数控机床主轴部件结构
关于数控机床主轴结构的改进设计
关于数控机床主轴结构的改进设计目前，数控机床主轴结构主要包括主轴箱、主轴、轴承和冷却系统等部分。
针对这些部分的改进设计将有助于提高数控机床的性能和使用效果。
下面将从主轴箱结构、主轴结构和轴承结构三个方面进行详细的改进设计讨论。
一、主轴箱结构的改进设计主轴箱结构是数控机床主轴的重要组成部分，其设计对主轴的稳定性、刚性和传动精度等方面有着重要影响。
在当前主轴箱结构中，存在一些问题，如难以满足高速、高功率主轴的需求，容易产生振动和噪音等。
为了解决这些问题，需要对主轴箱结构进行改进设计。
可以采用卧式主轴箱结构替代立式主轴箱结构。
卧式主轴箱结构相对于立式主轴箱结构具有更好的刚性和稳定性，可以有效降低振动和噪音，提高主轴的加工精度和稳定性。
卧式主轴箱结构也更适合于高速、高功率主轴的设计和加工。
可以采用分体式主轴箱结构。
分体式主轴箱结构将主轴箱分为上下两部分，通过精密调整螺母来调整主轴箱的上下间隙，从而使主轴箱具有更好的密封性和刚性。
这种结构不仅可以有效防止主轴箱内部润滑油渗漏，还可以提高主轴箱的动态刚性和热稳定性，有利于主轴的高速、高精度加工。
可以采用陶瓷复合材料制造主轴箱。
陶瓷复合材料具有良好的耐磨性、耐热性和耐腐蚀性，通过采用陶瓷复合材料制造主轴箱，可以有效提高主轴箱的使用寿命和可靠性。
陶瓷复合材料还具有较低的热膨胀系数和较高的热导率，有利于主轴箱的热稳定性和散热性能。
可以采用空气动力主轴结构替代机械传动主轴结构。
空气动力主轴结构采用气体压力来传递动力，不需要传统的机械传动部件，可以实现零摩擦、零磨损的运转。
空气动力主轴结构的传动效率高、温升小、运转平稳性好，有利于提高主轴的加工精度和稳定性。
可以采用磁悬浮主轴结构。
磁悬浮主轴结构通过磁场来支撑和传递动力，不需要机械轴承，可以实现无接触、无摩擦的运转。
磁悬浮主轴结构具有较高的刚性和稳定性，可以有效降低振动和噪音，提高主轴的加工精度和寿命。
可以采用弹性变形主轴结构。
数控机床的结构组成及原理
数控机床的结构组成及原理数控机床是一种通过计算机控制的机床，可以实现多种复杂的加工操作。
它的结构组成及原理可以大致分为机床主体部分、控制系统部分和辅助装置部分。
一、机床主体部分1.床身：床身是整个数控机床的基础部分，承载整个机床的各个部件和装置，同时具有足够的刚性和稳定性。
床身通常由大型整体铸件制成，常见的有平面床、斜床和立式床等。
床身上设有导轨、滑块和滚珠丝杠等装置，用于支撑和导向主轴箱、工作台等。
2.主轴箱：主轴箱是数控机床的重要部件之一，通常由主轴、主轴动力装置、主轴箱座、电动机及其驱动装置等组成。
主轴箱用来传递动力，使主轴旋转，是实现机床加工功能的关键部分。
3.工作台：工作台是数控机床上用于夹持工件的装置，它可以沿各个方向进行移动和转动。
工作台通常由工作台体、刀架座、刀具变位装置等组成。
工作台的移动和转动由驱动装置控制，实现对工件的定位和加工。
二、控制系统部分1.数控装置：数控装置是整个机床的控制中心，由硬件部分和软件部分组成。
硬件部分包括主机、输入输出设备、接口电路等，软件部分是指数控机床的控制程序。
数控装置能够根据加工要求，自动生成加工程序，并控制机床的各个动作。
2.伺服系统：伺服系统是数控机床的动力系统，主要由伺服电机、传动机构和测量装置等组成。
伺服电机通过控制系统接收指令，根据要求实现各个轴向的运动。
传动机构将电机运动传递到工作台或刀架等部位，测量装置用于检测轴向运动的位置和速度。
三、辅助装置部分1.刀具变位装置：刀具变位装置是数控机床上用来实现刀具的换刀和夹紧的装置。
它能够实现快速的刀具换向和自动夹紧，提高机床的加工效率。
2.冷却液供给装置：冷却液供给装置是用于给切削过程提供冷却润滑的装置，它能够保持刀具的正常工作温度，延长刀具的使用寿命，并提高加工质量。
3.操作平台：操作平台是供操作人员进行操作和监控的地方，它通常设有显示屏、键盘、手柄等操作设备，用于输入指令、调整参数以及监控加工过程。
第6章 数控机床的机械结构
1．滚珠丝杠的结构组成
滚珠丝杠由丝杠、螺母、滚珠和滚珠返回装置四 部分组成。按照滚珠的循环方式，滚珠丝杠螺母副分 内循环方式和外循环方式两大类。 内循环方式指在循环过程中滚珠始终保持和丝杠 接触，如图6.16所示。
图6.16 滚珠丝杠内循环方式 1-丝杠；2-反向器；3-滚珠；4-螺母
2）减少各运动零件的惯量
传动件的惯量对进给系统的启动和制动特性都有 影响，尤其是高速运转的零件，其惯量的影响更大。 3）减少运动件的摩擦阻力 机械传动结构的摩擦阻力，主要来自丝杠螺母副 和导轨。 4）响应速度快 快速响应是伺服系统的动态性能，反映了系统的 跟踪精度。它是工件在加工过程中，工作台在规定的 速度范围内灵敏而精确地跟踪指令，且不出现丢步现 象。
1-主轴 2-同步齿形带 3-主轴电机 4-永久磁铁 5-磁传感器 图6.11 加工中心主轴准停装置
4．主轴部件的结构
（1）数控车床主轴部件的结构 数控车床的主传动系
统一般采用交流无级调速电动机，通过皮带传动，带 动主轴旋转。 图 6.12为数控车床主轴外观图。图 6.13 为数控车床主轴部件的典型结构图。主轴电动机通过 带轮15把运动传给主轴7。
1. 齿轮变速的主传动方式
如图6.6（a）所示，主轴电机经过二级齿轮变速， 使主轴获得低速和高速两种转速系列，这种分段无级 变速，确保低速时的大扭矩，满足机床对扭矩特性的 要求，是大中型数控机床采用较多的一种配置方式。
2. 带传动主传动方式
如图6.6（b）所示，主轴电机经带传动传递给主轴， 带传动主要采用 V型带或齿形带传动，可以避免齿轮 传动时引起的振动与噪声，且其结构简单、安装调试 方便，应用广泛。
1．主轴部件的支承与润滑 根据主轴部件的工作精度、刚度、温升和结构的
数控机床主轴结构
材料优化
结构形状优化
轴承配置优化
选用高性能材料，如合 金钢、陶瓷等，提高主
轴的刚度和耐磨性。
通过改变主轴的形状和 尺寸，优化其刚度和质 量分布，提高动态性能。
合理选择和配置轴承， 提高主轴的旋转精度和
稳定性。
冷却与润滑优化
改进冷却和润滑系统， 降低主轴温升和摩擦磨
损，提高使用寿命。
案例分析：某型号数控机床主轴设计
发展历程及现状
发展历程
随着数控技术的不断发展，主轴结构 经历了从简单到复杂、从低速到高速 、从低精度到高精度的演变过程。
现状
目前，数控机床主轴结构已经实现了 高速化、高精度化、高刚性化、高可 靠性化等目标，满足了现代制造业对 高效率、高质量加工的需求。
市场需求与应用前景
市场需求
随着制造业的快速发展，数控机床主轴的市场需求不断增长。特别是在汽车、 航空航天、模具等高端制造领域，对高精度、高效率的主轴需求尤为迫切。
维护效果
经过维护后，数控机床主轴的发热和振动问题得到了有效解决，主轴运 转恢复正常。此次维护不仅提高了设备的稳定性和加工精度，也延长了 设备的使用寿命。
06 主轴结构发展趋势与展望
技术创新方向
高速、高精度主轴技术
通过优化主轴结构、提高制造精度和采用先进的控制策略，实现 主轴的高速、高精度运转，满足高端数控机床的加工需求。
致。
主轴振动
可能是主轴动平衡不良、轴承磨 损或主轴电机故障等原因引起。
主轴转速不稳定
可能是主轴电机故障、电源电压 不稳定或控制系统故障等原因造
成。
维护保养方法与建议
定期检查主轴轴承预紧力， 确保其在合适范围内。
定期检查主轴动平衡，如 有必要，进行动平衡调整。
数控机床主轴部件结构
数控机床主轴部件结构1.主轴箱体：主轴箱体是主轴部件的主要支撑部分，通常由铸铁或钢板焊接而成。
其主要功能是支撑主轴轴承和主轴电机，并提供刚性和稳定的工作环境。
主轴箱体通常有进给箱和冷却箱两个部分，进给箱用于传送动力和转矩到主轴，而冷却箱则用于散热和冷却主轴。
2.主轴轴承：主轴轴承用于支撑和定位主轴，使其能够高速旋转并承受工作负载。
根据不同的需求，主轴轴承可以分为滚动轴承和滑动轴承两种类型。
滚动轴承主要有角接触球轴承、圆锥滚子轴承和球面滚子轴承等；滑动轴承则有液体静压轴承和磁浮轴承等。
主轴轴承通常由高速钢或陶瓷制成，以提供低摩擦和高刚度的特性。
3.主轴电机：主轴电机用于提供主轴的驱动力和转矩。
根据不同的需求和机床类型，主轴电机可以采用交流电机、直流电机或伺服电机等。
交流电机通常具有较好的响应性和调速性能，而直流电机则提供更高的转矩和速度范围。
伺服电机则结合了交流电机和伺服控制系统，可实现更精确的位置和速度控制。
4.主轴夹头：主轴夹头用于夹持工件或刀具，使其与主轴保持刚性连接。
主轴夹头通常有机械夹头和液压夹头两种类型。
机械夹头通过螺纹、卡盘或夹具等机械结构实现夹紧，适用于一般的加工需求。
液压夹头则通过液压系统提供更高的夹紧力和精确的夹紧位置，适用于高精度加工和重负载切削。
除了以上主要部件，数控机床主轴还可能包括冷却系统、振动补偿系统、联轴器等。
冷却系统用于降低主轴温度，保证加工质量和主轴寿命；振动补偿系统用于抑制主轴振动，提高加工质量和效率；联轴器用于连接主轴电机和主轴轴承，传递动力和转矩。
总之，数控机床主轴部件结构的设计旨在实现稳定高速、高精度的加工要求。
不同的机床和加工需求可能会有不同的主轴结构和配置，但其核心目标都是提供高效的驱动力和承载能力，以满足工业生产的要求。
简述数控机床的结构及组成
简述数控机床的结构及组成一、数控机床的概述数控机床是一种高精度、高效率、高自动化程度的机床，它采用计算机控制系统来实现工件的加工。
与传统机床相比，数控机床具有精度高、生产效率高、操作简单等优点，因此在现代制造业中得到了广泛应用。
二、数控机床的结构数控机床主要由以下几个部分组成：主轴箱、工作台、导轨系统、刀库和液压系统等。
1. 主轴箱主轴箱是数控机床的核心部件，它包含了主轴和主轴驱动装置。
主轴是用来安装刀具并进行加工的部件，而主轴驱动装置则负责带动主轴旋转。
主轴箱通常由铸铁或钢板焊接而成，其内部采用优质滚动轴承或滑动导轨等结构。
2. 工作台工作台是用来固定工件并进行加工的部件。
根据不同的加工需求，工作台可以分为平面式和立式两种类型。
平面式工作台通常用于平面零件加工，而立式工作台则适用于非平面零件的加工。
3. 导轨系统导轨系统是数控机床的重要组成部分，它负责支撑和定位主轴箱、工作台等部件。
导轨系统通常由滚珠丝杠、直线导轨等组成，其精度和刚度直接影响到机床的加工精度和稳定性。
4. 刀库刀库是用来存放刀具的部件，它通常由多个刀柄和一个转盘组成。
不同类型的刀具可以根据需要进行更换，以满足不同的加工需求。
5. 液压系统液压系统是数控机床的动力源，它负责驱动各种液压元件来完成机床各项功能。
液压系统通常包括油泵、油箱、油管等部件，其性能直接影响到机床的运行效率和稳定性。
三、数控机床的组成数控机床由以下几个主要组成部分构成：1. 数控装置数控装置是数控机床最重要的组成部分之一，它负责对加工过程进行监测和控制。
数控装置通常由计算机、数字信号处理器、编码器等组成，可以实现加工参数的自动调整和控制。
2. 伺服系统伺服系统是数控机床的关键部分之一，它负责驱动主轴箱、工作台等部件进行运动。
伺服系统通常由电机、减速器、编码器等组成，其性能直接影响到机床的加工精度和效率。
3. 控制面板控制面板是数控机床的人机交互界面，它负责向操作员提供操作界面和参数设置功能。
数控机床的主轴部件
数控机床的主轴部件主轴部件由主轴的支承、安装在主轴上的传动零件及装夹刀具或工件的附件组成。
它的主要功用是①夹持工件或刀具实现切削运动；②传递运动及切削加工所需要的动力。
由于主轴是机床的一个关键部件，主轴部件质量的好坏直接影响加工质量。
因此，机床对其主轴部件的主要要求有：① 主轴的精度要高。
精度包括运动精度(回转精度、轴向窜动)和安装刀具或夹持工件的夹具的定位精度(轴向、径向)。
② 部件的结构刚度和抗振性。
③ 运转温升不能太高以及较好的热稳定性。
④ 部件的耐磨性和精度保持力量。
对数控机床除上述要求外，在机械结构方面还应有：① 刀具的自动夹紧装置。
② 主轴的准停装置。
③ 主轴孔的清理装置等。
1.主轴部件的结构主轴端部的结构形式端部用于安装刀具或夹持工件的夹具，因此，要保证刀具或夹具定位精确，装夹牢靠、坚固，而且装卸便利。
目前，主轴的端部外形已标准化。
图1 主轴端部的结构形式主轴部件的支承主轴上的切削力是通过支承而传递给机床基础件的，主轴部件支承的作用是在刀具或工件作回转运动时承受切削力(轴向、径向)、同时保证主轴运动精度，所以为了保证加工精度，必需保证其旋转精度和相应的承载力量，即有足够的轴向和径向刚度。
图2所示为主轴常用的几种滚动轴承。
图2 主轴部件的支承形式图（a）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，两列滚子交叉排列，因而承载力量大、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外形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。
图（b）是双列推力向心球轴承，接触角为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，并将其外圈外径做成负公差，保证只承受轴向载荷。
CK7815型数控车床主轴部件结构图
可能是主轴轴承磨损或主轴轴向间隙过大。应更换磨损的轴承，调整主轴的轴向间隙。
主轴重复定位误差大
可能是传动系统磨损或电气控制系统故障。应检查传动系统和电气控制系统，进行必要的维修和调整 。
其他常见故障与排除方法
主轴无法启动
可能是电源故障或主轴电机损坏。应检查电 源和电机，修复或更换损坏的部件。
如果主轴精度超差，需要进行修复或 更换相关部件，以确保加工精度。
根据检测结果，调整主轴轴承和传动 系统的间隙，以减小误差。
05 常见故障与排除方法
主轴轴承故障与排除方法
轴承过热
可能是轴承润滑不足或轴承座配合过 紧导致。应检查轴承润滑情况，确保 润滑良好，同时检查轴承座配合是否 合适。
轴承噪声过大
行。
更换后，检查主轴的旋转精度和 平衡性，确保满足加工要求。
主轴传动系统的定期检查
定期检查主轴传动带、齿轮和 链条的磨损情况，及时更换损 坏的部件。
检查主轴电机与主轴之间的连 接是否紧固，确保无松动现象。
检查主轴传动箱内的润滑油是 否充足，必要时进行补充或更 换。
主轴精度的定期检测与调整
使用专业的检测工具，定期检测主轴 的径向和轴向跳动误差。
和维护。
主轴轴承结构
主轴轴承是数控车床主轴部件 的核心部分，其作用是支撑主
轴并承受切削力。
主轴轴承通常采用滚动轴承或 滑动轴承，具有高精度和低摩 擦的特性，以确保主轴的高速
回转和精确控制。
滚动轴承由内圈、外圈和滚动 体组成，滑动轴承则由轴承座 和轴瓦组成。
主轴轴承的润滑和冷却对于保 持轴承性能和延长使用寿命至 关重要。
可能是轴承损坏或轴承座固定螺栓松 动。应更换损坏的轴承，并拧紧轴承 座固定螺栓。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
三、主轴零、部件
5、主轴其它结构——主轴 编码器
主轴编码电器主轴
三、主轴零、部件
5、主轴其它结构——液压卡 盘
液压驱动动力自定心夹盘
1—驱动爪 2—卡爪 3—卡盘 4—活塞杆
6、7—行程开关 电数主控轴车床液压卡 盘
5—液压缸
三、主轴零、部件
5、主轴其它结构——液压卡 盘
1.职业能力目标 （1）能读懂数控机床的主轴装配图纸； （2）能理解并分析主轴各零件功能作用； 2.专业知识目标 （1）能建立数控机床的主轴及主传动基本概念； （2）能知道数控机床的主轴的基本结构及组成、工 作原理
（3）掌握数控机床主轴技术要求
阅读分析数控机床主轴箱装配图
阅读分析数控机床主轴箱装配图
一、对数控机床主传动系统的要求
①具有更大的调速范围并实现无级调速。 ②具有较高的精度与刚度，传递平稳，噪声低。 ③良好的抗振性和热稳定性 ④在车削中心上，要求主轴具有C轴控制功能。 ⑤在加工中心上，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。
二、数控机床主传动系统的参数
（1）.主传动功率 P=Pc/η Pc=Fz V/6000=M*n/65500
主轴电动 机
① 主轴电动机直接驱动（一体化主轴，电主轴） ④、电主轴
三、主轴零、部件
1、主轴零件 要求：尺寸参数、端 部结构、
材料、轴颈精 度
电主轴
三、主轴零、部件
主轴端部结构
钻、镗床主轴 磨床主轴 电主轴
铣床主轴 内磨床主轴
三、主轴零、部件
2、主轴轴承
电双主列轴圆柱滚子轴承
三、主轴轴其它结构——主轴 准
电加主工轴中心准停
三、主轴零、部件
5、主轴其它结构——主轴准
电加主工轴中心准停
三、主轴零、部件
5、主轴其它结构——主轴 准
电典主型轴的V形槽轮 定
三、主轴零、部件
5、主轴其它结构——主轴 准
主轴的准停装 置
磁传感器在主轴上的 位置
自动变速
三、主轴零、部件
5、主轴其它结构——主轴变速结构
自动变速
三、主轴零、部件
5、主轴其它结构——润滑与密 封
加工中心主轴前支撑的密封
三、主轴零、部件
5、主轴其它结构——润滑与密 封
非接触密封
接触密封
三、主轴零、部件
5、主轴其它结构——主轴 准
编码器主轴准停控
三、主轴零、部件
5、主轴其它结构——松拉刀与 清洁结构
加工中心主轴松拉刀与清洁
三、主轴零、部件
5、主轴其它结构——主轴变速结构
手动变速
三、主轴零、部件
5、主轴其它结构—— 主轴变速结构
自动变速
三、主轴零、部件
5、主轴其它结构——主轴变速结构
（2）主运动调速范围 n=1000V/πd
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
3.电动机经齿轮变速传动主轴
4.电主 轴
二、主传动系统的配置
①、电动机经联轴器直接驱动主轴
②、电动机经同步齿形带传动主轴 主轴电动机
二、主传动系统的配置
③、电动机经齿轮变速传动主轴
2、主轴轴承
双向推力角接触球轴承
三、主轴零、部件
2、主轴轴承
电主角轴接触球轴承
三、主轴零、部件
3、主轴轴承配置方式
电主轴
三、主轴零、部件
4、主轴轴承典型应用与主轴结构
电数一主控轴车床主轴
三、主轴零、部件
4、主轴轴承典型应用与主轴 结构
数电控主车轴床主轴
三、主轴零、部件
4、主轴轴承典型应用与主轴结构