数控铣床精密主轴箱部件设计

论文总字数：20900字

摘 要

数控铣床精密主轴箱部件作为数控铣床的主要零部件之一，起到了承载主轴、主轴箱提、轴承、皮带轮、刀具等主要零部件的作用，在铣床加工时，主轴在主轴箱内带动刀具进行旋转运动，从而完成切削、钻孔等加工工序。主轴箱的质量与性能对于工件是否能够按照规定要求完成各类加工工序起到了直接的影响，决定了数控铣床性能与技术经济指标的关键因素。而主轴作为带动刀具完成加工工序的关键部件，其旋转精度和定位准确性是作为判断主轴质量的重要因素，本设计将对于主轴箱内的主轴进行重新地设计。对于其余主轴箱内地零部件，本设计将对于主轴传动系统、主轴寿命、轴承及其配置方案和成本预算进行分析和研究。

关键词：数控机床；主传动；主轴；结构设计

Design of Precision Headstock of CNC Milling Machine

Abstract

As one of the main parts of CNC milling machine, the precision headstock of CNC milling machine plays the role of bearing the main parts such as spindle, headstock, bearing, pulley and cutter. During the milling process, the spindle drives the cutter to rotate in the headstock, so as to complete the cutting, drilling and other processing procedures. The quality and performance of the headstock have a direct impact on whether the workpiece can complete all kinds of processing procedures according to the specified requirements, which determines the key factors of the performance and technical and economic indicators of the CNC milling machine. The spindle is the key part to drive the tool to complete the machining process, and its rotation accuracy and positioning accuracy are important factors to judge the quality of the spindle. This design will redesign the spindle in the spindle box. For the other parts in the spindle box, this design will analyze and study the spindle drive system, spindle life, bearing and its configuration scheme and cost budget.

Keywords: The Structure Design, The Spindle, Main Drive, Construction Design

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 数控机床的诞生与发展 1

1.1.1 数控机床国内的发展现状及存在的问题 2

1.2 数控铣床的功能和特点 3

1.2.1 数控铣床的功能 3

1.2.2 数控铣床的特点 3

1.3 数控铣床的组成 3

1.4 数控铣床主传动系统的简介 4

第二章 主轴箱总体方案设计 5

2.1 主传动的结构特点和传动方式 5

2.2 数控铣床的导轨主传动导轨类型及确定 5

2.2.1 导轨的技术要求 5

2.2.2 导轨的分类 5

2.3 数控铣床主传动系统的配置方式及电机选取 6

2.4 本章小结 9

第三章 主轴组件的设计 10

3.1 主轴的功能及结构设计 10

3.1.1 主轴的功能 10

3.2 主轴主要参数的确定 10

3.2.1 主轴参数的确定 10

3.2.2 主轴强度校核 10

3.3 主轴材料及热处理 11

3.4 本章小结 11

第四章 主轴轴承的选择 12

4.1 轴承及寿命计算 12

4.1.1 轴承的功能及特点 12

4.1.2 主轴轴承的配置原理 12

4.1.3 轴承寿命计算 13

4.2 轴承的润滑和密封 15

4.2.1 轴承润滑的一般方式 15

4.2.2 轴承与主轴的密封 15

4.3 轴承的预紧 15

4.3.1 轴承预紧力设计 15

4.4 本章小结 18

第五章 成本经济分析 19

5.1 成本经济分析的目的与意义 19

5.2 材料成本分析 19

5.2.1 非标件的成本分析 19

5.2.2 标准件的成本材料分析 20

5.3 成本计算依据 20

5.4 成本经济计算 21

5.5 本章小结 21

第六章 结束语 22

6.1 结论 22

6.2 历程 22

致谢 24

参考文献 25

附录 26

1. 引言

1.1 数控机床的诞生与发展

往日的普通粗加工已经无法继续满足不断发展的基础科学技术和社会生产的迅速发展，而且机械产品的精密程度日益增长，需求类型不断增多。加工此类产品时，常常需要调整普通机床设备，普通的自动化机床并不能有效并快速地加工这类零部件。为了解决上述问题，一种新型地机床，也就是数控机床产生了。此类机床地适用性强、灵活性好、减少操作者劳动强度、改善劳动条件。它由电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密测量和新型机械结构等多方面的技术成果综合应运而生，具有以上技术成果的特性，是今后数控机床的发展方向。[^[1]]

自1952年第一台数控铣床诞生之后，机械制造数字化时代的来临。相较于普通机床，数控铣床有着诸多优势，例如，数控铣床适用于各种零件的加工，能够自动生成程序加工，对于操作数控铣床的工人的工作量也大大降低，不需要投入大量人力成本在加工过程当中。而且，数控铣床能够胜任更为复杂的加工工序，例如铣削加工等。数控铣床作为一种加工效率高、集成度高、用途广泛的铣床，现已应用于各个领域。因此，数控铣床对于现代铣床而言，意义重大，已经成为现代铣床研究的重点方向之一。[^[2]]

随着计算机技术的迅猛发展，更多的电子化和信息化的技术也被带到了数控铣床上，使得数控铣床的性能也不断提升。总体而言，如今的数控铣床为了满足更多样化的生产加工需要以及更广阔的应用场景，数控铣床呈现了如下的发展趋势：

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