数控加工中心主轴结构

数控卧式加工中心主轴箱及进给机构设计

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 us

1 五轴联动数控加工中心的结构

五轴联动加工中心大多是3+2的结构,即ｘ,ｙ,ｚ三个直线运动轴加上分别围绕ｘ,ｙ,ｚ轴旋转的ａ,ｂ,ｃ三个旋转轴中的两个旋转轴组成。这样,从大的方面分类,就有ｘ,ｙ,ｚ,ａ,ｂ;ｘ,ｙ,ｚ,ａ,ｃ;ｘ,ｙ,ｚ,ｂ,ｃ三种形式;由二个旋转轴的组合形式来分,大体上有双转台式、转台加上摆头式和双摆头式三种形式。这三种结构形式由于物理上的原因,分别决定了机床的规格大小和加工对象的范围。其中,双转台结构的五轴联动机床由于在加工工件时工件需要在两个旋转方向运动,所以只适合加工小型零件,如小型整体涡轮、叶轮、小型精密模具等,由于结构最为简单,所以相对价格较为低廉,就应用来讲,这是数量最多的一类五轴联动数控机床(图1)。

图1 双转台式五轴联动机床加工(汽车大灯)模具

转台加上摆头式结构的五轴联动机床由于转台可以是ａ轴、ｂ轴或ｃ轴,摆头也是一样,可以分别是ａ轴、ｂ轴或ｃ轴,所以转台加上摆头式结构的五轴联动机床可以有各种不同的组合,以适应不同的加工对象,如加工汽轮发电机的叶片,需要ａ轴加上ｂ轴,其中ａ轴需要用尾座顶尖配合顶住工件,如果工件较长同时直径又细,则需要两头夹住并且拉伸工件来进行加工,当然这里一个必要条件是两个转台必须严

前言

机床工业是机械制造业的重要部门，肩负着为农业，工业，科学技术和国防现代化提供技术装备的任务，是使现代化工业生产具有高生产率和先进的技术经济指标的保证。设计机床的目标就是选用技术先进，经济效果显著的最佳可行方案，以获得高的经济效益和社会效益。随着科学技术不断发展，数控机床的发展越来越快，数控机床也正朝着高性能、高精度、高速高柔性化和模块化方向发展。

本次毕业设计是针对于市场上应用广泛的卧式加工中心的设计。此设计以典型卧式加工中心为参考，根据国家标准而设计的。本人主要设计卧式加工中心主轴箱及其部件的设计。保证在主轴高速运转下的稳定性、精度、刚度，合理选用轴承、电机和传动部件。在保证箱体的实用性和安全性的前提下，尽可能节约材料来制造箱体、盖板、端盖。为了保证准停装置和自动换刀的实现，采用气压限位装置来实现换刀，采用永磁铁和磁传感器来实现准停。

本设计鉴于是将要毕业的学生的我所做，可能会由于缺少实践经验和更多专业知识，会出现不严谨，不实际的错误。望各位审批老师予以谅解并给予我更多的帮助！

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第一章 课题介绍与分析

1.1选题背景及意义

1.1.1 国内外研究现状

机床工业是机械制造业的重要部门，肩负着为农业，工业，科学技术和国防现

数控加工中心M代码

M代码 M00 程序停止 作用 备注 程序暂停，并将主轴旋转暂停，切削液暂停，轴移动暂停，欲重新启动程序只需再按程序循环启动按钮即可，此时暂停的动作又恢复。 必须配合程序选择停止开关使用，当程序中有M01指令时，程序停止开关ON时，其动作与M00相同。 使用在程序结束时，主轴停止，切削液停止，程序停止。 命令主轴做顺时针方向旋，它可由M05\\M19\\M30\\M02指令控制停止，M00、MO1控制暂停，M04反向旋转。 命令主轴做逆时针方向旋转它可由M05\\M19\\M30\\M02指令控制停止，M00、MO1控制暂停，M03正向旋转。 命令主轴旋转停止。 呼叫9001换刀子程序，执行换刀动作，此指令不能单独执行，必须配合T指令共同使用。 受M00\\M01暂停控制，M09\\M02\\M30指令控制停止。 命令切削液停止。 命令主轴固定，且端键固定在同一方向，其解除可用主轴旋转指令M03\\M04或者按下RESET键。 回到程序开头，使用在程序结束时，主轴停止，切削液停止，且程序结束后会回到程序开头第一个单节准备。 M01 程序选择停止 M02 M03 程序结束 主轴正转 M04 主轴反转 M05 M06 主

阿Vv

中级数控铣工/加工中心操作工模拟试题

1、 树立职业道德，正确的选择是（ ）。 确立正确的择业观，才能树立职业道德 从事报酬高的职业，才能树立职业道德 从事社会地位高的职业，才能树立职业道德

从事自己喜爱的职业，才能树立职业道德

2、 （ ）是企业诚实守信的内在要求。 增强职工福利

维护企业荣誉 注重经济利益 开展员工培训

、 企业加强职业道德建设，关键是（树立企业形象 领导以身作则 抓好职工教育 健全规章制度

、 企业文化的核心是（ ）。企业价值观 企业目标 企业形象

）。3 4企业经营策略

5、 关于爱岗敬业的说法中，你认为不正确的是（ ）。

爱岗敬业是现代企业精神

发扬螺丝钉精神是爱岗敬业的重要表现 爱岗敬业要树立终生学习观念 现代社会提倡人才流动，爱岗敬业正逐步丧失它的价值

6、 用游标卡尺测量工件的轴颈尺寸属于（ ）。 绝对测量 相对测量

动态测量 间接测量

7、 利用游标卡尺测量孔的中心距，此测量方法为（ ）。 直接测量 间接测量 动态测量 主动测量

8、 下列计量器具中，测量范围和示值范围相等的是（ ）。

数控龙门镗铣床主轴结构设计

摘 要 介绍了XK2116 数控龙门镗铣床主轴主要参数的确定及主轴结构设计的特点。 关键词 数控龙门镗铣床; 主轴参数; 结构设计 中图法分类号 TH 133. 1

0 概 述

机床主轴是机床在加工时直接带动刀具或工件进行切削和表面形成运动的旋转轴, 其 设计内容包括主轴及与其直接有关的轴承、转动件和其他相关件等。主轴是数控机床的关键 部件, 对加工质量的影响极其明显, 因此, 对它的要求很高。这些要求是: ① 精度高。主轴的径向跳动和轴向跳动小, 轴心线的回转精度高。 ② 刚度高。主轴的静刚度和动刚度高, 在切削力作用下变形小。

③ 振动小。由主轴电机、齿轮和轴承等高速旋转的不平衡引起的振动小。

④ 热变形小。主轴由电机、齿轮传动、轴承、离合器和压力油等引起的温升和热位移小。 ⑤ 噪声小。由电机、齿轮传动和轴承等引起的噪声小。

以上5 点要求是为了保证零件加工的高精度、高表面粗糙度、高效率和好的操作环境所 需要的。

XK2116 数控龙门镗铣床的主轴就是在加工时直接带动刀具进行切削的主旋转轴, 其主 轴结构的设计除必须满足上述要求外, 还应具有现代数控机床所必须具备的诸如自动拉刀, 主轴径向定位等功

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、动力及承受切削力等，并需满足相关的技术指标要求。

1.2 本课

数控机床销售手册（2011.3版）

VCL850立式加工中心

一、机床结构、性能优势及用途

VCL850是南通科技在原有规格基础上自主开发的高档立式加工中心产品。与老款850规格加工中心相比，立柱改为马鞍型设计、加大了工作台尺寸和Y/Z向行程、放大了床身上分流槽、增加了铣头部件循环冷却装置、改进了排屑方式、提高了主关件的配置、使用了新型靓丽大罩，根据客户需要，可实现三轴全闭环控制及使用德国HEIDENHAIN高性能数控系统。使VCL850产品结构更合理、性能更优越、使用范围更广泛。

结构：VCL850立式加工中心采用十字型床鞍工作

台、立式主轴结构，主轴组整套从台湾进口，配套前四

后二轴承结构，主轴动刚度性能好，确保最佳的加工精度；铣头两侧设计有循环水冷却，减少了切削热变形对主轴加工精度的影响；马鞍型立柱设计，有助提高机床刚性；机床大件采用稠筋封闭式框架结构，刚性高，抗振性好，底座、立柱、铣头、十字滑台、工作台等基础件全部采用高强度铸铁，组织稳定，确保整机品质；合理的结构程度与加强筋的搭配，保证了基础件的高刚性；宽实的机床底座，箱型腔立柱、负荷全支撑的十字滑台可确保加工时的重负载能力。

性能：大件粗、精加工均在进口五面体加

第4章 加工中心工艺设计

4.1 加工中心的工艺特点

1. 加工中心的工艺特点

加工中心集铣、钻、镗、铰、攻螺纹等功能于一身，综合加工能力强。显著的工艺特点有如下一些：

(1)能减少工件的装夹次数，从而减少多次装夹带来的定位误差，提高加工精度； (2)能减少装卸工件的辅助时间，节省大量的专用和通用工艺装备，降低生产成本； (3)能减少机床数量，并相应减少操作工人，并节省占地面积； (4)能减少周转次数和运输工作量，缩短生产周期； (5)在制品数量少，简化了生产调度和管理；

(6)在进行工艺设计时要避免干涉问题；

(7)夹具必须能适应粗、精加工的要求，并且夹紧变形要尽可能的小； (8)切屑处理要及时；

(9)在将毛坯加工为成品的过程中，内应力因不能进行时效而难以消除；

(10)技术复杂，对使用、维修、管理要求较高，要求操作者具有较高的技术水平； (11)加工中心一次性投资大，还需配置其它辅助装置，如刀具预调设备、数控工具系统或三坐标测量机等，机床的加工工时费用高，如果零件选择不当，会增加加工成本；

(12)由于采用自动换刀和自动回转工作台进行多工位加工，决定了卧式加工中心只能进行悬臂加工，所以应尽量使用刚性好的刀具，并解决刀具的振动和稳定性问题

数控机床销售手册（2011.3版）

VCL850立式加工中心

一、机床结构、性能优势及用途

VCL850是南通科技在原有规格基础上自主开发的高档立式加工中心产品。与老款850规格加工中心相比，立柱改为马鞍型设计、加大了工作台尺寸和Y/Z向行程、放大了床身上分流槽、增加了铣头部件循环冷却装置、改进了排屑方式、提高了主关件的配置、使用了新型靓丽大罩，根据客户需要，可实现三轴全闭环控制及使用德国HEIDENHAIN高性能数控系统。使VCL850产品结构更合理、性能更优越、使用范围更广泛。

结构：VCL850立式加工中心采用十字型床鞍工作

台、立式主轴结构，主轴组整套从台湾进口，配套前四

后二轴承结构，主轴动刚度性能好，确保最佳的加工精度；铣头两侧设计有循环水冷却，减少了切削热变形对主轴加工精度的影响；马鞍型立柱设计，有助提高机床刚性；机床大件采用稠筋封闭式框架结构，刚性高，抗振性好，底座、立柱、铣头、十字滑台、工作台等基础件全部采用高强度铸铁，组织稳定，确保整机品质；合理的结构程度与加强筋的搭配，保证了基础件的高刚性；宽实的机床底座，箱型腔立柱、负荷全支撑的十字滑台可确保加工时的重负载能力。

性能：大件粗、精加工均在进口五面体加