数控机床主传动系统及主轴设计.

合集下载

CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计

__届毕业（设计）论文题目CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计专业班级学号学生姓名随笔客指导教师指导教师职称学院名称机电工程学院完成日期： 2014 年 5 月 25日CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计CK6140 CNC lathe main drive system and feed servo system design学生姓名指导教师摘要本文介绍了CK6140数控车床的组成及工作原理，对数控机床的主要组成部分：机床主轴箱，进给伺服系统及主轴PLC控制进行了总体的设计及其详细设计。

数控机床是现代机电一体化的典型产品，对提高零件的加工质量和加工效率具有较好的作用。

在本次设计中，主要完成了以下工作：根据给出的要求，首先确定设计要求给出的已知条件确定电机的型号和功率，传动系统的布局，变速方式，开停方式，换向方式，制动方式及齿轮的排列与布置。

然后根据转速范围及级数确定它的转速图、各齿轮的齿数和传动系统简图。

在根据已确定传动比来确定带传动。

通过轴的初步设计，进行齿轮的设计和校核。

选取相应的轴承和键，进行轴的具体设计和校核，键和轴承的设计和校核。

最后进行装配图和各个零件图的绘制，完成主轴箱的设计。

然后完成伺服系统的设计。

在对进给伺服系统进行设计时，要确定进给传动系统的传动方式及控制系统的形式。

设计中，选择进给伺服系统为开环控制系统。

通过给定的参数选择好步进电机的步距角可确定传动齿轮的传动比及滚珠丝杆的导程。

设计的进给伺服系统能够满足设计任务的要求。

关键词：数控机床主轴箱进给伺服系统AbstractThis thesis introduced the constitution and working principle of CK6140 machine tool，the primarily parts of NC machine tool designed：including proceeds the total design and detailed design. NC machine tool is a modern machine to give or get an electric shock the integral whole the typical model of technique the processing of product, right exaltation spare parts the quantity with process the efficiency to have the good function. In this design,primarily completed following work.According to the timetable to design. First identified design requirements given the known conditions determine the type and electrical power, drivetrain system layout, speed change, stop the way for the way braking and gear configuration and the way layout. Based on rotational speed and scope of the class to determine its rotational speed maps, the various gear and drivetrain system Chishu sketch. In accordance with established transmission belt transmission than to determine. Through axle of the preliminary design, gear design and verification. The bearings and get used to a specific axle design and verification, design and verification keys and bearings. Final assembly of the various parts and mapping. Completed the design of headstock.Then completing the design of the servomechanism system. In designing of servo system, we can determine driving mode of driving system and controlling mode of controllingsystem,choosing the servo system for opening wreath control the system.Passing the parameter to settle the choice the good step the step for the electrical engineering the distance cape can make sure to spread to move the spreading of wheel gear to move the radio the roll the bead silk the think stick's lead. Design of into give the servo system can satisfy to designthe request of the mission.Keywords：NC Machine Tool；Axis Housing；Servomechanism目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章卧式数控车床简介 (1)1.1数控车床简介 (1)1.2 CK6140介绍及设计说明 (2)1.3设计任务 (3)第二章 CK6140总体设计计算 (6)2.1总体设计要求 (6)2.2机床的总体布局的确定 (7)2.3换向方向的选择 (7)2.4开停方式选择 (8)2.5 制动方式选择 (8)2.6 齿轮布置与排布 (8)2.7 变速方式选择 (9)2.8进给系统的组成及选用 (10)第三章主变速箱总体设计 (12)3.1电机的选用 (12)3.2传动方案的拟定 (15)3.3确定各级的转速.................................... 错误!未定义书签。

(完整版)数控车床主轴设计

绪论随着市场上产品更新换代的加快和对零件精度提出更高的要求，传统机床已不能满足要求。

数控机床由于众多的优点已成为现代机床发展的主流方向。

它的发展代表了一个国家设计、制造的水平，在国内外都受到高度重视。

现代数控机床是信息集成和系统自动化的基础设备，它集高效率、高精度、高柔性于一身，具有加工精度高、生产效率高、自动化程度高、对加工对象的适应强等优点。

实现加工机床及生产过程的数控化，已经成为当今制造业的发展方向。

可以说，机械制造竞争的实质就是数控技术的竞争。

本课题的目的和意义在于通过设计中运用所学的基础课、技术基础课和专业课的理论知识，生产实习和实验等实践知识，达到巩固、加深和扩大所学知识的目的。

通过设计分析比较机床的某些典型机构，进行选择和改进，学习构造设计，进行设计、计算和编写技术文件，达到学习设计步骤和方法的目的。

通过设计学习查阅有关设计手册、设计标准和资料，达到积累设计知识和提高设计能力的目的。

通过设计获得设计工作的基本技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造一定的条件。

一、设计题目及参数1.1 题目本设计的题目是数控车床的主轴组件的设计。

它主要由主轴箱，主轴，电动机，主轴脉冲发生器等组成。

我主要设计的是主轴部分。

主轴是加工中心的关键部位，其结构优劣对加工中心的性能有很大的影响，因此，在设计的过程中要多加注意。

主轴前后的受力不同，故要选用不同的轴承。

1.2参数床身回转空间400mm尾架顶尖与主轴端面距离1000mm主轴卡盘外径Φ200mm最大加工直径Φ600mm棒料作业能力50～63mm主轴前轴承内和110～130mm最大扭矩480N·m二、主轴的要求及结构2.1主轴的要求2.1.1旋转精度主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷，低转速的条件下，主轴前端工件或刀具部位的径向跳动和轴向跳动。

主轴组件的旋转精度主要取决于各主要件，如主轴、轴承、箱体孔的的制造，装配和调整精度。

CK6140数控车床主传动系统设计

CK6140数控车床主传动系统设计数控车床的主传动系统是整个机床的核心组成部分，它主要由主轴、主轴驱动装置和主动工具头等组成。

设计一个稳定可靠的数控车床主传动系统，需要考虑诸多因素，如主轴精度、刚度、转速范围、加工能力等。

首先，主轴是数控车床主传动系统的核心部件，其精度和刚度直接影响到整个机床的加工质量。

主轴通常由高强度、高刚性的合金钢材料制成，并通过精密加工和热处理工艺提高其表面质量和硬度。

主轴的设计应考虑转动稳定性、轴向和径向刚度等因素，以确保在高速运转和大负载下能保持较小的振动和变形。

其次，主轴驱动装置主要是通过电机将动力传递给主轴，实现车床的加工运行。

常见的主轴驱动装置包括皮带传动、齿轮传动、液压传动等。

不同的传动方式具有不同的特点，需要根据数控车床的具体要求进行选择。

同时，主轴驱动装置还需要考虑电机的功率、转速调节范围、动态响应性能等因素，以满足不同加工工艺和加工材料的需求。

另外，主动工具头也是数控车床主传动系统的重要组成部分。

主动工具头一般由进给系统和切削工具组成，其主要功能是控制刀具的进给速度和刀具路径，实现工件的加工。

进给系统通常由伺服电机、滚珠丝杠等组成，将电机的旋转运动转化为刀具的直线运动。

切削工具的选择要根据不同的加工工件和加工要求进行，可以是转动刀具、切削刀具或磨削工具等。

除了上述部件，数控车床主传动系统的设计还需要考虑其控制方式和辅助装置。

传统的数控车床主传动系统采用闭环控制，通过编码器和反馈系统实现对主轴和主动工具头运动的精确控制。

辅助装置如冷却系统、润滑系统、自动换刀系统等，可以提高加工效率和工作环境的安全性。

总的来说，设计一个稳定可靠的数控车床主传动系统需要充分考虑主轴精度、刚度，主轴驱动装置的选择，主动工具头的设计以及控制方式和辅助装置的配置等因素。

只有在满足加工要求的前提下，才能实现高效、精确和安全的数控车床加工操作。

数控车床的主传动系统设计PPT

详细描述
在进行动态特性分析时，需要考虑主轴的转速、转矩和刚度等参数，以及传动系统的固有频率和阻尼比等特性。通过分析这些参数，可以评估主传动系统在加工过程中的稳定性，预测可能出现的振动和噪声问题，并采取相应的措施进行优化设计。
强度与刚度分析
总结词
强度与刚度分析是评估主传动系统在承受外力和变形时的性能表现，以确保系统的可靠性和稳定性。
总结词：传统设计
详细描述：该实例介绍了一种传统的数控车床主传动系统设计，主要采用齿轮传动和链传动组合的方式，具有结构简单、可靠性高的优点，但效率较低，适用于一般加工需求。
实例二：主传动系统的改进设计
总结词：优化设计
详细描述：该实例针对传统主传动系统的不足，进行了优化改进。采用新型轴承和材料，提高了传动效率和稳定性，减少了维护成本，适用于高精度、高效率的加工需求。
设计目的和意义
设计目的
设计出高效、稳定、可靠的数控车床主传动系统，满足加工精度和效率的要求，提高生产效率和产品质量。
意义
主传动系统设计的优劣直接影响到数控车床的性能和加工精度，进而影响到整个机械制造行业的生产水平和产品质量。因此，对数控车床主传动系统进行合理设计，对于提高机械制造行业的整体水平具有重要意义。
要点二
详细描述
在进行热特性分析时，需要考虑主轴的转速、切削力和材料导热系数等参数。通过建立热传导模型，可以预测主传动系统在不同工况下的温度变化和热变形情况。根据分析结果，可以采取相应的散热措施和热补偿技术，提高系统的热稳定性和加工精度。
06 主传动系统实例分析
实例一：某型号数控车床主传动系统设计
高耐磨材料
选用高耐磨材料，如陶瓷和硬质合金，以提高主传动系统的使用寿命和可靠性，减少维护成本。

数控车床主传动机构设计方案

数控车床主传动机构设计方案数控车床是现代机械加工行业中的重要设备之一，其精度和效率对整个制造业具有重要的影响。

其中主传动机构是数控车床最关键的组成部分之一，直接影响到机床的性能和加工效果。

因此，本文将就数控车床主传动机构设计方案进行探讨。

首先，我们需要明确数控车床主传动机构的基本功能，即转换电机的旋转运动为切削刀具和工件之间的相对运动。

主传动机构的设计应该考虑到以下因素：1. 传动效率：主传动机构传递电机动力的效率决定了数控车床的加工效率和耗能情况。

因此，应该选用能够提供高传递效率的传动方式，如同步带传动系统或齿轮传动系统。

2. 稳定性和可靠性：对于高速运转的机床来说，稳定性和可靠性至关重要。

传动系统的设计应该能够减少振动和噪音，并且能够确保长期的可靠运行。

3. 正确的转速调节：数控车床需要能够实现旋转速度的精确定位和调节，以适应不同的加工要求。

因此，设计应该考虑涉及到反馈机制的电子速度控制。

4. 耐磨性和寿命：机床的传动系统在高负荷下工作，同时其精度和寿命有着极其重要的关系。

因此，应该选用经测试的高强度、低磨损材料来构建主传动机构。

综上所述，我们可在以下两个方面，对数控车床主传动机构进行设计方案的讨论：方案一：同步带传动系统在同步带传动系统中，电机的运动通过同步齿轮和同步带传递到机床主轴。

同步带传动设计的优点如下：1. 可靠性好。

同步齿轮连接方式使得同步带具有较强的耐久性和抗扭曲性。

2. 维护简单。

使用同步齿轮和带轮而不是齿轮齿条，可以减少机床本身的维护和潜在的问题。

3. 噪音低。

同步带传动系统相比于齿轮传动系统拥有更少的接触点，因而可以降低机床的噪声。

4. 成本低。

同步带传动的制作成本比齿轮更为便宜。

缺点：1. 接触作用较小。

传动效率不如齿轮传动系统高。

2. 需要更加频繁地更换同步带摩擦面，因为它们的磨损速度较快。

方案二：齿轮传动系统在齿轮传动系统中，机床主轴由电动机通过齿轮连接传动给。

因此，齿轮传动设计的优点如下：1. 能够提供高传动效率。

第二节数控机床主传动系统

电磁离合器—— 应用电磁效应接通或切断运动的元件，便于实现自动操作，已成为自动装置中常用的执行元件。
电磁离合器用于数控机床的主传动时，能简化变速机构，通过若干安装在各传动轴上的离合器的吸合和分离的不同组合来改变齿轮的传动路线，实现主轴的变速。
例子： 1、数控镗床主轴箱中使用的无滑片式电磁离合器。 2、啮合式电磁离合器（亦称为牙嵌入电磁离合器）。
第二节数控机床主传动系统
一、数控机床的主传动变速二、数控机床的主轴部件三、数控机床的主轴材料和热处理四、主轴内刀具自动夹紧、切屑清除装置五、主轴准停装置
一、数控机床的主传动变速
一）数控机床变速方式二）数控机床主传动系统的三种配置方式
1、带变速齿轮的主传动液压拨叉变速电磁离合器
2、通过皮带传动的主传动 3、由调速电机直接驱动的主传动三）数控机床主传动装置的特点四）主传动变速设计
结构特点：是在摩擦面上做成一定的齿形，以提高所能传递的力矩。当线圈1通电后，带有端面齿的衔铁2被引吸和磁轭8的端面齿互相啮合。衔铁2又通过渐开线齿形花键与定位环5联接，再通过螺钉7传递给齿轮（图中未示出）。其中，隔离环6是为了防止磁力线从传动轴通过构成回路，而削弱电磁吸力。衔铁2和定位环5采用渐开线花键联结，保证了衔铁与传动轴的同轴度，使端面齿能更可靠地啮合。采用螺钉3和压力弹簧4的结构能使离合器的安装方式不受限制，不管衔铁使水平还是垂直、向上还是向下，安装都能保证合理的齿面间隙。
无滑片式电磁离合器：
优点：省去了电刷，避免了磨损和接触不良所带来的故障，因比较适用于高速运转的主运动系统。由于采用摩擦片来传递扭矩，所以允许不停车变速。
缺点：变速时产生大量的摩擦热；且由于线圈和铁芯是静止不动的，因此必须在旋转的套筒上安装滚动轴承7，这样加大了离合器的的径向尺寸。此外，这种摩擦离合器的磁力线（图中的虚拟）通过钢质的摩擦片，在线圈断电之后会有剩磁，增加了离合器的分离时间。

数控机床的主传动方式

数控机床的主传动方式数控机床的主传动方式有多种，常见的有伺服电机驱动方式、主轴伺服驱动方式和液压驱动方式。

1. 伺服电机驱动方式：伺服电机驱动方式是数控机床最常见的主传动方式之一。

伺服电机是一种特殊的电机，它能够根据控制信号精确地控制转速和位置。

在数控机床中，伺服电机通常用于驱动主轴、进给轴和其他重要的运动部件。

采用伺服电机驱动方式的数控机床具有运动精度高、响应速度快、动态性能好的优点，广泛应用于高精度加工领域。

2. 主轴伺服驱动方式：主轴伺服驱动方式是一种专门针对主轴进行优化设计的传动方式。

在数控机床中，主轴承担着主要的加工任务，因此主轴伺服驱动方式的设计对于整个机床的加工质量和效率具有重要影响。

主轴伺服驱动方式通常采用伺服电机和蜗轮蜗杆传动机构，通过伺服系统的精确控制来实现主轴的旋转运动。

采用主轴伺服驱动方式的数控机床具有转速范围宽、加工效率高、加工精度好的优点。

3. 液压驱动方式：液压驱动方式是一种利用液压系统实现主传动的方式。

液压驱动方式适用于大型数控机床，特别是用于锻压、冲压、剪切等需要大力矩和力量的加工任务。

液压驱动方式主要通过液压泵、液压缸和液压阀等液压元件实现主传动，具有输出力矩大、传动平稳、可靠性高的优点。

在液压驱动方式下，数控机床能够实现高压、高速、重载的大功率加工任务，适用于重型加工领域。

除了以上主要的传动方式，还有一些其他的传动方式，如：齿轮传动、带传动、链传动等，这些传动方式在一些特定的数控机床中也有应用。

需要根据具体的数控机床的加工任务和要求来选择合适的主传动方式，以实现高效、精密的加工。

第3章数控机床主传动系统设计

3.3无级变速传动链的设计

数控机床的主运动广泛采用无级变速。无级变速优势：在一定范围内，转速(或速度)能连续地变换，从而获取最有利的切削速度。数控机床一般都采用由直流或调速电动机作为驱动源的电气无级调速。

(2)主要设计内容:
拟定结构式或结构网; 拟定转速图，拟定各传动副的传动比; 确定带轮直径、齿轮齿数; 布置、排列齿轮，绘制传动系统图。

3. 2 分级变速主传动系统设计

3. 2. 1转速图的概念
转速图由“三线一点”组成，即传动轴线、转速线、传动线和转速点。
3. 2 分级变速主传动系统设计
由Z, φ, n1可知主轴的各级转速应为: 31.5, 45, 63, 90, 125, 180, 250，500、710、 1000、1400。

2)变速组和传动副数的确定 :
变速组和传动副数可能的方案有: 12=4×3 12=3×4 12=3×2×2 12=2×3×2 12=2×2×3
3. 2 分级变速主传动系统设计

②绘制转速图: A、本例所选定的结构式共有三个变速组，变速机构共需4根轴，加上电动机轴共5根轴，(电动机到I轴为定比带传动)故转速图需5条竖线。主轴共12级转速，电动机轴转速与主轴最高转速相近，故需 12条横线。然后，标注主轴的各级转速及电动机轴的转速。
3. 1 主传动系统设计概述

（2)按传动装置类型可分为机械传动装置液压传动装置电气传动装置以及它们的组合
3. 1 主传动系统设计概述

(3)按变速的连续性可以分为分级变速传动和无级变速传动。分级变速传动是在一定的变速范围内均匀、离散地分布着有限级数的转速，变速级数一般不超过20~30级。分级变速传动方式有滑移齿轮变速、交换齿轮变速和离合器(如摩擦片式、牙嵌式、齿轮式离合器)变速。

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。

数控车床主传动系统的设计资料

数控车床主传动系统的设计资料1.传动方式：数控车床的主传动系统主要采用齿轮传动、皮带传动或蜗杆传动等方式实现。

齿轮传动具有传动效率高、传动比稳定等特点，适合数控车床的高精度加工。

皮带传动具有传动平稳、减震降噪等特点，适合一些对噪音要求较高的场合。

蜗杆传动则适用于需要大扭矩输出和自锁性能的情况。

2.主轴转速范围：数控车床的主传动系统需要设计具有较宽的主轴转速范围，以满足不同加工需求。

主轴转速范围的设计取决于工件材料的加工硬度、所需表面光洁度和所使用的刀具类型等因素。

通常情况下，数控车床的主轴转速范围可以从几十转/分钟到上万转/分钟。

3.主轴扭矩输出：数控车床主传动系统需要设计具有较大的主轴扭矩输出，以满足加工过程中的切削力需求。

主轴扭矩输出的设计取决于工件材料的加工硬度、切削类型和所使用的刀具等因素。

通常情况下，数控车床主轴扭矩输出可以达到几百牛·米以上。

4.切削力平衡：数控车床主传动系统需要设计具有良好的切削力平衡性能，以保证加工过程中的稳定性和精度。

切削力平衡的设计需要考虑主轴和工件的质量平衡、刀具的质量和刀具夹持方式等因素。

同时，还需要考虑冷却液的引入和排出，以保证加工过程中的冷却和润滑效果。

5.变速机构：6.轴向和径向刚度：数控车床主传动系统需要设计具有良好的轴向和径向刚度，以保证加工过程中的稳定性和精度。

轴向刚度的设计需要考虑主轴和工件的支撑形式和支撑点，径向刚度的设计需要考虑主轴轴承的选择和安装方式等因素。

同时，还需要考虑刀具切削力对主传动系统的影响。

7.自动换刀装置：总之，数控车床主传动系统的设计需要考虑传动方式、主轴转速范围、主轴扭矩输出、切削力平衡、变速机构、轴向和径向刚度以及自动换刀装置等因素，以实现高精度、高效率和可靠性的加工过程。

同时，还需要根据具体的加工需求和预算限制，选择合适的设计方案和关键部件。

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

伺服驱动系统通常由伺服电机、控制器和驱动器组成，通过调整电机的输入电压或电流实现主轴的精确位置和速度控制。
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。

普通数控车床主传动系统设计

普通数控车床主传动系统设计1. 引言普通数控车床主传动系统是数控车床中的核心部件之一，主要负责提供动力和转速控制，以实现对工件的加工操作。

本文将详细介绍普通数控车床主传动系统的设计原理和关键要素。

2. 设计原理普通数控车床主传动系统的设计原理基于数控技术和机械传动原理。

其根本原理如下：•主电机提供动力：普通数控车床主传动系统的第一要素是主电机。

主电机通过机械传动装置将动力传递给主轴，驱开工件的旋转运动。

•变速装置实现转速控制：为了满足不同加工需求，普通数控车床主传动系统通常配备了变速装置。

变速装置可以改变主轴的转速，使其适应不同工件加工的要求。

•控制系统实现精确控制：普通数控车床主传动系统的另一重要元素是控制系统。

控制系统通过编程控制，实现对主电机和变速装置的精确控制，确保工件加工的精度和稳定性。

3. 设计要素3.1 主电机选择主电机是普通数控车床主传动系统的关键组成局部。

在选择主电机时，需要考虑以下因素：•功率：根据加工要求和工件材料的硬度，选择适当的主电机功率，以确保足够的动力输出。

•转速范围：根据加工要求和工件材料的特性，选择主电机的转速范围，以满足不同加工情况下的转速要求。

•耐久性：主电机应具有较高的耐久性和可靠性，以适应长时间运行和重复工作的需求。

3.2 变速装置设计变速装置的设计对普通数控车床主传动系统的性能和灵巧性有重要影响。

在设计变速装置时，需要考虑以下因素：•传动比：根据不同的加工要求，设计适宜的传动比，以实现主轴转速的调整。

•换挡操作：如果变速装置采用机械换挡方式，需要考虑换挡操作的平稳性和可靠性。

如果采用电子控制方式，那么需要确保换挡速度和精确性。

•维护和保养：变速装置应设计成易于维护和保养，以提高系统的可靠性和使用寿命。

3.3 控制系统设计控制系统是普通数控车床主传动系统的智能化局部。

在设计控制系统时，需要考虑以下要素：•控制精度：控制系统应具有较高的精度，以满足工件加工的精度要求。

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。

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。