些优点易于加工异型复杂零件提高生产率可以实现机多用，多机看管可以大大减少专用工装卡具，并有利于提高刀具使用寿命提高零件的加工精度，易于保证加工质量，致性好工件加工周期短，效率高可以大大减少在制品的数量可以大大减轻工人劳动强度，减少所需工人数量等。般来说，数控机床可分为数控车床数控铣床加工中心车削中心几类。此次毕业设计主要是针对立式加工中心主传动系统设计，故以下介绍些加工中心的应用和发展情况。.加工中心的基本概念和分类加工中心的基本概念在数控铣床的基础上，如果再配以刀具库和自动换刀系统，就构成加工中心。加工中心的特点是它的刀具库能存放几十把甚至更多的刀具，由程序控制换刀机构自动调用与更换，这样就可以在没有人工干预的情况下，次完成很多工艺内容。加工中心是种备有刀库并能自动更换刀具对工件进行许多工序加工的数控机床。在加工中心上，工件经次装夹后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速进给量刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助功能，依次完成工件个或几个面上多工序的加工。加工中心能集中完成多种工序，因而可减少工件装夹测量和机床的调整时间，减少工件周转搬运和存放时间，使机床的切削利用率切削时间和开放时间之比可达以上，高于普通机床倍。尤其是在加工形状比较复杂，精度要求较高品种更换频繁的零件时，加工中心更体现出良好的加工效果。所以说，加工中心不仅提高了工件的加工精度，而且是数控机床中生产率和自动化程度最高的综合性机床。加工中心最先是在镗铣类机床上发展起来的，可称为镗铣加工中心，习惯上简称为加工中心。加工中心的分类按照加工中心的形态不同进行分类，可分为立式卧式和五坐标加工中心。立式加工中心立式加工中心的主轴轴心线为垂直状态配置，结构形式多为固定立柱式，工作台为长方形，适合加工小型板类盘类壳体类零件。立式加工中心结构简单，占地面积小，价格底，配备各种附件后，可进行大部分工件的加工。卧式加工中心卧式加工中心的主轴轴心线为水平状态配置，通常都带有可进行分度回转运动的工作台，适合加工箱体类零件。它与立式加工中心相比，结构复杂占地面积大质量大价格亦高。五坐标加工中心五坐标加工中心兼具立式和卧式加工中心的功能，工件次装夹后能完成除安装面外的所有侧面和顶面等五个面的加工，因此也叫五面加工中心。常见的五坐标加工中心有两种结构形式，种是主轴可以旋转，另种是工作台可以旋转。.加工中心的结构组成年美国的卡尼特富克公司在台数控镗铣床上增加了自动换刀装置，第台加工中心问世。随后，出现了各种类型的加工中心，有立式加工中心卧式加工中心五坐标加工中心等。虽然加工中心的外型结构不尽相同，但从总体上看，加工中心基本上由以下几部分组成基础部件主轴系统控制系统伺服系统自动换刀装置辅助系统自动托盘更换系统等。基础部件由床身立柱和工作台等大件组成，是加工中心的基础构件，它们可以是铸铁件，也可以是焊接钢结构件，均要承受加工中心的静载荷以及在加工时的切削载荷。故必须是刚度很高的部件，亦是加工中心质量和体积最大的部件。主轴组件它是主轴箱主轴电机主轴和主轴轴承等零件组成。其启动停止和转动等动作均由数控系统控制，并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。主轴是加工中心的关键部件，其结构优劣对加工中心的性能有很大的影响。控制系统单台加工中心的数控部分是由装置可编程序控制器伺服驱动装置以及电机等部分组成。它们是加工中心执行顺序控制动作和完成加工过程中的控制中心。伺服系统伺服系统的作用是把来自数控装置的信号转换为机床移动部件的运动，其性能是决定机床的加工精度表面质量和生产效率的主要因素之。加工中心普遍采用半闭环闭环和混合环三种控制方式。自动换刀装置它由刀库机械手和驱动机构等部件组成。辅助系统包括润滑冷却排屑防护液压和随机检测系统等部分。辅助系统虽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到保障作用，因此，也是加工中心不可缺少的部分。自动托盘更换系统有的加工中心为进步缩短非切削时间，配有两个自动交换工件托盘，个安装在工作台上进行加工，另个则位于工作台外进行装卸工件。当完成个托盘上的工件加工后，便自动交换托盘，进行新零件的加工，这样可减少辅助时间，提高加工工效。.加工中心的发展趋势随着科学技术的发展，机械产品的形状和结构不断改进，对零件加工质量的要求也越来越高。随着社会对产品多样化需求的增强，产品品种增多，产品更新换代加速。这使得数控机床在生产中得到更广泛的应用，并不断地发展。尤其是随着柔性制造系统的迅猛发展和计算机集成制造系统的兴起和不断成熟，对机床系统提出更高的要求。现代数控机床加工中心正在向更高速度更高精度更加高度自动化更高可靠性及更完善的方向发展。高速度加工中心向高速度发展的主要目的是提高生产率，主要措施是提高主轴转速提高进给速度和缩短辅助时间等。提高主轴转速近些年来，加工中心的主轴转速普遍提高。中小型加工中心的主轴最高转速大部分提高到,有的加工中心已达到。为此，在主轴轴承的材料结构润滑方式，主轴组件的结构，电机的冷却防振措施等方面都进行了大量工作。例如些高速加工中心主轴采用了陶瓷流动体轴承，润滑方式采用了油气润滑以及主轴系统进行严格的动平衡等。提高进给速度般的加工中心，进给速度可达,快速移动速度已达，逐步靠近。为了实现高速，数控装置可进行快速处理。例如采用数控高速转换器，将数据快速传递采用位的计算机数控装置等。在机械结构方面也相应地采取了措施，例如采用大导程滚珠丝杠和滚动导轨等。驱动元件采用交流伺服电机也有利于提高伺服进给的速度。缩短辅助时间缩短辅助时间包括缩短换刀时间刀具移近或离开工件的时间及工件装卸时间等。现在许多小型加工中心的换刀时间达到,有的已缩短到.。快移速度又有所提高，以缩短刀具移近或离开工件的时间。高精度在工厂的般情况下，加工中心的加工精度可达级，经过努力可以达到级。镗孔加工时，如提高主轴主件的刚度和精度，其加工孔径公差可达级。提高加工中心加工精度的主要措施是提高编程时的圆弧插补精度机床定位精度和精度补偿技术。世界许多国家都在进行机床运动和负载变形误差以及机床热误差的软件补偿技术的研究，有的可消除此类误差的。高精度加工中心，目前已达到坐标镗床的精度水平。所采用的数控系统，其最小设定单位分辨率可达.。这类高精度加工中心，必须在恒温恒湿的环境中工作。高度自动化为了进步提高自动化程度，加工中心的硬件和软件采取了许多改进措施。例如采用对话系统，可使操作方便操作时间短检验及时以及差错率低。在现代数控机床上，装有各种类型监控检测装置，实现了工件的自动检测和刀具的监控，从而提高了数控机床的自动化程度，保证了数控机床长时间工作时的产品质量。可靠性的提高由于现代机床加工中心系统的模块化通用化和标准化，便于组织批量生产，故可保证产品质量。现代系统大量采用大规模或超大规模集成电路，采用专用芯片或混合式集成电路，提高了集成度，减少了元器件数量，降低了功耗，提高了可靠性。采用自动程序编制技术现代机床系统利用其自身很强的存储及运算能力，把很多自动编程功能植入系统。在些新型的系统中，还装入了小型工艺数据库，使得系统不仅具有在线零件程序编制功能，而且可以在零件程序编制过程中，根据机床性能工件材料及零件加工要求，自动选择最佳刀具及切削用量。有的系统还具有自适应控制功能。第二章加工中心主传动系统方案的确定.加工中心主传动系统简介加工中心主传动系统是由主轴电动机主轴传动系统以及主轴组件组成。它是加工中心的主要组成部分。和常规机床主轴系统相比，加工中心主轴系统具有更高的转速更高的回转精度以及更高的结构刚性和抗振性。.对加工中心主传动系统的要求由于加工中心具有更高的加工效率，更宽的使用范围，更高的加工精度，因此，它的主轴系统必须满足如下要求。调速功能为了适应不同工序各种工件材料及刀具等各切削工艺要求，主轴必须具有定的调速范围并实现无级变速，以保证加工时选用合理的切削用量，从而获得最佳切削效率加工精度和表面质量。调速范围的指标主要由各种加工工艺对主轴最低速度和最高速度的要求来确定。目前加工中心主轴基本实现无级变速。精度和刚度要求具有较高的精度与刚度，传动平稳，噪声低。加工中心加工精度与主轴系统精度密切相关。主轴部件的精度包括旋转精度和运动精度。旋转精度指装配好后，在无载荷和低速转动条件下，主轴前端工作部位的径向和轴向跳动值。主轴部件的旋转精度取决于部件中各个零件的几何精度装配精度和调整精度。运动精度指主轴在工作状态下的旋转精度，这个精度通常和静止或低速状态的旋转精度有较大的差别，它表现在工作时主轴中心位置的不断变化，即主轴轴心漂移。运动状态下的旋转精度取决于主轴的工作速度轴承性能和主轴部件的平衡。静态刚度反映了主轴部件或零件抵抗静态外载的能力。加工中心多采用抗弯刚度作为衡量主轴部件刚度的指标。影响主轴部件弯曲刚度的因素很多，如主轴的尺寸形状，主轴轴承的类型数量配置形式预紧情况支承跨距主轴前端的悬伸量等。动态响应性能要求升降速时间短，调速时运转平稳。对有的机床需同时能实现正反转切削，则要求换向时均可进行自动加减速控制。抗振性和热稳定性要求加工中心在加工时，由于断续切削加工余量大且不均匀运动部件速度高且不平衡，以及切削过程中的自振等原因引起的冲击力和交变力的干扰，会使主轴产生振动，影响加工精度和表面粗糙度，严重时甚至破坏刀具和主轴系统中的零件。主轴系统的发热使其中所有零部件产生热变形，破坏相对位置精度和运动精度，造成加工误差。为此，主轴组件要有较高的固有频率，保持合适的配合间隙并进行循环润滑等。具有刀具的自动夹紧功能加工中心突出的特点是自动换刀功能。为保证加工过程的连续实施，加工中心主轴系统与其他主轴系统相比，必须具有刀具自动夹紧功能。功率要求要求主轴具有足够的驱动功率或输出转矩，能在整个速度范围内提供切削所需功率和转矩，以满足机床强力切削时的要求。主轴定位功能要求主轴准停功能又称主轴定位功能。即当主轴停止时，控制主轴停在固定的位置，这是自动换刀所必需的功能。在自动换刀的数控镗铣加工中心上，切削转矩通常是通过刀杆的端面键来传递的，这就要求主轴具有准确定位于圆周上特定角度的功能。此外，在通过前臂小孔镗内壁的同轴大孔，或进行反倒角等加工时，要求主轴实现准停，使刀尖停在个固定的方位上或在轴方向上，或在轴方向上，以便主轴偏移定尺寸后大刀刃能通过前臂小孔进入箱体内对大孔进行镗削。.主传动的类型及方案选择加工中心主传动系统主要有以下四种形式。二级齿轮变速传动低速主轴通过采用齿轮变速机构或同步带传动降速，增大输出转矩，以满足主轴输出转矩特性的要求。该种主轴电动机经过二级齿轮变速，使主轴获得低速和高速两种转速系列，这是大中型加工中心机床采用较多的种配置方式。这种分段无级变速，确保低速时的大转矩，满足机床内转矩特性的要求。滑移齿轮常用液压拨叉或电磁离合器来改变其位置。定比传动该种传动方式经定比传动传递给主轴，定比传动采用齿轮传动或带传动。带传动主要用于小型机床上，可以避免齿轮传动的噪声与振动。它适用于高速低转矩特性要求的主轴。常用的是带和同步齿形带。本次设计的立式加工中心的主传动系统即采用同步齿形带，具体选择原理及方案将在后文详述。由主轴电动机直接驱动该种传动方式的电动机轴与主轴用联轴器同轴连接。这种方式大大简化了主轴结构，有效地提高主轴刚度。但主轴输出转矩小，电动机的发热对主轴精度影响大。内装电动机主轴高速主轴要求在极短时间内实现升降速，在指定位置快速准停，这就要求主轴具有很高的角加减速度。通过齿轮或传动带这些中间环节，常常会引起较大振动和较大噪声，而且增加了转动惯量。为此将主轴电动机与主轴合而为，制成电主轴，即主轴与电动机转子合为体。电动机的轴就是主轴本身，而电动机的