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数控机床构造第2章

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数控机床的机械结构

数控机床的机械结构

主轴
主轴驱动
3、主传动的配置方式
① 主轴电动机直接驱动（一体化主轴，电主轴）
特点： 有效提高主轴部件刚度，但主轴输出扭矩小
电主轴
2、电动机经同步齿形带传动主轴 主轴电动机
3、电动机经齿轮变速传动主轴
主轴电动机
数控机床主轴轴承配置三种主要形式
1. 主轴的支承 a)为前支承采用双列短圆柱滚子轴承
5、自动化的机构、宜人的操作性
便于操作的机床结构
一、数控机床的机械结构要求
6、安全防护和宜人的造型
数控机床大都采用机、电、液、气一体化布局，全封闭 或半封闭防护，机械结构大大简化，易于操作及实现自动 化。
二、对主传动的要求
1、主传动的作用：产生主切削力
2、对主传动的要求
① 足够的转速范围，尽可能实现无级变速 ② 足够的功率和扭矩 ③ 各零部件应具有足够的精度、强度、刚度和抗振性 ④ 噪声低、运行平稳 ⑤ 车削中心要求主轴具有C轴的控制功能 ⑥ 加工中心要求主轴具有高精度的准停控制
第二章 数控机床的机械结构
复习：
数控机床的组成
输
入 装 置
计 算 机
数
控
输
装
出
置
装
置
主轴控制单元 PLC
速度控制单元
伺服电机
位置检测反馈装置
主轴
机床
工 作 台
数控机床的机械结构
主机结构
数控机床的本体，包括床身、主柱、横梁、滑座、工作台、主 轴、进给机构等机械部件。 CNC装置 （详见第三章）
数控机床的核心部件，包括计算机、存储器、显示器、键盘、 程序输入输出装置及相应的软件。 驱动装置
主轴头有卧式和立式两种，工 作时只有位于加工位置的主轴头才 与主运动接通，而其他处于不加工 位置的主轴都与主运动脱开。

第2章自动换刀装置

第2章自动换刀装置
➢ 刀库可装在机床的工作台上、立柱上或主轴箱上，也 可作为一个独立部件装在机床之外。
➢ 这类换刀装置应用最广泛。
刀库装在机床的工作台上 ，这种换刀装置，直接利 用机床本身及刀库的运动 进行换刀。当某一刀具加 工完毕从工件退出后，即 开始进行自动换刀 。
现在的中小型加工中心，刀 库不是装在工作台上，而是 装在立柱上的一个托架上。 采用刀库在托架的导轨上平 行于X方向运动与主轴的上 下运动实现换刀。
2.为什么需要自动换刀装置：
• 缩短非切削时间，提高生产率，可使非切削时间减少到20
％～30％；
• “工序集中”，扩大数控机床工艺范围，减少设备占地面积； • 提高加工精度；
– 数控机床对ATC要求：
• 换刀时间尽可能短； • 刀具重复定位精度高； • 刀具储存量足够； • 结构紧凑，便于制造、维修、调整； • 布局应合理，使机床总布局美观大方； • 较好的刚性，避免冲击、振动及噪声，运转安全可靠； • 防屑、防尘装置。
第2章第三节 数控机床的自动 换刀装置
内容提要
本节将讨论数控机床的自动刀具交换装置的形 式、刀库的类型、刀具系统及选刀方式，最后将介 绍一个自动刀具交换装置的实例。
一、概述
1.什么是自动换刀装置：
• 储备一定数量的刀具并完成刀具的自动交换功能的装置 • ATC：Automatic Tool Changer
当刀库的容量大、刀具较重或机床总体布局等原因， 刀库也可作为一个独立部件，装在机床之外
刀库远离主轴，常常要 附加运输装置，来完成 刀库与主轴之间刀具的 运输。
•为了缩短换刀时间，可采用带刀库的双
主轴或多主轴换刀系统
三、刀 库
• 1、刀库的形式
（1）盘式刀库

数控机床的结构资料PPT课件

数控机床的结构资料PPT课件
22
绝对位置测量
位置测量方法
使用一个代码量杆， 能在任何时候从量杆上读 取绝对位置（与机床零点 有关）。
量杆被分成几个通道， 此通道被传感器扫描。
一个绝对测量系统不 需要参考点的初始数值。
.
传感器 发光二极管
代码量杆
23
直接位置测量
将检测装置直接安放在机床拖板 上，直接测量机床坐标的直线位移量， 来保证得到高的准确度。
第2章 数控机床的结构
主机结构
数控机床的本体，包括床身、主柱、横梁、滑座、工作台、主轴、进给机构等机 械部件。
CNC装置 （详见第三章）
数控机床的核心部件，包括计算机、存储器、显示器、键盘、程序输入输出装置 及相应的软件。
驱动装置
数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元，进给驱动单元，主轴电机及 进给电机等。
通过一条齿形带，功 率完成从进给驱动装置到 滚珠丝杆的传输。
.
进给机构
11
滑动离合器
滑动离合器与滚珠丝 杆有关。在碰撞时，减小 进给驱动的损害。在任何 时候滑鞍碰撞到障碍时， 可以使进给驱动停止（比 如：由于一个程序错误造 成的障碍）。
2个极限开关被安装在 每个滑鞍上，使CNC系统 确认移动的终端。
动转变为直线运动的传动链误差，从 而影响其测量精度。
.
位置测量方法
25
自动换刀装置
在数控加工中，一些操作是 不改变工件的位置而进行的。因 此需要一些不同的刀具。
操作者能完成刀具的更换， 但是结果是增加了设置的时间。 因此应该首选自动更换刀具。
对于自动更换刀具，需结合 一个换刀装置，使用转塔刀架或 刀库。
.
19
常用的检测元件
数字式

第02章 逐点比较法直线插补原理

第02章 逐点比较法直线插补原理

第2章 直线插补原理
即：在对数控系统输入有点坐标点（起点、终 点）的情况下，计算机根据线段的特征（直线、 圆弧、椭圆等），运用一定的算法，自动地在 有限坐标点之间生成一系列的坐标数据，从而 自动地对各坐标轴进行脉冲分配，完成整个线 段的轨迹运行，以满足加工精度的要求。
插补的任务就是根据进给速度的要求，在一段 零件轮廓的起点和终点之间“插入”和“补上” 运动轨迹中各个中间点的坐标。
② 如果刀具加工点Pi （ Xi，Yi ）处于直线下方 时（ Fi≦0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ），应该向+Y方向发一个脉冲，使 机床刀具向+Y方向前进一步，以接近该直线。
第2章 直线插补原理
通常为简化运算，我们一般采用偏差函数的递推 式（迭代式）进行计算，即由前一点计算后一点。
∵
若 Fi ， 则y向i xXe 轴发x出i y一e 个进给脉冲，刀具从该点向
2.1.4 插补的实质
曲线方程：Y=F（X） 函数关系表示X与Y一一对应，对于曲线上的某一点的 邻域，其坐标增量关系也是确定的，即给X1一个增量 △X存在一个△Y使Y1+△Y=F（X1+△X）这使△X与 △Y之间有一种制约，那就是由△X找到一个△Y使F （X1+△X）等于或接近于Y1+△Y，插补就是这种寻 找△X与△Y之间制约的方法。
2.2 逐点比较法插补原理
2.2.1 逐点比较法的基本思想
每走一步都要将加工点的瞬时坐标同规定的图 形轨迹相比较，判断其偏差，然后决定下一步 的走向，如果加工点走到图形外面去了，那么 下一步就要向图形里面走；如果加工点在图形 里面，那么下一步就要向图形外面走，以缩小 偏差。
第2章 直线插补原理
2.2.2 逐点比较法的四个基本步骤

第2章 数控铣床的组成及操作

第2章 数控铣床的组成及操作

第2章 数控铣床的组成及操作 章
图2.1 XK5025型数控铣床的布局图 1—底座 2—强电柜 3—变压器箱 4—垂直升降（Z轴）进给伺服电机 5—主轴变速手柄和 按钮板 6—床身 7—数控柜 8、11—保护开关（控制纵向行程硬限位） 9—挡铁（用于纵 向参考点设定） 10—操纵台 12—横向溜板 13—纵向（X轴）进给伺服电动机 14—横向 （Y轴）进给伺服电动机 15—升降台 16—纵向工作台
第2章 数控铣床的组成及操作 章
10.“主轴松开”按钮 在“手轮模式”和“JOG模式”下，用手抓住刀柄，按下主轴箱 上的此按钮，则主轴上的刀具被松开后可以取下，在重新装上 新刀具时只要再按下该按钮，刀具又被重新锁紧。 11.“循环启动”按钮 在“记忆模式”下按下此钮，程序将被启动，机床由程序控制 进行运动。此操作只能在程序调试好、对刀完成后才可进行， 否则容易打刀。 12.“进给保持”按钮 在按“循环启动”按钮将程序启动后，随时可以用此按钮来中 止程序的执行；若要继续执行该程序，再按一次“循环启动” 按钮，则“进给保持”灯熄灭，程序又接着往下执行。 14.指示灯说明 15.机床上方警示灯说明
（2）“MDI”方式下的自动运转。该方式适于由CRT/MDI操 作面板输入一个程序段，然后自动执行，操作步骤如下。 ①将方式选择开关置于“MDI”的位置。 ②按主功能的“PRGRM”键。 ③按“PAGE”键，使画面的左上角显示MDI，如图2.4所示。 ④由地址键、数字键输入指令或数据，按“INPUT”键确认。 ⑤按“START”键或操作面板上的“循环启动”键执行。
该机床由六个主要部分组成，即床身部分、铣头部分、 工作台部分、横向进给部分、升降台部分、冷却、润滑部分。
第2章 数控铣床的组成及操作 章
2.1.2 CRT/MDI操作面板的组成及操作方法 图2.2所示为FANபைடு நூலகம்C 0-MD系统的CRT/MDI操作面板，

数控技术 第二章 零件加工程序的编制

数控技术 第二章 零件加工程序的编制
第二章 零件加工程序的编制
第一节 概述
一 数控机床程序编制的内容和步骤
主要内容；分析零件图纸，确定加工工艺过程，进行数学处理， 编写程序清单，制作控制介质，进行程序检查，输入程序 以及工件试切。
分
编
数
析工数写程程数控
零艺学程序序控机
件处处序输检系床
图理理清入查统试
样
单
切
零件 毛坯
成品 零件
2-1 数控机床的编程步骤
一 数控机床程序编制的内容和步骤
(一)分析零件图样和工艺处理 1 选择合适的对刀点 对刀点----刀具相对零件运动的起点，又称起刀点。 刀位点----刀具在机床上的位置是由刀位点的位置来表示的。 立铣刀、端铣刀和钻头而言，是指他们的底面中心； 球头铣刀，是指球头球心； 对车刀和镗刀是指它们的刀尖。
一 数控机床程序编制的内容和步骤
铣内圆轮廓，路线为1→A→2→3（偏心圆）→B→4（工件轮廓） →B→5（偏心圆）→C→6→1。
非圆曲线平面轮廓的铣削同样要切入和切出延伸。
一 数控机床程序编制的内容和步骤
铣削内轮廓表面时，切入和切出无法外延，这时铣刀可沿零件 轮廓的法线方向切入和切出，并将其切入、切出点选在零件轮廓两 几何元素的交点处。
+X
一 坐标轴
3）Y轴 ➢ 按照右手直角笛卡尔坐标系来判断。
+Z
+Y
+X +Y
+Z +X
一 坐标轴
+Z +Y
+X 龙门数控铣床
+Z
+X +Y
立式5轴联动数控铣床
一 坐标轴
4）旋转运动A、B和C轴 ➢ A、B和C轴分别表示X、Y和Z轴的旋转方向，按照右旋螺纹前

第二章计算机数控系统

第二章计算机数控系统

单机或主从结构模块的功能



模块化设计方法：将控制系统按功能划分成若干具有独立功 能的单元模块,并配上相应的驱动软件。系统设计时按功能的 要求选择不同的功能模块，并将其插入控制单元母板上，即 可组成一个完整的控制系统的方法。其中单元母板一般为总 线结构的无源母板，它提供模块间互联的信号通路图2-4。 实现CNC系统模块化设计的条件是总线(BUS)标准化。 1、计算机主板和系统总线(母板) 2、显示模块(显示卡) 3、 输入/输出模块(多功能卡) 4、电子盘(存储模块) 5、设备辅助控制接口模块 6、位置控制模块 7、功能接口模块




首先要将被加工零件图的几何信息和工艺信息 数字化，即将刀具与工件的相对运动轨迹，用 代码按规定的规则和格式编成加工程序，数控 系统则按照程序的要求，进行相应的运算、处 理，然后发出控制命令，使各坐标轴、主轴以 及辅助动作相互协调运动，实现刀具与工件的 相对运动，自动完成零件的加工。 1.逼近处理 2.插补运算 3.指令输出
2．点位运动与移动功能(G功能 )
准备功能（G功能）
—— 指令机床动作方式的功能。
如：基本移动、程序暂停、平面选择、坐
标设定、刀具补偿、基准点返回和固定 循环等。
3．插补功能

插补功能


—— 插补功能是数控系统实现零件轮廓 (平面或空间)加工轨迹运算的功能。 精插补和粗插补；硬件插补和软件插补

DNC接口，可实现直接数控，
MAP(制造自动化协议)模块，

网卡：适应FMS、CIMS、IMS等制造系统集成的
要求。
13．程序编制功能

手工编程 背景（后台）编程 自动编程

《数控机床结构原理与应用》第2章 数控机床检测装置

《数控机床结构原理与应用》第2章 数控机床检测装置
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2.1 概述
数控机床中测量传感器按形状一般有直线型和旋转型两种。 直线型测量工作台的直线位移。其测量精度主要取决于测量 元件的精度，不受机床传动精度的影响。旋转型测量与工作 台直线运动相关联的回转运动，间接测量工作台的直线位移。 其测量精度取决于测量元件和机床传动链两者的精度。
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2.2 编码器（码盘）
绝对式光电编码器转过的圈数则由RAM保存，断电后由后备 电池供电，保证机床的位置即使断电或断电后又移动过也能 够正确的记录下来。因此采用绝对式光电编码器进给电动机 的数控系统只要出厂时建立过机床坐标系，则以后就不用再 做回参考点的操作，而保证机床坐标系一直有效。绝对式光 电编码器与进给驱动装置或数控装置通常采用通讯的方式， 反馈位置信息。
1．增量式测量与绝对式测量 按照检测装置的编码方式可分为增量式测量和绝对式测量。 （1）增量式测量 增量式测量是只测量位移增量，即工作台每移动一个基本单
位长度单位，测量装置便发出一个测量信号，此信号通常是 脉冲形式。
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2.1 概述
其优点是检测装置比较简单，能做到高精度，任何一个对中 点均可作为测量起点，其缺点是一旦计数有误，此后结果全 错。发生故障时，事故排除后，再也找不到正确位置。典型 的增量式测量装置有光栅和增量式光电编码器。
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2.1 概述
3．数字式测量与模拟式测量 （1）数字式测量 数字式测量以量化后的数字形式表示被测的量。其特点是测
量装置简单，信号抗干扰能力强；被测量量化后转换成脉冲 个数，便于显示处理；测量精度取决于测量单位，与量程基 本无关。典型的数字式测量装置有光电编码器、接触式编码 器和光栅。 （2）模拟式测量 模拟式测量是将被测的量用连续的变量表示，如用电压变化、 相位变化来表示。在大量程内作精确的模拟式检测，在技术 上有较高的要求，数控机床中模拟式测量主要用于小量程测 量且实现高精度测量。其特点是直接对被测量进行检测，无 需量化；在小量程内可以实现高精度测量；可用于直接检测 和间接检测。典型的模拟式测量装置有旋转变压器、感应同 步器和磁栅。

第2章 数控机床的程序编制

第2章 数控机床的程序编制

编程自动化是当今的趋势！
第2章 数控机床的程序编制
2.3 数 控 编 程 中 的 数 值 计 算
根据零件图样，按照已确定的加工路线和允许的编程误差，计算出编 程时所需要的有关各点的坐标值，称为数值计算。手工编程时，在完成 工艺分析和确定进给路线以后，数值计算就成为程序编制中一个关键性 的环节。
一、节点坐标计算
当采用不具备非圆曲线插补功能的数控机床加工非圆曲线轮廓的零件 时，在加工程序的编制时，常常需要用多个直线段或圆弧段去近似代替 非圆曲线，这个过程称为拟合（逼近）处理。拟合线段的交点或切点称 为节点 。图中的G点为圆弧拟合非圆曲线的节点，图中的A、B、C、D 点均为直线逼近非圆曲线时的节点。
第2章 数控机床的程序编制
手工编程适用于：几何形状不太复杂的零件。 自动编程适用于： 形状复杂的零件， 虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数千个孔的零件） 虽不复杂但计算工作量大的零件（如轮廓加工时，非圆曲线 的计算） 据国外统计： 用手工编程时，一个零件的编程时间与机床实际加工时间之 比，平均约为 30：1。 数控机床不能开动的原因中，有20~30%是由于加工程序不能 及时编制出造成的
第2章 数控机床的程序编制
2.2 数 控 编 程 的 基 本 知 识
说明：
在程序段中必须明确组成程序段的各个要素： 移动目标：终点坐标值X、Y、Z； 沿怎样的轨迹移动：准备功能字G； 进给速度：进给功能字F；
切削速度：主轴转速功能字S；
使用刀具：刀具功能字T； 机床辅助动作：辅助功能字M
图纸工艺分析
计算运动轨迹 修 改 程序编制 制备控制介质 校验和试切
错误
第2章 数控机床的程序编制
2.2 数 控 编 程 的 基 本 知 识

数控第二章

数控第二章
第二章 数控编程基础知识
（6）圆弧插补指令（G02、G03)
指令格式：①用I、J、K指定圆心位置 G02（G03） X__Y__Z__I__J__K__F__；
②用R指定圆心位置 G02（G03） X__Y__Z__R__F__； 功能：以F给定的进给速度，在平面内从当前位置沿圆弧轨迹运动到终点位置。
（2）工件坐标系设定（G92、G50） 指令格式：G92(或G50) X__Y__Z__；
功能：G50和G92是用来设置刀具的对刀点在编程坐标系里的位置的。 G50用于车床 G92用于铣床或车床
第二章 数控编程基础知识
说明： ①X、Y、Z表示编程原点与对刀点的距离。 ②应在刀具的其它运动指令之前使用G92和G50，先设定编程坐标系。 ③系统执行该指令后，刀具并不运动，系统会根据指令中的X、Y、Z 推算出编程原点。
第二章 数控编程基础知识
（6）分配数控加工中的容差，规定编程误差，处理数控机床上的部分工艺指令。 （7）编制加工工艺文件
二、 数控加工工艺分析与设计
数控加工工艺的实质： 就是在分析零件精度和表面粗糙度的基础上，对数控加工的方法、装夹 方式、切削加工进给路线、刀具使用以及切削用量等工艺内容进行正确 合理的选择。
那么，两个坐标系是如何转换的？
对刀点
机床坐标系
编程坐标系
因此，数控机床坐标系统可概述为两系一点。
第二章 数控编程基础知识
四、数控编程的特征点
1.刀位点：刀位点相对运动的轨迹即加工路线，也称编程轨迹。 车刀：刀尖或刀尖圆弧中心 铣刀：刀具端面中心或球心
2.对刀点：是指在加工零件时，刀具相对工件运动的起点。 也称为程序起始点或起刀点。
包括内容
零件轮廓中几何元素的基点 插补线段的节点 刀具中心位置 辅助计算
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第２章

数控机床的主传动系统


2.1 对数控机床主传动系统的要求与特点 2.2 数控机床主轴的传动方式与主传动系 统类型 2.3 主轴部件 2.4 主轴准停与主轴的同步运行功能 2.5 主轴润滑与密封 2.6 电主轴
2.1 对数控机床主传动系统的要求 与特点


2.1.1 数控机床对主传动系统的要求
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2.3 主轴部件



2.主轴轴承的配置 在实际应用中，数控机床主轴轴承常见的配置有下列三种形 式。 如图2-22所示为前支承采用双列圆柱滚子轴承和600角接触 球轴承的组合，后支承采用成对角接触球轴承。 如图2-23所示为前支承采用高精度双列角接触轴承，后支 承采用单列角接触球轴承。 如图2-24所示为前后支承采用双列和单列圆锥滚子轴承。
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2.3 主轴部件


2.3.2 主轴的材料和热处理
主轴材料可根据强度、刚度、耐磨性、载荷特点和热处理变 形大小等因素来选择。主轴刚度与材质的弹性模量E有关。
无论是普通钢还是合金钢，其E值基本相同。因此，对于一
般要求的机床其主轴可用价格便宜的中碳钢、45钢，进行调 质处理后硬度为22~28HRC；当载荷较大或存在较大的冲 击时，或者精密机床的主轴为减少热处理后的变形，或者需 要作轴向移动的主轴为了减少它的磨损时，则可选用合金钢。
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2.4 主轴准停与主轴的同步运行功能

（3）数控系统准停。 这种准停控制方式的准停功能是由数控系统完成的。采用这 种控制方式需注意以下问题。 ① 数控系统必须具有主轴闭环控制功能。


② 当采用电动机轴端编译器将信号反馈给数控装置，这时主
轴传动链精度会对准停精度产生影响。 数控系统控制准停的原理与进给位置控制的原理非常相似，
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2.3 主轴部件


2.3.3 数控机床主轴部件的支承
1.主轴轴承的类型 （1）滚动轴承 如图2-20所示为主轴常用的几种滚动轴承。 如图2-20（a）所示为锥孔双列圆柱棍子轴承，如图2-20 （b）所示是双列推力角接触球轴承，如图2-20（c）所示 是双列圆锥滚子轴承，如图2-20（d）所示为带凸肩的双列 圆柱滚子轴承，如图2-20（e）所示为带预紧弹簧的圆锥滚 子轴承。 （2）滑动轴承 如图2-21所示，静压滑动轴承的油膜压强由液压缸从外界 供给，与主轴转速的高低无关，承载能力不随转速而变化， 而且无磨损，启动和运动时摩擦力矩相同。
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2.3 主轴部件


2.3.6 主轴内切屑清除装置
为了保持主轴锥孔的清洁，常采用的方法是使用压缩空气吹 屑。在活塞推动拉杆松开刀柄的过程中，压缩空气由喷头经 过活塞中心孔和拉杆中的孔吹出，将锥孔清理干净，防止主 轴锥孔中掉入切屑和灰尘，把主轴孔表面和刀杆的锥柄划伤， 保证刀具的正确位置。为了提高吹屑效率，喷气小孔要有合 理的喷射角度，并均匀布置。
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2.4 主轴准停与主轴的同步运行功能

另一方面，隔0.2s~0.5s后，定位凸轮27的定位器液压缸 下腔接通压力油，活塞杆带着滚子移动，使滚子与定位凸轮 27的外圆接触。当主轴以惯性转动，使滚子落入定位凸轮 27上的V形槽内时，即将主轴定位，同时微动开关b动作，
发出主轴准停完毕信号。当刀具连同刀夹装入主轴并使主轴

如图2-38所示。
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2.4 主轴准停与主轴的同步运行功能


2.4.2 主轴准停装置
如图2-39所示为THK6380机床主轴准停装置原理图。 其工作过程：机床数控系统发出准停指令时，电器系统自动 调整主轴至最低转速，约0.2s~0.6s后定位凸轮28的定位 器液压缸与压力油接通，活塞压缩弹簧并使滚子与定位凸轮 28的外圆接触，当主轴旋转使滚子落入定位凸轮28的直线 部分时，由于活塞杆的移动，与其相连的档块使微动开关a 动作，通过控制回路的作用，一方面使主轴传动的各电磁离 合器都脱开而使主轴以惯性慢慢转动，并且断开定位凸轮27 的定位器液压缸的压力油，在弹簧力作用下，活塞杆带动滚 子退回。
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2.2 数控机床主轴的传动方式与主 传动系统类型


2.2.1 数控机床主轴的传动方式
（1）齿轮传动方式 如图2-1所示的齿轮传动方式，一般大、中型数控机床多采
用这种方式。它通过几对齿轮降速，扩大了输出扭矩，确保
低速时的主轴输出扭矩特性的要求。有一小部分小型数控机 床也采用这种传动方式，以获得强力切削时所需要的扭矩。
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2.3 主轴部件


Hale Waihona Puke 如图2-17（b）所示为数控铣、镗床的主轴端部，主轴前端 有7：24的锥孔，用于装夹铣刀柄或刀杆。主轴端面有一端 面键，既可通过它传递刀具的扭矩，又可用于刀具的轴向定 位，并用拉杆从主轴后端拉紧。 如图2-17（c）所示为外圆磨床砂轮主轴的端部，如图217（d）所示为内圆磨床砂轮主轴端部，如图2-17（e）所 示为钻床与普通镗床锤杆端部，刀杆或刀具由莫氏锥孔定位， 用锥孔后端第一扁孔传递扭矩，第二个扁孔用以拆卸刀具。 （2）刀具自动夹紧机构。 加工中心可以自动换刀，所以主轴系统应具备自动松开和夹 紧刀具的功能。 刀具的自动夹紧机构安装在主轴的内部，图2-18所示为刀 具的夹紧状态。
①调速范围宽、并实现无级调速。 ②高精度与刚度、低噪声。 ③高抗振性、高稳定性别。


2.1.2 数控机床主传动的特点
（1）较高的主轴转速和较宽的调速范围并实现无级调速。 （2）较高的精度和较大的刚度。 （3）良好的抗振性和热稳定性。 （4）为实现刀具的快速或自动装卸，数控机床主轴具有特 有的刀具安装结构。
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2.2 数控机床主轴的传动方式与主 传动系统类型


（3）调速电动机直接驱动主轴传动方式。 如图2-10所示为调速电动机直接驱动主轴传动方式。这种 主传动是电动机直接带动主轴运动，如图2-11所示。


2.2.2 数控机床主传动系统类型
目前，数控机床主传动系统大致可以分为以下几种类型。 （1）经过一级变速的主传动。 如图2-13所示，一级变速目前多用V带或同步带来完成，其 优点是结构简单、安装调试方便，且在一定程度上能够满足 转速与转矩输出要求，但主轴调速范围比和电动机一样，受 电动机调速范围比的约束。 （2）带有变速齿轮的主传动。 如图2-14所示，带有变速齿轮的主传动一般在大、中型数 控机床中应用较多。

机械变速机构常采用滑移齿轮变速机构，它的位移大多数采 用液压拨叉和电磁离合器两种变速操纵方法。
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2.2 数控机床主轴的传动方式与主 传动系统类型



① 液压拨叉变速。在带有齿轮传动的主传动系统中，齿轮的 换档主要靠液压拨叉来完成。图2-2是三位液压拨叉的原理 图。 ②电磁离合器变速。电磁离合器是应用电磁效应或切断运动 的元件，由于它便于实现自动操作，并有现成的系列产品选 用，因而它已成为自动装置中常用的操纵元件。电磁离合器 用于数控机床主传动时，能简化变速机构，通过若干个安装 在各传动轴上的离合器的吸和与分离的不同组合来改变齿轮 的传动路线，实现主轴转速。 如图2-3所示为THK6380型自动换刀数控铣镗床的主传动 系统图，该机床采用双速电机和六个电磁离合器完成18级变 速。
重新转动时，先发出信号控制换向阀使凸轮27的油路变换， 将定位器滚子从定位凸轮27的V形槽中退出，同时使微动开
关动作，发出主轴准停定位器释放信号。
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2.4 主轴准停与主轴的同步运行功能


2.4.3 主轴的同步运行功能
1.脉冲编码器与同步运转的功能 数控机床的进给系统与普通机床的进给系统有本质的区别， 数控机床没有传统的进给箱、溜板箱和挂轮架，而是直接用 伺服电机通过滚珠丝杠来驱动溜板和刀架实现进给运动，因 而进给系统的结构大为简化。数控机床上能加工各种螺纹， 这是因为安装了与主轴同步运转的脉冲编码器，以便发出检 测脉冲信号，使主轴电机的旋转与切削进给同步，从而实现 螺纹的切削。


2.3.4 主轴轴承的装配
采用选配定向法进行装配可提高主轴部件的精度，并且尽可 能使主轴支承孔与主轴轴颈的偏心量和轴承内圈与滚道的偏 心量接近，并使其方向相反。
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2.3 主轴部件


2.3.5 主轴滚动轴承的预紧
所谓轴承的预紧，是使轴承滚道预先承受一定的载荷，消除 间隙并使得滚动体与滚道之间发生一定的变形，增大接触面 积，轴承受力时变形减小，抵抗变形的能力增大。常用的方 法有以下几种。 （1）轴承内圈移动 如图2-28所示，这种方法适用于锥孔双列圆柱滚子轴承。 用螺母通过套筒推动内圈在锥形轴颈上作轴向移动，使内圈 变形涨大，在滚道上产生过盈，从而达到预紧的目的。 （2）修磨座圈或隔套 如图2-29（a）所示为轴承外围宽边相对安装，这时修磨轴 承内圈的内侧；如图2-29（b）所示为外围窄边相对安装， 这时修磨轴承外圈的窄边。
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2.2 数控机床主轴的传动方式与主 传动系统类型




（2）带传动方式 如图2-6所示为带传动方式，这种方式主要应用在转速较高、 变速范围不大的小型数控机床上，电动机本身的调整就能满 足要求，不用齿轮变速，可避免齿轮传动时引起振动和噪声 的缺点，但它只适用于低扭矩特性要求。常用的有同步齿形 带、多楔带、V带、平带、V形带 ① 同步齿形带。数控机床上常采用同步齿形带传动，如图27所示，它是一种综合了带、链传动优点的新型传动方式。 同步齿形带的带型有T型齿和圆弧齿。 ② 多楔带。数控机床上应用的多楔带又称复合三角带，横向 断面呈多个楔形如图2-9所示，楔角为400，传递负载主要 靠强力层。