数控床身铣床总体及主轴箱的设计.doc

《数控床身铣床总体及主轴箱的设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控床身铣床总体及主轴箱的设计.doc（68页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、LANZHOU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY毕业设计说明书题 目 数控床身铣床总体及主轴箱的设计 学生姓名 学 号 08010324 专业班级 机械设计制造及其自动化3班 指导教师 学 院 机电工程学院 答辩日期 2012.6.11 前言 在2005年国家制定的“十一五”规划中，提高装备制造业的国产化和自主化水平提高到国家战略的高度。根据“十一五”规划、我国中长期科技发展纲要和国务院加快振兴装备制造业若干意见，装备制造业在突出“自主创新”原则的基础上，确立了以下发展目标：“发展一大批具有自主知识产权的装备制造企业集团，满足工业、能源、交通、国防等方面的需要”。鼓励通过兼并收

2、购、参与企业改革以及企业联合等方式，形成一批科技领先、产品先进、跨领域、跨区域、具有较强综合实力的大型企业集团，使整个行业的集中程度、盈利能力、国际竞争力和抗风险能力都将得到明显的提高。同时，通过进口替代也有助于提高龙头企业的盈利能力。由于进口产品基本是中高端产品及附加值较高的核心部件，在国家提高产品自主化的背景下，技术较为先进的龙头企业的高端产品将逐步被国内用户采用，使其市场份额和盈利能力明显得到提升。未来15年先进制造领域对我国产业发展最重要的核心技术是： 高档数控机床及基础制造装备关键技术高档数控机床与基础制造装备是工业现代化的基石，也是保证国防工业和高技术产业发展的战略物资。我国工业的

3、现代化，特别是制造业的现代化，需要装备制造业提供先进的制造手段。我国在数控机床共性关键技术研究、数控机床开发数控系统和普及型数控机床产业化工程研究等方面取得了一定的进展，在一些共性技术和关键技术上有重大突破，但整体上与工业发达国家相比，仍存在比较大的差距。按价值计，数控机床70依赖进口，高档数控机床几乎全部依赖进口，电子工业专用设备90依赖进口。因此，专家建议将高档数控机床及基础制造装备作为核心技术，以增强我国制造基础装备水平，提高我国制造业的国际竞争力。 目 录目录-中文摘要，中文关键字-英文摘要，英文关键字-第一章 数控理论概述-第一节 数控技术概论-第二节 数控机床概述-第二章 机床总体

4、方案的制定及比较-第一节 机床总体技术分析-第二节 机床的总体方案的设计-第三章 主轴箱的设计与计算-第四章 传动系统图的设计计算-第五章 电气控制及液压控制原理图的设计计算-第一节 数控系统的设计-第二节 液压系统的设计-外文原文-外文翻译-参考文献-致谢-中文摘要 采用数字控制技术进行机械加工给自动化带来了新的概念，推动了机械制造自动化的发展。数控技术的应用不但给传统的制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和领域的扩大，它对国民生计的一些重要行业（汽车、轻工、医疗等）的发展也起到了越来越重要的作用，因而本次我们所设计的就是现代数控机床里面的床身铣床，

5、具体题目为“数控床身铣床总体及主轴箱的设计”包括数控技术的概述，机场总体方案的制定及比较、主轴箱部件的设计、主传动系统及关键零件设计、控制电路设计、相关机械部件的校核设计等。其中主传动系统及主轴组件的设计是核心内容，主要包括：机床（主机与系统）总体尺寸联系图，主轴箱装配图，电气原理图，零部件图。关键词：数控床身铣床 总体结构 主轴箱 English abstract Digital control technology for mechanical processing for automation brings new concept, promote the development of

6、mechanical manufacture and automation. The application of numerical control technology not only to the traditional manufacturing industry has brought revolutionary changes, the manufacturing industry to become a symbol of industrialization, and with the continuous development of NC technology and th

7、e expansion of the field, on the livelihoods of some important industry ( car, light industrial, medical and other ) development has played a more and more important role therefore, this time we design is modern CNC machine tools inside the milling machine, the specific topic CNC milling machine and

8、 the design of spindle box Includes the numerical control technology, the overall scheme and comparison of airport, spindle box design components, main transmission system and the design of the key parts, control circuit design, mechanical parts design and verification. One of the main transmission

9、system and the design of spindle components is the core content, mainly include: machine tool ( the host system ) overall size contact map, spindle box assembly diagram, schematic diagram, parts diagram.Key word: CNC milling machine Overall structure Spindle box设计内容主要结论第一章 数控理论概述第一节 数控技术概论数控技术是本世纪中期

10、发展起来的机床控制技术，是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术。数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透行程的机电一体化产品，即所谓的数字化装备。一 数控定义数字控制 （Numerical Control，简称NC）,国家标准定义为：“是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的一种方法”。定义中的“机床”，不仅指金属切削机床，还包括其他各类机床，如线切割机床等。 二 数控系统数控系统 （NC System）就是上诉定义中所指的那种程序控制系统，它是逻辑地处理驶入到系统中具有特定代码的程序，并将其译码，从而使机床运行并加工零件。数控系统在本质上是一台计算机

11、。在硬件方面，它经历了电子管、晶体管、小规模集成电路、微处理机到当前PC结构的五代发展；在体系结构上，经历了硬件数控系统（NC）、计算机数控（CNC）、到目前的PC数控（PC-NC）三个阶段。 三 数控加工数控加工技术是20世纪40年代后期为适应加工复杂外形零件而发展起来的一种自动化加工技术。数控加工就是用数控机床加工零件的方法。数控加工是伴随数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们长期从事数控加工实践的经验总结。 四 数控技术的现状计算机技术的飞速发展推动了数控技术的更新换代，而这也日益完善了数控铣床的高精、高速、高效功能。代表世界先进水平的欧洲、美国、日本的数控系统生产商

12、利用工控机丰富的软硬件资源开发的新一代数控系统具有开放式体系结构，即数控系统的开发可以在统一的运行平台上，设计内容主要结论面向最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次产品的开发。开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，并向智能化、网络化方向发展。近几年来，由于对切割质量、劳动环境等的要求越来越高，其相应产品在我国的市场需求量也逐年上升。在我国的数控铣床设备生产行业中，由于缺乏切割理论研究与生产实践相转换的机制，因此新技术运用不广、新产品开发速度不快，制约了数控铣床技术的

13、进一步发展和运用。 五 数控技术的发展趋势1 性能发展方向 高速高精高效化 柔性化 工艺复合性和多轴化 实时智能化2 功能发展方向 用户界面图形化 科学计算可视化 多媒体技术应用3 体系结构的发展 集成化 模块化 网络化 通用型开放式闭环控制模设计内容主要结论第二节 数控机床概述 数控机床 （Numerical Control Machine Tools）是技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工装备。简单地说就是采用了数控技术的机床，或者说是装备了数控系统的机床。国际信息处理联盟 （Internaional Federation of Information Proceccing，简称 I

14、FIP）第五技术委员会对数控机床作了如下定义：数控机床是一种装有程序控制系统的机床，该系统能逻辑地处理具有特定代码和其他符号编码指令规定的程序。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

15、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）设计内容主要结论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。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

16、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

17、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。设计内容主要结论由于闭环伺服系统复杂和成本高，故适用于精度要求很高的数控机床，如精密镗铣床、超精密数控机床等。（3） 半闭环伺服系统数控机床大

18、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。4 按数控机床系统的功能水平划分按数控机床系统的功能水平可分为：低档、中档和高档。按控制轴数和联动轴数可分为几轴联动等多种数控机床；按数控机床功能多少可分为经济型数控机床和全功能型数控机床等。三 数控机床的特点（1） 自动化程度高。（2） 进给传动机构简单。（3） 工艺复合化和功能集成化。（4） 具有加工复杂形状两件的能力。（5） 具有高度柔性，适用性强。（6） 加工精度高、质量稳定。（7） 生产效率高。四 数控机床的发展趋向 第七届中国国际机床展获悉，随着科学技术不断发展，数控机

19、床的发展也越来越快，数控机床也正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化和模块化方向发展 高性能：随着数控系统集成度的增强，数控机床也实现多台集中控制，甚至远距离遥控。 高精度：数控机床本身的精度和加工件的精度越来越高，而精度的保持性要好。设计内容主要结论 高速度：数控机床各轴运行的速度将大大加快。 高柔性：数控机床的柔性化将向自动化程度更高的方向发展，将管理、物流及各相应辅机集成柔性制造系统。 模块化：数控机床要缩短周期和降低成本，就必然向模块化方向发展，这既有利于制造商又有利于客户。 我国近几年数控机床虽然发展较快，但与国际先进水平还存在一定的差距，主要表现在：可靠性差，外观质量差，产品开发周

20、期长，应变能力差。为了缩小与世界先进水平的差距，有关专家建议机床企业应在以下6个方面着力研究： 1加大力度实施质量工程，提高数控机床的无故障率。 2跟踪国际水平，使数控机床向高效高精方面发展。 3加大成套设计开发能力上求突破。 4发挥服务优势，扩大市场占有率。 5多品种制造，满足不同层次的用户。 6模块化设计，缩短 开发周期，快速响应市场。 五 现代数控机床主要发展主流 1 高转速加工中心转速8000r/min，加工切削时间占工时大半带凹槽的模具和航空零件。实验表明，转速从12000r/min升至25000rpm，效率提高40%，加速度从0.3g升至1.2g，效率仅提高8%，成本却大大提高。

21、主轴采用电主轴，为减少热变形，美国Boston 公司将主轴予热至长期工作温度，由计算机模型补偿伸长量，精度1.5m。日本牧野采用中心环流控温油，两端螺母予加拉力。日立精机采用人工智能热精度控制软件、从启动到全速工作温度范围，保持精度10m，装入标准冷却单元，精度还可提高。为降低噪声，德国Roeders公司将主轴封闭在内衬特殊吸音材料的罩壳中。空心短锥柄刀具由刀夹夹紧装入主轴锥孔，拉紧机构坚固。传感器测量刀具振保证安全，减少噪声。透明门方便观察和工作。设计内容主要结论 德国Roeders公司REM760高速加工中心，转递42000r/min。美国Cincinnati公司Hyper Mach大型高

22、速铣床，转速60000r/min，功率80KW。 2 高移速加工中心快速40m/min，加速度0.5g，加工切削时间占工时小半的汽车零件。实验表明，加速度0.1g，快速从20m/min升至40m/min，总定位时间减少5%，用时升高一倍，总定位时间减少24%。 进给采用直线电机和高速滚球丝杠。为减少热变型，均通水冷却。直线电机可长100m，高速滚珠丝杠采用低摩擦材料和自润滑，以提高寿命，减少污染。日本东芝采用双滚珠丝杠增强传动刚度。定位和重复定位精度，欧共体VD1标准为8/4m，美国ASME标准为2.5/1m。 美国Ingersoll公司HVM600卧式加工中心，快速80m/min，加减速度1

23、.5g，直线电机驱动。著名的瑞士DIXI公司DHP50高性能卧式加工中心，快速60m/min，转速12000/24000r/min，功率16KW。德国DMG公司85V立式加工中心，快速120m/min，加速度2g，直线电机驱动，龙门结构，整体床身，刚性好。Hulle公司rnbh110卧式加工中心，快速75m/min，加速度1g，高速滚珠丝杠驱动。 多台高移速加工中心组成的柔性生产线加工汽车零件，用高移速补偿单轴加工效率低于多轴加工，代替刚性组合机床生产线，柔性好，调整快，投资省，适应多品种生产。狭长床身、立柱移动、顶置刀库加工中心组成的FMS占地少，托盘布置和交换方便。 3 五轴高速加工中心一

24、次装夹完成空间曲面、斜面、多棱面，倒锥孔和复合角度加工，效率高，质量好，成本低。 美国Boston公司Boston Matic五轴加工中心，转速 60000r/min，功率15KW，快速20m/min。主轴可A轴回转分度，工作台带回转台。意大利INNES 公司IBR1.8g卧式加工中心，转速20000r/min，功率40KW，快速120m/min，加速度1.8g，直线电机驱动。Z轴滑枕结构，直线电机驱动，减少变形。工作台带双回转台，可B轴回转，效率高。瑞士Schaublin公司43CNCVGV加工中心，转速30000r/min，功率14KW，配立卧转换主轴和回转C轴。 4 复合加工机床单台机床

25、多工序、多工种加工、增加功能、减少设计内容主要结论装卸和调整时间、效率高、质量好。工件装卸和工序间传送自动化。 日本Mazak公司Integrex100车铣复合加工中心，转速6000r/min，功率7.5KW。前置转塔刀架，Y轴行程120mm，可B轴回转225。动力刀具转速1000r/min，功率5.6KW。C轴分度增量0.001。密烘铸铁床身，振动阻力和散热好，精度稳定，可横切，钻偏心，铣角度，镗削和攻丝。FANUC公司T141A复合加工中心，立柱装有14刀位转塔刀架，快速48m/min。动力刀具转速8000r/min，功率5.7KW，可钻，铣和攻丝。丝维转速可达6000r/min。能建立3

26、0个零件和刀具数据库，检测切削负荷，自动修改切削条件。DMG公司铣车复合加工中心，主轴锥孔可装车刀，回转工作台转速060r/min。 5 环保型机床无污染，节能节耗的环保型机床，符合ISO1400环保标准，干切削在德国汽车工业应用广泛。采用气压代替液压，自润滑减少泄漏污染，和油彻底分离。 德国Huller公司4cut立式加工中心，转速16000r/min，快速75m/min，干切削、喷雾冷却刀具、较湿切削降低费用10%。日本安田YBM640V立式加工中心，转速10000r/min，用风压0.6MPa，风量400L/min，-28的冷风冷却刀具，刀具寿命可提高一倍。远州EV450立式加工中心，转

27、速12000r/min，快速60m/min，刀库20把，用氮气冷却刀具，干切削铝件。刀具表面氧化少。和车削中心，不采用液压系统。美国Gleason公司凤凰175HC干切锥齿轮切齿机，切削速度300m/min，加工?100mm，M4.05mm齿轮，较湿切削效率高一倍。均无冷却润滑液和漏油污染。 6 激光加工机床采用灵活的光束控制，高输出微型化的二极管激光器，紧凑和易于集成打标和刻划系统及焊接功能。 德国DMG公司DML40SL激光铣模机，采用功率100W YAG激光器，光束?0.1mm加工6060mm，深10mm的零件，加工量510mm3/min，表面粗糙度1.3m。日本住友重工与加拿大Lumo

28、nics公司合作开发的InpactG3500-H激光钻孔机，采用光学系统电流扫描，CO2激光器快速对印刷电路厚0.1mm聚酰亚设计内容主要结论胺树脂多层板连接孔进行钻孔。最小孔距50m，每秒钻孔120个，定位精度30m，重复定位精度5m。以利于个人计算机、摄像机及其它产品减少尺寸。 7 水射流切割机床美国Ingersoll Rand公司Absolute系列数控水射流切割机 ，龙门结构，两切割头。X、Y轴由伺服电机，齿轮齿条和直线导轨驱动 。齿轮轴装在有负压的铝盒内，防止水份和灰尘。机械手装卸材料和切割件。37.3KW的增压器将高压水送入切割头，经小孔高速喷射，前室真空后吸入磨料，在超硬聚束管内

29、混合，喷射切割浸在水中工件。气动系统调节水位。X、Y轴和龙门式机械手由硬盘驱动的IBM386兼容计算机控制。 8 小型机床计算机、网络和通信等信息产品制造业，信息服务业和软件业，构成高速发展的信息(IT)产业。加工IT产品零件和模具及小型零件的小型机床，精密、高效、低成本，市场广阔。 日本1999年机床的销售额较上年下降24%，IT产品加工机床却上升42%。Mazak公司IT产品加工机床已占销售额5060%，Nanoturm超精数控车床，转速15000r/min，功率3.7KW，快速20m/min。采用高精度直线导轨和滚珠丝杠，控温冷却和防震措施，梳状刀架和亚微米控制，保证加工精度。牧野Hyp

30、er2亚微米卧式加工中心，转速40000r/min，快速12m/min，行程200150150mm，刀具?6mm，刀库42把，双托盘，整机封闭，无观察窗，230.5C恒温下加工，最小分辨率0.016m，对刀尖位置可亚微米测量和误差自动补偿。北村机械Sparkcut立式加工中心，转速150000r/min，气浮轴承，快速100m/min，加速度2g，行程310500350mm，滚珠丝杠驱动，刀库5把，FANUC 15MB数控系数。伊藤精工采用小型精密和数控机床，专机，对手机等IT产品中24阶梯，?30m?3mm，长2129mm，欧洲进口原料的超硬细针，在恒温下24小时连续生产。 9 未来机床高速

31、、高精、高效、环保和复合型机床是未来机床发展方向。 在2000年9月美国芝加哥国际制造技术展览会上，美设计内容主要结论国Cininnati公司航空工业用五轴Hyper Mach新概念机床为棱台形床身，四面为梯形弧面，矩形立柱，转速60000r/min，功率80KW，快速100m/min，工进60m/min，加速度2g，氮化硅陶瓷轴承，低振动HSK-63F机动滑座主轴，高精度、高刚度、高寿命和高温度稳定，五轴直线电机驱动，Siemens数字计算机数控系统。日本Mazak公司予测未来机床为2019年诞生形如飞行器，转速100000r/min，加速度8g，切削速度2Mach，回转工作台分度1/100

32、00，转速8000r/min，刀具在回转中交换，干切削、无噪声、油污和粉尘、车、铣、激光加工和测量复合的机床，六轴联动 数控机床使用范围越来越大，国内国际市场容量也越来越大，但竞争也会加剧，我们只有紧跟先进技术进步的大方向，并不断创新，才能赶超世界先进水平第二章 机床总体方案的制定及比较第一节 机床的总体技术分析 机床设计是设计人员根据使用部门的要求和制造部门的可能，运用有关的科学技术知识，所进行创造性的劳动。随着生产的发展，使用部门对机床的要求也在不断的提高，而科学技术的发展和工艺水平的提高，又为制造部门创造了实现使用要求的条件，从而使机床的设计和制造获得了迅速发展。 一.设计的机床应满足基

33、本要求： 1 工艺可能性 2 加工精度和表面粗糙度 3 生产率 4 自动化程度 5 结构制造与维修 6 操作安全方便和工作可靠性设计内容主要结论 7 效率使用期限与成本 除此之外，所设计机床还应具有体积小，重量轻，占地面积小，外形美观，防止污染坏境如减少噪声，防止漏油等。 对于上述所提到的各项技术经济指标在设计机床时应该进行综合考虑，应在保证使用性能的前提下，尽可能使制造方便。对于各项指标要确保重点兼顾一般，在综合考虑上述各项技术经济指标的情况下使所设计机床体积小，重量轻，结构简单，外形美观，效率高，质量好，成本低。 二 此次学校要求我们一组设计一立式数控铣床，所设计机床的主要参数如下所示：

34、1、工作台面积(长宽)： 1000mm320mm； 2、工作台最大行程（X/Y/Z）： 600mm X 320mm X 450mm ； 3、快速移动速度： 5000 mm/min； 4、工作台定位精度 x: 0.05mm y、z: 0.04mm； 5、工作台重复定位精度 x、y、z 0.02mm； 6、工作台最大承载 300 kg；7、T型槽尺寸（槽数-槽间X间距） 3-14mmX80mm；8、机床数控系统采用国内外名家厂商制造的先进数控系统。三 参照机床及参数XJK6325A(XJK6330)铣床XK715（广州数控）铣床工作台面积(宽长)：2501120mm(3001370mm)工作台面积

35、(宽长)：5001100mmX/Y/Z轴行程：700/300/110mm(850/350/125mm)X/Y/Z轴行程：800/500/500mmZ轴手动行程：400mm主轴转速范围：454000r/min设计内容主要结论主轴转速范围：784800r/min主轴锥孔型式：BT40主轴锥孔形式：R8主电机功率：5.5KW（7.5KW）主电机功率：2/1.5KW(2/2.4KW)主轴端面至工作台面距离：200700mm主轴端面至工作台面距离：430mm主轴中心线至立柱导轨面距离：550mm主轴中心线至立柱导轨面距离：170470mm控制系统配置：GSK990M/DA98主要技术参数（mm）X503

36、6A主轴内孔锥度（mm）7；24 ISO50主轴端面至工作台距离（mm）60420主轴孔中心至悬梁平面距离(mm)325主轴转速范围（r.pm）（12级）601700工作台尺寸（mm）1250360工作台行程（mm）600/320电动机功率（kw）4/0.75/0.75/0.09外型尺寸（mm）170016801880净重/毛重（kg）2200/2300机型单位XK714AXK715名称规格规格工作台尺寸mm10003201250320工作台T型槽mm3/14/703/14/70工作台最大承重kg400400X轴行程mm750800Y轴行程mm360400设计内容主要结论Z轴行程mm50050

37、0主轴最高转速r/min60006000主轴电机功率kw3.7/.5.53.7/5.5主轴鼻端锥度BT40bt40主轴鼻端至工作台面距离mm335335主轴中心至立柱导轨面距离mm120-620120-620X、Y、Z丝杆mm3232电机连接方式直联直联快速移动（X/Y/Z）mm/min12/12/1212、12、12切削进给速度m/min1-81-8使用气压mpa0.60.6机床重量kg20002100第二节 机床的总体方案的设计 一. 数控机床结构设计数控机床的总体设计内容包括：系统的设计：含数控装置功能的设计、元件和部件的设计、程序段格式化设计及总体结构的设计；逻辑的设计：含运算器的设计

38、、控制器的设计、及电路设计；在这次设计中主要考虑结构及功能的设计，对于数控机床，它与普通机床有着很大的区别，对数控机床的结构设计要求可归纳为以下几个方面： （1） 具有大的切削功率，高的静、动刚度和良好的抗震性能；（2） 具有较高的几何精度、传动精度、定位精度、和热稳定性；（3） 具有实现辅助操作自动化的结构部件 有关提高静、动刚度，抗震性能，热稳定性和几何精度等方面的要求和结构措施，对普通机床和数控机床的设计都是一致的。但要求的程度是有差异的。虽然对普通机床的结构进行局部改进，并配以经济简易的数控装置，使之成为经济性数控机床，这是对现有普通机床进行数控化改造的途径，但是绝不能因此认为，把数控

39、装置与普通机床连接在一起，就构设计内容主要结论成一个数控机床，下面详细介绍数控机床结构设计的主要求。二. 数控机床结构设计所遵循的基本原则针对数控机床结构特点，并结合机床结构动态性能的基本要素，数控机床结构设计应遵循以下基本原则：1.力封闭环长度最短，环节最少原则：以下为典型机床结构，刀具与工件的作用力P在各部件（上梁、立柱、床身、工作台、主轴）间传递，形成一个封闭的力环，每个传递力的部件为组成该力环的一个环节。 机床结构在此力的作用下将产生变形。假设该结构是线性的，根据功能原理，将产生变形，由此可见，结构变形除与各自的刚度有关外，还与结构传递力的路径长度和环节数有关，所以这就要求在满足刚度的

40、条件下，刀盘长度最短，主轴悬升量最小，工件距床身最近，电动机直径最小。2.结构重心最低原则机床结构重心对其动态性能影响较大，宜床身为例，其支撑在地基上，降低重心高度，因此在满足结构静刚度条件下，尽可能减少上部结构的材料使用量，使其重心下移。3.各阶频率均匀分布原则4.传递力的框架结构各组成环节等刚度原则设计内容主要结论5.结构固有频率下底、上高原则三.数控机床的总体布局机床总体方案设计的目的，在于从整体上保证设计的优化。机床总体方案设计由以下三部分组成： 主要技术参数 主要大件的设计 床身的设计 床身是机床的基础，需要具有高的静、动刚度和精度保持性，数控机床床身一般是用铸造的方法（比如砂型铸造）加工而成，床身设计受机床总体设计的制约，在满足功能的前提下，尽量做到结构合理，肋板布置恰当，有良好的冷热加工工艺性。 通常把床身固定在地基上，然后通过水平调整垫铁调整至水平，再通过地脚螺钉固紧。 机床导轨的设计 机床导轨用于支承运动部件并保证其运动精度。导轨的精度和品质,直接影响机床的加工精度和性能。因此,提高机床导轨精度和品质的研究,是提高机床加工精度的基础。目前国内生产的某些数控机床,其床身导轨