数控铣床的主轴箱结构设计【5张CAD图纸和说明书】

绪论

数控技术，简称数控（Numerical Control）。它是利用数字化信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。用数控技术实施加工控制的机床，或者说装备了数控系统的机床称为数控机床（NC）。数控技术包括：数控装置，可编程控制器，主轴驱动及进给装置等部分。

数控机床是机、电、液、气、光，高度一体的产品。要实现对机床的控制，需要用几何信息描述刀具和工件间的相对运动以及用工艺信息来描述机床加工必须具备的一些工艺参数。例如，进给速度，主轴转速，主轴正反转，换刀，冷却液的开／关等。这些信息按一定的格式形成加工文件存放在信息载体上，然后由机床上数控系统读入，通过对其译码，从而使机床动作和加工零件。在机械加工工业中大批量零件的生产宜采用专用机床或自动化生产线。当零件不太复杂，生产批量较小时，宜采用通用机床；当生产批量大时宜采用专用机床；而当零件复杂程度较高时，宜采用数控机床。这是由数控机床的特点决定的。

数控机床能完成很多普通机床难以胜任，或者根本不可能加工出来的复杂型面的零件，这是由于数控机床具有多坐标轴联动功能，并可按零件加工的要求变换加工程序。因此，数控机床在航空航天等领域获得广泛的应用。

控机床可以获得较高的加工精度，加工质量稳定。数控机床的传动件，特别是滚珠丝杠精度很高。机床导轨采用滚动导轨或粘接有摩擦系数很小的合成塑料，因而减少了摩擦阻力，消除了低速爬行。闭环、半闭环伺复系统，装有精度很高的位置检测元件，并随时把位置误差反馈给控制系统，使之能够及时进行误差校正。数控机床的一切操作都是由程序装配的，没有人为干扰，因而加工质量稳定。

有较高的生产率，切削速度高，空行程的速度可达     １０mm以上，再因辅助时间很短。目前，现代数控机床正发展迅速，正朝以下几个趋势发展：1、具有先进的自检能力使之长期可靠的工作。在现在机床上装有多种监控、检测装置，从而提高了机床的综合性能。2、向高速，高精度发展。新型的数控系统及伺服系统，有很高的分辨率和进给速度，达到了０.１μm（２４m/min ），　１μm（１００～２４０m/min），甚至达０.０１μm（４００～８００mm/min）。更高的生产率和利用率3、单元模块化。数控机床的主轴部件、变速箱立柱、工作台、刀架等都可以模块化生产，有专门生产厂家供货。不仅可提高产品质量，也大大的缩短了机床的生产周期。

数控技术的发展，对我国国民经济的发展起着巨大的作用，特别是对我国要机械制造工业的现代化起到至关重要的作用。为此，我们要加大数控机床的研究和探讨，把三坐标铣床主轴设计作为我的毕业设计，也是对我大专期间学习成果的一次全方位的检验。

摘要

数字控制是近代发展起来的一种自动化控制技术是用数字化信号对机床运动极其加工过程进行控制的一种方法,随着科学技术的迅猛发展，数控机床已经是一个国家机械工业水平的重要标准。

数控机床是装有程序控制系统的机床。该系统能够逻辑地处理具有使用号码，或其他符号编码指令规定的程序。

数控机床是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业的渗透形成的机电一体化产品，起技术范围覆盖很多领域：（1）机械制造技术（2）信息处理、加工、传输技术；（3）自动控制技术；（4）伺服驱动技术；（5）传感技术；(6软件技术等。计算机对传统机械业的渗透，完全改变了制造业。制造业不但成为工业化的象征，而且由于信息技术的渗透，使制造业犹如朝阳产业，具有广阔的发展天地。

数控机床就是将加工过程所需的各种步骤以及刀具与工件之间的相对位移量都是用数字化的代码来表示。通过控制介质数字信息送入专用区域通用的计算机。计算机对输入的信息进行处理，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，使机床自动加工出所需要的工件。

关键词：机械设计；数控三坐标铣床；主轴；数控系统。

目录

绪论………………………………………………………………………………...1

摘要………………………………………………………………………………..2

第1章  主传动系统设计概述…………………………………………………...3

第2章  数控铣床主传动系统的配置方式……………………………………...4

第3章  主轴电动机的选取…………………………………………...…………5

第4章  同步带传动设计与计算………………………………………………...6

4.1、同步材料选择……………………………..…………………………………6

4.2、同步带参数的计算………………………..…………………………………6

4.2.1、模数的选取………………………………………………………………...6

4.2.2、小带轮齿数………………………………………………………………...6

4.2.3、同步带节距………………………………………………………………...6

4.2.4、节圆直径…………………………………………………………………...7

4.2.5、大带轮齿数………………………………………………………………...7

4.2.6、大带轮直径………………………………………………………………...7

4.2.7、带的速度…………………………………………………………………...7

4.2.8、定中心距…………………………………………………………………...7

4.2.9、带的节线长度……………………………………………………………...7

4.2.10、计算中心距……………………………………………………………….7

4.2.11、带轮与带的啮合齿数…………………………………………………….8

4.2.12、带宽……………………………………………………………………….8

4.2.13、作用在轴上的力………………………………………………………….8

4.2.14、小带轮的最小包角……………………………………………………….8

4.2.15、带轮宽度………………………………………………………………….8

第5章 主轴组件的设计……………………………………………..…………...9

5.1、主轴组件的设计要求………………………………………………………..9

5.1.1、回转精度…………………………………………………………………...9

5.1.2、主轴刚度…………………………………………………………………...9

5.1.3、主轴的抗振性……………………………………………………………...10

5.1.4、主轴温升…………………………………………………………………...10

5.1.5、主轴耐磨性………………………………………………………………..10

5.1.6、提高主轴组件抗振性的措施……………………………………………..10

5.2、减少主轴组件热变形的措施……………………………………………….10

5.3、主轴材料的选择及尺寸、参数的计算………………………………….…11

5.4、主轴转动装置箱体的作用………………………………………………….13

5.5、主轴箱体的截面形状和壁厚的计算……………………………………….15

第6章 主轴轴承的选择………………………………………………………….15

6.1、轴承的选择和轴承的精度…………………………………………………..15

6.2、轴承预紧力的要求…………………………………………………………..15

6.3、主轴轴承的润滑与密封……………………………………………………..16

6.4、选取轴承求…………………………………………………………………..16

6.5、轴承寿命校核………………………………………………………………..18

6.6、轴承座孔的设计要求………………………………………………………..19

第7章 联接键的选择碟形弹簧的选择与计算………………………………….20

7.1、碟形弹簧的特点……………………………………………………………...20

7.2、碟形弹簧材料及热处理厚度和脱碳………………………………………...21

7.3、碟形弹簧的强压处理………………………………………………………...21

7.4、表面强化处理和防腐处理…………………………………………………...21

第8章 螺钉联接的设计…………………………………………………………..23

8.1、根据设计要求计算…………………………………………………………...23

8.2、螺钉的强度计算与校核……………………………………………………...23

第9章 液压缸的设计………………………………………………………..........24

9.1.液压压缸安装应注意的问题………………………………………………..…24

9.2.压缸各部分的结构及主要尺寸的确定………………………………………..24

9.3.强度校核………………………………………………………………………..25

第10章 润滑与密封件设计………………………………………………………26

10.1、封件的作用及其意义…………………………………………………….....26

10.2、密封的分类及密封件的材料要求………………………………………….26

10.3、防尘圈的设计要求……………………………………………………….....27

结论………………………………………………………………………………....28

致谢……………………………………………………………………………….................. .29

参考文献………………………………………………………………………….................. ..30

第1章  主传动系统设计概述

数控机床的主传动系统包括主轴电动机，传动系统和主轴组件。与普通机床的主传动系统相比数控机床在结构上比较简单，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。省去了繁杂的齿轮变速机构，还有一些数控机床设计中还存在二级或三级齿轮变速机构用以扩大主轴电动机无级变速的范围。

对主传动系统的要求:

范围： 各种不同的机床对调速范围的要求不同，多用途，通用性比较大的机床，要求主轴的调速范围大，不但有低速大转距的功能，而且还要有比较高的速度。

热变形：电动机、主轴及传动件都有热源。降低温升，减少热变形是对主传动系统要求的重要指标。

旋转精度和运动精度：

主轴的旋转精度:是指装配后，在无载荷，低速转动条件下，测量主轴前端和300mm处的径向和轴向跳动值。

主轴在以工作速度旋转时，测量上述两项精度称为运动精度。

数控机床要求有较高的旋转精度和运动精度。

主轴的静刚度和抗振性；

由于数控机床的加工精度比较高，主轴的转速又很高。因此，主轴组件的质量分布是否均匀以及主轴组件的阻尼等，对主轴组件的静刚度和抗振性都会产生影响。