论文总字数：19775字

摘 要

在产品结构要求越复杂、精度要求越严格的当下，如果用传统的铣床来加工的话，精度将很难达到要求，甚至都无法用该铣床来加工。因此，打算在传统的数控铣床的基础上，将其进行改进，设计出一台符合现代化要求的小型数控铣床。该铣床不但解决了传统铣床所不能处理的问题，而且造价成本也有所降低。小型数控铣床在结构方面与传统铣床类似，主要由进给、支撑和控制等系统构成。本次主要对小型数控铣床的进给和支承系统进行设计。

关键字：传统铣床；小型数控铣床；进给系统；支撑系统；结构设计

Abstract

Nowadays, in the case of more and more complicated product structure and stricter precision requirements, if traditional milling machines are used for processing, the accuracy will be difficult to meet the requirements, and even the milling machines cannot be used for processing. Therefore, it is planned to improve it on the basis of the traditional CNC milling machine and design a small CNC milling machine with strong usability, high processing accuracy, high efficiency and small volume. The milling machine not only solves the problems that traditional milling machines cannot handle, but also reduces the cost of manufacturing. Small CNC milling machine is similar to traditional milling machine in structure, mainly composed of feed system, support system and control system. This project is a small CNC milling machine structure design, mainly to design its feed system and support system.

Keywords: traditional milling machine; small CNC milling machine; feed system; support system; structural design

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1数控机床的产生和发展 1

1.1.1产生 1

1.1.2发展 1

1.2数控铣床的功能、特点及应用 2

1.2.1主要功能 2

1.2.2主要特点 2

1.2.3应用 2

1.3数控铣床的工作原理 3

第2章 小型数控铣床总体方案设计 4

2.1数控铣床设计的基本原则 4

2.2数控铣床设计的总体要求 5

2.3数控铣床总体结构方案 6

2.3.1小型数控铣床技术参数 6

2.3.2小型数控铣床总体布局 6

2.3.3小型数控铣床机械结构设计 8

第3章 主轴系统结构设计 9

3.1主轴系统 9

3.1.1电主轴选择方法 9

3.1.2电主轴选型 10

3.1.3主轴支座选择 12

第4章 进给系统结构设计 13

4.1滚珠丝杠的选择与计算 13

4.1.1滚珠丝杠的特点 13

4.1.2滚珠丝杠的预紧 13

4.1.3滚珠丝杠的选择 13

4.1.4滚珠丝杠的校核 16

4.2轴承的选择与计算 17

4.2.1轴承载荷的计算 17

4.2.1确定轴承的规格型号 18

4.2.2轴承的校核 19

4.3电机的选择与计算 19

4.3.1电机轴上负载惯量的计算 19

4.3.2电机轴上负载力矩的计算 20

4.3.3电机选型 21

4.4联轴器的选择与计算 21

4.4.1联轴器转矩的计算 21

4.4.2联轴器的选择 22

4.5导轨副的选择 22

第5章 主轴系统结构设计 23

5.1十字滑台的设计 23

5.2横梁的设计 23

5.3立柱的设计 24

5.4小型数控铣床实体图 24

第6章 经济与安全性分析 25

6.1经济性分析 25

6.1.1成本概算 25

6.1.2交税 25

6.1.3利润 26

6.2安全性分析 26

结语 27

参考文献 28

致谢 31

第1章 绪论

随着科技的发展，数控技术在我国制造业的地位中越来越重要，为了适应现代化的要求，它不断的改进，为现代工业发展奠定了基础^[1]。数控技术作为一种新技术，它是机电一体化的产物，它的发展体现了一个国家的工业发达程度，加速国家的经济发展，提高国家的综合国力^[2]。

1.1数控机床的产生和发展

1.1.1产生

科学技术的发展以及先进制造技术的不断成熟，产品加工难度日趋复杂，而且精度要求越来越严格，特别是军事、航天、航空等领域^[3-4]。加工这些零件传统的机床已经不能满足，为了克服这些问题，需要开发满足当今产品需求的数控机床^[6-7]。美国PARSONS^[8]公司与麻省理工学院，在1952年通过一起努力成功研制出了第一台数控铣床，可以很好的加工曲面等复杂的零件^[9-10]。

1.1.2发展

1990年，日本MEL^[11]提出小型数控铣床的改进和优化，将会以一种全新的技术出现，改变以往的传统^[12]。并在6年之后成功研制出大小仅为，重量大约为100g的数控机床，并在当时轰动全球，也为各个国家对机床的发展提供一定的基础和动力^[13]。

1999年，日本AIST^[14][15]的Okazaki^[16]成功开发出大小，转速高达的桌面式铣床^[17]，该铣床可以加工薄壁零件，也可以进行3D铣削，使得铣床更进一步深层次的发展。

2002年，M.P.Vogler^[18]开发出尺寸为，转速可达的三轴卧式数控铣床^[19][20]。该铣床采用先进的技术，将传统的主轴换成空气涡轮，使得铣床能够完成高速加工，同时也大大提高了铣床的稳定性。

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