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摘 要

本文主要研究了高速立式加工中心的Z轴进给系统。在高速发展的现代，高精度装备的制造技术渐渐成为衡量一个国家的国民经济水平和现代化程度的标准。而高速立式加工中心更是集高精度和高新技术于一体的机械加工设备。所以研究高速立式加工中心对发展我国机械制造领域有非常大的意义。其中机床的进给系统成为制约高水平加工中心的重要部分，这使得对于Z轴进给系统的设计和研究显得非常有价值。

通过查阅资料对Z轴进给系统进行了基本介绍和相关研究。结合目前市面上主流的加工中心的进给系统，完成了Z轴进给系统的总体设计。计算选用并校核了Z轴进给系统中较为重要的零部件。选用了插管埋入式双螺母垫片预紧滚珠丝杠，螺母副丝杠采用了双端固定的支撑固定方式。完成的进给系统机械结构综合性能中，精度、稳定性及刚度较好。完成了整个系统的装配图和主要零部件的CAD图纸，以及进给系统的三维结构模型，并检查了各个零件在装配时有可能出现的问题，撰写了结构说明书。

关键词： 立式加工中心；Z轴进给系统；滚珠丝杆

Design of Z axis feed system of high speed vertical machining center

ABSTRACT

This paper mainly studies the Z axis feed system of high speed vertical machining center. In the rapid development of modern, high precision equipment manufacturing technology has gradually become a measure of a country"s national economic level and the degree of modernization of the standard. The high speed vertical machining center is a set of high precision and high technology in one of the mechanical processing equipment. Therefore, the research of high speed vertical machining center is of great significance to the development of China"s machinery manufacturing industry. The feed system of the machine tool is an important part of the high level machining center, which makes the design and research of the Z axis feed system seem very valuable.

The basic introduction and related research of the Z axis feed system were carried out by means of consulting data. Combined with the current mainstream of the processing center of the feed system, completed the overall design of the Z axis feed system. Calculation selection and check the Z axis feed system is more important parts. The embedded double nut washer is used to preload the ball screw, and the screw nut is fixed with two ends fixed. The accuracy, stability and rigidity of the mechanical structure of the feeding system are better. Complete the assembly drawing of the whole system and the main parts of the CAD drawings, as well as the three-dimensional structure of the feed system model, and check the various parts in the assembly, there may be problems, wrote the structure specification.

Key words： vertical machining center, z axis feed system, ball screw

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪 论 1

1.1引言 1

1.2立式加工中心发展历史以及国内外发展现况 1

1.3主要研究内容 2

第二章 高速立式加工中心Z轴进给系统结构设计 4

2.1立式加工中心进给系统的设计要求 4

2.2进给系统电动机选用 4

2.3丝杠副选用 5

2.4滚珠丝杠螺母副的支承 5

2.5 装配图结构 6

第三章 典型零部件设计 7

3.1 滚珠丝杠副的设计 7

3.1.1 滚珠丝杠的导程的确定 7

3.1.2 确定丝杠的等效转速 7

3.1.3 确定丝杠的等效负载 7

3.1.4 确定丝杠所受的预期额定动载荷 8

3.1.5 临界压缩负荷 9

3.1.6 临界转速验算 10

3.1.7 滚珠丝杠螺母副零件图 11

3.1.8 滚珠丝杠轴承选用 11

3.1.9 轴承校核 12

3.2联轴器的选择与计算 13

3.2.1 类型选择 13

3.2.2 载荷计算 13

3.2.3 型号选择 13

第四章 高速加工中心Z轴进给系统结构三维建模 14

4.1 Pro/E三维建模 14

4.2 零部件三维建模 14

4.3 三维模型的装配 18

第五章 总结与展望 19

致 谢 20

参考文献 21

第一章 绪 论

1.1引言

在高速发展的现代，高精度的装备都需要高精度的数控机床来进行加工，而装备制造业的技术水平和现代自动化程度对整个国家的经济水平和现代化程度起决定性作用，数控技术及高新装备成为了发展高新技术产品和尖端工业的重要基础。高速立式加工中心已经成为制造业的高新技术发展的方向之一，同时也是应用在高档数控机床和难加工的材料零件上的最为广泛的高档数控机床之一。

高速加工中心的加工效率和加工精度在随着科技的提升而不断的提高，机床的进给系统成为决定高端加工中心的重要部分。同时由加工中心的进给时数字控制的直接对象，进给运动的传动精度、灵敏度和稳定性都会直接影响到倍加工工件最终坐标位置精度和轮廓精度。因此研究高速立式加工中心Z轴进给系统对加工中心机床竞争有非常重要的意义。

1.2立式加工中心发展历史以及国内外发展现况

随着现代科技和社会生产能力的持续创新和发展，机械产品的生产率和加工质量，被越来越多的人们提出了越来越高的要求，加快了机械加工工艺过程自动化的不断发展。这时候数控机床（Numerical Control）就应运而生，它是以实现多品种、小批量产品零件的高精度自动加工生产为目的，非常快的发展成了一种通用、灵活、能够适应被加工产品频繁改变的“柔性”自动化机床。1948年美国帕森斯公司（Parsons Co.）在研制加工直升飞机叶片轮廓检验样板的机床的时候，首先提出了用计算机控制机床加工复杂曲线样板的新概念，并受到美国空军的委托与麻省理工学院（MIT）伺服机构研究所进行合作，在1952年成功的研制出世界上第一台用电子计算机控制的三坐标立式数控机床。

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