1、,图纸引言.题目来源与分析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年美国研制出第台三坐标方式升降台数控铣床算起，至今已有年历史了。世纪年开始，计算机技术及相关的微电。

2、滚动轴承的噪声大，滚动体数目有限，刚度是变化的，抗振性略差并且对转速有很大的限制。数控机床主轴组件在可能条件下，尽量使用了滚动轴承，特别是大多数立式主轴和主轴装在套筒内能够作轴向移动的主轴。这时滚动轴承可以用润滑脂润滑以避免漏油。图.所示为主轴常用的几种滚动轴承的类型。双列圆柱双列推力向双列圆锥滚带凸缘双列圆柱带弹簧的单列圆滚子轴承心球轴承子轴承滚子轴承锥滚子轴承图.主轴常用的几种滚动轴承的类型为了适应主轴高速发展的要求，滚珠轴承的滚珠可采用陶瓷滚珠。陶瓷滚珠轴承由于陶瓷材料的质量轻，热膨胀系散小，耐高温，所以具有离心小动摩擦力小预紧力稳定弹性变形小刚度高的特点。但由于成本较高，在数控机床上还未普及使用。数控机床主轴支承根据主轴部件的转速承载能力及回转精度等要求的不同而采用不同种类的轴承。不同类型主轴轴。

3、图.所示的配置形式中，前支撑采用双列圆锥滚子轴承，承受径向载荷和轴向载荷，后支承采用单列圆锥滚子轴承，这种配置径向和轴向的刚度高，可承受重载荷，尤其能承受较强的动载荷，安装与调整性能好，但主轴转速和精度的提高受到限制，因此适用于中等精度，低速与重载荷的数控机床主轴。主轴轴承的预紧对主轴滚动轴承进行预紧和合理选择预紧量，可以提高主轴部件的回转精度刚度和抗振性。滚动轴承间隙的调整或预紧，通常是通过轴承内外圈的相对轴向移动来实现的。轴承内圈移动这种方法适用于锥孔双列圆柱滚子轴承。用螺母通过套筒推动内圈在锥形轴颈上做轴向移动，使内圈变形胀大，在滚道上产生过盈，从而达到预紧的目的。图.所示为几种轴承内圈的预紧形式。五轴高速加工中心总体布局及主轴部件设计摘要高速,加工,中心,总体布局,主轴,部件,设计,毕业设计,全。

4、五轴高速加工中心总体布局及主轴部件设计摘要，。由表查得轴的允许挠度为将上述参数代入公式.，则轴的计算刚度为由于，所以轴能够满足刚度要求。综上所述，轴的强度，刚度均符合校核要求。.主轴组件的支承主轴轴承的类型机床主轴带着刀具或夹具在支承件中作回转运动，需要传递切削扭矩，承受切削抗力，并保证必要的旋转精度。数控机床主轴支承根据主轴部件的转速承载能力及回转精度等要求的不同而采用不同种类的轴承。主轴轴承是主轴组件的重要组成部分，它的类型结构配置精度安装调整润滑和冷却都直接影响了主轴组件的工作性能。在数控机床上主轴轴承常用的有滚动轴承和滑动轴承。滚动轴承摩擦阻力小，可以预紧，润滑维护简单，能在定的转速范围和载荷变动范围下稳定地工作。滚动轴承由专业化工厂生产，选购维修方便，在数控机床上被广泛采用。但与滑动轴承相比，。

5、程度，合理配置轴承，可以提高主传动系统的精度。采用滚动轴承支承，有许多不同的配置形式，目前数控机床主轴轴承的配置主要有如图.所示的几种形式。图.数控机床主轴轴承的配置形式在图.所示的配置中，前支承采用双列短圆柱滚子轴承和角接触球轴承组合，承受径向载荷和轴向载荷，后支承采用成对角接触球轴承，该配置可满足强力切削的要求，普遍应用于各类数控机机床。在图.所示的配置形式中，前轴承采用角接触球轴承，由个轴承组成套，背靠背安装，承受径向载荷和轴向载荷，后支承采用双列短圆柱滚子轴承，这种配置适用于高速重载的主轴部件。在图.所示的配置形式中，前后支承均采用成对角接触球轴承，以承受径向载荷和轴向载荷，角接触球轴承具有较好的高速性能，主轴最高转速可达，但这种轴承的承载能力小，因而这种配置适用于高速轻载和精密的数控机床主轴。。

6、子基础工业的高速发展，给数控机床的发展提供了个良好的平台，使数控机床产业得到了高速的发展。我国数控技术研究从年起步，国产的第台数控机床是北京第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直落后于国际水平，到年我国的数控机床产量还不到台。到年代，我国的数控机床技术发展才得到了个较大的提速。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。.研究目的本课题的五轴联动数控是数控技术中难度最大应用范围最广的技术，它集计算机控制高性能伺服驱动和精密加工技术于体，应用于表面形状特别复杂而精度要求相当高的工件的加工，具有高技术高效率高效益等特点，是目前机械加。

7、的优缺点见表.。表.数控机床的主轴轴承及其性能性能滚动轴承液体静压轴承气体静压轴承磁力轴承陶瓷轴承旋转精度般或较高，在预紧无间隙时较高高，精度保持性好般同滚动轴承刚度般或较高，预紧后较高，取决于所用轴高，与节流阀形式有关，薄膜反馈或滑阀反馈很高较差，因空气可压缩，与承载力大小有关不及般滚动轴承比般滚动轴承差抗振性较差，阻尼比好，阻尼比好较好同滚动轴承速度性能用于中低速，特殊轴承可用于较高速用于各级速度用于超高速用于高速用于中高速，热传导率低，不易发热摩擦损耗较小，小，小很小同滚动轴承寿命疲劳强度限制长长长较长结构尺寸轴向小，径向大轴向大，径向小轴向大，径向小径向大轴向小，径向大制造难易轴承生产专业化标准化自制，工艺要求高，需要供油设备自制，工艺较液压系统低，需要供气系统较复杂比滚动轴承难使用维护简单，用。

8、民经济增长和技术升级的原动力，以五轴联动为标志的机械装备制造业将伴随着高新技术和新兴产业的发展而共同进步。中国不仅要做世界制造的大国，更要做世界制造强国！预计在不久的将来，随着五轴联动数控机床系统的普及推广，必将为中国成为世界最强国奠定坚实的基础！第二章五轴高速加工中心总体布局方案设计.五轴高速加工中心的结构组成加工中心自问世至今已有多年，世界各国出现了各种类型的加工中心，虽然外形结构各界，但从总体来看主要由以下几大部分组成。图.五轴高速加工中心结构组成基础部件。它是加工中心的基础结构，由床身立柱和工作台等组成，它们主要承受加工中心的静载荷以及在加工时产生的切削负载，因此必须要有足够的刚度。这些大件可以是铸铁件也可以是焊接而成的钢结构件，它们是加工中心中体积和重量最大的部件。主轴部件。由主轴箱主轴电动机。

9、脂润滑要求供油系统清洁，较难要求供气系统清洁，较易较难较难成本低较高较高高较高机床主轴轴承发展，经历了滚陶气浮磁浮等阶段。滚动轴承发展到陶瓷轴承，即钢球改为陶瓷球，滚道加或金属。由于陶瓷球具有高刚度高硬度低密度以及低热胀和低导热系数等特点，同时所用油脂为次性，终身润滑，大大地提高了滚动轴承的性能，所以被广泛采用。目前，般中小规格的数控机床如车床铣床钻镗床加工中心磨床等的主轴部件多采用成组高精度滚动轴承重型数控机床采用液体静压轴承，高精度数控机床如坐标磨床采用气体静压轴承，转速达的主轴则可采用磁力轴承或氮化硅材料的陶瓷滚珠轴承。数控机床的转速高，为减少主轴的发热，必须改善轴承的润滑方式。在数控机床上的润滑般采用高级油脂封入方式润滑，每加次油脂可使用年。主轴轴承的配置根据主轴部件的工作精度刚度温升和结构的复。

10、业的重要影响，以及技术上的复杂性，西方工业发达国家直把五轴数控系统作为战略物资实行出口许可证制度，对我国实行禁运。因而，研究五轴数控加工技术对国家科技力量和综合国力的提高有重要意义。.课题研究的意义目前由于五轴联动数控机床系统价格十分昂贵，加之程序制作较难，使五轴系统难以“平民”化应用。但近年来，随着计算机辅助设计计算机辅助制造系统取得了突破性发展，珊星公司等中国多家数控企业，纷纷推出五轴联动数控机床系统，打破了外国的技术封锁，占领了这战略性产业的至高点，大大降低了其应用成本，从而使中国装备制造业迎来了个崭新的时代！以信息技术为代表的现代科学的发展对装备制造业注入了强劲的动力，同时也对它提出更强要求，更加突出了机械装备制造业作为高新技术产业化载体在推动整个社会技术进步和产业升级中无可替代的基础作用。作为。

11、轴和主轴轴承等零件组成。主轴的启停和变速等动作均由数控系统控制，并且通过装在主轴上的刀具参与切削运动，是切削加工的功率输出部件。数控系统。加工小心的数控部分是由装置，可编程控制器伺服驱动装置以及操作面板等组成。它是执行顺序控制动作和完成加工过程的控制中心。自动换刀系统。由刀库机械手等部件组成。当需要换刀时，数控系统发出指令，由机械手或通过其他方式将刀具从刀库内取出装入主轴孔中。辅助装置。包括涡滑冷却排屑防护液压气动和检测系统等部分。这些装置虽然不直接参与切削运动，但对加工中心的加工效率加工精度和可靠性起着保障作用，因此也是加工中心中不对缺少的部分。.五轴高速加工中心主要结构形式图.五轴高速加工中心结构设计.五轴高速加工中心主要性能参数本课题研制的五轴高速加工中心的主要技术性能参数如下工作台尺寸行程导轨尺。

12、领域的“制高点”。在发达国家，许多有实力的数控机床制造公司都以五轴联动技术为攻关课题进行研究，近些年来已应用得较为普遍和成熟。但其核心技术对外实行严格的技术封锁。我国在加快经济发展的新形势下，目前像宇航军工造船机车等许多重点领域及行业急需这种装备，因而开发研制拥有自主知识产权的五轴联动数控机床，进而提升国内制造业装备水平己成为当务之急。但对于汽车工业航天航空工业船舶工业兵器工业急需的高速高精复合多轴联动的数控机床，如五轴联动的立卧转换加工中心高速加工中心精密加工中心五轴龙门加工中心高精度数控机床高性能车削中心高精度电加工机床等，有的处于攻关阶段，有的还处于试制和试生产阶段，与国外同类产品相比尚有不小差距。国际上把五轴联动数控技术作为个国家生产设备自动化水平的标志。由于其特殊的地位，特别是对于航空航天军事。

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