数控机床主传动系统概述
数控机床主传动系统概述
主运动系统是指驱动主轴运动的系统，主轴是数控机床上带动刀具和工件旋转，产生切削运动的运动轴，它往往是数控机床上单轴功率消耗最大的运动轴。其主要功用有：① 传递动力，传递切削加工所需要的动力；② 传递运动，传递切削加工所需要的运动；③ 运动掌握，掌握主运动运行速度的大小、方向和起停。与进给伺服系统相比，它具有转速高、传递的功率大等特点，是数控机床的关键部件之一，对它的运动精度、刚度、噪声、温升、热变形都有较高的要求。
1.对主运动系统的要求
动力功率高
由于对高效率的要求日益增长，加之刀具材料和技术的进步，大多数NC机床均要求有足够高的功率来满意高速强力切削。一般NC 机床的主轴驱动功率在3.7kW～250kW之间。
调速范围宽
除了功率方面的要求外，还应使主轴转速具有足够大的调整范围。调速范围是指最高转速与最低转速之比，即：
Rn=nmax/nmin
在主运动系统中调速范围有恒扭矩、恒功率调速范围之分，如图5-1所示，在基本转速(额定转速nc )以下是恒转速调速范围，通
过调整电枢电压来实现，在nc以上是恒功率调速，通过调磁调速。而且现在恒功率调速范围尽可能大，以便在尽可能低的速度下，利用其全功率(在低速时往往由于电流的限制，只能进行恒扭矩调速。由于加工一些难加工材料所需求的转速范围相差很大，例如，钛需要低速加工，而铝合金材料却需要高速加工，而采纳齿轮变速箱扩大变速范围的方法已不能满意要求。
掌握功能的多样化
由于NC机床的种类繁多，不同的机床对主轴功能有不同的要求。如：NC车床车螺纹时要求有同步掌握功能；加工中心为了能进行自动换刀需要主轴准停功能；NC车床和NC磨床在进行端面加工时，为了保证端面加工的粗糙度要求，要求接触点处的线速度为恒值，需要恒线速切削功能；还有些NC机床有C轴掌握功能。
性能要求高
对主轴电机的性能要求如下：①电机抗过载力量强，要求有较长时间(1～30min)和较大倍数的抗过载力量；②在断续负载下，电机转速波动要小；③速度响应要快，升降速时间要短；④电机温升低，振动和噪音小；⑤牢靠性高，寿命长，维护简单；⑥体积小，重量轻，与机床联接简单。
2.主传动功率
机床主传动的功率N可依据切削功率Nc与主运动传动链的总效率η由下式来确定N=Nc/η数控机床的加工范围一般都比较大，切削功率可以依据有代表性的加工状况，由其主切削力Pz按下式来确
定
数控机床的主传动多用调速电机和有限的机械变速传动来实现，传动链较短，因此，效率可以取较大值。
主传动中各传动件结构尺寸的确定都与传动率亲密相关，假如传动功率定得过大，将使传动件的结构
尺寸粗大而造成铺张，若电动机常在低负荷下工作，功率因数很小而铺张能源。假如功率取得过小，将限制机床的切削加工力量而降低生产率。因此要较精确合适地选用传动功率。由于加工状况多变，切削用量变化范围较大，加之对传动系统因摩擦等因素消耗的功率也难于把握。因此，单纯用理论计算的方法来确定功率尚有困难，通常要用类比、测试和理论计算等几种方法相互比较来确定。
3.调速范围
主运动为旋转运动的机床，主轴转速n(r/min)由切削速度v(m/min)和工件或刀具的直径d(mm)来确定
对于数控机床，为了适应切削速度和工件（或刀具）直径的变化，主轴的最低和最高转速可依据下式确定
最高转速与最低转速之比称为调速范围
数控机床与一般机床不同，它的加工范围较广，因此，切削速
度和刀具或工件直径的变化也很大。可以依据机床的几种典型加工和常常遇到的加工状况来打算vmax、vmin 及dmax 、dmin 。总之，不能将一切可能的加工状况都考虑在内，一般也用理论计算与调查类比相结合的方法来确定。
数控机床主传动系统
数控机床主传动系统 第一节概述 1、对主传动系统的要求 (1)调速范围 :多用途、通用性大的机床要求主轴的调速范围大，低速大转矩功能，较高的速度，如车削加工中心。 (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。 (4)主轴的静刚度和抗振性: 数控机床加工精度较高，主轴的转速又很高，因此对主轴的静刚度和抗振性要求较高。主轴的轴颈尺寸、轴承类型及配置方式，轴承预紧量大小，主轴组件的质量分布是否均匀及主轴组件的阻尼等对主轴组件的静刚度和抗振性都会产生影响。 (5)主轴组件的耐磨性: 主轴组件必须有足够的耐磨性，使之能够长期保持良好的精度。 2、主轴变速方式 (1).无级变速 (2)(分段无级变速 :1)带有变速齿轮的主传动2)通过带传动的主传动3)用两个电动机分别驱动主轴 (3)(液压拨叉变速机构在带有齿轮传动的主传动系统中，齿轮的换挡主要靠液压拨耳来完成 3、主轴部件
主轴部件是机床的一个关键部件，它包括主轴的支承、安装在主轴上的传动零件等。 机床的主轴部件满足的要求:主轴的回转精度、部件的结构刚度和抗振性、运转温度和热稳定性以及部件的耐磨性和精度保持能力等。 对于数控机床尤其是自动换刀数控机床，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)、主轴端部的结构形状 主轴端部用于安装刀具或夹持工件的夹具，在设计要求上，应能保证定位准确、安装可靠、联接牢固、装卸方便，并能传递足够的转矩 主轴为空心，前端有莫氏锥度孔，用以安装顶尖或心轴。 1)莫氏锥度是一个锥度的国际标准，用于静配合以精确定位。锥度很小，利用摩擦力可以传递一定的扭矩，方便拆卸。莫氏锥度又分为长锥和短锥,长锥多用于主动机床的主轴孔,短锥用于机床附件和机床连接孔, (2)主轴部件的支承 机床主轴带着刀具或夹具在支承中作回转运动，应能传递切削转矩承受切削抗力，并保证必要的旋转精度。机床主轴多采用滚动轴承作为支承，对于精度要求高的主轴则采用动压或静压滑动轴承作为支承。 (3)滚动轴承的精度 主轴部件所用滚动轴承的精度有高级E、精密级D、特精级C和超精级B。前支承的精度一般比后支承的精度高一级，也可以用相同的精度等级。普通精度的机床通常前支承取C、D级，后支承用D、E级。特高精度的机床前后支承均用B级精度液体静压轴承和动压轴承主要应用在主轴高转速、高回转精度的场合，对于要求更高转速的主轴，可以采用空气静压轴承，这种轴承达每分钟几万转的转速，有非常高的回转精度。 (4)(主轴滚动轴承的预紧
数控车床的主传动系统设计
第一章概论 一、数控系统发展简史1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。 二、国内数控机床状况分析 （一）国内数控机床现状 近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些数控机床中，除少量机床以FMS模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。2001年，我国机床工业产值已进入世界第5名，机床消费额在世界排名上升到第3位，达47.39亿美元，仅次于美国的53.67亿美元，消费额比上一年增长25%。但由于国产数控机床不能满足市场的需求，使我国机床的进口额呈逐年上升态势，2001年进口机床跃升至世界第2位，达24.06亿美元，比上年增长27.3%。近年来我国出口额增幅较大的数控机床有数控车床、数控磨床、数控特种加工机床、数控剪板机、数控成形折弯机、数控压铸机等，普通机床有钻床、锯床、插床、拉床、组合机床、液压压力机、木工机床等。出口的数控机床品种以中低档为主。（二）国内数控机床的特点 1、新产品开发有了很大突破，技术含量高的产品占据主导地位。 2、数控机床产量大幅度增长，数控化率显著提高。 2001年国内数控金切机床产量已达1.8万台，比上年增长28.5%。金切机床行业产值数控化率从2000年的17.4%提高到2001年的22.7%。 3、数控机床发展的关键配套产品有了突破。 三、数控系统的发展趋势 1.继续向开放式、基于PC的第六代方向发展基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。 2.向高速化和高精度化发展这是适应机床向高速和高精度方向发展的需要。 3.向智能化方向发展随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断提高。（1）应用自适应控制技术数控系统能检测过程中一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的。（2）引入专家系统指导加工将熟练工人和专家的经验，加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。 （3）引入故障诊断专家系统（4）智能化数字伺服驱动装置可以通过自动识别负载，而自动调整参 数，使驱动系统获得最佳的运行。 四、机床数控化改造的必要性（一）微观看改造的必要性从微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。1、可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。 由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。
数控机床的主运动系统的特点
数控机床的主运动系统的特点 数控机床是目前制造业中应用最广泛的高端智能化加工设备之一，它 的主要优势在于可实现高精度、高效率的大批量加工。而数控机床的 主运动系统是整个设备的关键部分，它的特点决定了机床的加工能力 和稳定性。 一、直线传动系统 数控机床的主轴和工作台系统在运动过程中需要通过直线传动实现位 置的准确控制，这种传动系统的特点是运动平稳、速度可调、精度高，因此在高精度加工场合中应用非常广泛。直线传动系统一般采用伺服 电机驱动，能够通过编码器进行位置反馈和误差校正，从而大幅提高 加工精度和稳定性。 二、旋转传动系统 数控机床的旋转传动主要是指主轴电机驱动刀具的旋转工作。这种传 动系统的特点是转速高、扭矩大、运动精度高，能够完成各种难度的 机械加工工作。在现代数控机床中，一般都采用交流电机和换向器组 合作为主轴传动系统，能够实现精度高、稳定性好的运动状态。 三、动态响应能力 数控机床的主运动系统在加工过程中需要具备快速、准确的动态响应 能力，以实现对工件的精确加工处理。这种响应能力受到许多因素的 影响，例如传动链路、伺服系统的响应时间、控制算法等。因此，在 设计数控机床主运动系统时需要充分考虑这些因素，以实现更快、更
精确的加工效果。 四、刚性稳定性 数控机床的主运动系统具备高强度、高硬度、高刚性的特点，能够承 受各种机械加工过程中的大力和冲击，并保持稳定的加工状态。在机 械传动系统中，包括滚珠丝杠、轴承、冷却系统等部分都需要考虑刚 性和稳定性问题，以确保整个系统的加工精度和效率。 综上所述，数控机床的主运动系统具有多种特点，包括直线传动系统、旋转传动系统、动态响应能力和刚性稳定性等。这些特点对于数控机 床的整体性能起到关键作用，决定了机床在机械加工领域的核心竞争力。随着科技的不断发展，数控机床的主运动系统也在不断优化，未 来可更好地应对各种机械加工需求。
数控机床主轴系统工作原理
数控机床主轴系统工作原理 数控机床主轴系统是数控机床的核心部件之一，其工作原理是整个数控加工过程中的 关键环节。主轴系统的工作原理涉及到机床主轴的转动、传动方式、速度调节、加工精度 控制等多个方面。下面将详细介绍数控机床主轴系统的工作原理。 一、主轴的转动方式 数控机床主轴一般采用电机驱动，其转动方式主要包括直流电机驱动、交流电机驱动 和伺服电机驱动。直流电机驱动主轴工作原理是通过直流电机产生磁场，通过电磁感应产 生转矩来驱动主轴转动；交流电机驱动主轴则通过变频器调节电机的频率和电流，控制电 机的转速，从而驱动主轴转动；伺服电机驱动主轴则是通过对电机进行闭环控制，实现高 精度、高速度的转动。 二、主轴传动方式 主轴传动方式主要包括皮带传动、齿轮传动和直联传动。皮带传动简单、便于调节， 但传动效率较低；齿轮传动传动效率高，但噪音大；直联传动是直接将电机轴与主轴连接，传动效率高，但需要考虑刚性和平衡性。 三、主轴速度调节 数控机床主轴的速度调节是通过电机的转速和传动方式来实现的。对于直流电机和交 流电机，可以通过调节电机的输入电流和频率来控制转速；而对于伺服电机，则可以通过 伺服控制系统实现对主轴速度的精确控制。 四、加工精度控制 在数控机床主轴系统中，加工精度的控制是至关重要的。主轴系统的动态特性、转动 平稳性及轴向和径向刚度等参数都会直接影响到加工的精度。在主轴系统设计中，需要考 虑轴承选型、润滑方式、主轴动平衡、温升控制等因素，以确保加工精度的稳定性和精 度。 五、主轴保护系统 为了确保主轴系统的安全运行，常常需要配置主轴保护系统，例如过载保护、温升保护、振动监测等。这些保护系统可以及时发现主轴系统的异常情况，并采取相应的保护措施，以避免主轴系统受损或加工质量受影响。 数控机床主轴系统的工作原理涉及到电机驱动、传动方式、速度调节、加工精度控制 和保护系统等多个方面。在数控加工中，主轴系统的稳定性和精度将直接影响到加工质量
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。它不仅可以使转速提高，若在其内应用较先进的轴承（如陶瓷轴承、磁悬浮轴承等）而且可使主轴部件结构紧凑、重量轻、惯量小，可提高
数控机床主传动系统概述
数控机床主传动系统概述 主运动系统是指驱动主轴运动的系统，主轴是数控机床上带动刀具和工件旋转，产生切削运动的运动轴，它往往是数控机床上单轴功率消耗最大的运动轴。其主要功用有：① 传递动力，传递切削加工所需要的动力；② 传递运动，传递切削加工所需要的运动；③ 运动掌握，掌握主运动运行速度的大小、方向和起停。与进给伺服系统相比，它具有转速高、传递的功率大等特点，是数控机床的关键部件之一，对它的运动精度、刚度、噪声、温升、热变形都有较高的要求。 1.对主运动系统的要求 动力功率高 由于对高效率的要求日益增长，加之刀具材料和技术的进步，大多数NC机床均要求有足够高的功率来满意高速强力切削。一般NC 机床的主轴驱动功率在3.7kW～250kW之间。 调速范围宽 除了功率方面的要求外，还应使主轴转速具有足够大的调整范围。调速范围是指最高转速与最低转速之比，即： Rn=nmax/nmin 在主运动系统中调速范围有恒扭矩、恒功率调速范围之分，如图5-1所示，在基本转速(额定转速nc )以下是恒转速调速范围，通
过调整电枢电压来实现，在nc以上是恒功率调速，通过调磁调速。而且现在恒功率调速范围尽可能大，以便在尽可能低的速度下，利用其全功率(在低速时往往由于电流的限制，只能进行恒扭矩调速。由于加工一些难加工材料所需求的转速范围相差很大，例如，钛需要低速加工，而铝合金材料却需要高速加工，而采纳齿轮变速箱扩大变速范围的方法已不能满意要求。 掌握功能的多样化 由于NC机床的种类繁多，不同的机床对主轴功能有不同的要求。如：NC车床车螺纹时要求有同步掌握功能；加工中心为了能进行自动换刀需要主轴准停功能；NC车床和NC磨床在进行端面加工时，为了保证端面加工的粗糙度要求，要求接触点处的线速度为恒值，需要恒线速切削功能；还有些NC机床有C轴掌握功能。 性能要求高 对主轴电机的性能要求如下：①电机抗过载力量强，要求有较长时间(1～30min)和较大倍数的抗过载力量；②在断续负载下，电机转速波动要小；③速度响应要快，升降速时间要短；④电机温升低，振动和噪音小；⑤牢靠性高，寿命长，维护简单；⑥体积小，重量轻，与机床联接简单。 2.主传动功率 机床主传动的功率N可依据切削功率Nc与主运动传动链的总效率η由下式来确定N=Nc/η数控机床的加工范围一般都比较大，切削功率可以依据有代表性的加工状况，由其主切削力Pz按下式来确
XKA5750数控铣床主传动系统设计
XKA5750数控铣床主传动系统设计 摘要 本文介绍了XKA5750立式数控铣床的一些基本情况，简述了机床主传动系统方面的原理和类型，分析了各种传动方案的机理。XKA5750立式数控铣床主传动系统包括主轴电动机、主轴传动系统和主轴组件三部分。本文详细介绍了立式数控铣床主传动系统的设计过程，该立式数控铣床主轴变速箱是靠齿轮进行传动的，传动形式采用集中式传动，主轴变速系统采用多联滑移齿轮变速。齿轮传动具有传动效率高，结构紧凑，工作可靠、寿命长，传动比准确等优点。文中介绍了立式数控铣床主传动系统各种传动方案优缺点的比较、主传动方案的选择和确定、主传动变速系统的设计计算、主轴组件的设计、轴承的选用基润滑、关键零件的校核、以及主轴电动机的控制等设计过程。 关键词：数控铣床，主传动系统，主轴组件
The main drive system design of XKA5750 CNC milling machine Author:Han Liguo Tutor:Yan Cunfu Abstract This paper introduces some basic situations of the XKA5750 vertical CNC milling machine, briefly discusses the principles and types about spindle driving system of machine tool and analyzes the mechanism of various transmission scheme. The main driving system of XKA5750 CNC milling machine includes three parts that is spindle motor, spindle driving system and spindle components. This paper describes the main driving system design process of the XKA5750 CNC milling machine in detail. The spindle gearbox of this vertical CNC milling machine is driven by gear, and the driving mode adopts a centralized transmission, the spindle speed system uses multi sliding gear transmission. The advantages of gear drive are high transmission efficiency, compact structure, reliable, long life and accurate transmission ratio and so on. This paper compares the advantages and disadvantages of the various transmission scheme for vertical CNC milling machine system, introduces the selection and identification of main drive program, gearshift design and calculation of the main drive, the design of the spindle components, the selection and lubrication of the bearing, verification of critical parts, and the control of spindle motor, and so on. Key words：CNC milling machine, spindle driving system, spindle components
数控机床的传动原理
数控机床的传动原理 数控机床的传动原理是指数控机床中各个传动装置及其工作原理。数控机床是一种通过计算机程序控制的机床，通过电子设备来控制各个传动装置的运行，实现加工工件。数控机床的传动原理主要包括主轴传动、进给传动和辅助传动。 首先，主轴传动是数控机床的核心传动部分，主要用于带动刀具在工件上进行切削。主轴传动系统通常由电机、主轴和主轴的传动装置组成。电机通过电力转换为机械能，通过传动装置将动力传递给主轴，进而带动刀具旋转。主轴传动有直接传动和间接传动两种形式。直接传动中，电机直接连接到主轴上，通过轴承来支撑和传递动力；间接传动中，电机通过皮带或齿轮等传动装置间接驱动主轴。在传动过程中，要保证主轴的转速和刀具的进给速度与程序控制保持一致，从而实现精确的加工。 其次，进给传动是数控机床的另一个重要传动部分，用于实现工件在坐标轴方向上的移动。进给传动系统通常由电机、轴承、螺杆和导轨等组成。电机通过传动装置将动力传递给螺杆，螺杆通过导轨的导向作用，将运动转化为位置变化或长度变化。在这个过程中，电机的转速和螺杆的螺距决定了进给速度，而导轨的刚度和精度则影响了加工的精度。进给传动还可以根据需要实现不同的进给方式，如直线进给和圆弧进给等。 最后，辅助传动是数控机床的辅助传动部分，主要用于控制机床工作台或刀库等附属装置的运动。辅助传动通常由电机、齿轮、链条、传动杆等组成。电机通过
传动装置将动力传递给附属装置，使其按设定的路径进行运动。辅助传动的工作原理类似于主轴传动和进给传动，都需要精确的控制和配合，以确保机床的准确性和稳定性。 总结起来，数控机床的传动原理涉及到主轴传动、进给传动和辅助传动等多个方面，通过电机和传动装置将动力传递给机床的各个部件，实现加工过程的控制和操作。这些传动装置的正确运行和配合是数控机床正常工作和保证加工质量的关键所在。只有充分理解和应用这些传动原理，才能更好地操作和维护数控机床，提高加工效率和产出质量。
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 1．主运动系统 数控铣床的主运动系统应比一般铣床有更宽的调速范围，以保证加工时能选用合理的切削速度，能充分发挥机床性能。对于加工中心，为适应各种不同类型刀具和各种材料的切削要求，对主轴的调速范围要求更高，一般在每分钟十几转到几千转，甚至到几万转。 为保证数控机床能在最有利的切削速度下进行加工，数控机床的主轴转速在其调速范围内通常都是无级可调的。在数控机床中，由于机床主轴的变速功能主要是通过主轴电机的无级调速来实现的，故其主运动系统的结构相对比较简洁。 数控机床和加工中心的主传动系统有以下三种不同形式： （1）电动机直接带动主轴旋转 （2）电动机经三角带或同步齿形带传动主轴 （3）电动机经1—4对变速齿轮传动主轴 在带有变速齿轮主传动的主轴箱中，齿轮变速大多采纳液压拨叉或直接由液压缸带动齿轮来实现。液压拨叉是一种用一个或几个液压缸带动齿轮移动的变速机构。 2．刀具自动夹紧装置和主轴周向定向装置 加工中心为了实现刀具在主轴上的自动装卸，要求配置刀具自动夹紧装置，其作用是自动地将刀具夹紧或松开，以便机械手能在主轴上
安放或取走刀具。 由于在刀具切削时，切削转矩不能完全靠主轴与刀杆锥面协作产生的摩擦力来传递，通常在主轴前端设置两个端面键来传递转矩，换刀时，刀柄上的键槽必需对准端面键，主轴在停止转动时，要求主轴必需精确地停在某一指定的周向位置上，主轴定向装置就是为保证换刀时主轴能精确停止在换刀位置而设置的。 3．进给运动系统 由于现代数控机床的进给伺服电机及其掌握系统的调速范围很宽（从每分钟不到一转至几千转），转矩可达数10 ，甚至100 以上，可将伺服电动机直接与进给丝杠相联，使进给系统的机械传动机构变得非常简洁。 为了提高进给系统的灵敏度、定位精度和低速运动的稳定性，必需设法减小有关传动副的摩擦系数，并减小静、动摩擦系数的差值。数控机床进给系统普遍采纳滚珠丝杠副传递运动，其优点是摩擦系数小，传动精度高，传动效率高达85%~98%，是一般滑动丝杠副的2—4倍。
数控机床主传动系统的特点
数控机床主传动系统的特点 数控机床是一种高精度、高效率的机床设备，其主传动系统是机床中最重要的部分之一。主传动系统的特点决定了数控机床的加工精度、运行稳定性和工作效率，下面将详细介绍数控机床主传动系统的特点。 首先，数控机床主传动系统具有高精度。主传动系统由电机、传动装置和负载构成，其中传动装置往往采用精密的齿轮副或高精度的滚动轴承。这些零部件的加工精度和装配精度直接影响整个传动系统的精度。同时，数控机床主传动系统还经过优化设计，采用精密配合和紧固措施，以减小系统误差和传动间隙，进一步提高精度。 其次，数控机床主传动系统具有较高的动态响应速度。在数控加工中，机床需要快速响应不同的运动指令，并准确执行相应的加工动作。主传动系统必须具备较高的刚性和响应速度，以满足快速运动和频繁变向的需求。为此，数控机床主传动系统采用高速电机和快速传动装置，通过控制器对电机进行精确控制，实现高速、高效的加工过程。 此外，数控机床主传动系统具有良好的运行稳定性。稳定性是数控机床正常运行的基础，也是实现高精度加工的关键因素之一。主传动系统通过采用高质量的传动装置和材料，增加传动装置和轴承的刚性，减少振动和噪音的产生。同时，数控机床主传动系统还配备了完善的润滑系统和冷却系统，保证机床在长时间运行过程中的稳定性和可靠性。 最后，数控机床主传动系统具有较高的工作效率。主传动系统通过合理的传动比和功率匹配，提供足够的动力和扭矩，满足加工的要求。同时，数控机床主传动系统采用数字化控制技术，通过精确控制电机的转速和转矩，实现高效能、高精度的加工操作。这种高效率的工作模式，能够最大限度地提高生产效率和经济效益。 总结起来，数控机床主传动系统具有高精度、高动态响应速度、良好的运行稳定性和高工作效率等特点。这些特点使得数控机床能够实现高精度加工，满足不同加工要求，减少人为因素的干扰，提高加工质量和生产效率。
数控机床的主传动系统
数控机床的主传动系统 一、主传动装置 1．数控机床主传动系统的特点 （1）转速高、功率大 （2）调速范围宽 （3）主轴能自动实现无级变速，转速变换迅速可靠 （4）数控机床的主轴组件具有较大的刚度、较高的精度和高的耐磨性能 （5）在加工中心上，还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、机械手的正确啮合。 （6）为了扩大机床功能，一些数控机床的主轴能实现C轴功能（主轴回转角度的控制） 2．数控机床主传动装置 （1）带有二级齿轮的变速装置确保低速时输出大扭矩，扩大恒功率调速范围，以满足机床重切削时对输出扭矩特性的要求。 （2）采用定比传动装置定比传动装置常用同步齿形带或三角带连接电机与主轴，避免了齿轮传动引起的振动与噪声。 （3）采用电主轴电主轴传动方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构，主轴部件的刚性更好。但主轴输出扭矩小，电机发热对主轴影响较大，需对主轴进行强制冷却。 二、主轴结构 1．数控车床主轴部件结构 1、5—螺钉；2—带轮连接盘；3、15、16—螺钉；4—端盖；6—圆柱滚珠轴承；7、9、11、12—挡圈；8—热调整套； 10、13、17—角接触球轴承；14—卡盘过渡盘；18—主轴；19—主轴箱箱体 数控车床主轴部件结构示意图
（2）主轴准停装置 1—驱动爪； 2—卡爪； 3—卡盘；4—活塞杆；5—液压缸； 6、7—行程开关 液压驱动动力的自定心夹盘 2．数控加工中心（镗、铣床）主轴部件结构 （1）刀具夹紧装置和切屑清除装置 1－刀架；2－拉钉；3－主轴；4-拉杆；5－碟形弹簧；6－活塞；7－液压缸（或气缸）； 8、10－行程开关；9－压缩空气管接头；11－弹簧；12－钢球；13－端面键 数控立式加工中心主轴部件
数控铣床主传动系统设计
数控铣床主传动系统设计 数控铣床是一种使用计算机控制的自动化机床，其主要用于在工件上 进行铣削操作。数控铣床主传动系统是数控铣床的核心部件之一，它负责 将电机的旋转转换成线性运动，从而控制刀具的位置和切削速度。在数控 铣床主传动系统的设计中，需要考虑传动精度、刚性和速度等方面的因素。 首先，在数控铣床主传动系统的设计中，传动精度是一个关键要考虑 的因素。传动精度要求高，可以减小机床加工误差，提高加工质量。因此，首先需要选择一个合适的传动方式。常见的传动方式有丝杠传动和齿轮传 动两种。丝杠传动精度高，但速度慢，适用于对传动精度要求较高的加工 任务；而齿轮传动速度快，但传动精度较丝杠传动差。在实际设计中，可 以根据具体的加工任务和要求选择合适的传动方式。 其次，在数控铣床主传动系统的设计中，刚性也是一个重要的因素。 刚性主要影响加工精度和加工效率。较高的刚性可以减小机床的振动，提 高加工精度。常见的提高刚性的方法有增加机床的床身强度和加大导轨间 距等。此外，还可以采用挡铁、限位器等装置来增加机床的刚性。 再次，在数控铣床主传动系统的设计中，速度也是需要考虑的因素之一、速度的选择应根据加工要求和刀具特性确定。速度过低会增加加工时间，速度过高会影响加工质量。在实际设计中，可以通过调整主轴转速来 实现不同的加工需求。 此外，在数控铣床主传动系统的设计中，还需要考虑传动的平稳性和 可靠性。传动过程中的冲击和振动会影响加工质量和机床寿命。因此，需 要采取相应的措施来减小冲击和振动。例如，可以采用减振器、阻尼材料 等来降低冲击和振动。
在数控铣床主传动系统的设计中，需要综合考虑传动精度、刚性、速度、平稳性和可靠性等方面的因素。根据具体的加工要求和刀具特性，选择合适的传动方式和速度，同时采取一些措施来提高刚性和减小冲击和振动，从而实现高精度、高效率的加工。数控铣床主传动系统的设计对于提高数控铣床的加工能力和精度至关重要，我们需要不断的优化和改进主传动系统的设计，以满足不断增长的市场需求。
普通数控车床主传动系统设计概述
普通数控车床主传动系统设计概述普通数控车床主传动系统设计概述 随着机器制造行业的发展，数控车床的应用越来越广泛，尤其是在零配件加工、航空航天、机械制造及汽车工业等领域。数控车床的关键部件是主传动系统。本文将对普通数控车床主传动系统的设计进行概述。 一、主动轮的选型 主传动系统的主动轮是车床的核心部件，决定了车床加工的精度、速度和效率。选型时应考虑以下几个因素： （1）主动轮的材料应选择高品质、高强度的合金钢材料，以提高稳定性和耐用性。 （2）主动轮齿轮的选择应考虑精度等级和硬度等级，以 保证传动精度和承载能力。 （3）主动轮和动力头之间的连接方式应该适当，性能方 面的要求应该得到满足。一般惯性的传动方式比较好。 二、主传动系统的传动比和不同纵向速度的选择 主传动系统的传动比是由主动轮和被动轮的齿数比一定，交换齿轮的数量以及螺旋丝钉的斜率等参数决定的。不同的 数控车床需要不同的速度范围，因此，在选择传动比时，应考虑车床的加工需求，确保机床能够满足不同的加工要求。有些床一般仅满足速率，有些需要对于速度和扭矩的要求都能满足。
主传动系统的不同纵向速度的选择，应考虑加工件的外廓尺寸和表面质量要求，避免工件表面的振动和磨损。 三、主动轮和电机的匹配 主动轮和电机的匹配是强制性的，应该根据车床的性能要求和承载能力选择。在选择电机的时候要考虑励磁方法和定子结构以及方案，以确保控制器的能源消耗降至最低，从而提高车床的能效。同时，电机的转速和功率应该适当，以确保车床具有足够的加工能力。 四、其他传动部件的设计 第九页，共用四项其他传动部件的设计，包括中心孔、夹头、夹具等，这些部件的设计应结合加工件和工作条件，以确保车床的稳定性和加工精度。 总之，数控车床主传动系统的设计是影响车床性能和加工质量的重要因素之一。在设计中应综合考虑主动轮选型、传动比和不同纵向速度的选择、主动轮和电机的匹配以及其他传动部件的设计等因素，以确保车床的加工效率、精度和稳定性。
数控铣床主传动
数控铣床主传动 数控铣床主传动是指将电机的动力传递到铣床主轴系统中的一种机构。它是铣床主轴系统的核心部件，直接影响机床的加工效率及加工质量。因此，在数控铣床主传动技术的发展中，其设计和改进也一直是铣床技术的研究热点之一。 1. 数控铣床主传动的原理 数控铣床主传动通过变速器、离合器、电机、比例阀等组成的电控液压系统配合，将电机的动力传递到铣床主轴进行旋转，实现刀具的切削加工。其中，变速器作为传动系统的核心部件，可以实现工作件的大小、形状、材料等要素的加工。 2. 数控铣床主传动的分类 数控铣床主传动根据其结构形式和工作原理的不同，可以分为两大类：机械式传动和电磁式传动。 （1）机械式传动 机械式传动采用机械齿轮、变速器等机械式元件来传递动力。这种传动方式结构简单，可靠性高，但换挡时需要经过遍地寻找齿轮、结构紧凑等系统调整。而且，传动过程中传动损失大，噪音大，且定位精度较低。 （2）电磁式传动 电磁式传动是指通过电磁驱动系统实现的动力传递。它可以通过逆变器和交流电动机控制转速和转矩，实现精密的加工。
这种传动方式结构简单，可靠性高，换挡过程顺畅，传动效率高，噪音小，且精度高。 3. 数控铣床主传动的常见故障 数控铣床主传动在使用过程中，常常会遇到传动不稳、噪声大等问题。具体常见故障如下： （1）传动不稳 主要表现为数控铣床主轴再加工过程中，加工件表面出现明显波纹，经检查后发现是传动齿轮间隙过大或齿面磨损不平衡等原因导致的。 （2）噪声大 铣床主轴在工作过程中出现噪声大，经检查无物理损伤，很可能是由于传动装置松动，接触不良或齿轮精度不高引起的。 4. 数控铣床主传动的改善方案 为改善数控铣床主传动的问题，以下几种方案值得尝试： （1）应加装振动检测装置并定期维护 在数控铣床主传动系统上应加装振动检测装置，并定期进行维护，以发现和纠正传动故障。 （2）注意传动齿面加工精度 传动齿面加工精度直接影响到传动的准确性及零部件使用寿命。因此，在铣削齿面时应注重刀具的尺寸、材料质量和加工精度。
数控机床及编程：第三章 数控机床的机械传动系
第三章数控机床的机械传动系统 第一节数控机床的主传动系统 一、数控机床主传动系统的特点 数控机床是一种高精度、高效率的自动化机床，它的机械部分较普通机床有更高的要求，如高精度、高刚度、高速度、低摩擦等。因此，无论是从机床布局、基础件结构设计，还是轴承的选择与配置，都十分注意提高它们的刚度；零部件的制造精度和精度保持性都比普通机床提高很多，基本上按精密或高精密机床考虑，如主轴轴承都采用C级或超C级轴承，传动丝杠采用高精度的滚珠丝杠螺母副。主传动和进给传动都广泛采用高性能的交、直流伺服电动机驱动。此外为提高数控机床的灵敏度，改善摩擦特性，数控机床普遍采用了滚珠丝杠螺母副、滚动导轨、贴塑导轨以降低摩擦损失，减少动、静摩擦系数之差，以避免爬行。为了防止不灵敏区产生，在进给传动系统中普遍采用消除间隙和预紧的措施。 数控机床与普通机床比较，具有下列特点： （1）转速高，功率大，数控机床能进行大功率切削和高速切削，从而实现高速加工。 （2）主轴转速的变换迅速可靠，并能自动无级变速，使切削工作始终在最佳状态下运行。 （3）为实现刀具的快速及自动装卸，其主轴还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。 主传动系统是实现主运动的传动系统，它的转速高、传递的功率大，是数控机床的关键部件之一，对它的精度、刚度、噪声、温升、热变形都有严格的要求。 二、数控机床主轴变速方式
目前，主传动系统大致可分为以下大类。 1.带有变速齿轮的主传动 如图3-1a）所示，通过少数几对齿轮降速，以满足主轴低速时对扭矩特性的要求。数控机床在交流或直流电机无级变速的基础上配以齿轮变速，使之成为分段无级变速。滑移齿轮的移位大都采用液压缸和拨叉或直接由液压缸带动齿轮来实现。 2.通过带传动的主传动 如图3-1b）所示，这种传动主要应用在小型数控机床上，由交流电机通过V带直接带动主轴。这种传动方式可以避免齿轮传动时引起的振动与噪声，但只能适用于低扭矩特性要求的主轴。 3.调速电机直接驱动的主传动 如图3-1c）所示，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，电机发热对主轴影响较大。 (a) (b) (c ) 图3-1 主传动型式 三、主轴组件 数控机床主轴部件是影响机床加工精度的主要部件，它的回转精度，影响工件的加工精度；它的功率大小与回转速度，影响加工效率；它的自动变速、准停、换刀等，影响机床的自动化程度。因此，要求主轴部件具有与本
数控车床主传动系统及数控系统设计(有全套图纸).doc
1 绪论 1.1课题背景及目的 我国目前机床总量380余万台，而其中数控机床总数只有11.34万台，即我国机床数控化率不到3％。近10年来，我国数控机床年产量约为0.6～0.8万台，年产值约为18亿元。机床的数控化率仅为6％。这些机床中,役龄10年以上的占60％以上；10年以下的机床中，自动/半自动机床不到20％，FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占60％以上）。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品国内、外市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。 而相对于传统机床，数控机床有以下明显的优越性： 1、可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。 2、可以实现加工的柔性自动化，从而效率比传统机床提高3～7倍。 3、加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要“修配”。 4、可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。 5、拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，可实现长时间无人看管加工。 因此，采用数控机床，可以降低工人的劳动强度，节省劳动力（一个人可以看管多台机床），减少工装，缩短新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应。此外，机床数控化还是推行FMC（柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）以及CIMS（计算机集成制造系统）等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。 由于以上优越性，数控机床所占的比例逐渐增大。从2005年的市场消费内容也可可看出,普通机床的市场份额在下降,数控机床则大幅度增长，尤其是中高档数控机床供不应求。可以预见，未来几年普通机床的市场份额将不断下滑, 数控机床的消费会逐渐扩大。[2] 在这样一种背景下，我的课题选择为设计一台数控车床——CK20，用于对转体零件的圆柱面、圆弧面、圆锥面、端面、切槽、及各种公、英制螺纹等进行批
数控机床主轴驱动系统常见故障及处理
数控机床主轴驱动系统常见故障及处理 数控机床的主轴驱动系统也就是主传动系统，它的性能直接决定了加工工件的表面质量，因此，在数控机床的维修和维护中，主轴驱动系统显得很重要。 1 主轴驱动系统概述 主轴驱动系统也叫主传动系统，是在系统中完成主运动的动力装置部分。主轴驱动系统通过该传动机构转变成主轴上安装的刀具或工件的切削力矩和切削速度，配合进给运动，加工出理想的零件。它是零件加工的成型运动之一，它的精度对零件的加工精度有较大的影响。 1.1 数控机床对主轴驱动系统的要求 机床的主轴驱动和进给驱动有较大的差别。机床主轴的工作运动通常是旋转运动，不像进给驱动需要丝杠或其它直线运动装置作往复运动。数控机床通常通过主轴的回转与进给轴的进给实现刀具与工件的快速的相对切削运动。在20纪60-70年代，数控机床的主轴一般采用三相感应电动机配上多级齿轮变速箱实现有级变速的驱动方式。随着刀具技术、生产技术、加工工艺以及生产效率的不断发展，上述传统的主轴驱动已不能满足生产的需要。现代数控机床对主轴传动提出了更高的要求： （1）调速范围宽并实现无极调速 为保证加工时选用合适的切削用量，以获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。特别对于具有自动换刀功能的数控加工中心，为适应各种刀具、工序和各种材料的加工要求，对主轴的调速范围要求更高，要求主轴能在较宽的转速范围内根据数控系统的指令自动实现无级调速，并减少中
间传动环节，简化主轴箱。 目前主轴驱动装置的恒转矩调速范围已可达1∶100，恒功率调速范围也可达1∶30，一般过载1.5倍时可持续工作达到30min。 主轴变速分为有级变速、无级变速和分段无级变速三种形式，其中有级变速仅用于经济型数控机床，大多数数控机床均采用无级变速或分段无级变速。在无级变速中，变频调速主轴一般用于普及型数控机床，交流伺服主轴则用于中、高档数控机床。 （2）恒功率范围要宽 主轴在全速范围内均能提供切削所需功率，并尽可能在全速范围内提供主轴电动机的最大功率。由于主轴电动机与驱动装置的限制，主轴在低速段均为恒转矩输出。为满足数控机床低速、强力切削的需要，常采用分级无级变速的方法（即在低速段采用机械减速装置），以扩大输出转矩。 （3）具有4象限驱动能力 要求主轴在正、反向转动时均可进行自动加、减速控制，并且加、减速时间要短。目前一般伺服主轴可以在1秒内从静止加速到6000r/min。（4）具有位置控制能力 即进给功能（C轴功能）和定向功能（准停功能），以满足加工中心自动换刀、刚性攻丝、螺纹切削以及车削中心的某些加工工艺的需要。（5）具有较高的精度与刚度，传动平稳，噪音低。 数控机床加工精度的提高与主轴系统的精度密切相关。为了提高传动件的制造精度与刚度，采用齿轮传动时齿轮齿面应采用高频感应加热淬火工艺以增加耐磨性。最后一级一般用斜齿轮传动，使传动平稳。采用带传
数控车床的主传动系统设计及控制论文
数控车床的主传动系统设计及控制 第一章：绪论 1.1数控车床简介 数控车床，是一种高精度、高效率的自动化机床。配备多工位刀塔或动力刀塔，机床就具有广泛的加工工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件，具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。 主机，他是数控机床的主体，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。 数控设置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。 驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。 辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。 编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。 “CNC”是英文Computerized Numerical Control（计算机数字化控制）的缩写。数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工。我们把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数(主轴转数、进给量、背吃刀量等)以及辅助功能(换刀、主轴正转、反转、切削液开、关等)，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这程序单中的内容记录在控制介质上(如穿孔纸带、磁带、磁盘、磁泡存储器)，然后输入到数控机床的数控装置中，从而指挥机床加工零件。 这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫数控程序的编制。数控机床与普通机床加工零件的区别在于数控机床是按照程序自动加工零件，而普通机床要由人来操作，我们只要改变控制机床动作的程序就可以达到加工不同零件的目的。因此，数控机床特别适用于加工小批量且形状复杂要求精度高的零件。