（终稿）XK5040数控立式铣床主运动系统及进给系统及控制系统设计（全套完整有CAD）

圈列，其额定负载为，精度等级为级大致相当于老标准级。

传动效率计算式中螺旋升角摩擦角取滚动摩擦系数，刚度验算先画出此纵向进给滚珠丝杠支承方式草图如下图所示图.纵向进给丝杠计算草图最大牵引力为.，支承间距，丝杠螺母及轴承均进行预紧，预紧力为最大轴向负载荷的。

，丝杠的拉伸或压缩变形式中为工作载荷作用下丝杠总长度上拉伸或压缩变形量为丝杠工作载荷为滚珠丝杠在支承间的受力长度弹性模量，对钢，为滚珠丝杠按内径确定的横向截面积号用于拉伸，号用于压缩。

由于两端采用向心推力球轴承，且丝杠有进行了预紧，故其拉压刚度提高了到倍，故实际变形量，滚珠与螺纹滚道间接触变形量该变形量与滚珠列圈数有关，即与滚珠总数量有关，与滚珠丝杠的长度无关。

可用下式计算有预紧时，式中轴向工作负载，.预紧力滚珠直径滚珠数量圈的滚珠数滚珠丝杠的公柱直径。

，支承滚珠丝杠的轴承的轴向接触变形，般占的比重比较大，不同类型的轴承的接触变形量可用不同的公式计算。

采用推力球轴承滚动体直径滚珠数目因施加预紧力，故显然此变形量小于定位精度，故刚度足够。

稳定性校核计算临界负载式中材料弹性横量，刚为截面惯性距，对于丝杠为丝杠两支承端距离丝杠支承变形系数，端固定端自由取.滚珠丝杠两端采用推力轴承，不会产生失稳现象，不需作稳定性校核。

横向进给丝杠计算进给牵引力横向导轨为矩形导轨，计算公式如下这里而移动部件的重力除工作台重量外还有横向溜板的重量，这里去横向溜板的重量为，则。

对于矩形导轨，.，.因此，.计算最大动载荷初选这里取.，则滚珠丝杠螺母副的选型从附录表中查取，可选用内循环螺纹调整预紧的双螺母滚珠丝杠，圈列，其额定动载荷为，精度等级为级。

传动效率计算对于型，刚度验算横向进给丝杠最大牵引力为.，支承间距，因丝杠长度较短。

不许预紧，用螺母及轴承预紧。

计算如下丝杠的拉伸或压缩变形量滚珠与螺纹滚道间接触变形量查系列圈列丝杠螺母副滚珠和螺纹滚道的接触变形量，但由于进行了预紧，支承滚珠丝杠的轴承的轴向接触变形采用圆锥滚子轴承，考虑到进行了预紧，故综合以上几项变形量之和显然此变形量小于定位精度要求，故刚度足够。

稳定性较核计算临界负载式中材料弹性模量，钢为截面惯性距，对于丝杠圆截面为丝杠两支承端距离丝杠支承变形系数，端固定端自由取.。

般，考虑到丝杠自重对水平滚珠的丝杠的影响可取，此丝杠不会产生失稳。

垂直进给丝杠计算进给牵引力垂直导轨为矩形导轨，计算如下这里般应使选用和设计的离合器的额定静扭矩和额定动扭矩满足工作要求。

额定静扭矩式中离合器的额定静力矩安全系数运转时的最大负载力矩对于需要在负载下启动和变速，或启动时间有特殊要求时，应按动扭矩设计，查机械设计手册表，取取.则.额定动扭矩式中，加速扭矩所有被离合器带动的零件折算到离合器轴上的当量飞轮矩安装轴转速为及轴上零件的非轮矩之和分别为离合器带动的其他各轴转速为，上零件的飞轮矩之和加速时间，中型车床取，位行用空转扭矩。

湿式多片式离合器般为的，油量小，精度高，水平安装是取小值通过计算，这里选用铣床专用离合器，型号为。

.截面图设计截面图设计主要考虑以下四个方面的问题，个轴的位置安排包括主轴，轴和中间各传动轴的合理安排和确定，箱体结构和外形变整箱体结构，与床身的连接方式，外观造型等，操纵机构的设计和选择，润滑系统的设计和润滑元件的选择.轴的空间布置轴系布置般程序是先确定主轴在变速箱体中的位置，再确定传动主轴的轴及与主轴轴齿轮有啮合关系的轴.第三部确定电动机轴或运动输入轴轴的位置.最后确定其他各传动轴的位置.主轴和传动主轴的轴立式铣床的主轴是垂直布置的，的主轴可上下移动，装在套筒内，传动主轴的轴与主轴之间用对的齿轮出动，该轴也是垂直分布的。

轴入轴的装置轴上装有电磁离合器制动，该部件的位置安排应便于调整电磁离合器，需要考虑便于冷却和润滑，离主轴部件部件要远些，以减少摩擦发热对主轴热变形的影响。

综上所述，铣床轴般安排在变速箱后避处中间各传动轴主轴和各传动轴位置确定后，中间各传动轴位置即可按转动顺序进行安排，应考虑满足以下要求装有离合器的轴要便于装调维修和润滑装有制动器装置的轴要便于装调维修，该轴应布置在靠近箱盖或箱壁处，同时考虑与起停装置的互锁。

装有润滑油泵的轴要有足够的空间安装润滑油泵，其高度要便于油泵吸油和排油，并便于装卸和调整油泵，装有溅油轮或溅油齿轮的轴应注意圆周速度和侵入油面的深度。

其他使箱体截面尺寸紧凑，比例协调，各操纵机构安排得当等等操纵机构操纵机构是用来移动滑齿轮以达到变换运动速度的要求，它可以控制运动的启停换向和其他辅助运动，它的选择和设计对机床的结构和性能的发挥有着直接影响。

润滑主轴变速箱常用的润滑方式有飞润滑和压力循环润滑，飞润滑适用于润滑点比较集中，要求不很高的变速箱，这里我们采用压力循环润滑，压力循环润滑分箱内循环润滑和箱外循环润滑，前者结构简单，布置紧凑，后者冷却润滑效果好。

压力循环润滑系统的计算润滑油量油量油量粗算式中额定功率机床效率也可用如下公式计算各润滑部位的需油量式中允许循环油温升，通常为油池容量升升油池容积应超过的，即为升油管的选择与计算油管的内径计算式中流量管内油的流速取主轴管内油的流速为支油管，外径壁厚为.回油管，外径壁厚为。

柱塞泵的油量计算结构和规格尺寸供油量式中柱塞直径柱塞每分钟往复次数，次分以次分为宜，次分为佳。

柱塞行程。

效率，。

箱体设计的确有关问题箱体材料以中等强度的灰铸铁和用得最广泛。

需时效处理。

砂型铸造时，箱体铸件的最小壁厚尺寸长宽高壁厚大于约箱体壁孔对刚度的影响和补偿箱体轴承孔面积点总侧壁面积左右时候，与未开孔的箱体比较，扭转刚度下降，弯曲刚度下降更大，为弥补因开孔而削弱的刚度，常用凸缘和加工筋。

加强筋厚度为.，筋高。

进给系统设计.总体方案设计对进给伺服系统的基本要求带有数字调节的进给驱动系统都属于伺服系统，进给伺服系统不仅是数控机床的个重要组成部分，也是数控机床区别于般机床的个特殊部分。

数控机床对进给伺服系统的性能指标可归纳为定位精度要高跟踪指令信号响应要快系统的稳定性要好。

额定静负荷安全系数轴承的选择轴两端轴承的选择，根据前面估算的直径及该轴的结构和受力情况，选择单列向心球轴承轴承型号为左轴承右轴承轴两端轴承的选择左轴承右轴承轴左，右，轴左右轴轴承的选择，由于轴右端悬伸部分与锥齿轮不相连，承受定的轴向负荷及径向负荷，因此，可选用圆锥滚子轴承左端型号右端轴垂直布置，下端轴承承受到大的轴向力，可选用向心推力球轴承，型号为，上端轴承可选用向心球轴承轴的轴向定位传动轴必须在箱体内保持准确的位置，相对保证安装在轴上各传动件的位置正确性，不论轴是否转动，是否受轴向力，都必须有轴的定位。

对受轴向力的轴，其轴向定位更重要。

回转轴的轴向包括轴承在轴上的定位和在箱体孔中定位在选择定位方式时应注意，轴的长度，长度要考虑热伸长的问题，宜有端定位。

，轴承的间隙是否需要调整。

，整个轴的轴向位置是否需要调整，在有轴向载荷的情况下不宜采用弹簧卡圈，加工和装配的工艺性等根据轴的结构特点和收里情况，轴均采用弹簧卡圈定位或压盖和轴肩定位。

传递轴的结构设计轴的结构设计选联轴器轴与电机轴用联轴器相连，需同时选取连轴器.轴上的转矩为联轴器的计算转矩查表取则，根据工作需要，选用弹性柱销连轴器，型号为，联轴器的许用转矩为，联轴器的轴孔直径，半联轴器的长度为，联轴器标记为联轴器.，按轴向定位要求确定轴的各段直径和长度.主轴组件设计主轴组件结构复杂，技术要求高，安装工件车床或者刀具铣床，钻床的主轴参予切削成形运动，因此它的精度和性能直接影响加工质量加工精度和表面粗糙度，设计时主要围绕着保证精度，刚度和抗振性，减小温度和热变形等几个方面考虑对主轴部件的基本要求主轴组件是机床主要部件之.它的性能对整机性能影响很大.主轴直接承受切削力，转速范围又很大，所以对主轴组件的主要性能基本要求如下回转精度.主轴组件的回转精度是指主轴的回转精度.造成主轴回转误差的原因是主要是由于主轴的结构及其加工精度，主轴轴承的选用及刚度等，而主轴及其回转零件的不平衡，在回转时引起的激振力也会造成主轴的回转误差.刚度.主轴组件的刚度指受外力作用时，主轴组件抵抗变形的能力.主轴部件的刚度与主轴结构尺寸，支承跨距，所选用的轴承类型及配置形式，轴承间隙的调整，主轴上传动元件的位置等有关.抗振性主轴组件的抗振性是指切削加工时，主轴保持平衡运转而不发生振动的能力，提高主轴抗振性，必须提高主轴组件的静刚度，采用较大阻尼比的前轴承，以及在必要时安装阻尼消振器，另外，使主轴的固有频率远远大于激振力的频率.温度.主轴组件在运转时，温度过高会引起很多不良结果，数控机床在解决温度问题时，般采用注温主轴箱.耐磨性，主轴组件必须有足够的耐磨性，以便能长期保持精度.主轴部件的传动方式和布置形式.传动方式主轴旋转运动传动方式的选择，决定于主轴转速的高低，所传递扭矩的大小，对远转平稳性的要求及结构紧凑，装卸维修方便.这里我们选择齿轮传动，这样结构简单，紧凑和能传递较大的扭矩.传动件位置的合理布置.对于传动件直接装在主轴上的主轴部件，工作时主要承受传动力.切削力和支承反力.合理布置传动件的轴向位置，可以改善主轴的受力情况，减少主轴的变形，改善传动件的轴承工作条件，减少轴承的受力，提高主轴部件的抗振性等.合理布置的原则传动力引起的主轴弯曲变形小，且能部分抵消切削力引起的主轴弯曲变形.传动力引起的支承反力能部分抵消切削力引起的支承反力.传动力引起的主轴端位移小，并且尽可能部分地抵消切削力引起的端位移，尤其在影响加工精度的敏感方向上.结构紧凑，主轴箱尺寸小，装配维修方便.综合所上述原则，选择传动件的轴向布置形式如下图.图.主轴部件轴承的选择主轴轴承的选择主轴部件上的轴承应具有旋转精度高，刚度高，承载能力强，抗振性好，极限转速高，适应变速范围大，摩擦功耗小，噪音低，寿命长的性能，同时应满足制造简单，使用维修方便，成本低，结构