数控机床结构-数控机床的主轴部件
第七讲 数控机床主轴部件
4．车削中心上，要求主轴具有C轴控制功能 车削中心上，要求主轴具有C
在车削中心上，为了使之具有螺纹车削功能，要 求主轴与进给驱动实行同步控制，即主轴具有旋 转进给轴（C轴）的控制功能。
5．加工中心上要求主轴具有准停功能
在加工中心上自动换刀时，主轴须停止在一个固 定不变的方位上，以保证换刀位置的准确以及某 些加工工艺的需要，即要求主轴具有高精度的准 停功能。
交流调速电动机功率特性曲线
2．主轴驱动电机和主轴部件功率特性匹配 ．
数控机床主轴运动的传动，电动机和主轴的功率 特性必须相匹配。由于主轴要求的恒功率变速范 围Rnp远大于电动机的恒功率变速范围Rdp，所以 在电动机和主轴之间要串联一个分级变速箱，以 扩大其恒功率调速范围，满足低速大功率切削时 对电动机的输出功率的要求。
电机直接驱动原理图
3．调速电机直接驱动主轴传动（2） ．调速电机直接驱动主轴传动（ ）
主轴传递的功率或转矩与转速之间关系 主轴传递的功率或转矩与转速之间关系 图示中，当机床处在连续运转状态时，主轴的转速在 437～3500r／min范围内，主轴传递电动机的全部功率 为llkW，为主轴的恒功率区域Ⅱ(图中实线部分)。在这 个区域内，主轴的最大输出扭矩(245N·m)随着主轴转速 的增高而变小。 主轴转速在35～437r／min范围内，主轴的输出转矩不 变，称为主轴的恒转矩区域Ⅰ(图中实线部分)。在这个 区域内，主轴所能传递的功率随着主轴转速的降低而减 小。
双列推力向心球轴承图例
1．数控机床主轴部件常用轴承类型（3） ．数控机床主轴部件常用轴承类型（ ）
双列圆锥滚子轴承 双列圆锥滚子轴承 它有—个公用外圈和两个内圈，由外圈的凸肩在 箱体上进行轴向定位，箱体孔可以镗成通孔。 磨薄中间隔套可以调整间隙或预紧，两列滚子的 数目相差—个，能使振动频率不—致，明显改善 了轴承的动态特性。 这种轴承能同时承受径向和轴向载荷，通常用作 主轴的前支承。
数控机床主轴结构图PPT课件
按ESC退出
LB326编码器 安装方案
.
按ESC退出
按ESC退出
分段校. 正法
旋转变压器的安装
.
按ESC退出
波纹管型、膜片型联轴器
.
按ESC退出
角度编码器 安装形式
.
按ESC退出
开
式
静
压
导
轨
工
作
原
理
.
按ESC退出
闭
式
静
压
导
轨
工
作
原
理
.
按ESC退出
滚动导轨预加负载的方法
.
按ESC退出
按ESC退出
刀 库 结 构
.
按ESC退出
TD
向 与
向 滑 台
.
按ESC退出
回
转
立
柱
运与
动机
械
手
回
转
.
按ESC退出
机械手臂结构图
.
按ESC退出
换刀装置各部分位置关系图
.
按ESC退出
按ESC退出
直线感应同. 步器结构
按磁性标尺基体形状分类的各种磁尺
.
按ESC退出
HEIDENHAIN增量式直线编码器
.
按ESC退出
电动机与丝杠直联式
.
按ESC退出
步进电动机与丝杠的联接
.
按ESC退出
偏 心 套 调 整 法
.
按ESC退出
轴 向 垫 片 调 整 法
.
按ESC退出
周
向
弹圆
簧柱
图
错 齿
薄 片
调齿
整轮
法
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。
数控机床常用的主传动的机械结构
数控机床的主轴部件一般包括主轴、主轴轴承和传动件等。
对于加工中心，主轴部件还包括刀具自动夹紧装置、主轴准停装置和主轴孔的切屑消除装置。
1．主轴轴承的配置形式数控机床主轴轴承主要有以下几种配置形式：（1）前支承采用双列短圆柱滚子轴承和60度角接触双列向心推力球轴承，后支承采用向心推力球轴承，如图2-30（a）所示。
（2）前支承采用高精度双列向心推力球轴承，如图2-30（b）所示。
（3）前支承采用双列圆锥滚子轴承，后支承采用单列圆锥滚子轴承，如图2-30（c）所示。
在主轴的结构上必须处理好卡盘或刀具的安装、主轴的卸荷、主轴轴承的定位、间隙调整、主轴部件的润滑和密封等问题。
对于某些立式数控加工中心，还必须处理好主轴部件的平衡问题。
2．主轴的自动装夹和切屑消除装置在加工中心上，为了实现刀具在主轴上的自动装卸，其主轴必须设计有自动夹紧机构。
例如自动换刀数控立式镗铣床（JCS-018）的主轴部件如图2-31所示。
3．主轴准停装置加工中心的主轴部件上设有准停装置，其作用是使主轴每次都准确地停在固定不变的周向位置上，以保证自动换刀时主轴上的端面键能对准刀柄上的键槽，同时使每次装刀时刀柄与主轴的相对位置不变，提高刀具的重复安装精度，从而可提高孔加工时孔径的一致性。
另外，一些特殊工艺要求，如在通过前壁小孔镗内壁的同轴大孔，或进行反倒角等加工时，也要求主轴实现准停，使刀尖停在一个固定的方位上，以便主轴偏移一定尺寸后，使大刀刃能通过前壁小孔进入箱体内对大孔进行镗削。
目前，主轴准停装置很多，主要分为机械式和电气式两种。
JCS-018加工中心采用电气准停装置，其原理见图2-32。
在带动主轴旋转的多楔带轮1的端面上装有一个厚垫片4，垫片上装有一个体积很小的永久磁铁3，在主轴箱箱体的对应于主轴准停的位置上，装有磁传感器2。
当机床需要停车换刀时，数控装置发出主轴停转的指令，主轴电动机立即降速，在主轴以最低转速慢转几圈、永久磁铁3对准磁传感器2时，磁传感器发出准停信号，该信号经放大后，由定向电路控制主轴电动机停在规定的周向位置上。
数控机床设计4主轴组件设计
采用合理的轴承选配法，可在制造精度并非很高的情况下，也能使主轴组 件获得较高的旋转精度。
2）后轴承选配
对主轴组件前轴承选配之后再对后轴承选配，还可进一步提高主轴组件的 旋转精度。
把后轴承如同前轴承那样选配，可得到较小的轴端的偏心量。
综上所述，为了提高主轴组件的旋转精度，采用轴承选配法的几点结论是： （1）首先对前轴承进行选配（高点导向），使其偏心量δ A为最小。
常用中碳结构钢：优质结构钢，45。 合金结构钢，40Cr, 50Mn, 65Mn. 球墨铸铁也开始应用。 （2）热处理方法：滑动轴承支承，前端定位表面，淬硬HRC50~55； 低碳钢，渗碳淬火；合金可以化学处理。
三、主轴的技术条件 主轴的精度是根据机床的精度来提出技术要求，主轴的精度是：尺寸精 度，形状精度，以及支承轴颈与壳心表面之间的位置精度和光洁度。 支承轴颈为主轴基准，是工艺基准和测量基准，技术条件可以根据机床 手册和同等精度机床主轴图纸上的条件确定。
可用于要求不高的中速、普通精度机床的主轴（卧式车床、多刀车床、立式铣 床等）。
3）两端定位
两端定位结构其特点：
（1）支承结构简单，间隙调整方便； （2）主轴受热伸长会改变轴承间隙，
影响轴承的旋转精度及寿命；
（3）刚度和抗振性较差。 适用范围：（1）轴向间隙变化不影响正常工作的机床主轴，如钻床。
（2）支距短的机床主轴，如组合机床。
2 .60°接触角双向推力向心球轴承
这种轴承的优点是制造精度高，
允许转速高，温升较低，抗振性高 于推力球轴承8000型，装配调整简
单，精度稳定可靠。与双列圆柱滚
子轴承相配套，用于承受轴向载荷。 3.单列圆锥滚子轴承 普通单列圆锥滚子轴承（7000型），能同时承受径向和轴向载荷，承载 能力和刚度较高，价格便宜，支承简单，间隙调整方便。可用于中速、中载、 一般精度的主轴组件。
数控机床主轴的几种结构形式
数控机床主轴的几种结构形式
作者: 日期:
n
数控机床的主轴部件包括主轴、主轴的支承轴承和安装在主轴上的传动零件等。
主轴部件是机床的重要部件，其结构的先进性已成为衡量机床水平的标志之一。
由于数控机床的转速高、功率大，并且在加工过程中不进行人工调整，因此要求主轴部件具有良好的回转精度、结构刚度、抗振性、热稳定性、耐磨性和精度的保持性。
对于具有自动换刀装置的数控机床，为了实现刀具在主轴上的自动装卸和夹紧，还必须有刀具的自动夹紧装置、主轴准停装置等。
机床主轴的端部一般用于安装刀具、夹持工件或夹具。
在结构上，应能保证定位准确、安装可靠、连接牢固、装卸方便，并能传递足够的扭矩。
目前，主轴端部的结构形状都已标准化，图i所示为几种机床上通用的结构形式。
（a）数控车床主轴端部（b）铣、镗类机床主轴端部（c）外圆磨床砂轮主轴端部
（d）内圆磨床砂轮主轴端部（e）钻床与普通镗床锤杆端部（f）数控镗床主轴端部
图1机床主轴的几种结构形式。
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。
- 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)。
数控机床结构-数控机床的主轴部件
主轴部件
主轴部件是数控机床的最关键部件，它对零件加工质量有着直接的影响。
主轴部件包括主轴的支承、安装在主轴上的传动零件等。
数控机床的主轴部件要求有高的精度、刚度和热稳定性，还应满足数控机床所特有的结构要求。
如对于自动换刀的数控机床，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.主轴部件的运动方式
主轴部件按运动方式可分为以下几类:
（1）只做旋转运动的主轴组件这类主轴组件结构较为简单，如车床、铣床和磨床等主轴组件属于这一类
（2）既有旋转运动又有轴向进给运动的主轴组件如钻床和镗床等的主轴组件。
其中主轴组件与轴承装在套筒内。
主轴在套筒内做旋转主运动，套筒在主轴箱的导向孔内做直线进给运动。
（3）既有旋转运动又有轴向调整移动的主轴组件属于这一类的主轴组件有滚齿机、部分立式铣床等的主轴组件。
主轴在套筒内做旋转运动，并可根据需要随主轴套筒一起做轴向调整移动。
主轴组件工作时，用其中的夹紧装置将主轴套筒夹紧在主轴箱内，提高主轴部件的刚度。
（4）既有旋转运动又有径向进给运动的主轴部件属于这一类的有卧
式镗床的平旋盘主轴部件和组合机床的镗孔车端面头主轴部件。
主轴做旋转运动时，装在数控机床结构主轴前端平旋盘上的径向滑块可带动刀具做径向进给运动。
（5）主轴做旋转运动又做行星运动的主轴部件新式内圆磨床砂轮主轴部件的工作原理如图3.2所示，砂轮主轴l在支撑套2的偏心孔内做旋转主运动。
支承套2安装在套筒4内。
套筒4的轴线与工件被加工孔轴线重合，当套筒4由蜗杆6经蜗轮W传动，在箱体3中缓慢地旋转时，带动套筒及砂轮主轴做行星运动，即圆周进给运动。
通过传动支承套2来调整主轴与套筒4的偏心距e，实现横向进给。
2.主轴
主轴是主轴部件中的关键零件。
它的结构尺寸和形状、制造精度、材料及热处理等对主轴部件的工作性能有很大的影响。
主轴结构随主轴系统设计要求的不同而有多种形式。
1-主轴2-支撑套3-箱体4-套筒5-传动带6-蜗杆
图3.2 行星运动的主轴
主轴的主要尺寸参数包括:主轴直径、内孔直径、悬伸长度和支承跨距。
决定主轴主要尺寸参数的依据是主轴的刚度、结构工艺性和主轴部件的工艺适用范围。
（1）主轴的主要尺寸参数：
①主轴直径主轴直径越大，其刚性越高，但轴承和主轴上其他零件的尺寸也相应增大。
轴承直径越大，同等级精度轴承的公差值也就越大，要保证主轴的旋转精度就越困难，同时极限转速也下降。
主轴后端支承轴颈的直径一般为前支承轴颈的0.7～0.8倍，实际尺寸要到主轴组件设计时确定。
前、后轴颈的差值越小则主轴的刚度越高，工艺性能也越好。
②主轴内孔直径主轴内孔是用来通过棒料及刀具夹紧装置，也可用于通过气动、液压卡盘的联结件。
主轴内孔直径越大，可通过棒料的直径就越大，机床的使用范围就越宽，同时主轴部件也越轻。
主轴内孔直径的大小主要受主轴刚度的制约。
当主轴内孔直径与主轴直径之比小于0.3时，空心主轴的刚度几乎与实心主轴的刚度相当；当主轴内孔直径与主轴直径之比为0.5时，空心主轴的刚度为实心主轴的刚度90%；当主轴内孔直径与主轴直径之比大于0.7时，空心主轴的刚度急剧下降。
③悬伸长度主轴的悬伸长度与主轴前端结构的形状尺寸、前轴承的类
型和组合方式及轴承的润滑与密封有关。
主轴的悬伸长度对主轴的刚度影响很大，主轴的悬伸长度越短，其刚度越好。
④支承跨度主轴部件的支承跨距对主轴的刚度有很大的影响。
跨距对主轴部件综合刚度的影响不是单向的。
如跨距较大，则主轴变形较大；如跨距较小，则轴承的变形对主轴前端的位移影响较大。
所以跨距有一个最佳值，跨距太大或太小，都会降低主轴的综合刚度。
（2）主轴端部的结构形式：
主轴端部的结构与其需实现的功能有关，加工及装配的工艺性也是影响其形状的因素。
主轴端都是用来安装刀具或夹持工件的夹具，在设计上，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。
主轴端部的结构已标准化，如图3.3所示是数控机床主轴端部通用的几种结构形式。
图3.3 主轴端部的结构形式
如图3.3（a）所示为数控车床主轴端部，卡盘端部的短圆锥面和凸缘端面定位，用拔销传递转矩，卡盘装有固定螺栓，当卡盘装于主轴前
端时，将数个固定螺栓从凸缘上的孔中穿过、栓住并拧紧螺母将卡盘固定在主轴端部。
主轴内部为空心，可通过长棒料，主轴前端有莫氏锥孔，可安装顶尖或心轴。
图3.3（b）所示为数控铣、镗床主轴端部，铣刀或刀杆在前端7:24的锥孔内定位，并用拉杆从主轴后端拉紧，由前端的端面键传递转矩。
如图3.3（c）所示为数控外圆磨床主轴端部。