车铣复合机床设计.docx

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1、摘要摘要复合机床己成为机床产品进展趋势之一，作为机床中占有相当比重的车床与铣床假设能够结合起来，无疑将大大提高机床的加工范围和工作效率，提高加工精度等等。自上个世纪车铣复合加工机床诞生以来，这类机床得到了飞速的进展并得到了广泛的应用。本文设计了一种通用型数控五轴联动车铣复合加工机床，并完成了对XYZ 进给系统的 PRO-E 三维建模。机床车削主轴承受主轴电机直联联轴器的方式，通过一级变速驱动主 轴。铣削主轴承受电主轴直接驱动使其具有较强的铣削加工力气和很好的可把握性。它的铣削局部可实现 X、Y、Z 三个方向直线进给以及 A、C 两个摆角转动的联动，同时铣削电主轴承受 HSK-A63 刀柄自动装

2、夹系统，从而既可以装夹车刀进展车削，也可以装夹铣刀进展铣削。X，Y 进给系统承受直线电机进给，Z 轴进给承受滚珠丝杠。A、C 双摆铣头承受内装力矩电机驱动。关键词 数控；车铣复合机床；五轴联动AbstractAbstractMultiple machine tools have been becoming a tendency. As the two important kinds ofMachine tool，if the turning machine and the milling machine can be joined,it must be helpful for a machin

3、e tool to broaden the range of work., raise the availability , improve the working accuracy, and so on.This paper designed a universal NC Five-axis turn-mill machine tools, Andcompleted the machine PRO-E 3D modeling.Turning Spindle of the machine tool use a spindle motor to drive the belt directly.

4、Because the turning spindle is also a C-axis with precision, it can provide an accurate angle for milling. The milling principal axis is an electricity principal axis，so it has stronger milling process capability and good controllability. Its milling system can carry out X, Y and Z three directions

5、of allied move, the milling principal axis can also carry out to move with uniting ofmilling principal axis at the same time. thus the machine has more complicated process capability out of the simple turning and milling . The carry system adopts servo dynamo to directly drive silk Gang. In this way

6、 it wipe - out the change of the drive compares impact to the accuracy.Keywords NC; turn-mill machine; Five-axis名目目 录摘要1Abstract1第一章 绪论11.1 车铣复合加工机床的进展11.2 车铣复合加工机床特点及其进展3其次章 机床设计方案分析及确定42.1 机床整体布局方案分析及确定42.2 进给系统方案分析及确定52.2.1 伺服进给系统的根本要求52.2.2 进给伺服系统的设计要求62.2.3 驱动方案分析及确定72.2.4 传动方案分析及确定72.3 车削主轴系统方

7、案分析及确定92.4 铣削主轴系统方案分析及确定9第三章 车削主轴系统设计113.1 主轴电机的选择113.1.1 主轴电机初选113.1.2 主轴电机功率校核113.2 主轴尺寸选择123.3 车削力计算13第四章 铣削主轴系统设计154.1 铣削力及铣削功率计算154.2 电主轴的选择16第五章 进给系统设计185.1 X、Y 方向进给系统设计185.2 Z 方向进给系统设计20第六章 双摆铣头设计236.1 双摆铣头构造设计236.2 内装力矩电机选择23第七章 测量及限位装置的选择247.1 光栅尺的选择247.2 限位器的选择25结论26参考文献27附录 130附录 238附录 34

8、7绪论第一章 绪论1.1 车铣复合加工机床的进展车铣复合技术是 20 世纪 90 年月进展起来的复合加工技术， 是一种在传统机械设计技术和周密制造技术根底上，集成了现代先进把握技术、周密测量技术和 CAD/CAM 应用技术的先进机械加工技术。这种加工技术的实质是一种基于现代科技技术和现代工业技术的工艺创并引发相关产业工艺进步和产品质量提升的技术。进入 21 世纪以来，五轴车铣中心进展格外快速，不仅规格齐全，在硬件功能上格外完善，且软件功能也格外强大，如 WFL 的M 系列和 MAZAK 的 E-H 系列等。在规格上，WFL 的 M 系列从 M30 到 M150，共有 7 个规格系列，根本上涵盖

9、了直径从 300mm 到1500mm，长度最长到 6500mm 的全部工件，而 MAZAK 的 E-H 系列则根本上掩盖了车削直径从 610mm 到 920mm 的中型规格工件。在硬件功能上，除了标准的功能模块配置外，还有一些可选模块。如 WFL 的 M 系列可选模块有关心周模块、下刀塔模块、长镗刀杆模块和对刀尖的 ATC 更换模块、带径向自动进给的镗刀杆模块、角度头模块。而 MAZAK 的 E-H 系列的可选模块有副主轴模块、下刀塔模块、长镗刀杆模块和对其刀尖的 ATC 更换模块。在软件功能上，都具备在线检测功能、刀具在线实时监控及适合把握功能、自动对刀功能、温度补偿功能、CAD/CAM 自

10、动编程功能等。目前，最先进的五轴车铣加工中心出了可以进展车、铣、钻、镗、攻丝等加工外，还可以进展镗型腔、钻深孔、滚齿、铣叶片3以及进展磨削加工和工件的在线测量，实现各种误差补偿、刀具在线监控和适应把握等。然而同样的设计理念，在众多的生产厂家中，所走的路线却各不一样，各有各的特点，产品的应用场合也有较大区分。主要分为两大流派。一个是欧式风格，以WFL、NILES、沈阳数控为代表，一个是以 DMG、MAZAK 为代表的日式风格。两种流派的机床设计在考虑车铣效率时，实现的手段是不一样的，日式车铣复合加工中心是以高速、小切深、大进给为根底来确定机床的参数的， 利用了刀具的上线切削速度，适合于模具圆角和

11、材料较软的被加工零件切削。欧式车铣复合加工中心是以重切削为条件，即大切深、大进给、高线速度来确定机床参数的。两种高效切削方式实现方法明显不一样。以高速为根底的方式实现高效，从经济上考虑，刀具寿命低，零件制造本钱相对提高；以重切削为根底设计的机床，刚性好，刀具使用中高转速寿命长，经济性好。目前机械式动力主轴转速已达 9000r/min，有效地解决了小圆角切削线速度低的问题。图 1-1DMG 数控加工中心1.2 车铣复合加工机床特点及其进展车铣复合机床拥有如下优点：1、高精度：避开了工序分散的人为、机床误差；2、高效率：有效削减了生产预备时间，提高了机床使用率；3、减小本钱：可实现双主轴同时工作，

12、削减了机床数，从而更易于规划生产，节约了投资本钱和车间面积。正是由于车铣复合加工机床所具有的如此之多的优点，更重要的是这些优点都符合现代金属加工行业对高效率、高利润、低本钱加工方式的需求。所以车铣加工机床的进展必定会在市场的推动下走上更高的层次。综合现在车铣复合机床的进呈现状及市场对这类机床的性能要求我们不难觉察车铣复合加工机床的进展放向。1、以现有机床为根底的改进型车铣复合机床，以较低本钱获得相对较高的企业效益。对原 CK0630 数控车床进展改造，使其由一个一般的数控车床通过相对低的投入转化为一个具有车、铣双重功能的复合机床。在将来几年甚至一二十年内信任这类机床会在确定范围内备受青睐。2、

13、车铣复合机床将朝着更大工艺范围、更高效率、大型化以及模块化进展。而且极有可能与其他加工方式进展更高层次的复合，从而形成一代功能更强大加工精度更高的复合机床。估量主轴转速将到达 40000r/min，最大进给速度 120m/ min，最大加速度 3m/s2。在另一方面，这种机床也会朝着小型、微型化进展， 以满足微型零件加工的要求。其次章 机床设计方案分析及确定2.1 机床整体布局方案分析及确定承受传统的龙门式五轴加工中心布局，3D 预览图如下图 2-1 龙门式布局该方案的优点在于：龙门式联动机床的移动质量降低到了极限，尤其适合于大型工件的加工。独特的机身构造使加工中产生的震惊减小到最低，因此保证

14、了最高的尺寸精度、最正确的外表质量和最大的切削效率。通过装夹 HSK-A63 刀柄的自动换刀电主轴， 既可装夹车刀进展车削，又可装夹铣刀进展铣削，避开二次装夹带来的精度损失机床设计方案分析及确定2.2 进给系统方案分析及确定2.2.1 伺服进给系统的根本要求带有数字调整的进给驱动系统都属于伺服系统。进给伺服系统不仅是数控机床的一个重要组成局部，也是数控机床区分于一般机床的一个特别局部。数控机床对进给伺服系统的性能指标可归纳为：定位精度要高；跟踪指令信号的响应要快；系统的稳定性要好。(1) 稳定性：所谓稳定的系统，即系统在输入量转变、启动状态或外界干扰作用下，其输出量经过几次衰减振荡后，能够快速

15、的稳定在的或原有的平衡状态下。它是进给伺服系统能够正常工作的根本条件。它包含确定稳定性和相对稳定性(稳定裕度)。进给伺服系统的稳定性和系统的惯性、刚度、阻尼以及系统增益都有关系。适当的选择系统的机械参数( 主要有阻尼、刚度、谐振频率和失动量等 )和电气参数，并使它们到达最正确匹配，是进给伺服系统设计的目标之一。(2) 精度：所谓进给伺服系统的精度是指系统的输出量复现输入量的准确程度(偏差)，即准确性。它包含动态误差，即瞬态过程消灭的偏差；稳态误差，即瞬态过程完毕后，系统存在的偏差；静态误差，即元件误差和干扰误差。常用的精度指标有定位精度、重复定位精度和轮廓跟随精度。精度用误差来表示，定位误差是

16、指工作台由一点移动到另一点时，指令值与实际移动距离的最大差值。重复定位精度是指工作台进展一次循环动作后，回到初始位置的偏差值。轮廓跟随误差是指多坐标联动时，实际运动轨迹与给定运动轨迹之间的最大偏差值。影响精度的参数很多，关系也很简洁。承受数字调整技术可以提高伺服驱动系统的精度。10(2) 快速响应特性：所谓快速响应特性是指系统对指令输入信号的响应速度及瞬态过程完毕的快速程度。它包含系统的响应时间、传动装置的加速力气。它直接影响机床的加工精度和生产率。系统的响应速度越快，则加工效率越高，轨迹跟随精度也越高。但响应速度过快会造成系统的超调，甚至会引起系统的不稳定。因此，对于点位把握的机床，主要应保

17、证定位精度，并尽量削减定位时间。对于轮廓把握的机床，除了要求高的定位精度外，还要求良好的快速性及形成轮廓的各运动坐标伺服系统动态性能的全都性。对于开环及半闭环的把握形式。主要是应满足定位精度的要求，而对于闭环把握系统，则主要是稳定性问题。2.2.2 进给伺服系统的设计要求机床的位置调整对进给伺服系统提出了很高的要求。其中：(1) 在静态设计方面有： 1能够抑制摩擦力和负载； 2很小的进给位移量； 3高的静态扭转刚度； 4足够的调速范围，满足快进和工进的需要；5进给速度均匀，在速度很低时，无爬行现象。(2) 在动态设计方面的要求有：1. 具有足够的加速和制动转距，以便快速地完成启动和制动过程。2

18、. 具有良好的动态传递性能，以保证在加工中获得高的轨迹精度和满足地外表质量；3. 负载引起的轨迹误差尽可能小；(3) 对于数控机床机械传动部件则有以下要求： 1被加速的运动部件具有较小的惯量； 2高的刚度；3. 良好的阻尼；4. 传动部件在拉压刚度、扭转刚度、摩擦阻尼特性和间隙等方面具有尽可能小的非线性。2.2.3 驱动方案分析及确定方案一：X，Y，Z 方向均承受滚住丝杠实现进给方案优缺点：本方案使用传统的滚珠丝杠实现 3 轴进给，把握便利，技术成熟，本钱较低，但是加工精度一般。方案二：X，Y，Z 方向均承受直线电机实现进给方案优缺点：本方案使用型的直驱技术，不需要将旋转运动转变为直线运动，零

19、件耗损低，加工精度高，但直线电机不易实现失电保护自锁，竖直安装技术不成熟。方案三：X，Y 方向承受直线电机，Z 方向承受滚住丝杠方案优缺点：本方案将直线电机与滚住丝杠结合使用，在尽量提高精度的状况下使构造更为简洁，Z 轴丝杠装配制动器实现失电保护自锁。但混合使用进给系统将给编程把握带来不便。结合三种方案优缺点，由于机床要求精度较高，把握技术日趋成熟，所以选择方案三作为最终方案。2.2.4 传动方案分析及确定方案一：承受伺服电机与联轴器相连，通过齿轮降比传动驱动移动部件。电动机图 2-2 进给系统简图方案优缺点：该方案可放大电机扭矩，使得设计中可承受较小的电机，降低本钱。但是由于齿轮间隙的存在，

20、使得这种传动方案的传动精度受到确定的限制。方案二：承受伺服电动机通过联轴器与滚珠丝杠直接相连的方案。传动比 i=1。图 2-3 进给系统简图方案优缺点： 直接驱动，驱动精度由电机直接保证。但是需要电机扭矩较大。方案分析：结合两种方案优缺点，由于机床要求精度较高，所以承受方案二作为最终方案。2.3 车削主轴系统方案分析及确定方案一：主轴系统承受一般步进电机作为车削主动力，承受二级齿轮变速箱变速。在输出轴加一个伺服电机作为车削主轴供给 C 轴功能时的动力源，承受编码器对主轴转角进展检测，再通过加上一些其它的设备形成一个分度系统。方案特点：承受了类似传统数控车床的传动方案，加装的分度系统可使主轴具有

21、较好的 C 轴功能。本钱相对较低。但是由于承受了齿轮传动，存在确定的传动误差，同时系统简洁，体积大。方案二：直接承受具有 C 轴功能的电主轴作为动力源。方案特点：构造简洁，精度很高，但是本钱高。方案三：承受具有 C 轴功能的主轴电机作为动力源，通过齿轮一级降速后驱动主轴。方案特点：构造较为简洁，精度高，本钱较低。方案确定：综合考虑各方案的优缺点，承受方案三作为本机床主轴传动方案。2.4 铣削主轴系统方案分析及确定方案一：承受一般铣床铣头方案特点：设计生产本钱低，可直接选购现有铣头。但是铣头质量较大，构造比较简洁，体积大，且可控性较差。方案二：承受铣削用电主轴方案特点：构造简洁轻松，加工精度高。

22、但本钱较高。方案确定：由于本机床的特别构造，铣削主轴质量体积不行过大， 否则对机床刚度影响较大。所以承受方案二作为最终方案。车削主轴系统设计第三章 车削主轴系统设计3.1 主轴电机的选择3.1.1 主轴电机初选表 3-1 主轴电机参数图 3-1 主轴电机性能曲线3.1.2 主轴电机功率校核中型一般车床典型重切削条件下的用量刀具材料：YT15 工件材料 45 号钢，切削方式：车削外圆13查表可知：切深 ap=3.5mm 进给量 f(s)=0.35mm/r切削速度 V=90m/min切削功率：转速图设计如下n =200r/minj则电动机在 1500r/min 时的功率即额定功率 P6.45KW所

23、以选取 7.5KW 可行。3.2 主轴尺寸选择表 3-2 主轴前轴颈直径mm主电动机功5.57.51115率(KW)卧式车床60-9075-11090-120100-160升降台铣床60-9075-10090-110100-120外圆磨床55-7070-8075-9075-100由表 3-2 可选取前轴承轴颈 d =100mm，后轴承轴颈 d =80mm12依据实际状况确定主轴尺寸如 LZJ-01-013.3 车削力计算承受指数公式计算，即F=9 . 81 CCaF CfXFPCF CKNYFCF=9 . 81 CPF=9 . 81 Cfa X F PFPPa X F fFPfYfKNF PF

24、PYfF fKNFf以硬质合金 YT15 刀具，s 算：=598MPa 的 45 号钢工件为假设进展计b刀具几何参数g=15 a00= 8 k g = 75 k” = 10 lgS= - 5 切削用量VC对于 Fre = 1 .0 mm= 100 m / minf=0.3mm/r aP= 4 mmC查表3-4.2 得CFc= 180XFc= 1 .0YFc= 0 .75查表3-4.4 得钢的强度和硬度转变时切削力的修正系数K= (mFC0 .5980 .637) 0 .75= 0 .95查表3-4.5 得使用硬质合金刀具时，刀具几何参数转变时切削力的修正系数KKKgFcFcKKlrFcFc=

25、0 .92 0 .95 1 1 = 0 .874F= 9 .81 180 4 0 .3 0 .75C 0 .95 0 .874= 2380N对于 FP查表3-4.2 得CFp= 94XFp= 0 .9YFp= 0 .75查表3-4.4 得钢的强度和硬度转变时切削力的修正系数K= (mFP0 .5980 .637)1 .35= 0 .92查表3-4.5 得使用硬质合金刀具时，刀具几何参数转变时切削力的修正系数KKKgFpFpKKlrFpFp= 0 .62 0 .85 1 .25 1 .23 = 0 .81F= 9 .81 94 4 0 .9P 0 .30 .75 0 .92 0 .81 = 97

26、5 N对于 Ff查表3-4.2 得CFf= 54XFf= 1 .2YFf= 0 .65查表3-4.4 得钢的强度和硬度转变时切削力的修正系数K= (mF f0 .598)10 .637= 0 .94查表3-4.5 得使用硬质合金刀具时，刀具几何参数转变时切削力的修正系数KKKgFfFfKKlrFfFf= 1 .13 0 .85 0 .85 0 .81 = 0 .66F= 9 .81 54 41 .2 0 .30 .65 0 .94 0 .66 = 800 Nf铣削主轴系统设计第四章 铣削主轴系统设计4.1 铣削力及铣削功率计算工作台在用盘铣刀加工零件时受力最大，所用的最大的盘铣为 YT15 硬

27、质合金端铣刀其直径为 100mm，有 5 个齿。表 4-1YT15 硬质合金端铣刀(GB5342-85)铣削构造碳钢、铬钢、镍铬钢b铣削深度a/mmp35912T/minda/a/z0pfV/(m/Pm/V/(m/Pm/V/(m/Pm/V/(m/Pm/mm(mm/ z)0.07180100/5600.100.130.18( s=650MPa)的铣削速度及功率min)kwmin)kwmin)kwmin)kw1732.481664.051577.20-1502.881444.501358.10-1353.241305.401219.00-1193.831146.3010810.4-15加工中取刀具

28、 T=180min， d/z=100/5，最大a0f=0.13mm/z，则由上表可知 ap=5mm 时 V=130m/min， Pm=5.4kw。圆周力PF=MCV= 5 .4 10 3 60130= 2400 N铣削时各切削分力与圆周力的比值：表 4-2 铣削时各切削力与圆周力比值不对称铣铣削条件比值对 称 端铣逆铣顺铣0.3-0.40.6-0.90.15-0.30端铣F/ FNza= ( 0 .4 - 0 .8 ) d( mm )p0F/ FV0.85-0.95 0.45-0.70.9-1.0za= 0 .1 - 0 .2 mm / zfF/ Faz0.50-0.55 0.50-0.55

29、0.50-0.55立铣、圆柱铣、盘铣和成型铣a= 0 .05 d( mm )F/ F1.1-1.20.8-0.9NzpF/ FV0.2-0.30.75-0.80za= 0 .1 - 0 .2 mm / zfF/ Faz0.35-0.40.35-0.4切削条件：端铣aw由上表可知= (0 .4 - 0 .8) d0( mm ) ，af= 0 .1 = 0 .2 mm / zFY maxFX maxFZ max= 0 .95 Fz= 0 .9 Fz= 0 .55 Fz= 0 .95 2 .4 = 2 .28 kN= 0 .9 2 .4 = 2 .16 kN= 0 .55 2 .4 = 1 .32

30、kN由计算结果可得在铣削过程中横向进给力 Fx=Fy=2.28kN，纵向进给力 Fz=1.32kN4.2 电主轴的选择选择 CyMill 公司 CS-15-135-A 电主轴，功率 10kw，额定转速 6000r.p.m，最高转速 24000r.p.m，具有自动换刀装置，装配HSK-A63 刀柄刀具。电主轴构造如以以下图所示。图 4-1 电主轴构造简图进给系统设计第五章 进给系统设计5.1 X、Y 方向进给系统设计X、Y 方向进给选用直线电机，其根本构造如以以下图图 5-1 直线电机安装构造导轨型式kff燕尾形1.40.2矩形1.10.15三角形、组合形1.150.150.18钻镗主轴圆导0.

31、X 方向受车削进给力 F f = 800 N ，受铣削力 FX = 2280 N18进给系统设计轨15滚动导轨0.0030.004表 5-1 导轨摩擦系数选用滚动导轨，摩擦系数为 0.004，摩擦力相对于切削力可无视不计。选用 2 个青岛同日电机的 TCB-075 直线电机作为 X 轴驱动。TCB 直线电机参数如下：图 5-2 TCB 系列直线电机参数Y 方向受车削背向力 Fp= 975 N ，受铣削力 Fy= 2280 N19选用青岛同日电机的 TCC-100 直线电机作为 Y 轴驱动。TCC 直线电机参数如下：进给系统设计图 5-3 TCC 系列直线电机参数5.2 Z 方向进给系统设计Z

32、轴应用滚珠丝杠，依据机床精度等级查 THK 公司丝杠等级表可选 C3 级轧制滚珠丝杠。mas伺服电机最高转速n= 1500 r / min ，则丝杠导程211000 vP=hnmaxmax= 1000 151500= 10 mm(5-1)由于脉冲当量为 a=0.001mm所以电动机每转应发出脉冲数为Pb =h i =a100 .001= 10000(5-2)选择编码器线数为 2500，倍频器倍数为 4。.依据表 2.2.2-1，取 f=0.004；铣削主轴局部 G=500N；受车削力 FC= 2380 N ，侧面铣削铣削力 F=2280N则丝杠最大载荷F= F+ G + fG = 2882 N

33、maxCF= F+ fG = 2382 NminC(5-3)(5-4)2 F+ FF=maxminm3 2715 N(5-5)av最大进给丝杠转速 200r/min，则平均进给速度n2 200n=av3 134 r / min(5-6)aw丝杠工作寿命取 17000h， f= 1， f= 1 .2 。60 nhL =av则10 6= 60 134 170010 6= 120 10 6 h(5-7)可得当量动载荷C M为3LFC=mmfaf m =2715 3 1201 1 .2 16061 N(5-8)选择 THK 公司的轧制滚珠丝杠无予压型 BTK 2510-5.3导程 10mm,丝杠外径

34、25mm，钢球中心直径 26.8mm，沟槽谷径20.2mm，负荷圈数 2X2.65，根本额定负荷 31.2KN，刚性 530N/um，轴质量3 .26 kg / m丝杠惯性力矩3 .01 10 - 3 kg cm 2 / mm 。选择伺服电机：最大载荷 Fmax= 2882 N ，丝杠导程 P= 10 mm = 0 .01 m，丝杠h螺母副摩擦系数h = 0 .9 电机最大切削负载转矩T= (FPmaxh + T+ T)il2phf 1f 2(5-9)括号中后两项很小，可得Tl ( 2882 0 .01 ) 1 = 5 .10 N m2 p 0 .9惯量匹配：双摆铣头最大质量为 50kg，折算

35、到电动机主轴，其惯量J= m (1v ) 2w= m ( P) 2h2p= 50 (0.01) 22p= 0.00075 kg m 2(5-10)丝杠直径 d=25mm=0.025m,粗取长度为 1m。则丝杠的惯量为pJ=232r d 4 l = 0 .0003 kg m 2(5-11)联轴器惯量 J 3 = 0 .0003 kg m 2则可知负载惯量 J L = J 1 + J 2 + J 3 = 0 .00135 kg m 2电动机惯量 J M 应符合 J L J M 4 J L 。即0.00135 J M 0.0054(5-12)可以选择北京超同步有限责任公司的 CTB-41P5S零速转

36、矩 9.55 N m ，转子惯量 0.003 kg m 2 。第六章 双摆铣头设计6.1 双摆铣头机构设计参考 CyMill 的 AC 双摆铣头进展构造设计，由 2 个内装力矩电机驱动 A 轴进展垂直面摇摆，由 2 个内装力矩电机驱动 C 轴竖直面摇摆。其根本构造图如下图 6-1 双摆铣头构造图6.2 内装力矩电机选择刀头竖直放置，其在水平方向最大受力为 F=2280N，刀头距24双摆铣头设计离 A 轴轴线 l=250mm，则 A 轴进展旋转所需抑制的最大力矩T= Fl = 2280 0 .25 = 570 Nmmax刀头水平放置，其在竖直方向最大受力为 F=2280N，刀头距离 C 轴轴线

37、l=250mm，则 C 轴进展旋转所需抑制的最大力矩T= Fl = 2280 0 .25 = 570 NmmaxA、C 轴均由 2 个内装力矩电机进展驱动，选择西门子1FW6090-0XX15-2JC2 系列力矩电机，额定力矩 319Nm，最大力矩537Nm。最终设计双摆铣头具体尺寸构造如图 LZJ-05-01 所示。第七章 测量及限位装置的选择7.1 光栅尺的选择直线光栅尺测量直线轴位置过程期间没有任何其他机械传 动件。用直线光栅尺的位置把握环已包括全部进给机构。机械运动误差被滑板中的直线光栅尺检测和被把握系统电路修正。因此， 它能消退以下潜在误差源：1. 滚珠丝杠温度特性导致的误差。2.

38、反向误差。3. 滚珠丝杠螺距误差导致的运动特性误差。因此，直线光栅尺已成为高精度定位和高速加工不行或缺的必备条件。X、Y、Z 方向均选择海德汉 LC400 光栅尺，此光栅尺为确定式直线光栅尺，测量步距 0.1um(区分率 0.005um)，用于有限安装空间应用。测量及限位装置的选择25图 7-1 海德汉 LC400 光栅尺7.2 限位器的选择X、Y、Z 方向均选择山武限位开关。其构造尺寸如下图 7-2 山武球形柱塞型限位开关测量及限位装置的选择图 7-3 限位开关组装方法结论本设计设计了一台五轴联动数控车铣复合加工机床。机床承受倾斜床身，使得机床排屑格外简洁。车削主轴承受了无级调速的主轴电机。

39、同时，主轴承受联轴器直接传动，这使得系统传动更为准确。由于铣削主轴的支架承受了龙门式构造，所以铣削主轴承受了电主轴，大大减小了铣削主轴支架的承重。同时，电主轴的承受也扩宽了铣削转速和铣削的可控性。机床的 X、Y 轴承受直线电机，大大提高了运行精度。Z 轴进给系统均承受伺服电机通过联轴器直接驱动丝杠的传动方式，避开了中间环节带来的传动误差，在确定程度上提高了传动精度。整个机床的设计力求按着现代先进机床的标准设计，但是由于受到精力和资料的限制，设计的尾座只是一般的手动尾座。机床床身只设计了外形尺寸没能完成内部焊接构造。本次设计完成了工程图共五张，包括 A0 加长一张总装图， A0 三张主轴箱图、X

40、Y 装配图、Z 轴丝杠图，A1 一张双摆铣头构造图。对设计机床进展了干预检测并进展了改进。本次设计完成了车削系统主轴、铣削系统主轴、各个进给系统相关的计算，包括电机的选择、直线电机、丝杠、内装力矩电机的选择及校核计算。26结论参考文献27202320231 陈婵娟. 数控车床设计. 化学工业出版社, 北京,2 严爱玲. 机床数控原理与系统. 机械工业出版社, 北京, 3韩荣第.周明.孙玉洁.金属切削原理与刀具. 哈尔滨工业大学出版社, 哈尔滨, 19984张超英. 数控车床. 化学工业出版社, 北京,2023 5李佳.数控机床及应用.清华大学出版社, 北京,20236 成大先.机械设计图册(第五卷)(第七卷).化学工业出版社,北京, 20237 吴宗泽.