目录
第一章 绪论 ......................................... 错误!未定义书签。
1.1 背景 ........................................... 错误!未定义书签。
1.2 数控机床的组成与分类 ........................................... 3 1.3 本文研究内容 ................................................... 5
第二章 VDL主轴传动系统 ............................................ 6
2.1 主轴变速系统 ................................................... 6 2.2 主轴电机选择 ................................................... 8 2.3 传动设计 ....................................................... 8
第三章 同步带传动 .......................................... 11
3.1 材料选择 ...................................................... 11 3.2 参数计算 ...................................................... 11
第四章 主轴组件的设计 ............................................. 14
4.1 主轴组件的设计要求 ............................................ 14 4.2 主轴材料的选择及尺寸、参数的计算 .............................. 16 4.3 主轴传动装置箱体的作用 ........................................ 19 4.4 主轴箱体的截面形状和壁厚计算 .................................. 20 4.5 轴承的选择和轴承的精度 ........................................ 20 4.6 轴承预紧力的要求 .............................................. 22 4.7 主轴轴承的润滑与密封 ........................... 错误!未定义书签。 4.8 轴承寿命校核 .................................................. 22 4.9 联接键的选择 .................................................. 23 4.10 碟形弹簧的选择与计算 .......................................... 24 4.11 碟形弹簧材料及热处理、厚度和脱碳 .............................. 24 4.12 碟形弹簧的强压处理、表面强化处理和防腐处理 .................... 24
第五章 螺钉联接的设计 ............................................. 26 结 论 ................................................ 错误!未定义书签。 致 谢 .............................................. 错误!未定义书签。 参考文献 ............................................................. 30 附录 ................................................... 错误!未定义书签。
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第一章 绪论
1.1 背景
数控（numerical control，NC)机床，顾名思义，是一类由数字程序实现控制的机床。与人工操作的普通机床相比，它具有适应范围广、自动化程度高、柔性强。操作者劳动强度低。易于组成自动化生产系统等优点。数控机床也就是一种装了程序控制系统的机床，该系统能逻辑处理具有使用好吗或其他符号编码指令规定的程序。
在数控铣床的基础上，如果再配以道具和地总换刀系统，就构成了加工中心。加工中心的特点是她的刀具库能存放几十把甚至更多的道具，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，一次完成很多工艺内容。 机床主轴系统指机床上带动工件或刀具旋转的轴，通常有主轴、轴承和传动件（齿轮或皮带）等组成。主轴部件的运动精度和结构刚度是决定加工质量和切削效率的重要因素。
VDL600A立式加工中心如下：
图1.1
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1.2国外数控铣床现状与发展趋势
国外数控铣床的生产厂家主要集中在德国、美国和日本。从机械结构上看，其发展经历了十字架型（轻型）、门型（小型）、龙门型（大型）3个阶段，相应的型号种类繁多。能够代表数控铣床技术最高水平的厂家主要集中在德国，目前，国外已有厂家在龙门式切割机上安装一个专用切割机械手，开发出五轴控制系统的龙门式专用切割工具，该系统可以在空间切割出各种轨迹，利用特殊的跟踪探头，在切割过程中控制切割运行轨迹。
我国工厂的板材下料中应用最为普遍的是数控铣床和等离子切割，所用的设备包括手工下料、仿形机下料、半自动切割机下料及数控切割机下料等。与其他切割方式比较而言，手工下料随意性大、灵活方便，并且不需要专用配套下料设备。但手工切割下料的缺点也是显而易见的，其割缝质量差、尺寸误差大、材料浪费大、后道加工工序的工作量大，同时劳动条件恶劣。用仿形机下料，虽可大大提高下料工件的质量，但必须预先加工与工件相适应的靠模，不适于单件、小批量和大工件下料。半自动切割机虽然降低了工人劳动强度，但其功能简单，只适合一种形状的切割。上述3种切割方式，相对于数控切割来说由于设备成本较低、操作简单，所以在我国的中小企业甚至在一些大型企业中仍在广泛使用。
随着国内经济形势的蓬勃发展以及以焊代铸趋势的加速，数控铣床的优势正在逐渐为人们所认识。数控铣床不仅使板材利用率大幅度提高，产品质量得到改进，而且改善了工人的劳动环境，劳动效率进一步提高。目前，我国金属加工行业使用的数控铣床是以火焰和普通等离子切割机为主，但纯火焰切割，已不能适应现代生产的需要，该类切割机可满足不同材料、不同厚度的金属板材的下料以及金属零件的加工的需要，因此需求量将会越来越大，但与国外的差距仍极为明显，主要表现为：发达国家金属加工行业90%为数控切割机下料，仅10%为手工下料；而我国数控切割机下料仅占下料总量的10%，其中数控铣床下料所占比例更小。
1.3 数控机床的组成与分类
一 数控机床的组成
数控机床的种类很多，但是任何一种数控机床都主要由数控系统、伺服系统和机
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械系统组成。
1 数控系统：数控系统是数控机床的核心，是数控机床的“指挥系统”。 数控系统通常是一台带有专门系统软件的专用微型计算机。
2 伺服系统：伺服系统（或称驱动系统）是数控机床的执行机构，是由驱动和执行两大部分组成。用于实现数控机床的进给伺服控制和株洲伺服控制。它接受数控装置的指令信息，并按指令信息的要求控制执行部件的进给熟读、方向和位移。
3 机械系统：数控机床的机械系统，除机床基础件意外，有下列各部分组成: (1)主轴部件：包括主轴电动机和主轴传动系统。 (2)进给系统：包括进给执行电动机和进给传动系统。 (3)实现共建回转、定位的装置和附件。 (4)实现某些部件动作和辅助功能的系统和装置。
(5)刀库和自动换刀装置(Autormatic Tools Changer, 简称 ATC) (6)自动托盘交换装置（Autormatic Pallet Changer，简称 APC）
机床基础件或称机床大件，通常是指床身(或底座)、立柱、滑座和工作台等，它是整台机床的基础和框架。[9]
二 数控机床的分类 1 按工艺用途分
按照工艺的不同，数控机床可分为数控车床、数控铣床、数控钻床、数控镗床、数控齿轮加工机床、数控电火花加工机床、数控线切割机床、数控冲床、数控剪床、数控液压机等各种工艺用途的数控机床。
2 按运动方式划分
按运动方式即刀具与工件相对运动方式，数控机床可分为：点位控制、直线控制和轮廓控制。
3 按伺服系统类型划分
按伺服系统类型的不同，数控机床可分为：开环伺服系统数控机床、闭环伺服系统数控机床和半闭环伺服系统时空机床。
（1） 开环伺服系统数控机床
开环伺服系统数控机床是一种不叫原始的数控机床。这类机床的数控系统将零件
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的程序处理后，输出数据指令给伺服系统，驱动机床运动，没有来自位置传感器的反馈信号。最典型的系统就是采用步进电动机的伺服系统。这类系统的信息流是单向的，即进给脉冲发出去以后，实际移动值不再反馈回来，所以称为开环控制。这类机床较为经济，但加工速度和加工精度较低。
（2） 闭环伺服系统数控机床
闭环伺服系统数控机床带有检测装置，直接对工作台的位移量进行检测。这类控制系统，因为把机床工作台纳入位置控制环，故称为闭环控制系统。该系统可以消除包括工作台传动链在内的运动误差，因而定位精度高、调节速度快。但由于该系统受进给丝杠的拉压刚度、扭转刚度、摩擦阻尼特性和间隙等非线性因素的影响，给调试工作造成较大的困难。
（3） 半闭环伺服系统数控机床
大多数数控机床是半闭环伺服系统，这类系统介于开环和闭环之间，精度没有闭环高，调试却比闭环方便，因而得到了广泛的应用。
1.4本文研究内容
主要研究主轴箱部分，如图1.2，该主轴箱具有以下要求：1合理设计加工主
轴箱结构；2经过对该设备刀具切削力计算，合理主运动电动机、传动部件、轴承组件、主轴。气压传动等零部件参数计算以及选型等；3设计主轴箱的整体结构；4设计主轴箱、主轴等主要零件；5切削力计算；
图1.2
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主轴箱结构设计资料
