数控机床典型结构及部件
数控机床的典型机械结构
高传动件的制造精度与刚度。 • ３. 具有良好的抗振性和热稳定性 • 数控机床一般既要进行粗加工, 又要进行精加工。
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５. ２ 数控机床主轴系统
• 加工时由于断续切削、加工余量不均匀、运动部件不平衡以及切削过 程中的自激振动等原因引起的冲击力或交变力的干扰, 使主轴产生振 动, 影响加工精度和表面粗糙度, 严重时甚至会破坏刀具或工件, 使加 工无法进行。 主轴系统的发热可能导致所有零部件产生热变形, 降低 传动效率, 破坏零部件之间的相对位置精度和运动精度而造成加工误 差。 因此, 要求主轴组件要有较高的固有频率、较好的动平衡、保持 合适的配合间隙并进行循环润滑等。
• 数控机床的机械结构仍然继承了普通机床的构成模式, 其零部件的设 计方法也同样类似于普通机床。
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５. １ 数控机床的机械结构概述
• 但近年来, 随着进给驱动、主轴驱动和ＣＮＣ 的发展, 为适应高生产 效率的需要, 现今的数控机床有着独特的机械结构, 除机床基础件外, 主要由以下各部分组成。
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第6章 数组
• 6.1 一维数组 • 6.2 二维数组 • 6.3 字符数组 • 6.4 数组程序举例
6.1 一维数组
• 6.1.1一维数组的定义方式 • 一维数组的定义方式为: • 类型说明符数组名[常量表达式]; • 其中: • 类型说明符可以是任何一种基本数据类型或构造数据类型。 • 数组名是用户定义的数组标识符。 • 方括号中的常量表达式须为整型，其值表小数组元素的个数，也称为
来表示。 • (5)允许在同一个类型说明中说明多个数组和多个变量。
数控机床的机械结构与传动
第二节 数控机床的典型机械结构
第二章 数控机床的机械结构与传动
2.1 滚珠丝杠螺母结构
滚珠丝杠螺母副的选用
滚珠丝杠螺母副的选择包括其精度、尺寸规格、支 撑方式等几个方面。
根据机床精度选用丝杠副的精度，根据机床载荷来 选定丝杠直径，对细长而又承受轴向压缩载荷的滚珠丝 杠，需核算压杆稳定性；对转速高，支撑距离大的滚珠 丝杠副需校核临界转速；对精度要求高的滚珠丝杠需校 核刚度。 1）精度等级的选择； 2）结构尺寸的选择； 3）验算。
主传动在中、高速 段为恒功率传动， 在低速段为恒转矩 传动。
第三节 数控机床的主传动系统
第二章 数控机床的机械结构与传动
3.2 主轴部件的结构
主轴部件的支撑与润滑
机床主轴带动刀具或夹具在支撑中做回转运动，应能传递切削转矩、受 切削抗力，并保证必要的旋转精度。
常用卡盘结构
数控车床工件夹紧装置可采用三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘或弹簧夹 头等。
第四节 数控机床的进给传动系统
第二章 数控机床的机械结构与传动
4.2 数控机床进给传动系统的基本形式
实现直线进给运动主要有三种形式： 1）通过丝杠螺母副，将伺服电动机的旋 转运动变成直线运动。 2）通过齿轮、齿条副，将伺服电动机的 旋转运动变成直线运动。 3）直接采用直线电动机进行驱动。
减少传动件。 4）在加工中心上，还必须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、 机械手的正确位置。 5）有C轴功能要求时，主轴还需要安装位置检测装置，以便实现对 主轴位置的控制。
第三节 数控机床的主传动系统
第二章 数控机床的机械结构与传动
3.1 主传动的基本要求和变速方式
第6章 数控机床的机械结构
1．滚珠丝杠的结构组成
滚珠丝杠由丝杠、螺母、滚珠和滚珠返回装置四 部分组成。按照滚珠的循环方式，滚珠丝杠螺母副分 内循环方式和外循环方式两大类。 内循环方式指在循环过程中滚珠始终保持和丝杠 接触，如图6.16所示。
图6.16 滚珠丝杠内循环方式 1-丝杠；2-反向器；3-滚珠；4-螺母
2）减少各运动零件的惯量
传动件的惯量对进给系统的启动和制动特性都有 影响，尤其是高速运转的零件，其惯量的影响更大。 3）减少运动件的摩擦阻力 机械传动结构的摩擦阻力，主要来自丝杠螺母副 和导轨。 4）响应速度快 快速响应是伺服系统的动态性能，反映了系统的 跟踪精度。它是工件在加工过程中，工作台在规定的 速度范围内灵敏而精确地跟踪指令，且不出现丢步现 象。
1-主轴 2-同步齿形带 3-主轴电机 4-永久磁铁 5-磁传感器 图6.11 加工中心主轴准停装置
4．主轴部件的结构
（1）数控车床主轴部件的结构 数控车床的主传动系
统一般采用交流无级调速电动机，通过皮带传动，带 动主轴旋转。 图 6.12为数控车床主轴外观图。图 6.13 为数控车床主轴部件的典型结构图。主轴电动机通过 带轮15把运动传给主轴7。
1. 齿轮变速的主传动方式
如图6.6（a）所示，主轴电机经过二级齿轮变速， 使主轴获得低速和高速两种转速系列，这种分段无级 变速，确保低速时的大扭矩，满足机床对扭矩特性的 要求，是大中型数控机床采用较多的一种配置方式。
2. 带传动主传动方式
如图6.6（b）所示，主轴电机经带传动传递给主轴， 带传动主要采用 V型带或齿形带传动，可以避免齿轮 传动时引起的振动与噪声，且其结构简单、安装调试 方便，应用广泛。
1．主轴部件的支承与润滑 根据主轴部件的工作精度、刚度、温升和结构的
数控机床结构结构图
可编程控制器
数控车床 数控车床的工艺用途 的组成 数控车床的组成
影响车床布局形式的因素
操作面板
输入输出设备 CNC装置
伺服单元、驱动装置和测量装置
PLC、机床I/O电路和装置 机床主机
数控车床 主轴箱和尾座的布局形式 水平床身配置水平滑板
数 的布局 床身和导轨的布局形式
倾斜床身配置倾斜滑板 水平床身配置倾斜滑板
按照技术水平的高低分类 1.数显及打字型 2.带有小型电子计算机
进行数据处理型 3.计算机数字控制型
其他分类方法 大型、中型、小型；精密型、生产型
三
三坐标测量 机的构成
坐
三坐标测量机的主体 三坐标测量机的测量系统 三坐标测量机计算机控制系统和软件
标
三坐标测量机
直接测量方法 程序测量方法
测 的测量方式
床概述 数控冲床的工作原理
数控冲床的
数控冲床的组成
主机
数控装置
冲 组成与结构 数控冲床的结构
床
典型数
ZX数控冲床 性能特点
技术参数
控冲床
伺服复合小型精密钣金加工冲床
主要特点 技术参数
三坐标测 量机概述
三坐标测量机的功能 按照工作方式分类 1.点位测量法 2.连续扫描测量方式 三坐标测量机的类型 按照结构形式分类 1.悬臂式 2.桥式 3.龙门式 4.立柱式 5.坐标镗床式
冷却润滑技术（冷却
轨
数控机床导轨的类型与特点 滚动导轨
静压导轨
数控机床自动排 屑装置
平面链式排屑装置 刮板式排屑装置 螺旋式排屑装置 磁性排屑器
摩擦阻力小
位置检测装置
位置检测装置的要求（4点） 数字式与模拟式
的要求与类型
数控机床的工作原理和组成结构
质
格式和代码编写出工件的加工程序，并存储在一种 载体上，如穿孔纸带、磁带、软磁盘等。
• 数控装置是数控机床的核心，其功能是接受输入的
加工信息，经过数控装置的系统软件和逻辑电路进
行译码、运算和逻辑处理，向伺服系统发出相应的
脉冲，并通过伺服系统控制机床运动部件按加工程
数
序指令运动。
控
装
置
• 伺服系统是数控系统的一个重要组成部分，它将数控装置送来 的脉冲运动指令信息进行放大，它相当于手工操作人员的手，
• 6.生产准备工作复杂 • 由于整个加工过程采用程序控制，数控加工的前期准备工作
较为复杂，包含工艺确定、程序编制等。 • 7.投资大，维修困难 • 数控机床是一种高度自动化机床，必须配有数控装置或电子
计算机，机床加工精度因受切削用量大、连续加工发热多等 影响，使其设计要求比普通机床更加严格，制造要求更精密， 因此数控机床的制造成本比较高。此外，数控机床属于典 型的机电一体化产品，控制系统比较复杂、技术含量高，一 些元器件、部件精密度 较高，同时一些进口机床的技术开 发受到条件的限制，所以对数控机床的调试和维修比较困难。
驱动机床的移动部件（刀架或工作台）按规定的轨迹和速度移
伺
动或精确定位，加工出符合图样要求的工件。伺服系统由
服
伺服驱动电路、功率放大电路、伺服与机床上执行部件和机械传动部件
组成数控机床的进给系统。
• 每个作进给运动的执行部件，都配有一套伺服驱动
系统。
• 数控系统的控制对象，是实现加工零件的执行部
数控机床的组成和工作原理
数控机床的介绍
• 数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序 控制系统的自动化机床。该控制系统能够处理具 有控制编码的程序，并将其译码，通过信息载体 输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种 控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状 和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好 地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加 工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床， 代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典 型的机电一体化产品。
数控车床结构范文
数控车床结构范文数控车床是一种使用计算机控制系统的机床，通过预先编程的方式，能够自动进行加工，并且实现极高的准确度和效率。
数控车床的结构主要包括机床床身、主轴箱、进给箱和控制系统等部分。
一、机床床身数控车床的床身是整个机床的基础，也是承载所有组件和零部件的主要结构。
床身通常由铸铁或焊接钢板制成，具有足够的刚性和稳定性，能够承受加工过程中的各种力和震动。
床身上通常有V型或者平坦的导轨，用于安装和导向主轴箱和进给箱。
二、主轴箱主轴箱是数控车床上的一个重要部件，主要用于驱动刀具和工件的相对运动。
主轴箱通常由主轴驱动装置、主轴箱壳体、主轴箱传动装置和进给机构等组成。
主轴箱壳体上安装有主轴和主轴伺服电机，主轴通过传动装置和主轴驱动装置相连，用于旋转刀具。
进给机构通常是通过主轴箱内部的螺杆、滑块和导轨等部件来实现刀具和工件的进给运动。
三、进给箱进给箱是数控车床的另一个重要部件，用于控制刀具和工件在加工过程中的进给速度和方向。
进给箱通常由进给伺服电机、进给箱壳体、进给传动装置和进给机构等部分组成。
进给伺服电机通过传动装置与进给机构相连，实现刀具和工件的进给运动。
进给箱壳体上通常装有进给选择器，用户可以通过选择器设定进给模式、进给速度和进给方向等参数。
四、控制系统控制系统是数控车床上最为重要的部分，用于实时控制和监控机床的加工过程。
控制系统通常包括机床控制器、数控软件和人机界面等部分。
机床控制器与数控软件相连，通过预先编程的方式控制数控车床的各种运动和加工参数。
人机界面通常是通过电脑显示屏和键盘等设备，用户可以通过界面输入指令、监控加工过程和调整参数等。
总结：数控车床的结构包括机床床身、主轴箱、进给箱和控制系统等部分。
机床床身是整个机床的基础，具有足够的刚性和稳定性。
主轴箱用于驱动刀具和工件的相对运动，进给箱用于控制刀具和工件的进给速度和方向。
控制系统是整个数控车床的大脑，通过预先编程的方式实现加工过程的控制和监控。
数控机床的典型结构与部件
第2章数控机床的典型结构与部件2.1 数控机床的结构特点及要求2.1.1数控机床的结构特点由于数控机床的控制方式和使用特点，使数控机床与普通机床在机械传动和结构上有显著的不同，其特点有：（1）采用高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，机械传动结构大为简化，传动链缩短。
（2）采用刚度和抗振性较好的机床新结构，如动静压轴承的主轴部件、钢板焊接结构的支承件等。
（3）采用在效率、刚度、精度等各方面较优良的传动元件，如滚珠丝杠螺母副、静压蜗杆副以及塑料滑动导轨、滚动导轨、静压导轨等。
（4）采用多主轴、多刀架结构以及刀具与工件的自动夹紧装置、自动换刀装置和自动排屑、自动润滑冷却装置等，以改善劳动条件、提高生产率。
（5）采取减小机床热变形的措施，保证机床的精度稳定，获得可靠的加工质量。
2.1.2数控机床的结构要求及措施1．提高机床的静、动刚度在数控机床加工过程中，加工精度除了取决于数控系统，还取决于数控机床本身的精度。
而由机床床身、导轨工作台、刀架和主轴箱的几何精度和变形所产生的误差取决于它们的结构刚度，并且这些误差在加工过程不能进行人为的调整和补偿。
因此，必须把移动件的重量和切削力引起的弹性变形控制在最小限度之内，以保证加工精度和表面质量。
为了提高机床的静刚度，在机床结构上常采用以下措施。
1）为提高机床主轴的刚度，常采用三支承结构，并且选用刚性好的双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承，以减小主轴的径向和轴向变形。
2）为提高机床整体的刚度，常采用筋板结构。
表2-1给出了方形截面立柱在加筋前后的静刚度比值。
从表中可以看出，加筋板后相对弯曲刚度和扭转刚度均提高。
表2-1 方形截面立柱加筋前后的静刚度比值加筋形式相对质量相对弯曲刚度相对扭曲刚度1 1 11.24 1.17 1.381.34 1.21 8.861.63 1.32 17.73）在大型数控机床中，移动载荷对机床边形有较大的影响。
常采用液压平衡和重快平衡来减少构件的变形，如图2-1所示，利用重块有效地减小主轴箱左右移动对横梁变形的影响。
数控机床(第二单元)(第89章))
第一节 数控车床
图8-9电机驱动转塔刀架
1-中心套 2、3、5-齿盘 4-刀架体 6-滚子 7-端面凸轮 8-齿圈 9-缓冲器 10-驱动套 11-驱动盘 12-电机 13-编码器 14-轴 15-无触点开关 16-电磁铁 17-插销 18-碟型弹簧 19、20-定位销
第一节 数控车床
（2） 液压夹盘结构 数控车床工件夹紧装置可采用三爪自定心夹盘、四 爪单动夹盘或弹簧夹头(用于棒料加工)。为了减少数控车床装夹工件的 辅助时间，广泛采用液压或气动动力自定心夹盘。如图8-5所示，液压夹 盘固定安装在主轴前端，回转液压缸l与接套5用螺钉7连接，接套又通过 螺钉与主轴后端面连接，使回转液压缸随主轴一起转动。 （3）主轴编码器 数控车床主轴编码器采用与主轴同步的光电脉冲发生 器。该装置可以通过中间轴上的齿轮1：1地与主轴同步转动，也可以通 过弹性联轴器与主轴同轴安装。利用主轴编码器主要是检测主轴的速度 信号，实现主轴的速度反馈，可用于主轴旋转和进给运动的控制，例如 车削螺纹时，控制主轴旋转与刀架进给之间的同步运动关系。
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第一节 液压与气压传动概述
一个完整的液压系统是由以下几部分组成的。 1．能源部分 它包括泵装置和蓄能器，它们能够输出压力油， 把原动机的机械能转变为液体的压力能并储存起来。 2．执行机构部分 它包括液压缸、液压马达等，它们用来带 动运动部件，将液体压力能转变成使工作部件运动的机械能。 3．控制部分 它包括各种液压阀，用于控制流体的压力、流 量和流动方向，从而控制执行部件的作用力、运动速度和运 动方向，也可以用来卸载，实现过载保护等。 4．辅件部分 是系统中除上述三部分以外的所有其他元件， 如油箱，压力表、滤油器、管路、管接头、加热器和冷却器 等。
数控机床主传动系统
数控机床主传动系统
• 课程导引 • （1）主传动系统
如图3-2所示为VMC-15加工中心的主传动结构，其主 传动路线为：交流主电动机(150～7500r／min无级调 速)→1∶1多楔带传动→主轴。
a)各种钻床
b)铣、镗床
c)外圆磨床、平面磨统
• 3.2 主轴及其部件结构
• 2.主轴的主要尺寸参数 • （1）主轴直径
主轴直径越大，其刚度越高，但增加直径使得轴承和 轴上其他零件的尺寸相应增大。轴承直径越大，同精度等 级的轴承公差值也越大，同时轴承极限转速下降，要保证 主轴的旋转精度就越困难。
• 3.1 数控机床的主轴系统
数控机床主传动系统
• 3.1.2 主传动变速的方式
•
数控机床主运动调速范围很宽，其主轴的传动变速方
式主要有以下几种：
图3-4 数控机床主传动的四种配置方式 a)齿轮变速 b)带传动 c)两个电动机分别驱动 d)电主轴
• 1.带有变速齿轮的主轴传动（分段无级变速）
数控机床主传动系统
数控机床结构与故障检修
Structure and maintenance of NC
第3章 数控机床主传动系统
The main drive system of NC
CONTENTS 目 录
一 数控机床的主轴系统 二 主轴及其部件结构 三 典型机床主轴结构
• 课程导引
数控机床主传动系统
如图所示VMC-15加工中 心，工作台行程X/Y/Z向 20in/16in/20in（ 1inc=25.4mm），快进速 度400in/min，主轴转速 150—7500r/min，定位精 度±0.0002in，主电机功 率11.2KW。
数控机床结构结构图
冷却润滑技术（冷却
轨
数控机床导轨的类型与特点 滚动导轨
静压导轨
数控机床自动排 屑装置
平面链式排屑装置 刮板式排屑装置 螺旋式排屑装置 磁性排屑器
摩擦阻力小
位置检测装置
位置检测装置的要求（4点） 数字式与模拟式
的要求与类型
位置检测装置的分类（）
增量式与绝对式
数控机床
直接测量与间接测量
数 控 机
位置检测 装置
概述
加工中心特点
加工精度高
适应性强 生产效率高 经济效益好 劳动强度低，工作条件好
1.基础部件
有利于生产管理的现代化 2.主轴组件
加工中心的 基本构成
3.控制系统
4.伺服系统
5.自动换刀装置 6.自动托盘更换系统
7.辅助系统
加 工 中
加工中心 的分类
按加工范围分类
车削、钻削、镗铣、磨削、电火花
按加工中心的布局方式分类
极间介质的消电离 绝缘作用
电火花加
数 工概述
工作液介 质的作用
压缩放电通道的作用 高压作用
冷却作用 消电离作用
控
脉冲电源
数控电切削加 间隙自动调整装置
电
工设备组成
机床本体 工作液及其循环系统
加
数控系统
数控电火花成型机床
工 机 床
数控电火花 成型机床
数控电切削加工设备类型 数控线切割机床
机床的结构形式
数控工
机床热变形控制与补偿
机床的主要构成
1.床身 2.砂轮架座 3.砂轮主轴部件 4.纵向工作台 5.操纵台 6.液压系统 7.冷却和吸雾系统 8.机床密封罩
具磨床
主要技术参数 机床的运动及机床坐标系的建立
实验一 数控机床结构与典型部件解析
实验一数控机床结构与典型部件解析实验地点：新厂房一、实验目的1.本实验使学生了解CKA6150数控车床布局、主轴系统、进给机构2.分析数控车床的组成、加工过程、进给运动、主运动传动关系、刀架结构的作用，使学生进一步明确数控机床的特点和用途。
二、实验要求1.了解CKA6150数控车床的布局，掌握主轴系统的工作原理和结构特点，以及各部分主要零件的作用；2.了解刀塔的换刀过程；三、实验仪器CKA6150、CK0628数控车床四、实验原理与内容本实验为认识实验，主要目的是加强学生对数控机床的基本组成、工作原理及功能部件、电子元器件、位置检测元件的感性认识。
由老师给学生作现场讲解并进行数控机床运动控制演示。
通过实物教学演示与讲解以下内容：1.知道数控机床基本组成结构。
数控机床一般由输入/输出设备、CNC装置、伺服单元、驱动装置（或执行机构）可编程控制器及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成，如下图所示为数控机床的组成框图。
其中除机床本体以外的部分统称为CNC系统。
2.各组成部分的作用：1）输入/输出装置输入装置的作用是将载体上的数控代码变成相应的电脉冲信号，传送并存入数控装置内，一般为键盘。
输入装置为显示器，其作用是为数控系统通过显示器为操作人员提供必要的信息，如正在编辑的程序、坐标值、报警信号等。
因此，输入/输出装置是机床数控系统和打操作人员进行信息交流、人机对话必须具备和必要的交互设备。
2）数控装置计算机数控系统的核心，接收的是输入装置送来的脉冲信号；经数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床的各个部分，使其进行规定的、有序的动作。
这些控制信号中最基本的信号是经插补运算决定各坐标轴的进给速度、方向和位移指令，还有如主轴的变速、换向和启停信号，刀具的指令信号，冷却液、润滑油启停，工件和机床部件的松开、夹紧、分度工作台转位等辅助指令信号等。
它主要包括微处理器（CPU）、存储器、局部总线、外围逻辑电路以及与CNC系统其它组成部分联系的接。
数控车床的组成及工作原理
数控车床的组成及工作原理1.数控车床的组成虽然数控车床种类较多，但一般均由车床主体、数控装置和伺服系统三大部分组成。
图12-3是数控车床的基本组成方框图。
图12-3 数控车床的基本组成方框图（1）车床主体除了基本保持普通车床传统布局形式的部分经济型数控车床外，目前大部分数控车床均已通过专门设计并定型生产。
1）主轴与主轴箱a）主轴数控车床主轴的回转精度，直接影响到零件的加工精度；其功率大小、回转速度影响到加工的效率；其同步运行、自动变速及定向准停等要求，影响到车床的自动化程度。
b）主轴箱具有有级自动调速功能的数控车床，其主轴箱内的传动机构已经大大简化；具有无级自动调速(包括定向准停)的数控车床，起机械传动变速和变向作用的机构已经不复存在了，其主轴箱也成了"轴承座"及"润滑箱"的代名词；对于改造式(具有手动操作和自动控制加工双重功能)数控车床，则基本上保留其原有的主轴箱。
2）导轨数控车床的导轨是保证进给运动准确性的重要部件。
它在很大程度上影响车床的刚度、精度及低速进给时的平稳性，是影响零件加工质量的重要因素之一。
除部分数控车床仍沿用传统的滑动导轨(金属型)外，定型生产的数控车床已较多地采用贴塑导轨。
这种新型滑动导轨的摩擦系数小，其耐磨性、耐腐蚀性及吸震性好，润滑条件也比较优越。
3）机械传动机构除了部分主轴箱内的齿轮传动等机构外，数控车床已在原普通车床传动链的基础上，作了大幅度的简化。
如取消了挂轮箱、进给箱、溜板箱及其绝大部分传动机构，而仅保留了纵、横进给的螺旋传动机构，并在驱动电动机至丝杠间增设了(少数车床未增设)可消除其侧隙的齿轮副。
a）螺旋传动机构数控车床中的螺旋副，是将驱动电动机所输出的旋转运动转换成刀架在纵、横方向上直线运动的运动副。
构成螺旋传动机构的部件，一般为滚珠丝杠副，如图12-4所示。
如图12-4 滚珠丝杠副1一螺母 2一丝杠 3一滚珠 4一滚珠循环装置滚珠丝杠副的摩擦阻力小，可消除轴向间隙及预紧，故传动效率及精度高，运动稳定，动作灵敏。
数控机床主轴部件结构介绍ppt(36张)
机电设备安装与调试
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
数控机床主轴部件结构介绍(PPT36页)
情景三 数控机床主轴部件结构
三、主轴零、部件
1、主轴零件 要求：尺寸参数、端部结构、
材料、轴颈精度
机电设备安装与调试 数控机床主轴部件结构介绍(PPT36页)
电主轴
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
电数控主车轴床液压卡盘
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
数控机床主轴部件结构介绍(PPT36页)
情景三 数控机床主轴部件结构
三、主轴零、部件
5、主轴其它结构——主轴准
机电设备安装与调试 数控机床主轴部件结构介绍(PPT36页)
电加主工轴中心准停
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
数控机床主轴部件结构介绍(PPT36页)
②、电动机经同步齿形带传动主轴
主轴电动机
机电设备安装与调试
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
情景三 数控机床主轴部件结构
二、主传动系统的配置
③、电动机经齿轮变速传动主轴
主轴电动 机
机电设备安装与调试
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
情景三 数控机床主轴部件结构
① 主轴电动机直接驱动（一体化主轴，电主轴）
情景三 数控机床主轴部件结构
阅读分析数控机床主轴箱装配图
机电设备安装与调试
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
情景三 数控机床主轴部件结构
阅读分析数控机床主轴箱装配图
机电设备安装与调试
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
情景三 数控机床主轴部件结构
一、对数控机床主传动系统的要求
①具有更大的调速范围并实现无级调速。 ②具有较高的精度与刚度，传递平稳，噪声低。 ③良好的抗振性和热稳定性 ④在车削中心上，要求主轴具有C轴控制功能。 ⑤在加工中心上，要求主轴具有高精度的准停功能。 ⑥具有恒线速度切削控制功能。
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（5）主轴的准停功能
当加工阶梯孔或精 镗孔后退刀时，为防止 刀具与小阶梯孔碰撞或 拉毛已精加工的孔表面， 必须先让刀，再退刀， 因此，刀具就必须具有 定位功能。
主轴准停阶梯孔或精镗孔示意图
1）机械准停控制 采用机械凸轮机构或 光电盘方式进行粗定位， 然后有一个液动或气动的 定位销插入主轴上的销孔 或销槽实现精确定位，完 成换刀后定位销退出，主 轴才开始旋转。 结构复杂，在早期数 控机床上使用较多。
电主轴的结构见图3.4(b) 电主轴的轴承：决定主轴寿命和承载能力的关键部件，当前
主要有：陶瓷球轴承、液体静压轴承和磁悬浮轴承。
电主轴的冷却：强制循环油冷却的方式。
电主轴的驱动：交流异步感应电动机
电主轴的基本参数：套筒直径（主要参数）、最高转速、输 出功率、转矩和刀具接口。
2、主轴部件
包括主轴的支撑和安装在主轴上的传动零件
b）前支撑采用高精度双列向心推力球轴承。向心推力轴承 有良好的高速性，主轴最高转速可达4000r／min，但承载能力 小，适于高速、轻载、高精密的数控机床主轴。
c）前后支撑分别采用双列 和单列圆锥滚子轴承。径向和 轴向刚度高，能承受重载荷， 其安装、调整性能好，但限制 了主轴转速和精度，因此可用 于中等精度、低速、重载的数 控机床的主轴。
技能目标
1、了解数控机床的结构特点及要求 2、熟悉数控机床主传动系统的主轴变速方式、典型主轴部
件结构及原理 3、熟悉并掌握进给传动系统中典型部件结构及原理 4、熟悉并掌握一般转塔回转刀架及自动换刀机构的组成及
工作原理 5、熟悉并掌握数控机床典型位置检测装置结构及工作原理 6、了解数控机床排屑装置的作用与种类
柄刀具，锥柄的尾端安装有拉 钉，拉杆通过4个钢球拉住拉 钉的凹槽，使刀具在主轴锥孔 内定位及夹紧。
（3）刀具自动装卸切屑清除装 置
排屑装置是将机械加工过程 中产生的切屑收集、输送到集 屑箱中的机械机床功能部件。
螺旋式排屑机
链板式排屑机
磁性排屑机
刮板式排屑机
（4）主轴的进给功能
在车削中心的主传动系统中，增加了主轴的进给功能 ——C轴坐标功能。进给功能即是实现主轴定向停车和圆 周进给，并在数控装置控制下实现C轴、Z轴插补和C轴、 X轴插补。
典型的V形槽轮定位盘机械 准停原理示意图
2）电气准停控制
（a）磁传感器主轴准停控制 在主轴上安装一个永久磁铁与主
轴一起旋转，在距离发磁体旋转 外轨迹1~2mm处固定一个磁传 感器，它经过放大器并与主轴控 制单元相连接，当主轴需要定向 时，便可停止在调整好的位置上 。
永久磁铁与磁传感器在 主轴上的位置
压缩空气进入活塞和拉杆的中孔， 吹净主轴锥孔，为装入新刀具做好准 备。当机械手将下一把刀具插入主轴 后，液压缸上腔无油压，在碟形弹簧 和弹簧的恢复力作用下，拉杆、钢球 和活塞退回到图示的位置，使刀具被 夹紧。刀杆夹紧机构用弹簧夹紧，液 压放松，以保证在工作中突然停电时， 刀杆不会自行松脱。
（3）刀具自动装卸切屑清除装 置 机 床 采 用 的 是 7∶24 号 锥
(3)刀具自动装卸切屑清除装置 加工中心主轴前端有7∶24
号锥孔，内部和后端安装的是 刀具自动夹紧机构。
机床执行换刀指令，机械手 从主轴拔刀时，主轴需松开刀 具。这时，液压缸上腔通压力 油，活塞推动拉杆向下移动， 使碟形弹簧压缩，钢球进入主 轴锥孔上端的槽内，刀柄尾部 的拉钉被松开，机械手拔刀。
(3)刀具自动装卸切屑清除装置
一、数控机床的结构特点及要求
数控机床与普通机床在机械传动和结构上有显著的不 同： ※采用高性能的无级变速主轴及伺服传动系统 ※刚度和抗振性较好 ※优良的传动元件 ※多主轴、多刀架及刀具与工件的自动夹角紧装置，ATC， 自动排屑装置、自动润滑冷却装置 ※采取减小机床热变形的措施
数控车床的机械结构
数控加工中心机械结构
（b）编码器主轴准停控制 通过主轴电动机内置安装 的位置编码器或在机床主 轴箱上安装一个与主轴1 ：1同步旋转的位置编码 器来实现准停控制，准停 角度可任意设定。
回转交换式APC 移动交换式APC
二、主传动系统
主要包括：主轴电机、主传动系统和主轴组件
决定了零件的加工精度
要求： ※更大的调速范围并实现无级变速。一般要求主轴具备1∶
（100～1000）的恒转矩调速范围和1∶10的恒功率调 速范围。 ※较高的精度和刚度 ※良好的抗振性和热稳定性 ※在车削中心上，要求有C轴控制功能（螺纹车削） ※在加工中心上，高精度的准停功能 ※恒线速度切削控制功能
（1）主轴端部的结构形状（标准化）：用于安装刀具或夹 持工件的夹具
（2）主轴部件的支撑
a）前支撑采用双列短圆柱 滚 子 轴 承 和 60° 角 接 触 双 列向心推力球轴承组合， 后支撑采用成对向心推力 球轴承。可提高主轴的综 合刚度，满足强力切削的 要求。普遍用于各类数控 机床主轴。
主轴轴承常见的支撑形式 (a)形式一；(b)形式二；(c)形式三
1、主轴传动方式
（1）带有变速齿轮的主传动
大中型数控机床较常采用的配置方式，确保低速时 有较大的扭矩，滑移齿轮的移位大多采用液压拨叉或直接 由液压缸驱动齿轮来实现。
(a)齿轮变速；(b)带传动；(c)两个电机分别驱动；(d)调速电机直接驱动
（2）通过带传动的主传动
主要用在转速较高、变速范围不大的小型数控机床上 。可以避免由齿轮传动所引起的振动和噪声。适用于高速 低转矩特性的主轴，常用有多楔带和同步齿形带。
（4）调速电机直接驱动主轴传动
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，但主轴输出的扭矩小，电机发热对主轴的精度高频主轴的简称。实现了机床的“零传动”， 如瑞士的FISCHER，德国的GMN，美国的PERCISE，意大 利的GAMFIOR及日本的NSK等公司。
带的结构形式 (a)多楔带;(b)同步齿形带
同步齿形带传动是一种综合了带传动和链传动优点的新 型传动方式，带型有梯形齿和圆弧齿。
同步齿形带的结构和传动
（3）用两个电机分别驱动主轴传动
高速时，由一个电机通过带传动；低速时，由另一个 电机通过齿轮传动，齿轮起到降速和扩大变速范围的作用 ，使恒功率区增大，扩大了变速范围，避免了低速时转矩 不够且电机功率不能充分利用的问题。