数控机床的机械传动结构

数
要求：转速、精度和相应的承载能力（即有足够
控
的轴向和径向刚度）。
机
床
的
主
运
动
结
构
主轴部件常用轴承的类型和精度等级
第
类型：
一
滚动轴承、滑动轴承（动压、静压）、
节
数 控 机 床 的 主 运 动 结 构
三、主轴部件
第 一
1。概述
节
功用：夹持工件或刀具实现切削运动；
数
控 机
传递运动及切削加工所需要的动力。
床
的
组成：主轴、支承、传动零件、装夹刀具
主 运
或工件的附件及辅助零部件。
动
结
构
要求：
第
一
主轴的精度要高。包括运动精度(回转精度、轴向串动)、和
节
安装刀具或夹持工件的夹具的定位精度(轴向、径向)。
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
主
主轴电机，其变速范围宽，最高转速可达8000 r/min，
运 动
且控制功能丰富，可满足中高档数控机床的控制要求
结
构
第 一 节
数 控 机 床 的 主 运 动 结 构
4) 电主轴
第
电主轴又称内装式主轴电机，即主轴与电机转子合
一
为一体，其优点是主轴部件结构紧凑、重量轻、惯
结
构
主运动的调速范围
主轴的调速范围是指主轴变速能力：
第
一
节
数
Rnn nm mainx
控
式 中 ： nma-x---主 轴 最 高 输 出 转 速
机 床
nmin ----主 轴 最 低 输 出 转 速
的
主 运
通常数控机床的都较普通机床要高，R n：100~10000
动
结
构
二、主运动的配置形式和驱动电机
数
部件的结构刚度和抗振性好。
控
较低的运转温升以及较好的热稳定性。
机 床
部件的耐磨性和精度保持性好。
的
自动可靠的装夹刀具或工件
主
运
动
结
构
三、主轴部件
第
对数控机床除上述要求外，还应有：(在机械结构方面)
一 节
刀具的自动夹紧装置
数
主轴的准停装置
控 机
主轴孔的清理装置等
床
的
主
运
动
结
构
主轴部件的结构
第 主轴端部的结构形式 一
的
主
运
动
结
构
1. 对主传动系统要求
第 一
动力功率高
节
由于日益增长的对高效率要求，加之刀具材料和技术
数
的进步，大多数NC机床均要求有足够高的功率来满足
控
机
高速强力切削。
床
的
一般NC机床的主轴驱动功率在3.7kw~250kw之间。
主
运
动
结
构
第 调速范围宽
一 节
调速范围：有恒扭矩、恒功率调速范围之分。现在，数控机床
的主轴的调速范围一般在：
数
控
100～10000，且能无级调速。
机
床
要求恒功率调速范围尽可能大，以便在尽可能低的速度下，利
的
主
用其全功率。
运
动
变速范围负载波动时，速度应稳定。
结
构
控制功能的多样化
第
• 同步控制功能：NC车床车螺纹用；
一 节
• 主轴准停功能：加工中心自动换刀、 NC车床车
螺纹用；
数 控
• 恒线速切削功能：NC车床和NC磨床在进行端面
机 床
加工时，为了保证端面加工的粗糙度要求，要求
的 主
接触点处的线速度为恒值；
运
• C轴控制功能：车削中心。
动
结
构
性能要求高
➢ 电机过载能力强。要求有较长时间(1~30min)和较
第
大倍数的过载能力
一 节
➢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。
节
量小，可提高启动、停止的响应特性，利于控制振
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
运
动
结
构
第 一 节
数
车床用电主轴
铣床用电主轴
控
机
床
的
主
运
动
结
构
第 一 节
床 的
动且消耗功率最大的运动轴。
机
功用：
械
传
传递动力：传递切削加工所需要的动力
动 结
传递运动：传递切削加工所需要的运动
构
运动控制：控制主运动的大小方向开停
第 .组成：
一 （1）动力源：电机 节 （2）传动系统：定比传动机构、变速装置
数 控
（3）运动控制装置:离合器、制动器等
机 （4）执行件：主轴
床
第 一
根据数控机床的要求，主运动系统的配置
节
数
有以下四类
控
机
床
的
主
运
动
结
构
1) 普通电机—机械变速系统—主轴部件
第 一 节
数 控 机 床 的 主 运 动 结 构
优点：
第 一
能够满足各种切削运动转矩输出的要求，但变速范
节 围不大，由于是有级变速使切削速度的选择受到限制，
数 控 而且该配置的结构较复杂，所以现在仅有少数经济型数 机 床 控机床采用该配置，其它已很少采用。 的 主 运 动 结 构
第五章 数控机床的机械传动结构
第
五 章
内容提要
数
控
机 床
本章将讨论数控机床的主运动系统、进给系统
的
机 机械结构、运动传动机构以及典型部件等的功能、
械
传 动
实现方法和安装调试方法。
结
构
第一节 数控机床的主运动结构
第 一、概述
五 1。定义、功用、组成
章
数
定义 主运动系统：指驱动主轴运动的系统。
控
机
主轴：指带动刀具和工件旋转，产生切削运
数
控
➢ 电机温升低，振动和噪音小。
机 床
➢ 可靠性高，寿命长，维护容易。
的 主
➢ 体积小，重量轻，与机床联接容易。
运
动
结
构
第 2。主运动变速系统的参数
一
节
运动参数：主运动速度有关的参数：变速范围、
数 控
转速等。
机
床 的
动力参数：电机功率、扭矩。
主
运
动
结
构
动力参数
第
主运动的功率 N=Nc/ (kw)
节
端部用于安装刀具或夹持工件的夹具，因此，
数 控
要保证刀具或夹具定位（轴向、定心）准确，
机 床
装夹可靠、牢固，而且装卸方便。
的 主
目前，主轴的端部形状已标准化。
运
动
结
构
第 一 节
数 控 机 床 的 主 运 动 结 构
主轴部件的支承
第 一
作用：支承主轴、承受作用在主轴上的各种作用
节
力（传动力、切削抗力等）ห้องสมุดไป่ตู้
一
节
数 控
Nc
pzv 60000
Mn 955000
(kw)
切削功率
pz 切削力的切向分力 ( N )
机
v 切削速度 (m / min)
床
M 切削扭矩 ( N .cm)
的
n 主轴转速 (r / min)
主 运 动
主运动的总效率 0.70 ~ 0.85(消耗在传动链上的功率 )
2) 变频器—交流电机—1~2机械变速—主轴部件
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