数控机床主轴部件结构

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。

数控机床主轴的几种结构形式
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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。

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。

主轴部件是机床的重要部件之一，其精度、抗振性和热变形对加工质量有直接影响。

特别是如果数控机床在加工过程中不进行人工调整，这些影响将更为严重。

数控机床主轴部件在结构上要解决好主轴的支承、主轴内刀具自动装夹、主轴的定向停止等问题。

数控机床主轴的支承主要采用图8-5所示的三种主要形式。

图8-5a所示结构的前支承采用双列短圆柱滚子轴承和双向推力角接触球轴承组合，后支承采用成对向心推力球轴承。

这种结构的综合刚度高，可以满足强力切削要求，是目前各类数控机床普遍采用的形式。

图8-5b所示结构的前支承采用多个高精度向心推力球轴承，后支承采用单个向心推力球轴承。

这种配置的高速性能好，但承载能力较小，适用于高速、轻载和精密数控机床。

图8-5c所示结构为前支承采用双列圆锥滚子轴承，后支承为单列圆锥滚子轴承。

这种配置的径向和轴向刚度很高，可承受重载荷，但这种结构限制了主轴最高转速和精度，因而仅适用于中等精度、低速与重载的数控机床主轴。

主轴内部刀具自动夹紧机构是数控机床特别是加工中心的特有机构。

图8-6为ZHS-K63加工中心主轴结构部件图，其刀具可以在主轴上自动装卸并进行自动夹紧，其工作原理如下：当刀具2装到主轴孔后，其刀柄后部的拉钉3便被送到主轴拉杆7的前端，在碟形弹簧9的作用下，通过弹性卡爪5将刀具拉紧。

当需要换刀时，电气控制指令给液压系统发出信号，使液压缸14的活塞左移，带动推杆13向左移动，推动固定在拉杆7上的轴套10，使整个拉杆7向左移动，当弹性卡爪5向前伸出一段距离后，在弹性力作用下，卡爪5自动松开拉钉3，此时拉杆7继续向左移动，喷气嘴6的端部把刀具顶松，机械手便可把刀具取出进行换刀。

装刀之前，压缩空气从喷气嘴6中喷出，吹掉锥孔内脏物，当机械手把刀具装入之后，压力油通人液压缸14的左腔，使推杆退回原处，在碟形弹簧的作用下，通过拉杆7又把刀具拉紧。

冷却液喷嘴1用来在切削时对刀具进行大流量冷却。

主轴部件是机床的重要部件之一，其精度、抗振性和热变形对加工质量有直接影响。

数控铣床主轴部件介绍共享
主轴部件是数控铣床上的紧要部件之一，它带动刀具旋转完成切削，其精度、抗振性和热变形对加工质量有直接的影响。

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一、主轴
数控铣床的主轴为一中空轴，其前端为锥孔，与刀柄相配，在其内部和后端安装有刀具自动夹紧机构，用于刀具装夹。

主轴在结构上要保证好良好冷却润滑，尤其是在高转速场合，通常采用循环式润滑系统。

对于电主轴而言，往往设有温控系统，且主轴外表面有槽结构，以确保散热冷却。

二、刀具自动夹紧机构
在数控铣床上多采用气压或液压装夹刀具，常见的刀具自动夹紧机构紧要由拉杆、拉杆端部的夹头、蝶形弹簧、活塞、气缸等构成。

夹紧状态时，蝶形弹簧通过拉杆及夹头，拉住刀柄的尾部，使刀具锥柄和主轴锥孔紧密搭配；松刀时，通过气缸活塞推动拉杆，压缩蝶形弹簧，使夹头松开，夹头与刀柄上的拉钉脱离，即可拔出刀具，进行新、旧刀具的交换，新刀装入后，气缸活塞后移，新刀具又被蝶形弹簧拉紧。

需注意的是，不同的机床，其刀具自动夹紧机构结构不同，与之适应的刀柄及拉钉规格亦不同。

三、端面键
带动铣刀旋转，传递运动和动力。

四、自动切屑清除装置
自动清除主轴孔内的灰尘和切屑是换刀过程中的一个不容忽视的问题。

假如主轴锥孔中落入了切屑、灰尘或其它污物，在拉紧刀杆时，锥孔表面和刀杆的锥柄就会被划伤，甚至会使刀杆发生偏斜，破坏刀杆的正确定位，影响零件的加工精度，
甚至会使零件超差报废。

为了保持主轴锥孔的清洁，常采用的方法是使用压缩空气经主轴内部通道吹屑，清除主轴孔内不洁。