第三章数控机床的主传动设计
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这种传动主要应用在大、中型数控机床 通过使用双联滑移齿轮实现二级变速。
常用的变速操纵方式：
液压拨叉 电磁离合器
液压拨叉
5
第3章 数控机床的主传动设计
１通油、５卸荷，
三位液压拨叉工作原滑理移图齿轮在最左侧
5通油、1卸荷，滑 移齿轮在最右侧 1、5同时通油，滑 移齿轮在中间
1，5 缸体 2活塞杆 3 拨叉 4套筒
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第3章 数控机床的主传动设计
2)．带有定比传动的主传动系统
主轴电动机经过定比传动传递给主轴。 定比传动多采用带（同步齿形带和三角带）传动，也有采 用齿轮传动的。 适用于高速、低转距特性的主轴，电动机本身的调速就能 够满足要求，且带传动平稳，可避免齿轮传动时引起的振动与 噪声。 这种传动主要应用在转速高、变速范围不大的数控车床和 中、小型加工中心。
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第3章 数控机床的主传动设计
带传动变速图例
传动带
主轴
第2第章3章 数数控控机床机的主床传动的设计主传动系统
同步齿形带传动
第3章 数控机床的主传动设计
同步带是利用带齿与带轮的啮合同步传动力的一种新型传动带。 不仅具有带传动的特点，适用于大中心距传递，而且又具有齿 轮传动和链传动的特点，能够保证准确的传动比。
第3章 数控机床的主传动设计 图 3． 4 两个传动组齿轮交错排列
第3章 数控机床的主传动设计
3．1．４ 相啮合齿轮的宽度 在一般情况下 ， 一对相啮合的齿轮 ， 宽度应 该是相同的 。 但是 ， 考虑到操纵机构的定位不 可能很精确 ， 拨叉也存在着误差和磨损 ， 使用时 往往会发生错位 。 这时只有部分齿轮参与工作 ， 会使齿轮局部磨损 ， 降低寿命 。 如果轴向 尺寸 并不要求很紧凑 ， 可以 使小齿轮比相啮合的大齿 轮宽 １ ～ ２ ｍｍ 。 带来的缺点是轴向 尺寸将有 所增加 。
围内均为恒功率。 一般要求在中、高速段为恒功率传动，在低速段为 恒转矩传动。
为了确保数控机床主轴低速时有较大的转矩和主 轴的变速范围尽可能大，有的数控机床在交流或直 流电动机无级变速的基础上配以齿轮变速，即解决 电机驱动和主轴传动功率的匹配问题，使之成为分 段无级变速。
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第3章 数控机床的主传动设计
第3章 数控机床的主传动设计
第3章 数控机床的Βιβλιοθήκη Baidu传动设计
3.1 主传动系统结构 3.2 分级变速传动系统设计 3.3 计算转速 3.4 无极变速传动链设计
第3章 数控机床的主传动设计
第3章 数控机床的主传动设计
数控机床主传动系统包括：主轴电动机、 传动装置、主轴、主轴轴承、主轴定向装置。
主传动系统设计的基本要求
第3章 数控机床的主传动设计
③ 两个传动组的齿轮如果并行排列 ， 其轴向 占用 的总长度等于两个传动组的轴向长度之和 ， 如图 3． 4 （ ａ ） 所示 。
④ 采用公用齿轮可以缩短长度 。 图 3． 4 （ ｃ ）、（ ｄ ） 中打剖面线的齿轮是公用齿轮 。 它兼作上一传动组的 从 动 轮 和 下 一 传 动 组 的 主动轮。
第3章 数控机床的主传动设计
电磁离合器变速
电磁离合器能简 化变速机构，便 于实现自动化操 作，它是通过安 装在传动轴上的 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 轴变速的。
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第3章 数控机床的主传动设计
例：THK6380型自动换刀数控铣镗床的主传动系统图， 该机床采用双速电机和六个电磁离合器完成？级变 速。
3)．调速电机直接驱动主轴传动
数控机床采用直流或交流主轴伺服电动机直接驱动 主轴实现无级变速。 电动机与主轴通过联轴器连接。 交流主轴电动机及交流变频驱动装置（笼型感应交流 电动机配置矢量变换变频调速系统），由于没有电 刷不产生火花，所以使用寿命长，且性能已达到直 流驱动系统的水平，甚至在噪声方面还有所降低。 因此，目前应用较为广泛。
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第3章 数控机床的主传动设计
3．1．２ 传动轴的安装 在主传动系统中 ， 传动轴轴承主要采用深沟 球轴承 ， 也可用 圆 锥滚子轴承 。 前者噪声小 、 发热小 ， 应用较多 。 后者装配方便 ， 承载能力 较大 ，还可承受轴向载荷 ， 载荷较大的地方还可 用圆柱滚子轴承 。
第3章 数控机床的主传动设计 图 3． 2 传动轴一端固定的几种结构形式
优点：主轴部件结构紧凑、重量轻、惯量小，可提 高启动、停止响应特性，利于控制振动和噪声。大 大简化了主运动系统结构，实现了所谓 “零传动”， 使传动精度大大提高，在高速数控机床大量采用。
缺点:电机运转产生的振动和热量将直接影响到主轴， 因此，主轴组件的整机平衡、温度控制和冷却是内 装式主轴电机的关键问题。
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第3章 数控机床的主传动设计
精密联轴器连接：结构紧凑、传动效率高，但主轴 的转速和扭矩与电机完全一致，低速性能的改善是 其广泛应用的关键。
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第3章 数控机床的主传动设计
4)、 电主轴
主轴与电机制成一体，电动机转子轴即为机床主轴 。 电主轴组成：空心轴转子、带绕组的定子、速度检测元
件。
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第3章 数控机床的主传动设计
1）满足机床使用性能要求 2）满足机床传递动力要求 3）满足机床工作性能的要求
4）满足机床设计经济性的要求 5）满足机床结构性能要求
第3章 数控机床的主传动设计
3．1 主传动系统结构
3．1．１ 主传动调速方式
1)．带有变速齿轮的主传动系统（分段无级变速） 数控机床在实际生产中，并不需要在整个变速范
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第3章 数控机床的主传动设计
用两个电动机分别驱动的主传动系统 高速时电动机通过带传动使主轴旋转，传动平稳。 低速时，另一个电动机通过二级齿轮降速，扩大变
速范围，使恒功率区增大，克服了低速时转距不 够且电动机功率不能充分利用的缺陷，但结构较 为复杂。
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第3章 数控机床的主传动设计
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第3章 数控机床的主传动设计
第3章 数控机床的主传动设计
3．1．３ 齿轮的布置与 排列 为保证运动可靠的传递 、 变速操纵的方便性 和变速箱结构紧凑性 ， 应对各传动组中滑移齿轮 进行合理布置 。 ① 在变速传动组内 ， 应尽量使较小的齿轮成 为滑移齿轮 ， 使滑移省力 。 ② 滑移齿轮必须使原处于啮合状态的齿轮完 全脱开后 ， 另一个齿轮才开始啮合 。
常用的变速操纵方式：
液压拨叉 电磁离合器
液压拨叉
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第3章 数控机床的主传动设计
１通油、５卸荷，
三位液压拨叉工作原滑理移图齿轮在最左侧
5通油、1卸荷，滑 移齿轮在最右侧 1、5同时通油，滑 移齿轮在中间
1，5 缸体 2活塞杆 3 拨叉 4套筒
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第3章 数控机床的主传动设计
2)．带有定比传动的主传动系统
主轴电动机经过定比传动传递给主轴。 定比传动多采用带（同步齿形带和三角带）传动，也有采 用齿轮传动的。 适用于高速、低转距特性的主轴，电动机本身的调速就能 够满足要求，且带传动平稳，可避免齿轮传动时引起的振动与 噪声。 这种传动主要应用在转速高、变速范围不大的数控车床和 中、小型加工中心。
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第3章 数控机床的主传动设计
带传动变速图例
传动带
主轴
第2第章3章 数数控控机床机的主床传动的设计主传动系统
同步齿形带传动
第3章 数控机床的主传动设计
同步带是利用带齿与带轮的啮合同步传动力的一种新型传动带。 不仅具有带传动的特点，适用于大中心距传递，而且又具有齿 轮传动和链传动的特点，能够保证准确的传动比。
第3章 数控机床的主传动设计 图 3． 4 两个传动组齿轮交错排列
第3章 数控机床的主传动设计
3．1．４ 相啮合齿轮的宽度 在一般情况下 ， 一对相啮合的齿轮 ， 宽度应 该是相同的 。 但是 ， 考虑到操纵机构的定位不 可能很精确 ， 拨叉也存在着误差和磨损 ， 使用时 往往会发生错位 。 这时只有部分齿轮参与工作 ， 会使齿轮局部磨损 ， 降低寿命 。 如果轴向 尺寸 并不要求很紧凑 ， 可以 使小齿轮比相啮合的大齿 轮宽 １ ～ ２ ｍｍ 。 带来的缺点是轴向 尺寸将有 所增加 。
围内均为恒功率。 一般要求在中、高速段为恒功率传动，在低速段为 恒转矩传动。
为了确保数控机床主轴低速时有较大的转矩和主 轴的变速范围尽可能大，有的数控机床在交流或直 流电动机无级变速的基础上配以齿轮变速，即解决 电机驱动和主轴传动功率的匹配问题，使之成为分 段无级变速。
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第3章 数控机床的主传动设计
第3章 数控机床的主传动设计
第3章 数控机床的Βιβλιοθήκη Baidu传动设计
3.1 主传动系统结构 3.2 分级变速传动系统设计 3.3 计算转速 3.4 无极变速传动链设计
第3章 数控机床的主传动设计
第3章 数控机床的主传动设计
数控机床主传动系统包括：主轴电动机、 传动装置、主轴、主轴轴承、主轴定向装置。
主传动系统设计的基本要求
第3章 数控机床的主传动设计
③ 两个传动组的齿轮如果并行排列 ， 其轴向 占用 的总长度等于两个传动组的轴向长度之和 ， 如图 3． 4 （ ａ ） 所示 。
④ 采用公用齿轮可以缩短长度 。 图 3． 4 （ ｃ ）、（ ｄ ） 中打剖面线的齿轮是公用齿轮 。 它兼作上一传动组的 从 动 轮 和 下 一 传 动 组 的 主动轮。
第3章 数控机床的主传动设计
电磁离合器变速
电磁离合器能简 化变速机构，便 于实现自动化操 作，它是通过安 装在传动轴上的 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 轴变速的。
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第3章 数控机床的主传动设计
例：THK6380型自动换刀数控铣镗床的主传动系统图， 该机床采用双速电机和六个电磁离合器完成？级变 速。
3)．调速电机直接驱动主轴传动
数控机床采用直流或交流主轴伺服电动机直接驱动 主轴实现无级变速。 电动机与主轴通过联轴器连接。 交流主轴电动机及交流变频驱动装置（笼型感应交流 电动机配置矢量变换变频调速系统），由于没有电 刷不产生火花，所以使用寿命长，且性能已达到直 流驱动系统的水平，甚至在噪声方面还有所降低。 因此，目前应用较为广泛。
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第3章 数控机床的主传动设计
3．1．２ 传动轴的安装 在主传动系统中 ， 传动轴轴承主要采用深沟 球轴承 ， 也可用 圆 锥滚子轴承 。 前者噪声小 、 发热小 ， 应用较多 。 后者装配方便 ， 承载能力 较大 ，还可承受轴向载荷 ， 载荷较大的地方还可 用圆柱滚子轴承 。
第3章 数控机床的主传动设计 图 3． 2 传动轴一端固定的几种结构形式
优点：主轴部件结构紧凑、重量轻、惯量小，可提 高启动、停止响应特性，利于控制振动和噪声。大 大简化了主运动系统结构，实现了所谓 “零传动”， 使传动精度大大提高，在高速数控机床大量采用。
缺点:电机运转产生的振动和热量将直接影响到主轴， 因此，主轴组件的整机平衡、温度控制和冷却是内 装式主轴电机的关键问题。
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第3章 数控机床的主传动设计
精密联轴器连接：结构紧凑、传动效率高，但主轴 的转速和扭矩与电机完全一致，低速性能的改善是 其广泛应用的关键。
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第3章 数控机床的主传动设计
4)、 电主轴
主轴与电机制成一体，电动机转子轴即为机床主轴 。 电主轴组成：空心轴转子、带绕组的定子、速度检测元
件。
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第3章 数控机床的主传动设计
1）满足机床使用性能要求 2）满足机床传递动力要求 3）满足机床工作性能的要求
4）满足机床设计经济性的要求 5）满足机床结构性能要求
第3章 数控机床的主传动设计
3．1 主传动系统结构
3．1．１ 主传动调速方式
1)．带有变速齿轮的主传动系统（分段无级变速） 数控机床在实际生产中，并不需要在整个变速范
12
第3章 数控机床的主传动设计
用两个电动机分别驱动的主传动系统 高速时电动机通过带传动使主轴旋转，传动平稳。 低速时，另一个电动机通过二级齿轮降速，扩大变
速范围，使恒功率区增大，克服了低速时转距不 够且电动机功率不能充分利用的缺陷，但结构较 为复杂。
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第3章 数控机床的主传动设计
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第3章 数控机床的主传动设计
第3章 数控机床的主传动设计
3．1．３ 齿轮的布置与 排列 为保证运动可靠的传递 、 变速操纵的方便性 和变速箱结构紧凑性 ， 应对各传动组中滑移齿轮 进行合理布置 。 ① 在变速传动组内 ， 应尽量使较小的齿轮成 为滑移齿轮 ， 使滑移省力 。 ② 滑移齿轮必须使原处于啮合状态的齿轮完 全脱开后 ， 另一个齿轮才开始啮合 。