五轴联动机床机构设计(含全套CAD图纸).doc

摘要 五轴联动加工中心有高效率、高精度的特点。若配以五轴联动的高档数控系统，还可以对复杂的空间曲面进行高精度加工，更能够适应像汽车零部件、飞机结构件等现代模具的加工。 本文设计了一台五轴联动机床主轴模型，在 XY 工作台的基础上叠加两层托板，步进电动机带动轴使其做旋转运动，构成类似陀螺仪的结构。分别实现工作台绕 XY 轴的转动和移动，再沿 Z 轴装配一根丝杠完成工作台沿 Z 轴的上下运动最终实现刀具向各个面进行加工。 主要完成了：模型整体结构设计，各个轴的结构设计及计算、滚珠丝杠、轴承和直线滚动导轨的选择及其强度分析；步进电机的选择及分析。关键词 五轴联动 丝杠传动 陀螺仪 Abstract Five-axis machining center with high efficiency and precisioncharacteristics. If accompanied by high-end CNC five-axis system canalso carry out complex curved surface precision machining more able toadapt as automotive components aircraft structural parts and othermodern mold processing. This paper designed a five-axis machine tool spindle model based onthe XY table overlay two pallets stepper motor drive shaft rotation todo so constitutes a similar gyro structure. Were achieved around the XYaxis rotating table and move along the Z axis and then complete the tableassembly of a screw up and down movement along the Z axis to the ultimaterealization of the various surface processing tool. Main completed: overall structural design model each shaft structuredesign and calculation ball screws bearings and linear motion guide thechoice and strength analysis stepper motor selection and analysis. Keywords five-axis gyro screw drive 目录摘要 1Abstract 2第一章 绪论 5第二章 总体方案的设计 6 2.1 设计任务 6 2.2 设计方案的论证 6 2.2.1 传动方式的确定6 2.2.2 陀螺仪机构的设计 6 2.3 总体方案的设计及结构组成 6第三章 XY 工作台及绕 XY 旋转工作台的设计 8 3.1 XY 工作台的设计 8 3.1.1 主要设计参数及依据 8 3.1.2 XY 工作台部件进给系统受力分析 8 3.1.3 初步确定 XY 工作台尺寸及估算重 8 3.2 绕 XY 旋转工作台的设计 9 3.2.1 主要设计参数及依据 9 3.2.2 绕 XY 旋转工作台受力分析9 3.2.3 初步选定绕 XY 旋转工作台的尺寸及重量估计 9 3.3 沿 Z 向移动工作部分设计 10第四章 滚珠丝杠副的选型与计算 10 4.1 滚珠丝杠的选型 10 4.2 滚珠丝???副导程的确定 14 4.3 滚珠丝杠副的传动效率 15第五章 直线滚动导轨的选型 16 5.1 定位精度高 16 5.2 降低机床造价并大幅度节约电力 16 5.3 可提高机床的运动速度 16 5.4 可长期维持机床的高精度 16 5.5 直线滚动导轨副的计算与选型 17 5.5.1 滑块承受工作载荷 F max 的计算及导轨型号的选取 17 5.5.2 距离额定寿命 L 的计算 17第六章 步进电机的参数与选型 18 6.1 步进电动机的特点 18 6.2 步进电动机的分类 18 6.2.1 反应式步进电动机 18 6.2.2 永磁式步进电动机 18 6.2.3 混合式步进电动机 18 6.3 步进电动机的参数及其选择 19 6.3.1 步距角的选择 19 6.4 电动机的转速与功率 20 6.5 各参素的确定 20 6.6 初选步进电动机型号 21 6