数控机床主传动系统设计资料

经齿轮变速 传动
经同步齿 形带传动
如图所示．主轴电动机经同步齿形 带以定比传动传递给主轴。由于输出扭 矩较小，主要用于小型数控机床对扭矩 特性有要求的主轴．可以减小传动中的 振动和噪音。
如图所示，电动机转子轴即为机床主 轴的电动机主轴，简称电主轴，是近年 来新出现的一种结构，其优点是主轴部 件结构更紧凑，刚度强．重量轻．惯量 小，可提高调速电动机启动、停止的响 应特性。其缺点是电机发热引起热变形 问题，造价较高。
§3.2
分级变速主传动系统设计
机床主传动运动设计的任务是按照 已确定的运动参数、动力参数和传动 方案，设计出经济合理、性能先进的 传动系统。其主要设计内容为：拟定 结构式或结构网；拟定转速图，确定 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。
一、转速图
转速图由“三线一点”组成：传 动轴线、转速线、传动线和转速点。 是分析和设计主传动系统的特殊图线。
1 无级变速
如图所示．电机轴与主轴用联轴器同 轴连接．大大简化了主轴箱和主轴结 构．有效地提高了主轴部件的刚度，但 主轴输出扭矩不能放大，电动机发热对 主轴精度影响较大：现多采用交流伺服 电动机，功率大．输出功率与实际消耗 的功率能保持同步，效率高。
2 分段无级变速
如图所示，主轴电动机经二级齿轮变 速．使主轴获得低速和高速两种转速，成为 分段无级变速。通过齿轮传动降速后．输出 转矩可以扩大，以满足主轴低速时输出扭矩 特性的要求。这种配置方式在大中型数控机 床中采用较多，小型数控机床也有采用，以 获得强力切削时所需要的扭矩。
四
1
2
主传动系统的类型
3
按动力源的类型 按传动装置类型 按变速的连续性

1
按动力源的类型 可分为交流电动机驱动和直流电动机 驱动。交流电动机驱动中又可分单速交流 电动机、调速交流电动机和交流伺服电动 机驱动。调速交流电动机驱动又有多速交 流电动机和变频调速交流电动机驱动。驱 动方式的选择主要根据变速形式和运动特 性要求来确定。





1 主轴具有一定的转速和足够的转速范围 ，并 实现无级调速； 2 主电动机具有足够的功率，全部机构和元件具 有足够的强度和刚度，以满足机床的动力要求； 3 主传动的有关结构，特别是主轴组件要有足够 高的精度、抗振性，热稳定性和噪声要小，传动 效率要高，以满足机床的工作性能要求； 4 操纵灵活可靠，调整维修方便，润滑密封良好， 以满足机床的使用要求； 5 结构简单紧凑，工艺性好，成本低，以满足经 济性要求。
三
数控机床主传动系统配置方式
普通机床采用机械有级变速， 数 控机床的主传动变速主要有无级变速、 分段无级变速、主轴电动机调速三种方 式。它具有适应加工范围广．工艺适应 性强，加工精度和自动化程度高等特 点。
目前．数控机床的主传动变速系统，有采用直 流和交流调速电动机的无级变速，也有采用齿轮分 级变速的。但随着新型直流和交流主抽调速电动机 的日趋完善．齿轮分级变速传动在逐渐减少．采用 交流或直流调速电动机．不仅可以大大简化机械结 构，而且可以很方便地实现范围很宽的无级变速， 还可以按照控制指令连续地进行变速．实现恒线速 切削．进一步提高机床的工作性能。
一
数控机床主传动系统的特点

与普通机床比较，数控机床主传动系统 具有下列特点： 1 调速范围宽、功率大 2 热变形小、精度高 3 高的刚度和抗振性 4 主轴组件的耐磨性高 5 尽量短的传动链 6 快速换刀
1 调速范围宽、功率大
满足不同的加工要求．就要有不同的加 工速度。由于数控机床的加工通常在自动的 情况下进行，尽量减少人的参与，因而要求 能够实现无级变速，并迅速可调，使切削工 作始终在最佳状态下运行。
抗振性用动刚度或动柔度来衡量。例如
主轴组件的动刚度取决于主轴的当量静刚 度、阻尼比及固有频率等参数。如果把主轴 组件视为一个等效的单自由度系统，则动刚 度 与动力参数的关系为：
来自百度文库
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二
主传动系统的设计要求
现在数控机床的主传动广泛采用无级变 速传动．用交流调速电动机或直流调速电动 机驱动，能方便地买现无级变速．且传动链 短，传动件少，提商了变速的可靠性．但其 制造精度要求很高。
机床主传动系统 (a)传动系统图 (b)转速图
• 上图的传动路线表达式是：
—Ⅰ— 126 r / m in 1 4 4 0 4 kW 256 —Ⅲ— 60 — Ⅳ（主轴）
主电动机
—
30 18 72
36 36 30 — 42 24 48

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
按变速的连续性 分级变速传动 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。
无级变速传动
无级变速传动可以在一定的变 速范围内连续改变转速，以便得到 最有利的切削速度，能在运转中变 速，便于实现变速自动化；能在负 载下变速，便于车削大端面时保持 恒定的切削速度，以提高生产效率 和加工质量。
3 高的刚度和抗振性
数控机床上一般既要进行粗加工，又要精加 工；加工时可能由于断续切削、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，严重时甚至破坏刀具 或零件，使加工无法进行。因此在主传动系统中 的各主要零部件不但要具有一定的静刚度，而且要 求具有足够的抑制各种 干扰力引起振动的能力-抗 振 性。
第三章
§3.1 §3.2 §3.3 §3.4 §3.5
数控机床主传动系统设计
概述 分级变速主传动系统设计 无级变速传动链的设计 现代数控机床主传动系统 主传动系统结构设计
§3.1
一 二 三 四

概述
数控机床主传动系统的特点 主传动系统的设计要求 数控机床主传动系统配置方式 主传动系统的类型