立式加工中心主轴组件的结构设计

机械模具数控毕业设计

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

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Spindle unit design ofVertical machiningcenter 

ABSTRACT 

Machining 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.

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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

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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。制造技术和装备是人类生产活动的最基本的生产资 料，而数控技术则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。

数控机床技术的发展自1953年美国研制出第一台三坐标方式升降台 数控铣床算起，至今已有53年历史了。20世纪90年开始，计算机技术及相 关的微电子基础工业的高速发展， 给数控机床的发展提供了一个良好的平 台， 使数控机床产业得到了高速的发展。 我国数控技术研究从1958年起步， 国产的第一台数控机床是北京第一机床厂生产的三坐标数控铣床。 虽然从 时间上看只比国外晚了几年，但由于种种原因，数控机床技术在我国的发 展却一直落后于国际水平，到1980年我国的数控机床产量还不到700台。

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到90年代，我国的数控机床技术发展才得到了一个较大的提速。目前，与 国外先进水平相比仍存在着较大的差距。

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。

1 概述

1.1 加工中心的发展状况

1.1.1 加工中心的国内外发展

对于高速加工中心，国外机床在进给驱动上，滚珠丝杠驱动的加工中 心快速进给大多在 40m / min 以上，最高已达到 90m / min 。采用直线电机驱 动的加工中心已实用化，进给速度可提高到 80 ~ 100 m / min ，其应用范围不 断扩大。国外高速加工中心主轴转速一般都在 12000 ~ 25000 r& …… 此处隐藏：7727字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……