论文总字数：15814字

摘 要

目前各企业现有的立式铣加工中心大部分是三轴的，三轴即有XYZ三个直线坐标移动方向，第四轴一般是一个旋转轴（A或B轴）。三轴加工中心一次装夹只能完成一个主要面的加工，对复杂多面零件加工时，需多次装夹和更换夹具，影响加工效率和加工精度。

加工中心的第四轴也叫加工中心数控分度头，加工中心加装第四轴的好处是可以使加工的零件范围更为广泛，可以实现在旋转体表面进行铣削加工，该课题的研究成果将大大促进我国的数控加工生产效率，在原有的基础上提高了对圆柱形、螺旋形等零件的加工效率，并且可以减少工件的反复装夹，提高工件的整体加工精度，利于简化工艺，提高生产效率。

关键词：加装四轴；数控回转工作台；数控系统；伺服模块

The research and design of three axis vertical machining center with fourth axes

Abstract

At present, most of the existing vertical milling machining centers of various enterprises are three-axis, the three-axis has three linear coordinate moving directions of XYZ, and the fourth axis is generally a rotating axis (A or B axis). The three-axis machining center can only complete the processing of one main surface at a time. When processing complex multi-face parts, it is necessary to clamp and replace the fixture many times, which affects the processing efficiency and processing accuracy.

The fourth axis of the machining center is also called the CNC indexing head of the machining center. The advantage of adding the fourth axis to the machining center is that the range of parts to be processed can be wider, and milling can be realized on the surface of the rotating body. The research results of this topic It will greatly promote the production efficiency of CNC machining in our country, improve the machining efficiency of cylindrical, spiral and other parts on the original basis, and can reduce the repeated clamping of the workpiece, improve the overall machining accuracy of the workpiece, and simplify the process. Productivity.

Key words：installation of four axis； NC rotary table ；

CNC system； servo module

目录

摘要.........................................................................I

Abstract.....................................................................II

第一章 引言...................................................................1

1.1选题目的与意义.......................................................1

1.2国内外发展现状及存在的问题...........................................1

1.3本课题相关问题.......................................................1

1.4本课题相关理论.......................................................2

第二章 数控回转工作台的改装设计...............................................3

2.1现有的三轴机床为基础.................................................3

2.2加工中心第四轴的总体方案.............................................4

2.3 数控回转工作台的设计................................................4

2.3.1四轴数控机床的常见类型..........................................4

2.3.2数控回转工作台..................................................5

2.4数控分度头设计......................................................8

2.4.1数控分度头的安装尺寸...........................................9

2.4.2数控分度头的结构...............................................10

2.5本章小结...........................................................11

第三章 伺服进给系统的设计....................................................12

3.1伺服进给系统的概述..................................................12

3.2伺服进给系统的选型及设计............................................12

3.3伺服电机的选择......................................................13

3.3.1步进电机的特点................................................13

3.3.2步进电机的传动计算............................................13

3.3.3提高伺服系统精度..............................................14

3.4本章小结............................................................14

第四章 可编程控制器的设计....................................................15

4.1PLC的结构和工作原理.................................................15

4.2改造设计PLC.........................................................16

4.3本章小结............................................................16

第五章 机床调试..............................................................17

5.1关于轴的参数........................................................17

5.2伺服系统的调试......................................................17

5.3机床整体调试........................................................17

5.4本章小结............................................................18

第六章 总结和展望............................................................19

6.1设计工作的总结......................................................19

6.2展望................................................................19

致谢.........................................................................20

参考文献.....................................................................21

第一章 引言

1.1选题目的与意义

目前各企业现有的立式铣加工中心大部分是三轴的，三轴即有XYZ三个直线坐标移动方向，第四轴一般是一个旋转轴（A或B轴）。三轴加工中心一次装夹只能完成一个主要面的加工，对复杂多面零件加工时，需多次装夹和更换夹具，影响加工效率和加工精度。

加工中心的第四轴也叫加工中心数控分度头，加工中心加装第四轴的好处是可以使加工的零件范围更为广泛，可以实现在旋转体表面进行铣削加工，该课题的研究成果将大大促进我国的数控加工生产效率，在原有的基础上提高了对圆柱形、螺旋形等零件的加工效率，并且可以减少工件的反复装夹，提高工件的整体加工精度，利于简化工艺，提高生产效率。

1.2国内外发展现状及存在的问题

美国发明家约翰·帕森斯（John Parsons）在上个世纪发明了数控机床。随着科学技术的发展和时代的进步，数控机床在生产制造行业中的地位不断提高。在加工零件时，人们不再需要逐步进行手动调整。数字时代已经到来。同时，数控机床的到来极大地提高了社会生产力和经济效益。但是，需要面对的实际问题是，发达国家的数控技术远远领先于我国，总的来说，我们的技术还不够完善。

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