5轴数控龙门铣床.docx

5 轴数控龙门铣床机械结构设计摘要现在世界上很多发达 的工业化国 家在生产中 广泛应用数控 机床随着 电 子技术和控制技术 的飞速发展 ，当今的数 控系统功能已 经非常强大 ，而且随 着数控技术的不断 发展和应用 领域的扩大，他对国计民 生的一些重 要行业的 发展起着越来越重 要的作用 随着科学技 术的发展，世 界先进技术 的兴起和 不断成熟，对数控 技术提出了 更高的要求 当今数控机 床正在不断 采用最新 成果 ，朝着高速化，超精度 化，多功能化、智 能化、系统化、网 络化、高可 靠性与环保等方向 发展本次毕业设计 就是通过对5轴数控龙门铣床机械结 构设计来加 深对数控 机床的了解通过 本次毕业设 计了解数控 龙门铣床的机 械结构，并 对一些关 键的部件进行校核并通过此次毕业设计熟练掌握一门三维绘图工具 -Inventor.关键词 ：滚珠丝杠 ，滚动导轨 ，五轴联动 铣头， Inventor.A 5 AXIS NC MILLING PLANER MECHANICALSTRUCTURE DESIGNABSTRACTIn many advanced industrialized countries in the world now is widely used CNC machine in the productio n .With the rapid development of electronic technology and control technology, today's numerical contro l system function is very strong, and with the continuous development of numerical control technology and application field expands,it to some important industry of the natio nal economy and people's livel is playing a more and more important role inthe development.With the develop ment of science and techno logy, the rise of the world's advanced technology and matures, we put higher requirements on numerical control technology.Modern nc machine tools Using the latest achievements , toward high speed, super precision, and multi-functional and intelligent, systematic, network, such as high reliability and environmental protection.This graduation design is based on the five axis nc milling planer mechanical structure design to deepen understanding of nc machine tools.Through the graduation design ,I have understanded the mechanical structure of the CNC gantry milling machine, and some of the key components for checking.And through the graduation design I master a 3 dimensinal drawingtool - Inventor.KEY WORDS ：Ball screw , Rolling guide , Five-axis linkage milling head, Inventor目录、八 V前 言 1第 1 章 数控机床概述 2第 2章 整体结构方案 3第3 章 伺服进给系统机械传动机构的设计 4§3.1 伺服进给系统机械传动机构设计的一般要求 4§3.2 滚珠丝杠螺母副的原理及支撑方式 6§3.2.1 滚珠丝杠螺母副的原理及特点 6§3.2.2 滚珠丝杠螺母副的支撑方式 8§3.2.3 支承轴承的选择 9§3.3 滚珠丝杠副的疲劳寿命计算 9§3.4 预加负荷 11§3.5 机床滚珠丝杠副总体校核 11§3.6 数控机床导轨 16§361导轨的基本类型 16§362对导轨的基本要求 16§3.6.3直线滚动导轨 17第四章 数控机床的进给驱动 19§4.1伺服系统的基本要求 19§4.2伺服电机的选择与计算 21结论 26参考文献 27致 谢 28S °前言毕业设计是实现培 养目标的重 要教学环节 ，是培养大学 生的创新能 力、 实践能力和创业精 神的重要过 程。

毕业设 计在培养大学 生探求真理 、强化社 会意识、进行科学 研究基本训 练、提高综 合实践能力与 素质等方面 ，具有不 可替代的作用，也 是教育与生 产劳动和社 会实践相结合 的重要体现 毕业设计的目的是 :（ 1 ） 使学生进一步 巩固和加 深对所学 的基础理 论、基本 技能和专 业知 识的掌握，使之系 统化、综合 化培养学 生的独立工作 、独立思考 和综合运 用已学知识解决实 际问题的能 力，尤其注 重培养学生开 发创造能力 和独立获 取新知识的能力2） 使学生初步掌 握科学研 究的基本 方法，获 得从事系 统科学研 究的 初步训练，注重科 学能力和素 质的培养 在实际工程设 计中，学生 可以得到 所学过的理论基础 ，技术基础 等全面的训 练，为将来做 好机械设计 工程师的 工作提供全面的锻 炼机会我们一组此次毕业 设计是结合 老师的具体 研制项目设立 的，以在实 习工 厂所参观的设备为 参考，结合自己 所学知识，在 老师和同学的 指导和帮助 下， 查阅许多相关手册 ，最终设计 出了此次 5 轴数控龙门铣 床此外 ， 本 次 毕 业设 计 主 要 由 Inve nto r 实 体 造 型 完成 。

它 被 广 泛 应 用于 机 械 制 造 行 业， 通 过 Inve ntor 设 计的 5 轴数控龙门铣 床 ， 和一般应用工程图的表达方式相比，具有更加直观的效果在张波老师的指导下 ，我一边查 资料、计算、绘 图，一边观察实习 其 间曾经遇到很多问 题，如三维 图的装配， 滚珠丝杠的选 型等等，但 在张波老 师和同学们的帮助 下，经过自 己的努力， 问题一个一个 得到了解决 本次设计得到了学 校、图书馆 、老师、同 学们的大力支 持，在此表 示衷 心的感谢限于本 人水平和经 验有限，再 加上时间仓促 ，难免有疏 漏和不妥 的地方，敬请广大 老师和同学 批评指正谢谢！孟鑫2014 年 8 月第一章 数控机床概述从 20 世纪中叶数控技术 出现以来 ，数控机 床给机械制造 业带来了革 命性 的变化数控加工 具有如下特 点：加工柔 性好，加工精 度高，生产 率高，减 轻操作者劳动强度 、改善劳动 条件，有利 于生产管理的 现代化以及 经济效益 的提高数控机床 是一种高度 机电一体化 的产品，适用 于加工多品 种小批量 零件、结构较复杂 、精度要求 较高的零件 、需要频繁改 型的零件、 价格昂贵 不允许报废的关键 零件、要求 精密复制的 零件、需要缩 短生产周期 的急需零 件以及要求 100%检验的零件。

数控机床的 特点及其应用 范围使其成 为国民经 济和国防建设发展 的重要装备 进入 21 世纪，我国经济与国际 全面接轨，进入了一个蓬勃发展 的新时期 机床制业既面临着 机械制造业 需求水平提 升而引发的制 造装备发展 的良机， 也遭遇到加入世界 贸易组织后 激烈的国际 市场竞争的压 力，加速推 进数控机 床的发展是解决机 床制造业持 续发展的一 个关键随着 制造业对数 控机床的 大量需求以及计算 机技术和现 代设计技术 的飞速进步， 数控机床的 应用范围 还在不断扩大，并 且不断发展 以更适应生 产加工的需要 我国数控机床行业总体 的技术开发 能力和技术 基础薄弱 ，信息化技 术应 用程度不高行业 现有的信息 化技术来源 主要依靠引进 国外技术， 且外方在 许多高新产品的核 心技术上具 有掌控地位 ，我们对国外 技术的依存 度较高， 对引进技术的消化 仍停留在掌 握已有技术 和提高国产化 率上，没有 上升到形 成产品自主开发能 力和技术创 新能力的高 度具有高精 度、高速、 高效、复 合功能、多轴联动 等特点的高 性能实用数 控机床基本上 还得依赖进 口与国 外产品相比，我国 的差距主要 是机床的高 速高效化和精 密化上。

对 高速加工 技术，国外已进行 了多年的研 究，对高速 加工的机理、 机床结构、 机床刚度 和精度的影响等都 有了系统的 研究，并开 发生产了各种 高速铣削中 心、高速 加工中心，广泛应 用于航空器 铝合金零件 和模具加工上 [12] 第二章 整体结构方案方案一 :采用数控龙 门移动结构，龙门移动 ，工作台固定在龙门底座 上， 且配置为二轴联动的旋转工作台X轴采用双丝杠驱动加线性滚珠导轨，Y 轴采用 双线性滚珠导轨安装呈垂直分布状态 ， Z 轴采用大规格线性滚珠导 轨方案二 :与方案 一 1 样，采用龙门移 动结构，工作台 与龙门底座 采用一体 结构， Z 轴滑枕上配 置五轴联动铣 头导轨配 置方面，与 方案 1 一样 方案三:机床采用定梁式 龙门铣床结 构配置二轴联 动的旋转工 作台，且工作 台，且工作台性滚珠导轨上作X向运动，滚珠丝杠螺母副与导轨配置方 面，与方案 1 一样 方案四:与方案 3一样，采用定梁式龙门 铣床结构，工作台性滚 珠导 轨上作 X 向运动， Z 轴滑枕上配置五轴联 动铣头导 轨配置方面 ，与方案 1 一致对比分析以上 4种方案设计， 方案 1与方案2都采用动 梁式龙门结 构。

此结构的最大缺陷：①由于是靠滚珠丝杠与线性滚珠导轨驱动形式，则难以 保证机床的刚性；② 采用双丝杠驱动技术，对机床控制 部分要求提高了，同 时提高了零件加工 工艺难度 优点在于机 加工效率较高 方案 1采用了二轴 联动的旋转工作台 结构；方案2采用了五轴联动铣头结 构相比之 下，二轴 联动的旋转工作台 因受结构及 空间的约束 不宜加工大 型工件；而 五轴联动 铣头相对结构紧凑 ，在空问上 自由度较大 方案 3与方案 4 都采用定粱式 龙门结构， 此结构的最大 优点：在结 构上 具有较高的刚度 且不用担心 质量不当而 影响机床的加 速度方面的 性能；结 构的缺陷在于工作 台移动，从而在x轴方向上占用的空间较大，也不利机床 x 轴向上的加速度 性能其旋 转工作台结 构与五轴联动 铣头方面的 特点前面 已作说明，此处不 再重述旧 [5]综合上述资料，本 课题采用方 案 4 的总体结构设计图 2-1 五轴数控龙门铣床第三章 伺服进给系统机械传动机构的设计§3.1 伺服进给系统机械传 动机构设计的 一般要求 [4]伺服进给系统 机械传动机 构是指将电 动机的旋转运 动，变为工 作台或刀 架的运动的整个机 械传动链，包括引导和支撑 执行部件的 导轨、丝杠螺母。