摘 要

机械制造业是国民经济的支柱产业，可以说，没有发达的机械制造业，就不可能有国家的真正繁荣的富强。而机械制造业的发展规模和水平，则是反应国民经济实力和科学技术水平的重要标志之一。提高加工效率，降低生产成本，提高加工质量，快速更新产品，是机械制造业竞争和发展的基础，也是机械制造业技术水平的标志^[1]。

20世纪50年代初第一台数控机床出现了，数控机床是典型的机电一体化产品，综合了精密机械、电子、电力拖动、自动控制、自动检测、故障诊断和计算机等方面的技术。数控机床的高精度、高效率及高柔性决定了大力推广使用数控机床是我国制造业提高制造能力和水平，提高市场适应能力和竞争能力的必由之路。数控技术是制造业实现自动化，柔性化，集成化生产的基础，现代的CAD／CAM等都是建立在数控技术上。因此数控技术是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业，其水平高低是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生成产过程数控化，是当今制造业的发展方向^[2]。

我本次完成的设计工作：机床的外观，简化了主运动系统的设计，增加了系统的可靠性。优化设计工艺，提高效率，降低本。设计了X/Y工作台、机床的总体结构、机床主传动系统和主轴箱。

关键词：数控铣床；X/Y工作台；总体结构；主轴箱

ABSTRACT

Machinery manufacturing industry is a pillar industry in the national economy, it can be said that without a developed machinery manufacturing, it is impossible to state the true prosperity of the prosperity. And machinery manufacturing scale and level of development, economic strength and scientific and echnological level of response is one of the important signs. Improve processing efficiency, reduce production costs, improve processing quality and rapid updating products, machinery manufacturing and development on the basis of competition, machinery manufacturing technology is a symbol^[11].

　　First in the early 1950s, the 20th century a CNC machine tool, mechanical and electrical integration is a typical CNC machine tool products, integrated precision machinery, electronics, electric traction, automatic control, automatic detection, fault diagnosis, and computer technology in such areas. High-precision CNC machine tool. high efficiency and high flexible decision is vigorously promoting the use of CNC machine tool manufacturers to increase manufacturing capacity, improve their ability to adapt and competitive ability^[12].

　　The complete design work of mine：Simplified the design of main movement system, increased system reliability, improved efficiency and reduced costs.The X/Y work flat，the overall structure of the machine and the main driving system are designed.

Key wards：CNC Milling Machine； X/Y Work Flat;The overall structure;The spindle box

目录

摘 要 Ⅰ

ABSTRACT Ⅱ 

1绪 论 1

1．1课题背景及研究意义 1

1.1.1 数控机床的加工原理 1

1.2 数控机床的发展现状 2

1.2.1 按工艺用途分 2

(1)普通数控机床 2

1.2.2 按运动方式 2

1.2.3 按控制方式分 3

1.3 本设计要完成的工作 4

2数控铣床总体设计 5

2.1 铣床的功能及主要参数 5

2.1.1 铣床的功能 5

2.1.2 数控铣床的主要设计参数 5

2.2 床身的设计 5

2.2.1 床身的结构要求 5

2.2.2 床身的结构设计 6

2.3 铣床的总体布局 6

2.4 本章小结 7

3主传动系统和主轴箱设计 8

3.1 主轴及传动系统的设计要求 8

3.2 主传动系统的设计 8

3.2.1 主传动功率 8

3.2.2 主传动变速系统的设计 10

3.2.3 主轴及主轴轴承的选择 12

3.2.4 刀具的夹紧机构 13

3.2.5 验算 14

(1)齿轮的验算 14

3.3本章小结 17

4进给伺服系统设计 18

4.1 对进给伺服系统的基本要求 18

4.1.1 对进给伺服系统的基本要求 18

4.1.2 进给伺服系统的设计要求 18

4.2 机械传动部件的设计 19

4.2.1 选择伺服电机类型 19

4.2.2 工作台导轨 21

4.2.3 滚珠丝杠螺母传动装置设计 22

4.2.4减速机构及齿隙消除 27

4.3 本章小结 27

5数控X/Y工作台 28

5.1 数控X/Y工作台 28

5.1.1数控X/Y工作台的功能 28

5.1.2数控X/Y工作台工作原理 28

5.2本章小结 29

设计总结与展望 30

致谢 31

1绪 论

1．1课题背景及研究意义

随着社会生产和科学技术的发展，人们对装备机械的质量和效率提出越来越高的要求。特别是在宇航，造船，军事等领域所需的零件，精度要求高，形状复杂，普通的机床已经不能适应这些要求。为了满足上述要求，一种新型的机床---数字程序控制机床（简称数控机床）应运而生。

最早进行数控机床研制的是美国人。1952年，美国麻省理工学院成功的研制了世界上第一台数控机床。但这台数控机床仅仅是一台实验性质的数控机床，直到1954年11月，第一台工业用的数控机床才生产出来。从此以后，世界上其它的一些工业国家也开始开发，生产及应用数控机床。我国的数控机床研究制造是1958年起步的。

数控机床又称为CNC （Computer Numerical Control）机床，普通机床是靠手工来完成机床的操作的，而数控机床是将编好的加工程序输入到数控系统中去来执行加工操作的，因此它能提高产品质量，提高生产率，降低成本，还能大大改善工人的劳动强度。因此大力发展数控机床是提高我国制造装备的一个有效途径。

1.1.1 数控机床的加工原理

金属切削机床加工零件，是操作者依据工程图样的要求，不断改变刀具与工件之间的相对运动的参数（位置，速度……等），使刀具对工件进行切削加工，最终得到所需要的合格零件。

在数控机床中，刀具或工件的最小位移量是机床坐标运动的一个分辨单位，由检测装置辨识，称为分辩率（闭环系统），或称为脉冲当量（开环系统），又叫做最小设定单位。因此刀具的运动轨迹在微观上是由小线段构成的折线，不可能绝对地沿着刀具所要求的零件廓形运动，只能用折线逼近所要求的轮廓曲线。机床数控系统依据一定方法确定刀具运动轨迹，进而产生基本轮廓曲线，如直线、圆弧等。其它需要加工的复杂曲线由基本轮廓曲线逼近，这种拟合方式称为“插补”（Interpolation）。“插补”实质是数控系统根据零件轮廓线形的有限信息（如直线的起点、终点，圆弧的起点、终点和圆心等），计算出刀具一系列加工点、完成所谓的“数据密化”工作。

1.2 数控机床的发展现状

目前，数控机床品种已经基本齐全，规格繁多，据不完全统计已有400多个品种规格。可以按照多种原则来进行分类，但归纳起来，常见的是以下三种方法来分类。

1.2.1 按工艺用途分

(1)普通数控机床

普通数控机床一般指加工工艺过程中的一个工序上实现自动控制的自动化机床。普通数控机床在自动化程度上还不够完善，刀具的更换与零件的装夹仍需人工完成。这类机床和传统的普通机床品种一样，有数控车、铣、镗、钻、磨床等，而且每一类又有很多品种，例如数控铣床中就有立铣，卧铣，龙门铣等。

(2)加工中心

加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床。它将数控铣床，数控镗床，数控钻床的功能结和在一起。这使数控机床更进一步的向自动化和高级化方向发展。

它和一般数控机床的最大区别就是：工件经过一次装夹后，数控装置就能控制机床自动地更换刀具，连续地对工件的各个加工面自动地完成铣，镗，钻，铰等多种工序。这类机床大多是以镗铣为主，主要用来加工箱体零件。

(3)计算机群控

计算机群控也称为直接数控（DNC）系统，它是一台大型通用计算机直接控制一群数控机床的系统。

1.2.2 按运动方式

(1)点位控制系统

点位控制系统是指数控系统只控制刀具或机床工作台，从一点准确移动到另一点，而点与点之间的轨迹不需要严格控制的系统。至于两相关点之间的移动速度及路线则取决于生产率。

(2)点位直线控制系统