
由上述公式可得：12111j j zjj zju szu s zu =•+=•+因此，选定了齿数和z s ，便可以计算出各齿轮的齿数，或者由上式确定出齿轮副的任一齿轮后，用上式算出另一齿轮的齿数。
查表选择齿轮的齿数：31212121123212342721..4755603730.53608024.9640a a ab b b b bc c c cd d z z z z z zz z z z zz zz=======其中a 代表二轴，b 代表三轴，c 代表四轴，d 代表主轴。
（四）拟定主运动转速图由上述计算得，12级转速各传动组中传动数的确定方案有： 12=4×3 ，12=3×4 ，12=3×2×2， 12=2×3×2， 12=2×2×3按照“前多后少”的原则，确定各传动组的传动副数为12=3×2×2。