数控机床主传动及主轴部件

2）前轴承采用高精度双列向心推 力球轴承（如图）。 角接触球轴承具有较好的高速性能，主轴最高转速可 达 4000r／min， 但是这种轴承的承载能力小，因而适用于高速、轻载 和精密的数控机床主轴。
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3）双列圆锥滚子轴承和圆锥 滚子轴承（如图） 这种轴承径向和轴向刚度高，能承受重载 荷，尤其能承受较大的动载荷，安装与调 整性能好， 但是这种轴承配置方式限制了主轴的最高转速和精 度，所以仅适用于中等精度、低速于重载的数控机 床主轴。
机床的主轴部件是机床重要部件之一，它带 动工件或刀具执行机床的切削运动， 因此数控机床主轴部件的精度，抗振性和热 变形对加工质量有直接的影响， 由于数控机床在加工过程中不进行人工调整， 这些影响就更为严重。
数控机床主传动及主轴部件
主轴在结构上要处理好卡盘或刀具的装卡， 主轴的卸荷， 主轴轴承的定位和间隙调整， 主轴部件的润滑和密封等一系列问题。 对于数控镗铣床的主轴为实现刀具的快速或自 动装卸，主轴上还必须设计有刀具的自动装卸， 主轴定向停止和主轴孔内的切屑清除装置。
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(一）数控机床的主轴轴承配置主要有三种形式 l）前支承采用圆锥孔双列圆柱滚子轴承 和双向推力角接触球轴承组合，后支承采 用成对角接触球轴承（如图） 这种配置形式使主轴的综合刚度得到大幅度提高， 可以满足强力切削的要求，所以目前各类数控机床 的主轴普遍采用这种配置形式。
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数控机床的变速是按照控制指令自动进行的， 因此变速机构必须适应自动操作的再求。 故大多数数控机床采用无级变速系统， 数控机床主传动系统主要有以下三种配置方 式。
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（一）带有变速齿轮的主传动（如图）
这种配置方式大、中型数控机床采用较多。 它通过少数几对齿轮降速，使之成为分段无级变速，确保低速 时的扭矩，以满足主轴输出扭矩特性的要求。 但有一部分小型数控机床也采用这种传动方式，以获得强力切 削时所需要的扭矩。 滑移齿轮的移位大都采用液压拨叉或直接由液压缸带动齿轮来 实现。
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（二）主轴的定向停止
为了将主轴准确地停在某一固定位置上，以便在该 处进行换刀等动作，这就要求主轴定向控制。
在加工精密的坐标孔时，由于每次都能在主轴的固 定圆周位置换刀，故能保证刀尖与主轴相对位置的 一致性，
从而减少被加工孔的尺寸分散度，这是主轴定向准 停装置带来的好处之一。
，当主轴需要停车 换刀时，发出降速 信号，主轴箱自动 改变传动路线，使 主轴换到最低转速 运转。在时间继电 器延时数秒后，开 始接通无触点开关。
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在凸轮上的感应片对准无触点开关时，发出准停信 号，立即切断主轴电动机电源，脱开与主轴的传动 联系，以排除传动系统中大部分回转零件的惯性对 主轴准停的影响，使主轴作低速惯性空转。
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从直流主轴电动机的速度与转矩关系 图中可以看出，在低于额定转速时为 恒转矩输出，高于额定转矩时为恒功 率输出。
使用这种电动机 可实现纯电气定 向，而且主轴的 控制功能可以很 容易与数控系统 相连接并实现修 调输入、速度和 负载测量输出等。
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三、主轴部件
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在自动换刀的数控机床上，每次自动装卸刀时，都 必须使刀柄上的键槽对准主轴的端面键，这就要求 主轴具有准确定位的功能。
传统的做法是采用机械挡块等来定向。
而现代的数控机床一般都采用电气式主轴定向，只 要数控系统发出指令信号，主轴就可以准确的定向。
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主轴的准停装置设置在主轴的尾端 （如图）。交流调速电动机11通过多 联三角带9和皮带轮10带动主轴旋转，
无级变速，使切削工作始终在最佳状态下进 行。
3）为实现刀具的快速或自动装卸，主轴 上还必须设计有刀具自动装卸、主轴定向停 止和主轴孔内的切屑清除装置。
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二、数控机床主轴的变速方式
数控机床的主传动要求较大的调速 范围，以保证加工时能选用合理的 切削用量，从而获得最佳的生产率、 加工精度和表面质量。
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位于图中带 轮5左侧的永 久磁铁4对准 磁传感器3时， 主轴准确停 止，同时限 位开关发出 信号，表示 已完成。
电气式主轴定向控制的特点是：不需要机械 部件，定向时间短可靠性高，只需要简单的 强电顺序控制，精度和刚度高。
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（三）主轴内刀具的自动夹紧和切 屑清除装置 在自动换刀的数控机床中为了实现刀具在 主轴内的自动装卸，其主轴必须设计有刀 具的自动夹紧机构，如图所示。
带内采用了承载 后无弹性伸长的 材料作强力层， 以保持带的节距 不变，使主、从 动带轮可作无相 对滑动的同步传 动。
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（三）由调速电动机直接驱动的主传动（如图） 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，但主轴输出扭矩小， 电动机发热对主轴的精度影响较大。
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（二）通过带传动的主传动（如图） 主要应用在小型数控机床上，可以避免齿 轮传动时引起的振动和噪声，但它只能适 用于低扭矩特性要求的主轴。
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同步带传动是一种综合了带、链传动 优点的新型传动。 同步带的结构和传动如图所示。带的工作面及带轮 外圆上均制成齿形，通过带轮与轮齿相嵌合，作无 滑动的啮合传动。
数控机床主传动及主轴 部件
2020/11/21
数控机床主传动及主轴部件
第二节数控机床主传动系统及主轴部件
一、
数控机床主运动的特点
二、 数控机床主轴的变速方式
三、
主轴部件
数控机床主传动及主轴部件
一、数控机床主传动的特点
数控机床与普通机床比较具有以下特点： 1）转速高，功率大，它能使数控机床进
行大功率切削和高速切削，实现高效率加工。 2）主轴转数的变换迅速可靠，并能自动
数控机床主传动及主轴部件
刀杆采用7：24的大锥度锥柄，采用大 锥度的锥柄既有利于定心，也为松夹 带来了方便。
在锥柄的尾端轴颈被拉紧的同时，通过锥柄的定心 和摩擦作用将刀杆夹紧于主轴的端部。