数控机床的主运动部件
简述数控车床的组成
简述数控车床的组成数控车床是一种通过计算机控制的自动化机床，它能够根据预先设置的程序进行高精度的加工。
下面将从数控车床的组成方面进行详细介绍。
数控车床主要由以下几个部分组成：1.床身：床身是数控车床的基础部件，用于支撑和固定其他各个部件。
床身通常由铸铁或钢板制成，具有足够的刚性和稳定性。
2.主轴：主轴是数控车床的核心部件，用于驱动工件进行旋转。
主轴通常由电机、主轴箱和主轴头等组成，能够提供足够的转速和转矩。
3.刀架：刀架是数控车床上刀具的支撑和调整部件。
刀架通常由刀架座、刀杆和刀架体组成，能够实现刀具的快速换装和精确调整。
4.进给系统：进给系统是数控车床实现工件加工的重要部分，用于控制刀架在各个方向上的运动。
进给系统一般由进给电机、进给装置和进给传动机构组成，能够实现高精度的进给运动。
5.控制系统：控制系统是数控车床的大脑，用于接收并处理加工程序，控制各个部件的运动。
控制系统一般由数控装置、伺服系统和编程装置组成，能够实现高精度的加工控制。
6.润滑系统：润滑系统是数控车床的重要组成部分，用于提供各个部件的润滑和冷却。
润滑系统一般由润滑泵、油箱和管路组成，能够保证机床的正常运行和寿命。
7.辅助装置：辅助装置是数控车床的附属设备，用于提供机床加工过程中的辅助功能。
常见的辅助装置有刀具测量仪、工件测量仪、自动换刀装置和自动送料装置等，能够提高机床的加工效率和自动化程度。
以上是数控车床的主要组成部分。
数控车床通过精确的控制系统，能够实现复杂工件的高精度加工。
随着科技的发展，数控车床的功能和性能不断提升，已经成为现代制造业中不可或缺的重要设备。
第三章数控机床的主传动系统
第三章 数控机床的主传动系统
(3)突入滚道式润滑方式 如图3—10所示为适应该要求而设计的特殊轴承。 润滑油的进油口在内滚道附近，利用高速轴承的泵 效应，把润滑油吸人滚道。
若进油口较高，则泵效应差，当进油接近外滚道 时则成为排放口了，油液将不能进入轴承内部。
第三章 数控机床的主传动系统
3．冷却润滑技术的研究 过去，加工中心机床主轴轴承大都采用油脂润滑方 式，为了适应主轴转速向更高速化发展的需要，新 的冷却润滑方式相继开发出来，见表3—2。
第三章 数控机床的主传动系统
第一章 数控机床概述
(1)油气润滑方式 这种润滑方式不同于油雾方式， 油气润滑是用压缩空气把小油滴送进轴承空隙中， 油量大小可达最佳值，压缩空气有散热作用，润滑 油可回收，不污染周围空气。图3—8是油气润滑 原理图。
1．主轴部件常用滚动轴承的类型 图3—13a为锥孔双列圆柱滚子轴承，内圈 为1：12的锥孔，当内圈沿锥形轴颈轴向移 动时，内圈胀大以调整滚道的间隙。滚子数 目多，两列滚子交错排列，因而承载能力大， 刚性好，允许转速高。它的内、外圈均较薄， 因此，要求主轴颈与箱体孔均有较高的制造 精度，以免轴颈与箱体孔的形状误差使轴承 滚道发生畸变而影响主轴的旋转精度。该轴 承只能承受径向载荷。
第一章 数控机床概述
(2)热变形 电动机、主轴及传动件都是热源。低温升、小
的热变形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 动条件下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。
数控车床的基本构成
数控车床的基本构成
数控车床的基本构成主要包括以下几个方面：
1. 主机部分：数控车床的主机部分包括床身、主轴、刀架和进给系统等。
床身是数控车床的基础结构，用于支撑和固定各个部件。
主轴是数控车床的主要运动部件，负责驱动工件和刀具进行转动。
2. 刀架部分：刀架是安装和切削刀具的部件，数控车床通常可以配备多个刀架，用于进行不同类型的切削操作。
刀架一般包括刀架座、刀架滑板和刀杆等。
3. 控制系统：控制系统是数控车床的重要组成部分，用于控制机床的运动和切削操作。
数控车床的控制系统通常包括机床控制器、数控系统和编程单元等，可以通过编程和输入指令来实现自动化加工。
4. 进给系统：进给系统是数控车床实现工件和刀具相对运动的部分。
进给系统一般包括进给电机、导轨、丝杠和滚珠螺杆等，通过控制进给电机来实现工件的直线运动。
5. 辅助设备：数控车床的辅助设备包括冷却系统、强制润滑系统和自动换刀系统等。
冷却系统用于冷却刀具和工件，减少摩擦和热量的产生。
强制润滑系统用于对机床进行润滑和冷却，保证机床的正常运转。
自动换刀系统可以实现自动更换刀具，提高加工效率和精度。
总之，数控车床的基本构成主要包括主机部分、刀架部分、控制系统、进给系统和辅助设备等。
这些部分相互协调，共同实现数控车床的自动化加工和精确控制。
数控机床结构-数控机床的主轴部件
数控机床结构-数控机床的主轴部件主轴部件主轴部件是数控机床的最关键部件，它对零件加工质量有着直接的影响。
主轴部件包括主轴的支承、安装在主轴上的传动零件等。
数控机床的主轴部件要求有高的精度、刚度和热稳定性，还应满足数控机床所特有的结构要求。
如对于自动换刀的数控机床，为了实现刀具在主轴上的自动装卸与夹持，还必须有刀具的自动夹紧装置、主轴准停装置和主轴孔的清理装置等结构。
1.主轴部件的运动方式主轴部件按运动方式可分为以下几类:（1）只做旋转运动的主轴组件这类主轴组件结构较为简单，如车床、铣床和磨床等主轴组件属于这一类（2）既有旋转运动又有轴向进给运动的主轴组件如钻床和镗床等的主轴组件。
其中主轴组件与轴承装在套筒内。
主轴在套筒内做旋转主运动，套筒在主轴箱的导向孔内做直线进给运动。
（3）既有旋转运动又有轴向调整移动的主轴组件属于这一类的主轴组件有滚齿机、部分立式铣床等的主轴组件。
主轴在套筒内做旋转运动，并可根据需要随主轴套筒一起做轴向调整移动。
主轴组件工作时，用其中的夹紧装置将主轴套筒夹紧在主轴箱内，提高主轴部件的刚度。
（4）既有旋转运动又有径向进给运动的主轴部件属于这一类的有卧式镗床的平旋盘主轴部件和组合机床的镗孔车端面头主轴部件。
主轴做旋转运动时，装在数控机床结构主轴前端平旋盘上的径向滑块可带动刀具做径向进给运动。
（5）主轴做旋转运动又做行星运动的主轴部件新式内圆磨床砂轮主轴部件的工作原理如图3.2所示，砂轮主轴l在支撑套2的偏心孔内做旋转主运动。
支承套2安装在套筒4内。
套筒4的轴线与工件被加工孔轴线重合，当套筒4由蜗杆6经蜗轮W传动，在箱体3中缓慢地旋转时，带动套筒及砂轮主轴做行星运动，即圆周进给运动。
通过传动支承套2来调整主轴与套筒4的偏心距e，实现横向进给。
2.主轴主轴是主轴部件中的关键零件。
它的结构尺寸和形状、制造精度、材料及热处理等对主轴部件的工作性能有很大的影响。
主轴结构随主轴系统设计要求的不同而有多种形式。
数控机床机械传动结构
数 控 机 床 的 主 运 动 结 构
防松
第 一 节
数 控 机 床 的 主 运 动 结 构
数控机床的典型主轴部件
第 一 节
数 控 机 床 的 主 运 动 结 构
第 一 节
数 控 机 床 的 主 运 动 结 构
第 一 节
数 控 机 床 的 主 运 动 结 构
第 一 节
数 控 机 床 的 主 运 动 结 构
这种配置的结构简单、安装调试方便，且在传动上能满
第 一 足转速与转矩的输出要求，但其调速范围及特性相对于交、 节
数 直流主轴电机系统而言要差一些。
控
机
主要用于经济型或中低档数控机床上。
床
的
主
运
动
结
构
3) 交、直主轴电机 — 主轴部件
第 一 节
数
控
机
床
的
这种配置形式同上面一样，但电机是性能更好交直流
第二节 进给系统的机械传动结构
一、概述
第
六 章
1、进给系统的功用
数 协助完成加工表面的成形运动，传递所需的运动及动力。
控
机 床
2、进给系统机械部分的组成
的 机
传动机构+运动变换机构+导向机构+执行件（工作台）
械
传 传动机构: 齿轮传动、同步带传动
动
结 运动变换：丝杠螺母副、蜗杆齿条副、齿轮齿条副等
数 控
动和噪声。转速高，目前最高可达200000 r/min。其
机
缺点是电机运转产生的振动和热量将直接影响到主
床 的
轴，因此，主轴组件的整机平衡、温度控制和冷却
主
是内装式电机主轴的关键问题
数控车床的基本组成和工作原理
数控车床的基本组成和工作原理数控车床是一种通过计算机程序控制刀具移动和工件旋转等运动的机床，能够精确加工各类轴对称的零部件。
它是现代制造业中重要的加工设备，具有高精度、高效率、灵活性强等优点。
下面将介绍数控车床的基本组成和工作原理。
一、基本组成1.床身：数控车床的床身是整个机床的基础架构，承载整个机床的各个部件和组件。
床身一般由铸铁制成，具有高强度和抗振性能。
2.主轴箱：主轴箱安装在床身上，负责驱动工件的旋转运动。
主轴由电机驱动，在主轴箱内通过轴承支撑和转动。
3.刀架：刀架负责调节和控制刀具的位置和运动。
数控车床一般配备多个刀架，用于安装不同类型和规格的刀具。
刀架配有电动或液压驱动装置，可以实现刀具的快速切换和自动换刀。
4.工作台：工作台是放置和夹持工件的平台。
数控车床的工作台可以实现不同方向的移动和旋转，以便于刀具的切削和工件的加工。
5.伺服系统：伺服系统由数控装置、伺服电机和测量装置等组成，用于控制刀具和工件的运动。
数控装置是数控车床的大脑，根据预先编写的切削程序计算和控制刀具运动轨迹、进给速度和加工参数等。
6.冷却系统：冷却系统用于为数控车床提供冷却液，以冷却工件和刀具，减少摩擦和热量的产生，保护工件和刀具不受损坏。
二、工作原理1.切削程序编写：在进行切削之前，需要先编写切削程序。
切削程序是指通过计算机软件编写的程序，包含了刀具运动轨迹、进给速度、切削深度等加工参数的信息。
2.加工设备准备：在进行数控加工之前，需要进行刀具的安装和工件夹持。
安装刀具时，需要选择合适的刀具规格和类型，并进行刀具刀柄的装夹。
工件夹持时，需要使用合适的夹具将工件固定在工作台上。
3.参数设置：设置数控装置的各项参数，包括切削深度、进给速度、切削速度、加工路径等。
这些参数的设置根据切削程序和工件的要求进行调整。
4.启动加工：当设置完成后，启动数控装置，数控装置根据切削程序的要求，计算刀具的运动轨迹和运动速度，控制伺服系统的动作。
数控机床的主要组成部分有哪些？
数控机床的主要组成部分有哪些？数控机床的主要组成部分有哪些？现代数控机床都是CNC机床，一般由数控操作系统和机床本体组成，专门用来对金属或木材进行加工的设备，主要有如下几部分组成。
1) CNC装置：计算机数控装置（即CNC装置）是CNC系统的核心，由微处理器（CPU）、存储器、各I／O接口及外围逻辑电路等构成。
2) 数控面板：数控面板是数控系统的控制面板，主要有显示器和键盘组成。
通过键盘和显示器实现系统管理和对数控程序及有关数据进行输入和编辑修改。
3) 可编程逻辑控制器PLC：PLC是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，用于完成数控机床的各种逻辑运算和顺序控制。
例如：主轴的启停、刀具的更换、冷却液的开关等辅助动作。
4) 机床操作面板：一般数控机床均布置一个机床操作面板，用于在手动方式下对机床进行一些必要的操作，以及在自动方式下对机床的运行进行必要的干预。
上面布置有各种所需的按钮和开关。
5) 伺服系统：伺服系统分为进给伺服系统和主轴伺服系统，进给伺服系统主要有进给伺服单元和伺服进给电机组成。
用于完成刀架和工作台的各项运动。
主轴伺服系统用于数控机床的主轴驱动，一般由恒转矩调速和恒功率调速。
为满足某些加工要求，还要求主轴和进给驱动能同步控制。
6) 机床本体：机床本体的设计与制造，首先应满足数控加工的需要，具有刚度大、精度高、能适应自动运行等特点，由于一般均采用无级调速技术，使得机床进给运动和主传动的变速机构被大大简化甚至取消，为满足高精度的传动要求，广泛采用滚珠丝杆、滚动导轨等高精度传动件。
为提高生产率和满足自动加工的要求，还采用自动刀架以及能自动更换工件的自动夹具等。
上海市松江丰远是在原松江县骏马五金厂（1995年成立）的基础上成立的，位于国际大都市上海的西郊。
工厂是由三线建设大型军工企业回沪人员创建。
二十多年来先后成为几十家内外资企业的配套厂家。
以合理的价格、可靠的质量多次成为年度先锋供应商。
简述数控车床的组成部分
简述数控车床的组成部分数控车床是一种通过计算机控制工作台和刀具实现加工的机床。
它由许多不同的组成部分组成，每个部分都有特定的功能和作用。
1.床身：数控车床的床身是机床的基础结构，用于支撑和固定其他组件。
床身通常由铸铁制成，具有足够的刚度和稳定性，以保证加工的精度和质量。
2.工作台：工作台是数控车床上放置工件的平台，也称为工作台。
它可以在各个方向上进行运动，以便于切削工具对工件进行加工。
工作台通常由铸铁制成，并且具有不同的形状和尺寸，以适应不同类型的加工任务。
3.主轴：主轴是数控车床上用于旋转切削工具的部件。
它由电机驱动，可以在不同的速度和方向上旋转。
主轴通常由高强度合金钢制成，并且具有高精度的轴承和冷却系统，以确保稳定的运转和高质量的加工。
4.刀架：刀架是数控车床上用于固定切削工具的部件。
刀架通常可以在水平和垂直方向上移动，以便于切削工具对工件进行不同方向的加工。
刀架通常由铸铁制成，并且具有刀具快速换位系统，以提高工作效率。
5.数控系统：数控车床的核心部件是数控系统。
数控系统由硬件和软件组成，用于接收和解析加工程序，控制机床的运动和操作。
数控系统通常由一台或多台工控机和PLC（可编程逻辑控制器）组成。
通过数控系统，操作人员可以轻松设置和调整加工参数，以实现高精度和高效率的加工。
6.刀具：刀具是数控车床上用于切削工件的工具。
刀具可以根据加工任务的不同，选择不同类型和规格的切削工具。
常见的刀具类型包括车刀、铣刀、钻头等。
刀具通常由高速钢或硬质合金制成，并且具有耐磨和高硬度的特性。
7.冷却系统：冷却系统是数控车床上用于冷却切削区域的系统。
在加工过程中，切削区域会产生大量的热量，如果不及时冷却，会导致工件变形或刀具磨损加剧。
冷却系统通常由冷却液（如切削液或冷却油）、冷却管路和泵组成，可以将冷却液传输到切削区域，降低温度并保持加工质量。
8.辅助装置：数控车床还可以配备一些辅助装置，以提高加工效率和便利性。
数控机床的主运动系统
总结词
结构简单、可靠性高、成本低
详细描述
机械主轴是传统数控机床中常用的主轴类型，其结构简单、可靠性高、成本低。它通过齿轮或皮带等传动方式将电动机的动力传递到主轴上，实现主轴的旋转运动。机械主轴的转速和扭矩调节范围较广，适用于多种加工需求，但在高速运转时噪音和振动较大。
VS
适合加工轻质材料、气动控制调节方便
总结词
详细描述
主轴的驱动方式
CATALOGUE
03
直流电机驱动具有较高的启动转矩和良好的调速性能，能够满足数控机床对主轴高精度、高速度的加工需求。
直流电机驱动具有较宽的调速范围，可以根据不同的加工需求调整主轴转速。
直流电机驱动系统通常采用电刷和换向器来转换电流方向，从而实现电机旋转方向的改变。
直流电机驱动系统的缺点是维护成本较高，且容易受到电刷和换向器的磨损影响。
THANKS
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CATALOGUE
06
高效化：随着制造业对加工效率的要求不断提高，主运动系统正朝着高效化的方向发展。通过采用更快的伺服系统、优化传动装置和减少运动部件的摩擦阻力等手段，提高数控机床的加工速度和生产效率。
新材料的应用
随着新材料技术的不断发展，未来主运动系统的材料将得到进一步优化。采用新型高强度、轻质材料和复合材料，可以提高主轴的刚性和动态性能，降低重量和能耗。
主轴
主轴电机
主轴箱
主轴轴承
01
02
03
04
主轴是主运动系统的核心部件，它安装刀具并传递切削力，实现工件的切削加工。
主轴电机是主运动系统的动力源，为切削加工提供所需的动力。
主轴箱是主轴的支撑和传动部件，它安装主轴并传递动力，使主轴能够实现旋转运动。
数控机床的系统组成及其功能
数控机床的系统组成及其功能数控机床是一种高度自动化的机床，它利用数字控制技术来加工金属或其他材料。
数控机床的系统组成包括以下几个主要部分：1.数控装置：数控装置是数控机床的核心部件，它通过接收输入的加工程序，将加工过程转化为一系列的指令，控制机床的各个部件进行精确的运动。
数控装置一般由计算机硬件、控制软件和输入输出接口等组成。
2.进给系统：进给系统是数控机床的重要部分，它负责将动力传递给机床的各个运动部件，包括工作台、主轴、刀架等。
进给系统通常由电动机、丝杠、齿轮、轴承等组成，通过改变电动机的转速和旋转方向来控制机床的运动速度和方向。
3.主轴系统：主轴系统是数控机床的关键部件，它负责驱动刀具进行切削加工。
主轴系统一般由电动机、主轴、轴承、刀具夹头等组成，通过调节电动机的转速和旋转方向来控制刀具的旋转速度和旋转方向。
4.辅助装置：数控机床的辅助装置包括冷却系统、润滑系统、排屑系统、照明系统等，它们分别负责提供冷却液、润滑油、排除切屑、照明等工作。
这些辅助装置对于保证机床的正常运转和加工过程的顺利进行至关重要。
5.控制系统：控制系统是数控机床的基础部分，它通过接收操作者输入的指令，将加工过程转化为一系列的数控指令，控制机床的各个部件进行精确的运动。
控制系统通常由控制器、操作面板、传感器等组成，通过调节电动机的转速和旋转方向来控制刀具的旋转速度和旋转方向。
数控机床的功能非常广泛，它可以加工各种类型的零件，包括金属和非金属材料，如钢、铸铁、有色金属、塑料等。
数控机床可以完成多种加工操作，如车削、铣削、钻孔、攻丝、磨削等。
此外，数控机床还可以进行精确的测量和检验，确保加工出的零件符合精度要求。
除了自动化和高精度，数控机床还具有高效率的特点。
由于数控机床可以同时控制多个坐标轴，因此它可以一次装夹多个工件，减少装夹和测量时间，提高生产效率。
此外，数控机床还可以进行在线监测和故障诊断，及时发现并解决问题，减少停机时间和维修成本。
简述数控设备组成部分
简述数控设备组成部分
数控设备是一种自动控制工具机床的设备，主要由计算机控制系统、执行机构、传感器和伺服驱动器等组成。
1. 计算机控制系统：数控设备的核心部分，主要由嵌入式计算机或PC机、数控系统软件和人机界面组成。
计算机控制系统负责处理用户输入的加工程序，控制执行机构运动、监测加工过程，并实时反馈加工状态。
2. 执行机构：执行机构是数控设备的主要动力和运动部件，负责按照计算机控制系统的指令，实现工件的加工。
常见的执行机构包括主轴、伺服电机、进给电机等。
3. 传感器：传感器用于感知机床和工件的状态和位置信息，并将信息传递给计算机控制系统。
常见的传感器包括编码器、位移传感器、加速度传感器等。
4. 伺服驱动器：伺服驱动器负责控制执行机构的运动，将计算机控制系统发出的指令转化为电压或电流信号，控制伺服电机实现运动。
伺服驱动器一般由伺服控制器和功率放大器组成。
5. 辅助设备：辅助设备包括刀具库、工具传感器、冷却液供给系统等，用于提供必要的工具和材料，保证机床正常运作。
以上是数控设备主要的组成部分，不同类型的设备可能会有一些其他的附加部件。
总体来说，数控设备通过计算机控制系统实现工件加工的自动化和精确控制。
数控机床的组成部份
数控机床的组成部份1．机械部分机械部分是整个机床的基础，主要由如下部件组成：床身、主轴箱、进给装置、刀架、尾座、卡盘、安全防护、托架、其他辅助装置等。
1)床身床身是整个机床的基础的基础。
床身部分最关键的部位是导轨，导轨一般要经过二次时效、中频淬火和精密磨削后才能使用。
常用的导轨形式有滑动导轨、滚动导轨和直线导轨。
导轨是关系到机床精度和稳定性的部件。
2)主轴主轴是车床输出动力的主要部件。
随着现在科技的发展，土轴的结构形式越来越简单，由原来的齿轮传动逐步发展成了电动主轴、主轴单元等多种形式。
转速也越来越高，由原来的几千转／分，发屉到几万转／分甚至几十万转／分．3)进给装置一般车床有两个方向的进给，横向(x轴)和纵向(z轴)。
伺服电机带动旗珠丝杠拖动床鞍等，实现数控车床的自动加工。
4)刀架一般数控车床都配有电动、气动、液压或伺服刀架。
刀架是数控车床最重要的辅助装置之一，刀架的档次是评判数控车床高中低的依据之一．5)尾座为了满足重型切削和较长丁件的加工要求，一般车床都配有尾座。
尾座分手动、电动、气动和液压尾座等。
6)卡盘卡盘安装在主轴上，用来夹持工件，分为手动三爪自定心卡盘、电动卡盘、气动F盘、液压卡盘和四爪卡盘等等。
数控车床的标准配置一般为三爪自定心卡盘。
7)安全防护数控车床一般都有全封闭防护或半封闭防护．来满足劳动生产要求。
机床的防护和外观越来越受到用户的关注。
8)托架托架一般包含中心架和跟刀架。
数控车床的标准配置一般不含托架，托架是满足特殊加工要求而配备。
2．电气部分数控车床的电气系统由以下几部分组成；计算机数字控制设备(CNC)、可编程序控制器(PLC)、进给驱动装置、主轴驱动装置、外围执行机构控制元件等部分组成。
1)计算机数字控制设备(CNC)CNC装置是数控车床的核心，包括硬件(EP后0电路扳、显示器、键盘等)以及相应的软件．目前市场主流的车床CNC装置有德国西门子公司(SIEMENS)的802系列，日本发那科公司(FANUC)的酗系列，国产的有广州数控的980系列，武汉华中数控“世纪星”系列等。
数控机床的主运动系统
4
1.1机床的主运动
（2）主运动的功率、转矩特性
主运动所需输出的功率：
Pz v Tn Nc 60000 955000 kw
PZ —主切削力（N） v —切削速度（m/min） T —切削扭矩（Nm） n —主轴转速（r/min） 主运动的转矩特性： 最大功率（或扭矩）与运动速度之间的关系。
2
1.1机床的主运动
主运动：直接切除工件上的切削层，使之转变为切屑， 从而形成工件新表面的运动
主运动是由机床或 人力提供，是使刀 具和工件之间产生 相对运动，从而切 下切屑所必需的最 基本的运动。
主运动是切削加 工中转速最高， 消耗功率最多的 运动
3
1.1机床的主运动
主运动参数
（1）主轴转速和调速范围
5
1.2机床的进给运动
进给运动：不断地把切削层投入切削，以逐渐切出整 个工件表面的运动
由机床或人力提供 的运动，它使刀具与工件 之间产生附加的相对运动， 加上主运动，即可不断地 或连续地切除切屑，并获 得具有所需几何特征的已 加工表面。
特点：可不断地或 连续地切除切屑，进给运 动的速度较低，消耗的功 率较少，进给运动可以是 连续的或断续的，其形式 可以是直线运动、旋转运 动或是两者的组合。
6
1.2机床的进给运动
车削外圆时，车刀 的纵向连续运动就 是进给运动
7
1.3车削加工原理
金属切削加工，从其本质上来说，就是使用各种类型的 金属切削刀具，把各种金属原材料（称为工件毛坯）上 多余的金属材料（称为加工余量）从工件毛坯上剥离， 得到图纸所要求的零件。金属切削加工的工艺过程大致 可以分为三类：
主轴转速n（r/min）： 主轴的最低和最高转速：
数控机床的主运动系统
数控机床的主运动系统依据数控机床的要求和目前大多数数控机床的配置现状，主运动系统的配置大致有以下四类：1.一般电机—机械变速系统—主轴部件配置方式：图1 一般电机—机械变速系统—主轴部件配置方式该配置方式是一种传统的配置方式，它能够满意各种切削运动转矩输出的要求，但变速范围不大，由于是有级变速使切削速度的选择受到限制，而且该配置的结构较简单，所以现在仅有少数经济型数控机床采纳该配置，其他已很少采纳。
2.变频器—沟通电机—1～2机械变速—主轴部件配置方式这种配置如图5-3所示，变频电机经一对齿轮变速后，再通过二联滑移齿轮传动主轴，使主轴获得高速段和低速段转速。
其优点是能够满意各种切削运动的转矩输出，且具有大范围的速度变化力量，相对上述配置方案具有结构简洁、安装调试便利，且在传动上能满意转速与转矩的输出要求，但其调速范围及动力特性相对于交、直流主轴电机系统而言要差一些。
主要用于经济型或中低档数控机床上。
3.交、直主轴电机— 主轴部件配置方式这种配置形式如图5-4(a)所示，电机经同步齿形带传动主轴，电机是性能更好的交、直流主轴电机(图5-4(b))，其优点是变速范围宽，最高转速可达8000 r/min，在传动上能基本能满意目前大多数数控机床的要求，易于实现丰富的掌握功能、其结构简洁、安装调试便利，可满意现在中高档数控机床的掌握要求。
但对于越来越高的速度的需求，该配置方式已难以满意。
4.电主轴传统的主轴部件都是由主轴电机经传动机构带动主轴转动。
如若能将主轴与电机制成一体那么就可省去传动机构，使主轴驱动机构简化。
因而一种称为电主轴（或内装式主轴电机）应运而生，其结构示意图如图5-5(a)所示。
由图可知这种电机由三个基本部分组成：空心轴转子、带绕组的定子、速度检测元件。
空心轴转子，它既是电机的转子，也是主轴，中间是空心的，用于装夹刀具或工件；带绕组的定子，它和其他电机相像。
这种电机构成了较简洁的主运动部件。
数控机床的主要零件和组成部分简介
数控机床的主要零件和组成部分简介数控机床是一种通过计算机控制工作台运动轨迹和切削工具切削加工零件的高精度设备。
它由许多主要零件和组成部分组成，这些零件和组成部分共同工作，确保机床的正常运行和加工质量。
本文将介绍数控机床的主要零件和组成部分。
数控机床的主要零件之一是床身，它是机床的主体部分，承载和支撑各个组件。
床身通常由铸铁或焊接钢板制成，具有高强度和稳定性，为机床提供了坚固的基础。
床身上的滑轨是数控机床的关键组成部分之一。
滑轨分为纵向导轨和横向导轨。
纵向导轨用于工作台的上下移动，而横向导轨用于刀架或工作台的前后移动。
滑轨通常由硬质合金或线性导轨制成，具有高硬度和耐磨性，确保了精度和稳定性。
数控机床的刀架是安装切削工具和刀具的部件，用于进行加工操作。
刀架可以进行自动换刀，并具有不同的刀具安装座，以适应不同的加工需求。
刀架通常由铸铁或钢制成，并具有高刚性和稳定性。
刀具是数控机床的重要零件，用于进行零件的切削加工。
刀具的种类繁多，包括车刀、铣刀、钻头等。
不同种类的刀具可以实现不同的切削形式和加工效果。
刀具通常由高速钢或硬质合金制成，具有高硬度和耐磨性。
数控机床的主轴是刀具的驱动部分，它通过电机将旋转动力传递给刀具，实现切削加工。
主轴通常由电机、轴承和主轴箱组成。
电机提供动力，轴承支撑主轴的旋转，主轴箱起到固定和保护主轴的作用。
主轴具有高速度和高精度，能够实现高效的切削加工。
数控机床还包括控制系统和编程系统。
控制系统由计算机、控制器和传感器组成，用于控制机床的运动和加工过程。
编程系统用于编写和编辑加工程序，指导机床进行加工操作。
控制系统和编程系统使得数控机床具有高自动化和高精度的特点，大大提高了加工效率和加工质量。
总之，数控机床的主要零件和组成部分共同发挥作用，实现了高精度和高效率的切削加工。
床身、滑轨、刀架、刀具、主轴以及控制系统和编程系统都是数控机床不可或缺的部分。
随着技术的不断进步，数控机床的零件和组成部分也在不断更新和优化，以适应越来越复杂和精细的加工需求。
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。
数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统 - 数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统
丝杠螺母间隙调整
丝杠与螺母之间有间隙会导致什么问题？
机床定位误差 机床工作台反向移动滞后
所以需要调整丝杠螺母间隙，需要进行预紧。
垫片调整法 ：调 整垫片厚度使左 右两螺母产生轴 向位移，即可消 除间隙产生预紧 力。
铣刀刀柄组装
铣床主轴-装刀前
铣床主轴-装刀后
数控机床主轴准停控制装置
电动机内装编码器 （带一转信号）
主轴独立编码器
外接一转检测信号（接近开关）
3．进给运动系统
机械传动机构简单，为了提高进给系统的 灵敏度、定位精度和低速运动稳定性，在数控 机床的进给系统中普遍采用滚珠丝杠副 。
进给运动系统示意图
二、数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统
1．主运动系统（主轴无级调速）
主运动系统的 调速范围比普通铣 床宽，通常都是无 级可调的 。
图3-62 数控机床主传动系统的三种形式
1.电动机直接带动主轴旋转
（ 电主轴，主轴变形，温度控制）
2.电动机通过V带或同步齿形带与主轴连接
3.电动机通过齿轮变速箱与主轴连接
进给运动系统模型
机床进给运动系统模型
滚珠丝杠的支承方式
一端固定（推力或角接触 轴承），一端自由，用于 短丝杠和竖直安装丝杠。
一端固定（推力或角接触轴 承），一端游动（向心轴承 ），较长的卧式丝杠安装。
两端固定（推力或角接触 轴承），此种方式对丝杠 的热变形较敏感，提高预 紧力可提高丝杠的轴向刚 度。
1、三位液压拨叉作用原理图
2、刀具自动夹紧装置和主轴定向装置
加工中心为了实现刀具在主轴上的自动装卸， 配置刀具自动夹紧装置，其作用是自动将刀具 夹紧和松开，以便机械手能在主轴上安装和取 走刀具。为了传递扭矩，主轴前端设置两个端 面键，与刀柄上的键槽配合。
数控机床主轴部件认知
定位预紧是一种保证对置轴承在使用中 不改变轴向相对位置的预紧方法。在使 用中预紧力会发生变化，但轴承相对位 置不变。
定压预紧是一种利用螺旋弹簧、蝶形 弹簧等对轴承施加预紧的方法。在使 用中即使轴承相对位置发生变化，预 紧力也可大致保持不变
三、主轴零部件
2. 主轴结构（数控车床）
1，6，8—螺母； 2—同步带； 3，16—同步带轮； 4—脉冲编码器； 5，12，13，17—螺钉； 7—主轴； 9—箱体； 10—角接触球轴承； 11，14—圆柱滚子轴承；15—带轮
主轴部件认知Leabharlann 一、主轴部件概述数控机床的主轴部件是主运动的执行部 件，它夹持刀具或工件，并带动其旋转，因 此应能传递切削转矩、承受切削抗力，并保 证必要的旋转精度。主轴部件包括主轴、主 轴前后支承、调整隔套、调整螺母、锁紧螺 母、主轴皮带轮等。
二、主传动系统的配置
1.主轴电动机直接驱动
2.电动机经同步齿形带传动主轴
三、主轴零部件
3. 主轴其它结构--主轴编码器
三、主轴零部件
3. 主轴其它结构--刀杆拉紧装置
图a所示为弹力卡爪结构，它有放大拉力的作用，可用较小的液压推力产生较大的拉紧力。 图b所示为钢球拉紧结构。
(a)
(b)
四、主轴的密封
1.非接触式密封
利用轴承盖与轴的间隙 密封用在工作环境比较 清洁的油脂润滑处
能使主轴获得较大的径 向和轴向刚度，满足机 床强力切削的要求，应 用于各类数控机床的主 轴。
提高了主轴的转速，适 合主轴要求在较高转速
下工作的数控机床
适用于中等精度、低速 与重载的数控机床主轴。
三、主轴零部件
➢ 轴承的预紧
在安装轴承时，预先使轴承产生内部应力，以便轴承在负游隙下使用，这种使用方法称为预 紧。常用的方法有定位预紧和定压预紧两种。
数控机床的基本运动形式
数控机床的基本运动形式通常包括三个主要轴向和三个辅助轴向的运动。
以下是数控机床的基本运动形式：
主轴向运动：
X轴运动：X轴是数控机床上的水平轴，控制工件在水平方向上的移动。
Y轴运动：Y轴是数控机床上的垂直轴，控制工件在垂直方向上的移动。
Z轴运动：Z轴是数控机床上的纵向轴，控制工件在纵向方向上的移动。
辅助轴向运动：
A轴运动：A轴是数控机床上的旋转轴，控制工件或刀具的旋转运动。
B轴运动：B轴是数控机床上的倾斜轴，控制工件或刀具的倾斜运动。
C轴运动：C轴是数控机床上的环绕轴，控制工件或刀具的环绕运动。
这些轴向运动通过数控系统中的编程指令和伺服驱动系统来控制。
数控程序中的坐标指令和插补算法会指导数控机床上的运动轴进行精确的位置控制和插补运动，以实现复杂的零件加工。
需要注意的是，不同类型的数控机床可能具有不同的轴向配置和运动方式。
例如，某些数控机床可能具有更多的辅助轴向，如旋转轴、倾斜轴和环绕轴，以满足特定加工需求。
此外，还有一些其他类型的数控机床，如多轴机床、五轴机床等，其运动形式可能更加复杂和多样化。
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●数控机床的主运动部件●运行保障中心●本章主要内容一、对主轴驱动的要求二、主轴驱动装置和主轴部件功率特性的匹配三、数控机床主轴传动方式、特点及应用范围四、主轴的支承方式五、数控机床主轴的密封与润滑六、数控机床典型主轴部件●一、对主轴驱动的要求●1．调速范围足够大●数控机床主轴驱动要求有较大的调速范围，以满足各种工况的切削，获得最合理的切削速度，从而保证加工精度、加工表面质量及高的生产效率。
特别是对于具有自动换刀装置的加工中心，为适应各种刀具、各种材料的加工，对主轴的调速范围要求更高。
●2．实现无级变速●数控机床主轴的速度是由数控加工程序中的Ｓ指令控制的，要求能在较大的转速范围内进行无级调速。
一般要求主轴具备1∶（100～1000）的恒转矩调速范围；1∶10的恒功率调速范围。
●3．主传动要求有四象限的驱动能力●数控机床要求主轴在正、反转动时均可进行加减速控制，即要求主轴有四象限驱动能力，并尽可能缩短加减速时间。
●4．车削中心上，要求主轴具有C轴控制功能●在车削中心上，为了使之具有螺纹车削功能，要求主轴与进给驱动实行同步控制，即主轴具有旋转进给轴（C轴）的控制功能。
●5．加工中心上要求主轴具有准停功能●在加工中心上自动换刀时，主轴须停止在一个固定不变的方位上，以保证换刀位置的准确以及某些加工工艺的需要，即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●利用车床和磨床进行工件端面加工时，为了保证端面加工时粗糙度的一致性，要求刀具切削的线速度为恒定值。
●随着刀具的径向进给，切削直径的逐渐减小，应不断提高主轴转速，并维持线速度Ｖ＝nπD为常数，式中Ｖ是切削线速度，ｎ为主轴转速，Ｄ为加工时切削直径。
在控制系统中，Ｄ可由坐标轴的进给量算出，然后计算出对应的主轴转速ｎ，以保证切削的线速度保持不变。
●对主轴驱动的要求：1．调速范围足够大2．实现无级变速3．主传动要求有四象限的驱动能力4．车削中心上，要求主轴具有C轴控制功能5．加工中心上要求主轴具有准停功能6．具有恒线速度切削控制功能●二、主轴驱动装置和主轴部件功率特性的匹配●分级变速箱➢数控机床的主轴驱动常采用直流复励电动机和交流变频电动机，并实现无级变速。
由于电机功率和扭矩特性一般不能满足机床主轴的使用要求，因此需要通过一个中间装置来协调驱动电机和机床主轴部件的功率和扭矩特性，这个中间装置便是分级变速箱。
●1．直流电动机的无级调速直流电动机是采用调压和调磁方式来得到主轴所需的转速。
其调速范围与功率特性如图所示。
●1．直流电动机无级调速➢恒扭矩调速电机从最低转速至额定转速，是通过调节电枢电压，保持励磁电流恒定的方法进行调节。
起动力矩大，响应快，能满足低速切削需要。
➢恒功率调速从额定转速至最高转速，是通过改变励磁电流，从而改变励磁磁通，保持电枢电压恒定的方法进行调速。
●2．交流电动机无级调速➢调频调速交流电动机一般为笼式感应电动机结构，体积小，转动惯性小，动态响应快，且无电刷，因而最高转速不受火花限制。
全封闭结构，具有空气强冷，保证高转速和较强的超载能力，具有很宽的调速范围。
◆例兰州电机厂生产的额定转速为1500r/min或2000r/min的交流调速电机，恒功率调速范围可达1：4或1：5。
●交流调速电动机功率特性曲线●3．主轴驱动电机和主轴部件功率特性匹配●数控机床主轴运动的传动，电动机和主轴的功率特性必须相匹配。
由于主轴要求的恒功率变速范围R np远大于电动机的恒功率变速范围R dp，所以在电动机和主轴之间要串联一个分级变速箱，以扩大其恒功率调速范围，满足低速大功率切削时对电动机的输出功率的要求。
●三、数控机床主轴传动方式、特点及应用范围●１．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围内均为恒功率。
●—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。
●分段无级变速图例●分段无级变速的特点●在带有齿轮变速的分段无级变速系统中，主轴的正、反向启动与停止、制动是由电动机实现的，主轴变速则由电动机无级变速与齿轮有级变速相配合来实现。
●这种配置适合于大中型机床，确保主轴低速时输出大扭矩、高速时输出恒功率特性的要求。
●分段无级变速操纵方式常用的变速操纵方式：●液压拨叉●电磁离合器下面介绍液压拨叉工作原理●三位液压拨叉工作原理图●2．主轴带传动变速主轴带传动变速主要是将电机的旋转运动通过带传动传递给主轴。
这种传动方式多见于数控车床和中、小型加工中心。
它可避免齿轮传动时引起的振动与噪声。
●带传动变速图例●传动带类型●常用多楔带和同步带。
●同步带又称为同步齿形带，按齿形不同又可分为梯形齿同步带和圆弧齿同步带两种。
其中梯形齿多用在转速不高或小功率动力传动中，而圆弧齿多用在数控加工中心等要求较高的数控机床主运动传动系统中。
●同步带特点●无滑动，传动比准确。
●传动效率高，可达98﹪。
●传动平稳，噪声小（具有吸振的功能）。
●使用范围较广，速度可达50m/s，传动比可达10左右，传递功率由几瓦至数千瓦。
●维修保养方便，不需要润滑。
●3．调速电机直接驱动主轴传动●数控机床—般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。
●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。
●电机直接驱动原理图●主轴传递的功率或转矩与转速之间关系●图示中，当机床处在连续运转状态时，主轴的转速在437～3500r／min范围内，主轴传递电动机的全部功率为llkW，为主轴的恒功率区域Ⅱ(图中实线部分)。
在这个区域内，主轴的最大输出扭矩(245N·m)随着主轴转速的增高而变小。
●主轴转速在35～437r／min范围内，主轴的输出转矩不变，称为主轴的恒转矩区域Ⅰ(图中实线部分)。
在这个区域内，主轴所能传递的功率随着主轴转速的降低而减小。
●内置电动机主轴变速●将调速电动机与主轴合成一体（电动机转子轴即为机床主轴），这是近年来新出现的一种结构。
这种变速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，但主轴的输出转矩较小，电动机发热对主轴精度影响较大。
以上介绍了数控机床主轴传动方式、特点及应用范围。
下面将介绍：主轴的支承方式●四、主轴的支承方式●1．数控机床主轴部件常用轴承类型（1）锥孔双列圆柱滚子轴承●内圈为l∶12的锥孔，当内圈沿锥形轴颈轴向移动时，内圈胀大以调整滚道的间隙。
滚子数目多，两列滚子交错排列，因而承载能力大，刚性好，允许转速高。
●内、外圈均较薄，因此，要求主轴颈与箱体孔均有较高的制造精度，以免轴颈与箱体孔的形状误差使轴承滚道发生畸变而影响主轴的旋转精度。
该轴承只能承受径向载荷。
●锥孔双列圆柱滚子轴承图例●1．数控机床主轴部件常用轴承类型（1）锥孔双列圆柱滚子轴承●内圈为l∶12的锥孔，当内圈沿锥形轴颈轴向移动时，内圈胀大以调整滚道的间隙。
滚子数目多，两列滚子交错排列，因而承载能力大，刚性好，允许转速高。
●内、外圈均较薄，因此，要求主轴颈与箱体孔均有较高的制造精度，以免轴颈与箱体孔的形状误差使轴承滚道发生畸变而影响主轴的旋转精度。
该轴承只能承受径向载荷。
●1．数控机床主轴部件常用轴承类型（2）双列推力向心球轴承●接触角60°，球径小，数目多，能承受双向轴向载荷。
●磨薄中间隔套，可以调整间隙或预紧，轴向刚度较高，允许转速高。
●该轴承一般与双列圆柱滚子轴承配套用作主轴的前支承，并将其外圈外径作成负公差，保证只承受轴向载●双列推力向心球轴承图例●1．数控机床主轴部件常用轴承类型（3）双列圆锥滚子轴承●它有—个公用外圈和两个内圈，由外圈的凸肩在箱体上进行轴向定位，箱体孔可以镗成通孔。
●磨薄中间隔套可以调整间隙或预紧，两列滚子的数目相差—个，能使振动频率不—致，明显改善了轴承的动态特性。
●这种轴承能同时承受径向和轴向载荷，通常用作主轴的前支承。
●双列圆锥滚子轴承图例●1．数控机床主轴部件常用轴承类型（4）角接触球轴承（1）●这种类型的轴承既可承受径向载荷，又可承受轴向载荷。
●接触角有α=15°，α=25°和α=40°三种。
15°接触角多用于轴向载荷较小，转速较高的场合；25°、40°接触角多用于轴向载荷较大的场合。
●将内、外圈相对轴向位移，可以调整间隙，实现预紧。
它们多用于高速主轴。
●角接触球轴承图例●1．数控机床主轴部件常用轴承类型（5）角接触球轴承（2）●角接触球轴承有三种基本组合方式图a为背靠背组合，图b为面对面组合，图c为同向组合。
●这三种方式，两个轴承都共同承担径向载荷；图a和图b可承受双向轴向载荷；图c则只能承受单向载荷，但承载能力较大，轴向刚度较高。
这种轴承还可以三联组配、四联组配。
●角接触球轴承成对使用时的几种安装方式●2．主轴常见支承方式（1）●前支承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，后支承采用成对向心推力球轴承。
●此配置可提高主轴的综合刚度，可满足强力切削的要求，普遍用于各类数控机床主轴。
●2．主轴常见支承方式（2）●前支承采用高精度双列向心推力球轴承(如图b)。
向心推力轴承有良好的高速性，主轴最高转速可达4000r/min，但它的承载能力小。
适于高速，轻载，高精密的数控机床主轴。
●2．主轴常见支承方式（3）●前后支承采用双列和单列圆锥滚子轴承。
轴承径向和轴向刚度高，能承受重载荷，尤其是可承受较强的动载荷。
安装，调整性能好，但这种支承方式限制了主轴转速和精度，所以用于中等精度，低速，重载的数控机床的主轴。
●数控机床主轴常见支承方式图例●3．主轴支承的典型结构（1）●如图所示为数控车床主轴，前支承采用双列短圆柱滚子轴承承受径向载荷和60°角接触双列向心推力球轴承承受轴向载荷，后支承采用双列短圆柱滚子轴承，适用于中等转速，能承受较大的切削负载，主轴刚性高。
●数控车床主轴支承图例●3．主轴支承的典型结构（2）●图示为卧式铣床主轴支承，轴的径向刚度好，并有较高的转速。
●3．主轴支承的典型结构（3）●图示为卧式镗铣床主轴部件的支承，这种支承方式可以承受双向轴向载荷和径向载荷，承载能力大，刚性好，结构简单。
●4．滚动轴承的间隙与预紧●滚动轴承存在较大间隙时，载荷将集中作用于受力方向上的少数滚动体上，使得轴承刚度下降，承载能力下降，旋转精度变差。