2019年数控铣床体结构设计
摘 ：着1818年第台铣床问世铣床已成机械行业缺部分目前实际应中部分工件加工微型孔铣削面时加工精度高果传统数控铣床加工导致加工效率低加设备电力损耗根种情况算设计种型数控立式铣床该铣床仅造价低传统数控铣床够满足教学提高学生数控铣床理解认识文型铣床总体机械结构进行设计证种方案优缺点确定数控铣床整体布局形式通种素考虑选择立式数控铣床结构工作台十字布局形式机械部分设计程中述机械系统部件设计计算校核零件选择设计计算等
关键词：数控铣床传动系统滚珠丝杠测绘
1 绪
11课题背景设计意义
数控技术机床实现动化控制核心技术机械制造业关键技术水高低应程度关系国家战略位综合国力数控技术门理性实践性非常强课程教学必须理联系实际长期数控技术教学遇难题：（1）课堂教学难 教师课堂着书讲学生见摸着听天书（2）实验教学难 市场没适教学机床教学中生产型机床机床体积造价高维护成高学校起话老师演示学生观少学生直接操作设计型教学数控铣床必
12课题设计务
课题分析解数控铣床性特点基础通测绘解数控铣床总体布局情况部件装配情况完成数控铣床总体结构轴箱部件结构进系统等设计进行轴轴承丝杠校核计算利三维设计软件完成造型设计
2 数控铣床概述
数控铣床种途十分广泛机床高精度求轮廓形状较复杂面曲面壳体类零件加工时进行钻扩锪铰螺纹切削镗孔等加工加工中心柔性制造单元等数控铣床基础产生发展起[1]数控机床时首先加工零件图纸信息工艺信息规定代码格式编写成加工程序 然加工程序输入数控装置程序求数控系统信息处理 分配坐标移动干位移量实现刀具工件相运动完成零件加工[2]
21数控铣床基构成
1）机 铣床机械结构通常床身底座立柱横梁滑座工作台等机床基础件传动机构进系统等组成整台铣床基础框架
2）控制部分（CNC装置） 包括专计算机显示器键盘输入输出装置等数控铣床控制核心
3）驱动装置
4）辅助装置 冷润滑等辅助装置
3 数控铣床总体设计
31数控铣床测绘
（1）轴拆卸
1）擦拭轴外部拧开端盖螺钉卸端盖
2）拧圆螺母圆螺母清洗干净放
3）轴横放拧轴套筒螺钉缓缓取出轴套筒
4）拆卸前端法兰
5）轴剩轴承挡圈隔套等拆卸程轻缓太力卸零件序放爆炸图图1示：
（2）进系统拆卸
1）检查整丝杠部分杂物清时清理灰尘
2）拆工作台托板
3）拧开轴承座电机座螺钉取收螺钉然丝杠传动部分取放方便操作位置时注意收拾电机座两垫板
4）拆轴承座卸卡簧取出轴承座端轴承
5）拧开电机座中轴承端盖螺钉拆轴承端盖然次卸电机座中第轴承挡圈第二轴承取电机座
6）卸活灵座相关部件丝杠放置拆开活灵座部件X轴丝杠拆卸完成爆炸图图2示：
1端盖 2带轮 3圆螺母 4轴承 5轴套筒 6轴
7前轴承 8轴承挡圈 9前轴承 10法兰 11螺钉
图1 轴爆炸图
1伺服电机 2电机座 3联轴器 4前轴承座 5底座 6前轴承 7丝
杠8轴承盖 9—滑块 10—丝杠螺母座 11丝杠螺母 12托板 13—
轴承座 14轴承 15丝杠16工作台17挡圈 18圆螺母
图2 进机构爆炸图
32数控铣床总布局
设计型教学铣床尺寸精度高节约空间成设计中铣床采布局形式立式铣床形式工作台XY轴十字滑块结构轴Z轴方移动结构图3
机床实现X轴Y轴Z轴三坐标联动X轴Y轴进通伺服电机带动滚珠丝杠滚珠丝杠螺母传动实现步进电机丝杠连接通联轴器实现传动程中 电动机带动丝杠做旋转运动螺母导轨做水移动带动工作台运动Z轴进通伺服电动机带动丝杠丝杠Z轴螺母传动实现轴套Z轴螺母相连 传动程中电动机带动丝杠做旋转运动螺母导轨做移动带动轴做运动传动三相异步电动机轴通步齿形带传动
图3 数控铣床结构总图 图4 轴结构图
4 数控铣床传动设计
41轴驱动控制
1）通铣削力计算选择电动机功率075型号：JW7122型
2） 设计采步齿形带传动计算选择步带型号250L75带轮数：Z18d5460mmda5381mm
42轴组件设计
轴组件机床重组成部分图4示轴组件轴轴承传动件（齿轮带轮）固定件（螺母）等组成[3]
1）确定轴参数计算：轴轴颈d120mm轴孔直径d15mm轴悬伸量a54mm轴支承跨距L210mm
2）轴刚度校核满足条件
3）轴承选滚动轴承满足求轴垂直放置轴承受轴力外铣削力存会轴径力力轴承选两60°角接触球轴承
5 数控铣床进系统设计
滚珠丝杠螺母机构回转运动直线运动相互转换传动装置数控机床伺服进系统中广泛传动装置丝杠螺母分加工出圆弧形螺旋槽两圆弧形槽合起便形成螺旋滚道滚道装入滚珠丝杠相螺母旋转时滚珠螺旋滚道滚动迫二者发生轴相位移具滚动摩擦数传动效率高动作灵敏磨损精度保持性运动稳性
1）丝杠计算选型 选取 JCSWCM 系列精密微型滚珠丝杠副选取型号 WCM 160525 滚珠丝杠额定动载荷 C a 6663N 公称直径 d 016mm导程 P h5mm丝杠外径d155mm螺纹底径d1121mm材料 CrWMnd 39mmR C 217Nµm循环圈数：25×1
2）数控铣床进系统求实现微量进运动灵敏度求高XY方进系统采滚动导轨Z轴选燕尾形截面导轨
3）伺服电机选择根负载定电机轴负载2种：负载扭矩负载惯量额定转矩转动惯量条件计算选择电机型号：TSB07301C2NT3
4）伺服进系统联轴器选挠性联轴器挠性联轴器消电动机轴丝杠间轴度误差引起憋劲现象[4]
6 UG三维建模
零件建模包括单零件建模零部件装配[5]图5UG建模效果图轴装配a X轴进装配bZ轴进装配c数控铣床总装配模型d
a b c d
图5 数控铣床三维装配图
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摘 ：着1818年第台铣床问世铣床已成机械行业缺部分目前实际应中部分工件加工微型孔铣削面时加工精度高果传统数控铣床加工导致加工效率低加设备电力损耗根种情况算设计种型数控立式铣床该铣床仅造价低传统数控铣床够满足教学提高学生数控铣床理解认识文型铣床总体机械结构进行设计证种方案优缺点确定数控铣床整体布局形式通种素考虑选择立式数控铣床结构工作台十字布局形式机械部分设计程中述机械系统部件设计计算校核零件选择设计计算等
关键词：数控铣床传动系统滚珠丝杠测绘
1 绪
11课题背景设计意义
数控技术机床实现动化控制核心技术机械制造业关键技术水高低应程度关系国家战略位综合国力数控技术门理性实践性非常强课程教学必须理联系实际长期数控技术教学遇难题：（1）课堂教学难 教师课堂着书讲学生见摸着听天书（2）实验教学难 市场没适教学机床教学中生产型机床机床体积造价高维护成高学校起话老师演示学生观少学生直接操作设计型教学数控铣床必
12课题设计务
课题分析解数控铣床性特点基础通测绘解数控铣床总体布局情况部件装配情况完成数控铣床总体结构轴箱部件结构进系统等设计进行轴轴承丝杠校核计算利三维设计软件完成造型设计
2 数控铣床概述
数控铣床种途十分广泛机床高精度求轮廓形状较复杂面曲面壳体类零件加工时进行钻扩锪铰螺纹切削镗孔等加工加工中心柔性制造单元等数控铣床基础产生发展起[1]数控机床时首先加工零件图纸信息工艺信息规定代码格式编写成加工程序 然加工程序输入数控装置程序求数控系统信息处理 分配坐标移动干位移量实现刀具工件相运动完成零件加工[2]
21数控铣床基构成
1）机 铣床机械结构通常床身底座立柱横梁滑座工作台等机床基础件传动机构进系统等组成整台铣床基础框架
2）控制部分（CNC装置） 包括专计算机显示器键盘输入输出装置等数控铣床控制核心
3）驱动装置
4）辅助装置 冷润滑等辅助装置
3 数控铣床总体设计
31数控铣床测绘
（1）轴拆卸
1）擦拭轴外部拧开端盖螺钉卸端盖
2）拧圆螺母圆螺母清洗干净放
3）轴横放拧轴套筒螺钉缓缓取出轴套筒
4）拆卸前端法兰
5）轴剩轴承挡圈隔套等拆卸程轻缓太力卸零件序放爆炸图图1示：
（2）进系统拆卸
1）检查整丝杠部分杂物清时清理灰尘
2）拆工作台托板
3）拧开轴承座电机座螺钉取收螺钉然丝杠传动部分取放方便操作位置时注意收拾电机座两垫板
4）拆轴承座卸卡簧取出轴承座端轴承
5）拧开电机座中轴承端盖螺钉拆轴承端盖然次卸电机座中第轴承挡圈第二轴承取电机座
6）卸活灵座相关部件丝杠放置拆开活灵座部件X轴丝杠拆卸完成爆炸图图2示：
1端盖 2带轮 3圆螺母 4轴承 5轴套筒 6轴
7前轴承 8轴承挡圈 9前轴承 10法兰 11螺钉
图1 轴爆炸图
1伺服电机 2电机座 3联轴器 4前轴承座 5底座 6前轴承 7丝
杠8轴承盖 9—滑块 10—丝杠螺母座 11丝杠螺母 12托板 13—
轴承座 14轴承 15丝杠16工作台17挡圈 18圆螺母
图2 进机构爆炸图
32数控铣床总布局
设计型教学铣床尺寸精度高节约空间成设计中铣床采布局形式立式铣床形式工作台XY轴十字滑块结构轴Z轴方移动结构图3
机床实现X轴Y轴Z轴三坐标联动X轴Y轴进通伺服电机带动滚珠丝杠滚珠丝杠螺母传动实现步进电机丝杠连接通联轴器实现传动程中 电动机带动丝杠做旋转运动螺母导轨做水移动带动工作台运动Z轴进通伺服电动机带动丝杠丝杠Z轴螺母传动实现轴套Z轴螺母相连 传动程中电动机带动丝杠做旋转运动螺母导轨做移动带动轴做运动传动三相异步电动机轴通步齿形带传动
图3 数控铣床结构总图 图4 轴结构图
4 数控铣床传动设计
41轴驱动控制
1）通铣削力计算选择电动机功率075型号：JW7122型
2） 设计采步齿形带传动计算选择步带型号250L75带轮数：Z18d5460mmda5381mm
42轴组件设计
轴组件机床重组成部分图4示轴组件轴轴承传动件（齿轮带轮）固定件（螺母）等组成[3]
1）确定轴参数计算：轴轴颈d120mm轴孔直径d15mm轴悬伸量a54mm轴支承跨距L210mm
2）轴刚度校核满足条件
3）轴承选滚动轴承满足求轴垂直放置轴承受轴力外铣削力存会轴径力力轴承选两60°角接触球轴承
5 数控铣床进系统设计
滚珠丝杠螺母机构回转运动直线运动相互转换传动装置数控机床伺服进系统中广泛传动装置丝杠螺母分加工出圆弧形螺旋槽两圆弧形槽合起便形成螺旋滚道滚道装入滚珠丝杠相螺母旋转时滚珠螺旋滚道滚动迫二者发生轴相位移具滚动摩擦数传动效率高动作灵敏磨损精度保持性运动稳性
1）丝杠计算选型 选取 JCSWCM 系列精密微型滚珠丝杠副选取型号 WCM 160525 滚珠丝杠额定动载荷 C a 6663N 公称直径 d 016mm导程 P h5mm丝杠外径d155mm螺纹底径d1121mm材料 CrWMnd 39mmR C 217Nµm循环圈数：25×1
2）数控铣床进系统求实现微量进运动灵敏度求高XY方进系统采滚动导轨Z轴选燕尾形截面导轨
3）伺服电机选择根负载定电机轴负载2种：负载扭矩负载惯量额定转矩转动惯量条件计算选择电机型号：TSB07301C2NT3
4）伺服进系统联轴器选挠性联轴器挠性联轴器消电动机轴丝杠间轴度误差引起憋劲现象[4]
6 UG三维建模
零件建模包括单零件建模零部件装配[5]图5UG建模效果图轴装配a X轴进装配bZ轴进装配c数控铣床总装配模型d
a b c d
图5 数控铣床三维装配图
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