主传动系统
机床主传动系统设计
机床主传动系统设计机床主传动系统是机床的核心组成部分，它直接影响着机床的性能和加工质量。
主传动系统主要由电机、速度变换机构、主轴、传动装置等部分组成。
本文将从设计电机、速度变换机构、主轴和传动装置四个方面，对机床主传动系统的设计进行详细阐述。
首先是电机的设计。
电机作为机床主传动系统的动力源，其选型需考虑到机床加工的要求以及传动系统的性能要求。
一般情况下，机床加工精度要求高，所以应选择具有较高功率和较小扭矩波动的交流伺服电机。
考虑到机床的节能要求，可选择带有高效能力推力轴承和电子换向器的永磁同步电机。
其次是速度变换机构的设计。
速度变换机构主要用于实现不同速度的转换，使得机床能够适应不同加工工艺的要求。
常见的速度变换机构有齿轮传动、带式传动和链条传动等。
在实际设计中，应根据机床的加工要求和工艺特点选择合适的速度变换机构，并根据机械原理进行优化设计。
第三是主轴的设计。
主轴作为机床主传动系统的核心部件，其设计要考虑到机床的加工精度、刚性和动平衡等要求。
一般情况下，主轴采用高精度两端支撑方式，以保证主轴的刚性和稳定性。
在主轴的设计中，还应注意对主轴进行合理的冷却和润滑方式设计，以提高主轴的使用寿命和可靠性。
最后是传动装置的设计。
传动装置作为主传动系统的连接组件，其设计应满足机床的传动效率、刚性和减振要求。
常见的传动装置有皮带传动、齿轮传动和液压传动等。
对于机床主传动系统设计，可以根据机床的加工特点和需求，选用合适的传动装置进行设计，并通过结构优化和改进，提高传动效率和减少传动误差。
综上所述，机床主传动系统的设计需要综合考虑电机、速度变换机构、主轴和传动装置等多个方面因素。
在设计过程中，应根据机床的加工要求和工艺特点，选择合适的组件和参数，并进行优化设计，以提高机床的性能和加工质量。
只有设计出合理、可靠的主传动系统，机床才能够发挥其最大的潜力，达到高精度、高效率的加工效果。
机床设计主传动系设计解析
2.3.2 主传动系分类和传动方式 （一）主传动系分类：可按不同特征分类
1．按驱动主运动的电动机类型： 交流电动机、直流电动机；
2．按传动装置类型：机械传动装置、液压传动 装置、电气传动装置及其组合；
3．按变速的连续性：★ 无级变速传动、有级（分级）变速传动
（1）无级变速传动： 在一定速度(或转速)范围内能连续、任意改变 速度 (或转速)。
（1）确定变速组的个数和传动副数 可采用双联、三联、或四联滑移齿轮变速组。
（2）确定传动顺序方案：各变速组在传动链中先后顺序。 一般根据传动副“前多后少”原则; 结构或使用上特殊要求可采用其它传动顺序方案。
（3）确定扩大顺序方案： 各变速组的级比指数由小到大的排列顺序。 一般根据变速组的“扩大顺序与传动顺序相一致” 原则； 采用其它扩大顺序方案，应进行分析比较。
22
62
X1 P0 3
P1 2
60
R2
uc1 uc2
301.416 X2(P21)
18
72
X2P0P16
P2 2
R n R 0 R 1 R 2 R j 1 .42 1 1 .43 1 1 .46 1 n n m m a i1 n 3 x.5 4 1 4 05 0
2．齿轮变速组传动比和变速范围限制
③电气无级变速器 采用直流或交流调速电动机来实现变速。主要用于数控机床、精密和大型机床。可 以与机械分级变速装置串联使用。
◆直流调速电动机——采用调压和调磁方式来得到主轴所需要的转速： 恒功率调速段——额定转速到最高转速之间是用调节磁场的方式实现调速； 恒转矩调速段——最低转速到额定转速之间是用调节电枢电压的方式实现调速。
◆交流调速电动机——通常采用变频调速方式进行调速。调速性能好、效率高，调速范围 宽，结构上无电刷和换向器。
第二章主传动系统设计
传动线的三个特点： a.传动线的高差表明传动比的数值，传动线的倾
斜程度反映传动比u的大小 水平：u＝1 — 等速传动； 向下方倾斜：u＜1 — 降速传动； 向上方倾斜：u＞l — 升速传动。
传动比的数值u＝φx， 可用传动线的高差x （格数）来表示。
b.一个主动转速点引出的传动线数目表示该变速组 中不同传动比的传动副数 第一变速组（a组）：
由轴Ⅰ的主动转速点向 Ⅱ轴引出三条传动线， 表示该变速组有三对不 同传动比的传动副，
第二、三变速组 （b、c组）： Ⅱ——Ⅲ和Ⅲ——IV表 示该变速组有两对不同 传动比的传动副，
c.两条传动轴格线间相互平行的传动线表示同一个 传动副的传动比
第三变速组（c组），当Ⅲ轴为710r、500 r、 355r、250 r、180 r、125 r／min时， 通过升速传动副（60：30） 使主轴得到1400 r、1000 r、 710 r、500 r、355 r、250 r ／min。所以上斜的6条平 行传动线都表示同一个升速 传动副的传动比。
和装配。防护性能好，使用寿命长。
二、主传动系统分类和传动方式 主传动系统一般由动力源（如电动机）、变
速装置及执行件（如主轴、刀架、工作台）、开 停、换向和制动机构等部分组成。
动力源为执行件提供动力，并使其得到一定 的运动速度和方向；变速装置传递动力以及变换 运动速度；执行件执行机床所需的运动，完成旋 转或直线运动。
可见，这个变速组是实现主轴等比转速数列的基
本的、必不可缺的变速组，故称为基本变速组。
基本组的级比φ =φ1＝φ ，级比指数x0＝1。 基型变速系统必有一个基本组，即相邻两条传动
线拉开 l 格。
②第一扩大组的变速特性 在基本组的基础上，起到第一次扩大变速的
主传动系统故障的处理方法
主传动系统故障的处理方法摘要：一、主传动系统故障的类型及表现二、主传动系统故障的原因分析三、主传动系统故障的处理方法四、预防主传动系统故障的措施正文：主传动系统是机械设备的核心部分，负责传递动力和控制运动。
当主传动系统出现故障时，可能会导致整个设备无法正常运行。
本文将探讨主传动系统故障的类型、原因及处理方法，旨在为大家提供解决故障的思路。
一、主传动系统故障的类型及表现1.轴承振动：轴承振动是主传动系统故障的常见现象，可能导致轴承和叶片损坏、螺栓松动、机壳和风道损坏等。
2.轴承温度高：高温会导致轴承磨损加剧，影响传动系统的正常工作。
3.动叶卡涩：叶片卡涩会影响风机的运行效率，严重时可能导致设备故障。
4.保护装置误动：保护装置误动会引发设备停运，影响生产进度。
二、主传动系统故障的原因分析1.油质问题：油质恶化会导致轴承磨损、润滑不良，进而引发故障。
2.轴承磨损：轴承长时间运行磨损会导致故障发生。
3.叶片积灰：风机叶片非工作面积灰会导致叶轮质量分布不平衡，引发振动。
4.安装不当：设备安装过程中存在问题，可能导致传动系统故障。
三、主传动系统故障的处理方法1.针对轴承振动：分析振动原因，及时清除叶轮上的积灰，保持风机平衡。
2.针对轴承温度高：检查油质，更换润滑油，确保轴承润滑良好。
3.针对动叶卡涩：定期检查叶片，清除积灰，保持叶片顺畅。
4.针对保护装置误动：检查保护装置设置，排除误动原因。
四、预防主传动系统故障的措施1.定期检查润滑油质，及时更换合格润滑油。
2.加强设备安装质量监管，确保安装正确。
3.定期清理风机叶片积灰，避免叶片不平衡。
4.加强操作人员培训，提高操作水平。
通过以上分析，我们了解到主传动系统故障的类型、原因及处理方法。
数控铣床的主传动系统及结构
主轴电机直接驱动
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电主轴
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主轴部件结构
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1、对数控铣床主轴部件的要求 要求其具有良好的旋转精度、静刚度、抗振性、热稳定性及耐磨性外，由于数控铣床的
转速更 高、功率更大，在上述几方面要求更高、更严 格。
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• 良好的旋转精度 需要配置精密轴承。 对精密、超精密铣床主轴、数控磨床主轴，可采用液体静压轴承和动压轴承，对
较脆，可防止边角受到冲撞而破坏，它适合于结构简单的大中型机床床身。 (3)分块结构 对于结构形状较复杂的大型床身构件，可以把它分成几个形状简单、便于浇铸的部分，
分别浇铸后，再用粘结剂或其他形式连接起来。这样可使浇铸模具的结构设计简化。
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大中型机床的整体床身，制造时需有大型设备。 分离式T形床身，铸造工艺性和加工工艺性都大大改善。前后床身连接处要刮研，连接
时用定位键和专用定位销定位，然后沿截面四周用大螺栓固紧。这样连接的床身，在 刚度和精度保持性方面，基本能满足使用要求。这种分离式 T形床身适用于大中型卧式加工中心。
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c)双列和单列圆锥滚子轴承作为主轴前后支承，径向和轴向刚度高，可承受重载荷,安装 与调整性能好。但限制了主轴的转速和精度的提高，适用于中等精度，低速与重载荷 的数控铣床主轴。
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数控铣床主传动系统及主轴部件结构实例
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升降台的自动平衡装置结构： 第16页/共33页
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床身的刚度： 1、肋板结构对床身刚度的影响 合理设计床身的肋板结构，可提高床身的刚度。 2、床身箱体封砂结构 床身封砂结构是利用肋板隔成封闭箱体结构，将大件的泥芯留在铸件中不清除，利用
数控机床的主传动系统
数控机床的主传动系统一、主传动装置1．数控机床主传动系统的特点（1）转速高、功率大(2）调速范围宽（3）主轴能自动实现无级变速，转速变换迅速可靠（4）数控机床的主轴组件具有较大的刚度、较高的精度和高的耐磨性能（5）在加工中心上，还具有安装刀具和刀具交换所需的自动夹紧装置，以及主轴定向准停装置，以保证刀具和主轴、刀库、机械手的正确啮合。
（6)为了扩大机床功能，一些数控机床的主轴能实现C轴功能（主轴回转角度的控制）2．数控机床主传动装置（1）带有二级齿轮的变速装置确保低速时输出大扭矩，扩大恒功率调速范围，以满足机床重切削时对输出扭矩特性的要求。
（2)采用定比传动装置定比传动装置常用同步齿形带或三角带连接电机与主轴，避免了齿轮传动引起的振动与噪声。
（3）采用电主轴电主轴传动方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构,主轴部件的刚性更好。
但主轴输出扭矩小，电机发热对主轴影响较大,需对主轴进行强制冷却.二、主轴结构1．数控车床主轴部件结构1、5—螺钉；2—带轮连接盘；3、15、16—螺钉；4—端盖；6—圆柱滚珠轴承；7、9、11、12—挡圈；8—热调整套；10、13、17—角接触球轴承；14—卡盘过渡盘；18—主轴；19—主轴箱箱体数控车床主轴部件结构示意图1—驱动爪；2—卡爪；3—卡盘；4—活塞杆；5—液压缸；6、7—行程开关液压驱动动力的自定心夹盘2．数控加工中心（镗、铣床）主轴部件结构（1）刀具夹紧装置和切屑清除装置1－刀架；2－拉钉；3－主轴；4-拉杆；5－碟形弹簧；6－活塞；7－液压缸（或气缸）；8、10－行程开关；9－压缩空气管接头；11－弹簧；12－钢球；13－端面键数控立式加工中心主轴部件（2)主轴准停装置1－多楔带轮；2－磁传感器；3－永久磁铁；4－垫片；5－主轴主轴准停装置的工作原理3．内装电主轴的主轴部件结构1－刀具系统；2、9－捕捉轴承；3、8－传感器；4、7－径向轴承；5－轴向推力轴承；6－高频电动机；10－冷却水管路；11－气－液压力放大器用磁悬浮轴承的高速加工中心电主轴部件1—转子；2—定子；3—箱体；4—主轴数控车床电主轴部件电主轴主要融合了以下技术：（1）高速电机技术其关键技术是高速度下的动平衡。
数控机床的主传动系统
联轴器直接与主轴联接
其优点是结构紧凑，传动效率高，但主轴转速的变化及转矩的输出完全 受电机的限制，随着主轴电机性能的提高，这种形式越来越多地被采用；
内装电机主轴
这种主传动方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴 部件的刚度，主轴转速高，但主轴输出扭矩小，电机发热对主轴的精度 影响较大。
数控机床的主传动系统
1.1 主传动系统的结构与特点 1.数控机床的传动系统 在数控机床的主轴电机、传动元件和主轴构成的具有运动 传动联系的系统称为主传动系统。由于现代数控机床常采用直 流或交流调速电机作为主运动的动力源，主要由电机实现主运 动的变速，使得数控机床的主传动系统的结构大大简化。
1）带有变速齿轮的主传动
排油泵强制排油到恒温邮箱，以达到润滑、冷却的目的。
2．主轴的密封
主轴的密封有接触式和非接触式两种。 接触式: 有摩擦和磨损，发热严重，用于低速主轴。 非接触式: 迷宫式和隙缝式，发热很小，应用广泛。 为保证密封作用，旋转部分与固定部分之间的径向间隙应小于
（a）主轴准停换刀
4.主轴组件的润滑与密封
1）主轴润滑 主轴润滑的作用减少摩擦，降低机床温度，是带走摩擦所产生的热量，
减少机床热变形。机床的润滑凡是主要有以下两种： （1）油气润滑方式。油气润滑是定时定量地把油雾送进轴承空隙中，这
种送油方式是间歇式的；而油雾润滑则是连续供给油雾。 （2）喷注润滑方式。它用较大流量的恒温油喷注到主轴轴承上，然后由
合机床的镗孔车端面头主轴组件。 （5）主轴作旋转运动又作行星运动的主轴组件。
2）主轴端部的结构
主轴端部用于安装刀具或夹持安装工件的夹具。其结构应保证 定位准确，夹紧牢固可靠，能传递足够大的扭矩，安装、拆卸 方便。主轴端部的结构已经标准化，如图3-4所示为六种通用 的结构形式。
数控机床主传动系统
伺服驱动系统的性能决定了数控机床的动态特性和加工精度。
主轴与卡盘
主轴是数控机床主传动系统的输 出部件，它能够带动刀具或工件
旋转。
主轴通常采用高精度轴承和刀具 夹紧装置，以确保加工过程中的
稳定性和精度。
类型与分类
类型
数控机床主传动系统根据其结构和工作原理的不同，可以分为多种类型，如机械主传动系统、液压主 传动系统、电气主传动系统等。
分类
数控机床主传动系统还可以根据其传动方式的不同进行分类，如带传动、链传动、齿轮传动等。不同 类型的数控机床主传动系统具有不同的特点和应用范围，需要根据具体的加工需求和加工条件进行选 择。
主轴定位精度与重复定位精度
主轴定位精度
主轴在特定位置的准确度，决定了加 工零件的尺寸精度。定位精度越高， 加工精度越好。
重复定位精度
主轴在相同位置的重复精度，反映了 主轴运动的稳定性。重复定位精度越 高，主轴运动越稳定。
热稳定性与动态特性
热稳定性
主轴在切削过程中抵抗温度变化的能力，热稳定性越高，加工过程中主轴的性能越稳定。
动态特性
主轴在动态切削过程中的表现，包括振动、噪声等。动态特性越好，切削过程越平稳，加工表面质量越高。
04
主传动系统的控制技术
数控编程与加工技术
数控编程
根据加工需求，使用数控编程语言（如G代码）对机床进行编程，以控制主轴的运动轨 迹和加工过程。
加工工艺
根据工件材料、加工要求和刀具特性，选择合适的加工工艺，如粗加工、半精加工和精 加工等，以确保加工质量和效率。
特点
数控机床主传动系统具有高精度、高 效率、高稳定性等特点，能够满足复 杂、高效、高ห้องสมุดไป่ตู้度的加工需求。
数控机床的主传动系统
01
高精度传动
数控机床主传动系统采用高精度轴承、齿轮等传动元件，确保主轴的高
精度旋转。高精度传动有助于提高加工精度和降低表面粗糙度。
02 03
动态稳定性
主传动系统具备良好的动态稳定性，能够抵抗各种外部干扰和切削力变 化。动态稳定性确保了机床在高速、重负荷切削条件下的稳定运行，提 高加工效率和成品率。
自动化加工
数控机床能够按照预先编程的加工程序，自动完成工件 的切削、钻孔、铣削等各种加工操作。
主传动系统的重要性
机床核心部件
主传动系统是数控机床的核心部件之一，它负责 将电机的动力传递给主轴，从而驱动刀具进行切 削加工。
加工精度和效率
主传动系统的性能直接影响到数控机床的加工精 度和加工效率，因此，对主传动系统进行深入研 究具有重要意义。
传动装置
功能Байду номын сангаас述
传动装置负责将主电机产生的动 力传递到变速机构或主轴，以实
现机床的切削加工。
常见类型
传动装置可采用带传动、链传动 、齿轮传动或同步带传动等方式
。
设计要点
在传动装置的设计过程中，需要 考虑传动效率、传动精度、噪音 、振动、抗冲击能力等因素，确 保传动装置能够满足机床的加工
精度和稳定性要求。
结构特点
主轴通常采用高精度轴承支撑，确保高速旋转时的稳定性 和精度。同时，主轴上还可能配备有冷却系统、润滑系统 、主轴电机等辅助装置。
性能要求
主轴应具有足够的刚度、抗震性和热稳定性，以确保在各 种切削条件下均能保持较高的加工精度和表面质量。
03
主传动系统的工作原理
电动机驱动
电动机选择
数控机床主传动系统通常采用交 流伺服电动机或直流伺服电动机 作为动力源，以满足高精度、高 速度和高刚度的要求。
第3章数控机床的主传动系统
第3章数控机床的主传动系统
THK6380加工中心主轴部件结构图
•拆•1234567891下..0拆将拆切拆抽.与分下主卸卸断下出主解液联主轴凸前机套主轴主压接轴向轮支床筒轴相轴缸座箱左，撑动、右连刀，螺盖移抽主力垫端的具及钉出出件电圈的气自相及凸主源、轴管动连联轮轴，碟向油•夹的接两拆拆簧定管紧油座边下位装管的卸主套置螺轴工前端艺盖、拆下主轴后端防护罩，
• 图3-41是CK7815型数控车床主轴部件结构图 • 拆卸及调整过程 • 拆卸与调整过程需要注意的事项
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第3章数控机床的主传动系统
•图3-41 CK7815型数控车床主轴部件结构图
•TIANJIN •中德培训中心
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第3章数控机床的主传动系统
•CK7815型数控车床主轴部件拆卸及调整过程
拨叉来完
成。图3-
3是三位
液压拨叉
的原理图。
•图3-3 三位液压拨叉工作原理图
•1、5－液压缸； 2－活塞杆； 3－拨叉； 4－套筒
。
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第3章数控机床的主传动系统
4．电磁离合器变速
电磁离合器是应用电磁效应接通或切断运动的元件， 由于它便于实现自动操作，并有现成的系列产品可供
选用，因而它已成为自动装置中常用的操纵元件。
图3-1 主轴功率转矩特性
2．分段无级变速 (1)带有变速齿轮的主传动(见图3-2a)。 (2)通过带传动的主传动(见图3-2b) 。 (3)用两个电动机分别驱动主轴 (见图3-2c) 。
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第3章数控机床的主传动系统
3．液压拨叉变速机构
带有齿轮
传动的主
传动系统
中，齿轮
的换挡主
写出主轴传动系统的传动结构式
智能化
智能化技术如传感器、控制系统和人 工智能的应用，使主轴传动系统能够 实现自适应控制和远程监控，提高设 备的自动化和智能化水平。
绿色环保
随着环保意识的提高，主轴传动系统 也在朝着绿色环保方向发展，采用节 能技术和环保材料，降低能耗和减少 对环境的影响。
05 主轴传动系统的维护和保养
CHAPTER
造纸机械
在造纸机械中，主轴传动系统 用于驱动各种工作辊和压榨辊
，完成纸张的制造和加工。
主轴传动系统的发展趋势
高效化
随着制造业对生产效率的追求，主轴 传动系统正朝着高效化方向发展，以 提高加工速度和降低能耗。
模块化
为了满足不同应用领域的个性化需求， 主轴传动系统正朝着模块化方向发展， 通过模块的组合和替换，实现系统的 灵活配置和定制化。
主轴
主轴是机床的主要旋转部件，用于安装刀 具并传递切削力。主轴的结构和精度直接 影响加工精度和刀具寿命。
传动轴
传动轴用于将动力从动力源传递到主轴， 通常采用高精度、高刚性的传动轴，以保 证主轴的旋转精度和稳定性。
03 主轴传动系统的传动结构式
CHAPTER
齿轮传动
01
02
03
齿轮传动的特点
齿轮传动是一种常见的机 械传动方式，具有传动效 率高、传动比准确、使用 寿命长等优点。
谢谢
THANKS
主轴传动系统的传动结构式
目录
CONTENTS
• 引言 • 主轴传动系统概述 • 主轴传动系统的传动结构式 • 主轴传动系统的应用和发展趋势 • 主轴传动系统的维护和保养
01 引言
CHA传动系统是机床中重要的组 成部分，负责将动力传递给主轴 ，使其能够实现旋转运动。
数控机床主传动系统概述
数控机床主传动系统概述主运动系统是指驱动主轴运动的系统，主轴是数控机床上带动刀具和工件旋转，产生切削运动的运动轴，它往往是数控机床上单轴功率消耗最大的运动轴。
其主要功用有：① 传递动力，传递切削加工所需要的动力；② 传递运动，传递切削加工所需要的运动；③ 运动掌握，掌握主运动运行速度的大小、方向和起停。
与进给伺服系统相比，它具有转速高、传递的功率大等特点，是数控机床的关键部件之一，对它的运动精度、刚度、噪声、温升、热变形都有较高的要求。
1.对主运动系统的要求动力功率高由于对高效率的要求日益增长，加之刀具材料和技术的进步，大多数NC机床均要求有足够高的功率来满意高速强力切削。
一般NC 机床的主轴驱动功率在3.7kW～250kW之间。
调速范围宽除了功率方面的要求外，还应使主轴转速具有足够大的调整范围。
调速范围是指最高转速与最低转速之比，即：Rn=nmax/nmin在主运动系统中调速范围有恒扭矩、恒功率调速范围之分，如图5-1所示，在基本转速(额定转速nc )以下是恒转速调速范围，通过调整电枢电压来实现，在nc以上是恒功率调速，通过调磁调速。
而且现在恒功率调速范围尽可能大，以便在尽可能低的速度下，利用其全功率(在低速时往往由于电流的限制，只能进行恒扭矩调速。
由于加工一些难加工材料所需求的转速范围相差很大，例如，钛需要低速加工，而铝合金材料却需要高速加工，而采纳齿轮变速箱扩大变速范围的方法已不能满意要求。
掌握功能的多样化由于NC机床的种类繁多，不同的机床对主轴功能有不同的要求。
如：NC车床车螺纹时要求有同步掌握功能；加工中心为了能进行自动换刀需要主轴准停功能；NC车床和NC磨床在进行端面加工时，为了保证端面加工的粗糙度要求，要求接触点处的线速度为恒值，需要恒线速切削功能；还有些NC机床有C轴掌握功能。
性能要求高对主轴电机的性能要求如下：①电机抗过载力量强，要求有较长时间(1～30min)和较大倍数的抗过载力量；②在断续负载下，电机转速波动要小；③速度响应要快，升降速时间要短；④电机温升低，振动和噪音小；⑤牢靠性高，寿命长，维护简单；⑥体积小，重量轻，与机床联接简单。
数控机床的主传动系统
性能要求高
电机过载能力强。要求有较长时间 (1~30min)和较大倍数的过载能力
在断续负载下，电机转速波动要小。 速度响应要快，升降速时间要短。 电机温升低，振动和噪音小，精度要高。 可靠性高，寿命长，维护容易。 要具有抗振性和热稳定性。 体积小，重量轻，与机床联接容易。
液体静压滑动轴承主要应用于主轴高转速、 高回转精度的场合，如应用于精密、超精 密的数控机床主轴、数控磨床主轴。
4 、 主轴准停装置
主轴准停也叫主轴定向。在加工中心等数控机 床上，由于有机械手自动换刀，要求刀柄上的 键槽对准主轴的端面键上，因此主轴每次必须 停在一个固定准确的位置上，以利于机械手换 刀。所以，主轴上必须设有准停装置。主轴准 停装置分为机械式准停、电气式准停。
二、数控机床的主轴部件
主轴部件是主运动的执行件，它夹持 刀具或工件，并带动其旋转。 功用：
夹持工件或刀具实现切削运动； 传递运动及切削加工所需要的动力。 组成： 主轴、支承、传动零件、装夹刀具或工 件的附件及辅助零部件。
要求： 主轴的精度要高。包括运动精度(回转精 度、轴向串动)、和安装刀具或夹持工件 的夹具的定位精度(轴向、径向)。 部件的结构刚度和抗振性好。 较低的运转温升以及较好的热稳定性。 部件的耐磨性和精度保持性好。 自动可靠的装夹刀具或工件
（3）机床基础件，通常指床身、底座、立柱、滑 座、工作台等。其功用是支承机床本体的零、部件， 并保证这些零、部件在切削加工过程中占有的准确 位置。
一、概述
1、概念 主运动是机床实现切削的基本运动。即驱动主轴运动 的系统。在切削过程中，它为切除工件上多余的金属 提供所需的切削速度和动力，是切削过程中速度最高、 消耗功率最多的运动。 主传动系统是：由主轴电机经一系列传动元件和主轴 构成的具有运动、传动联系的系统。 数控机床的主传动系统包括：主轴电动机、传动装置、 主轴、主轴轴承、主轴定向装置。
主传动系统
1.4数控机床的主传动系统1.4.1概述数控机床的主传动系统包括主轴电动机、传动系统和主轴组件，与普通机床的主传动系统相比，结构比较简单，这是因为变速功能全部或大部分由主轴电动机的无级调速来承担，省去了繁杂的齿轮变速机构，有些只有二级或三级齿轮变速系统用以扩大电动机无级调速的范围。
1.对主传动系统的要求(1)调速范围各种不同的机床对调速范围的要求不同。
多用途、通用性大的机床要求主轴的调速范围大，不但有低速大转矩功能，而且还要有较高的速度，如车削加工中心；而对于专用数控机床就不需要较大的调速范围，如数控齿轮加工机床、为汽车工业大批量生产而设计的数控钻镗床；还有些数控机床，不但要求能够加工黑色金属材料，还要加工铝合金等有色金属材料，这就要求变速范围大，且能超高速切削。
(2)热变形电动机、主轴及传动件都是热源。
温升低、热变形小是对主传动系统要求的重要指标。
(3)主轴的旋转精度和运动精度:主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷、低速转动条件测量主轴前端和距离前端300mm处的径向圆跳动和端面圆跳动值。
主轴在工作速度旋转时测量上述的两项精度称为运动精度。
数控机床要求有高的旋转精度和运动精度。
(4)主轴的静刚度和抗振性由于数控机床加工精度较高，主轴的转速又很高，因此对主轴的静刚度和抗振性要求较高。
主轴的轴颈尺寸、轴承类型及配置方式，轴承预紧量大小，主轴组件的质量分布是否均匀及主轴组件的阻尼等对主轴组件的静刚度和抗振性都会产生影响。
(5)主轴组件的耐磨性主轴组件必须有足够的耐磨性，使之能够长期保持良好的精度。
凡机械摩擦的部件，如轴承、锥孔等都应有足够高的硬度，轴承处还应有良好的润滑。
2.主轴传动方式目前，主传动系统大致可分为以下大类。
（1）带有变速齿轮的主传动图1-16如图1-16所示，通过少数几对齿轮降速，以满足主轴低速时对扭矩特性的要求。
数控机床在交流或直流电机无级变速的基础上配以齿轮变速，使之成为分段无级变速。
普通车床主传动系统设计
普通车床主传动系统设计普通车床是机械加工中最基本的一种机床，其主要作用是将工件加工成所需的形状和尺寸。
主传动系统是车床的核心部分，其功能是将电机的旋转运动转换成车床主轴的旋转运动，是车床实现加工操作的关键。
一、主传动系统的组成部分主传动系统主要由电机、联轴器、变速器和主轴组成。
电机是主传动的核心，一般选用变频电机，具有启动快、转速调节范围广、运行平稳等优点。
联轴器是连接电机和变速器的部件，其主要作用是进行动力传递，并能够消除轴线不一致时的振动和噪声。
变速器则可以通过调整传动比来改变主轴转速，以适应不同的加工需求。
主轴是车床最重要的部件之一，它直接影响到车床的精度和效率。
1. 可靠性原则主传动系统是车床的核心部分，其可靠性直接影响到车床的使用效果和寿命。
因此，在设计主传动系统时，必须考虑到各个组成部分的可靠性，选用优质的电机、联轴器等部件，确保其经久耐用。
2. 精度原则车床主轴的精度直接影响到加工件的精度和质量，因此，主传动系统的设计必须以提高精度为目标。
在选用传动部件时，应尽可能选择精度高、转矩大的产品，以提高主轴的运转精度和稳定性。
3. 实用性原则主传动系统的设计应以加工件的要求为依据，类型不同的加工件对主轴转速要求也不同，因此，设计师必须根据实际需求选择变速器和电机等组成部件，并调整传动比例来满足不同的加工要求。
4. 经济性原则在主传动系统的设计过程中，必须综合考虑成本和效益，在可达到要求的前提下，尽可能选用价格合理的传动部件。
1. 确定加工件要求根据加工件的形状和尺寸，确定主轴转速和转矩等工作参数。
2. 选择电机和联轴器根据主轴的工作参数，选用合适的电机，并配以适当的联轴器，以确保转速和转矩的稳定和可靠传递。
3. 选择变速器根据加工件要求和主轴转速的范围，选择合适的变速器，以调节主轴的转速和提高加工效率。
4. 设计主轴根据实际需要，设计主轴的长度、直径、材料等参数，以保证其稳定、精度高和使用寿命长。
数控机床的主传动系统
目前，主轴准停装置很多，主要分为机械式和电气式两种。传统的做 法是采用机械挡块等来定向。图5-26为V形槽轮定位盘准停装置原理图 ，在主轴上固定一个V形槽定位盘，使V形槽与主轴上的端面键保持所 需要的相对位置关系。当主轴需要停车换刀时，发出降速信号，主轴转 换到最低速运转，时间继电器开始动作，并延时4～6s后，无触点开关1 接通电源，当主轴转到图示位置即V形槽轮定位盘3上的感应块2与无触 点开关1相接触后发出信号，使主轴电动机停转。另一延时继电器延时 0.2～0.4s后，压力油进入定位液压缸下腔，使定向活塞向左移动，当定 向活塞上的定向滚轮5顶入定位盘的V形槽内时，行程开关LS2发出信号 ，主轴准停完成。若延时继电器延时1s后行程开关LS2仍不发信号，说 明准停没完成，需使定向活塞 6后退，重新准停。当活塞杆向右移到位 时，行程开关LS1发出定向滚轮5退出凸轮定位盘凹槽的信号，此时主轴 可启动工作。
图5-29 电主轴部件 1-转子 2-定子 3-箱体 4-主轴
电主轴的出现大大简化了主运动系统结构，实现了所谓的“零传动”，它具有结 构紧凑、重量轻、惯性小、动态特性好等优点，并可改善机床的动平衡，避免振动 和噪声，在超高速切削机床上得到了广泛的应用。
图示为刀具的夹紧状态，碟形弹簧13通过拉杆7，双瓣卡爪5，在内 套21的作用下，将刀柄的尾端拉紧。当换刀时，要求松开刀柄，此时， 在主轴上端油缸的上腔A通入压力油，活塞14的端部即推动拉杆7向下移 动，同时压缩碟形弹簧13，当拉杆7下移到使卡爪5的下端移出套筒时， 在弹簧6的作用下，卡爪张开，喷气头20将刀柄顶松，刀具即可由机械 手拔出。待机械手将新刀装入后，油缸12的下腔通入压力油，活塞14向 上移，碟形弹簧伸长将拉杆7和卡爪5拉着向上，卡爪5重新进入套筒21 ，将刀柄拉紧。活塞14移动的两个极限位置都有相应的行程开关作用， 作为刀具松开和夹紧的回答信号。
数控车床的主传动系统的特点及结构
主转动系统是实现现实车床主运动的传动系统。
具有稳定的速比和一定的变速范围，并可以在一定的范围内实现恒线速度运转，以适应不同的刀具材料和零件材料、零件不同形状、尺寸对加工参数的不同需求，并能方便地实现运动的开停、变速、换向和制动等。
数控车床主传动系统主要包括电动机、传动系统和主轴部件。
它与普通车床的主传动系统相比在结构上更为简单，传动链大大缩短，变速功能全部或大部分由主轴电动机无极调速来实现，省掉复杂的齿轮变速机构。
目前大部分数控车床只有二级或三级齿轮变速系统，主要以扩大电动机无极调速的范围。
一、数控车床主动传动系统的特点1．主轴变速迅速可靠，变速范围宽。
由于采用直流或交流主轴电动机的调试系统日趋完善，所以不仅能够方便地实现宽范围无极变速，而且减少了中间传递环节，提高了变速控制的可靠性，从而获得最佳的生产效率、加工精度和表面的质量。
2．转速高、功率大。
主传动系统能够让数控车床获得较大的切削参数性能，进行大功率切削，实现高效率加工。
3．具有良好的精度保持性。
主轴组件的耐磨性高，轴承、锥孔等都有足够的硬度，凡有机械摩擦的部位有良好的润滑系统作保证，因此数控车床主传动系统能够保证很高的主传动精度，并可以长久保持。
二、数控车床的主轴驱动系统数控车床的调速是按照M指令自动执行的，因此，变速机构必须适应自动操作的要求。
在主传动系统中，多采用交流主轴电动机或直流主轴电动机无极调速系统。
为了扩大主传动系统的调速范围，并且适应低速大转矩的要求，采用齿轮有级调速和电动机无极调速相结合的调速方式。
数控车床主传动系统主要有四种配置方式1. 带有变速齿轮的主传动大、中型数控车床采用这种变速方式，即通过少数几对齿轮降速传动，其设计主要是为了扩大输出转矩，以满足主轴低速时对输出转矩特性的要求。
数控车床在交流或直流电动机无级变速的基础上配以齿轮变速，可以实现分段无级变速。
滑移齿轮的移位大都采用液压缸加拔叉。
或者直接由液压缸带动齿轮。
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主传动系统
本项目主要对数控机床的主要部件及其功用加以阐述，使学习者对数控机床作进一步了解，为下一步熟悉各种数控机床并具备操作技能打好机床结构方面的基础。
数控车床的主传动系统一般采用直流或交流无级调速电动机，通过皮带传动，带动主轴旋转，实现自动无级调速及恒线速度控制。
主轴部件是机床实现旋转运动的执行件，结构如图2-9所示，其工作原理如下：
交流主轴电动机通过带轮15把运动传给主轴7。
主轴有前后两个支承。
前支承由一个圆锥孔双列圆柱滚子轴承11和一对角接触球轴承10组成，轴承11用来承受径向载荷，两个角接触球轴承一个大口向外（朝向主轴前端），另一个大口向里（朝向主轴后端），用来承受双向的轴向载荷和径向载荷。
前支撑轴的间隙用螺母8来支撑。
螺钉12用来防止螺母8回松。
主轴的后支承为圆锥孔双列圆柱滚子轴承14，轴承间隙由螺母1和6来调整。
螺钉17和13是防止螺母1和6回松的。
主轴的支承形式为前端定位，主轴受热膨胀向后伸长。
前后支承所用圆锥孔双列圆柱滚子轴承的支承刚性好，允许的极限转速高。
前支承中的角接触球轴承能承受较大的轴向载荷，且允许的极限转速高。
主轴所采用的支承结构适宜低速大载荷的需要。
主轴的运动经过同步带轮16和3以及同步带2带动脉冲编码器4，使其与主轴同速运转。
脉冲编码器用螺钉5固定在主轴箱体9上。