数控机床的主传动系统分析

数控机床的主传动系统方式
1、数控机床对其主传动系统要求：
机床原点、坐标系和参考点
1）调速功能
2）功率要求
3）精度要求
4）动态响应性能
2、主传动方式
主轴在数控机床机械结构中起了非常重要的地位，如图1所示。

图数控机床的主轴系统
数控机床的主传动方式主要有三种：
1）带有二级齿轮变速的主传动方式。

2）通过定比传动的主传动方式，如1所示，主轴电机经定比传动传递给主轴，定比传动采用齿轮传动或带传动。

3）由主轴电机直接驱动的主传动方式，如图2所示。

图2 同步齿形带主传动方式图3 电主轴（电机直接驱动的主传动方式）
3、主轴部件结构
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。

4、主轴部件的支承
机床主轴带着刀具或夹具在支承件中作回转运动，需要传递切削扭矩，承受切削抗力，并保证必要的旋转精度。

数控机床主轴支承根据主轴部件的转速、承载能力及回转精度等要求的不同而采用不同种类的轴承。

5、主轴的准停装置
主轴的准停是指数控机床的主轴每次能准确停止在一个固定的位置上。

一、实训目的通过本次数控主传动系统实训，使学生了解数控机床主传动系统的基本组成、工作原理及故障诊断方法，掌握数控机床主传动系统的操作技能，提高学生的实践能力和工程素质。

二、实训内容1. 数控机床主传动系统概述（1）数控机床主传动系统的组成数控机床主传动系统主要由主轴、主轴箱、传动轴、联轴器、带轮、齿轮等组成。

（2）数控机床主传动系统的工作原理数控机床主传动系统通过主轴带动工件进行旋转运动，实现工件的高精度加工。

主轴箱内的齿轮和带轮通过传动轴将动力传递到主轴，实现主轴的旋转。

2. 数控机床主传动系统操作（1）主轴启动与停止①启动主轴：按下启动按钮，主轴开始旋转。

②停止主轴：按下停止按钮，主轴停止旋转。

（2）主轴转速调节①通过操作面板上的转速选择按钮，选择所需的主轴转速。

②按下转速设置按钮，设置所需的主轴转速。

③按下确认按钮，主轴转速设定完成。

3. 数控机床主传动系统故障诊断与维修（1）故障诊断方法①观察法：观察主传动系统是否有异常现象，如振动、噪音等。

②听诊法：通过听诊器听取主传动系统的声音，判断故障原因。

③测量法：使用万用表等测量工具，测量主传动系统各部件的电压、电流、电阻等参数。

（2）常见故障及维修方法①主轴振动：检查主轴与轴承的配合是否紧密，如有松动，则进行紧固。

②主轴噪音：检查主轴箱内齿轮、带轮等部件是否有磨损，如有磨损，则进行更换。

③主轴转速不稳定：检查主轴箱内齿轮、带轮等部件的啮合情况，如有异常，则进行调整。

三、实训总结1. 通过本次实训，使学生了解了数控机床主传动系统的基本组成、工作原理及故障诊断方法，掌握了数控机床主传动系统的操作技能。

2. 实训过程中，学生积极参与，认真操作，提高了实践能力和工程素质。

3. 本次实训有助于提高学生对数控机床主传动系统的认识，为今后从事数控机床维修和操作工作打下基础。

四、实训建议1. 在实训过程中，教师应加强对学生的指导，确保实训过程的安全、顺利进行。

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（2)主轴准停装置1－多楔带轮；2－磁传感器；3－永久磁铁；4－垫片；5－主轴主轴准停装置的工作原理3．内装电主轴的主轴部件结构1－刀具系统；2、9－捕捉轴承；3、8－传感器；4、7－径向轴承；5－轴向推力轴承；6－高频电动机；10－冷却水管路；11－气－液压力放大器用磁悬浮轴承的高速加工中心电主轴部件1—转子；2—定子；3—箱体；4—主轴数控车床电主轴部件电主轴主要融合了以下技术：（1）高速电机技术其关键技术是高速度下的动平衡。

主转动系统是实现现实车床主运动的传动系统。

具有稳定的速比和一定的变速范围，并可以在一定的范围内实现恒线速度运转，以适应不同的刀具材料和零件材料、零件不同形状、尺寸对加工参数的不同需求，并能方便地实现运动的开停、变速、换向和制动等。

数控车床主传动系统主要包括电动机、传动系统和主轴部件。

它与普通车床的主传动系统相比在结构上更为简单，传动链大大缩短，变速功能全部或大部分由主轴电动机无极调速来实现，省掉复杂的齿轮变速机构。

目前大部分数控车床只有二级或三级齿轮变速系统，主要以扩大电动机无极调速的范围。

一、数控车床主动传动系统的特点1．主轴变速迅速可靠，变速范围宽。

由于采用直流或交流主轴电动机的调试系统日趋完善，所以不仅能够方便地实现宽范围无极变速，而且减少了中间传递环节，提高了变速控制的可靠性，从而获得最佳的生产效率、加工精度和表面的质量。

2．转速高、功率大。

主传动系统能够让数控车床获得较大的切削参数性能，进行大功率切削，实现高效率加工。

3．具有良好的精度保持性。

主轴组件的耐磨性高，轴承、锥孔等都有足够的硬度，凡有机械摩擦的部位有良好的润滑系统作保证，因此数控车床主传动系统能够保证很高的主传动精度，并可以长久保持。

二、数控车床的主轴驱动系统数控车床的调速是按照M指令自动执行的，因此，变速机构必须适应自动操作的要求。

在主传动系统中，多采用交流主轴电动机或直流主轴电动机无极调速系统。

为了扩大主传动系统的调速范围，并且适应低速大转矩的要求，采用齿轮有级调速和电动机无极调速相结合的调速方式。

数控车床主传动系统主要有四种配置方式1. 带有变速齿轮的主传动大、中型数控车床采用这种变速方式，即通过少数几对齿轮降速传动，其设计主要是为了扩大输出转矩，以满足主轴低速时对输出转矩特性的要求。

数控车床在交流或直流电动机无级变速的基础上配以齿轮变速，可以实现分段无级变速。

滑移齿轮的移位大都采用液压缸加拔叉。

或者直接由液压缸带动齿轮。

普通数控车床主传动系统设计1. 引言普通数控车床主传动系统是数控车床中的核心部件之一，主要负责提供动力和转速控制，以实现对工件的加工操作。

本文将详细介绍普通数控车床主传动系统的设计原理和关键要素。

2. 设计原理普通数控车床主传动系统的设计原理基于数控技术和机械传动原理。

其根本原理如下：•主电机提供动力：普通数控车床主传动系统的第一要素是主电机。

主电机通过机械传动装置将动力传递给主轴，驱开工件的旋转运动。

•变速装置实现转速控制：为了满足不同加工需求，普通数控车床主传动系统通常配备了变速装置。

变速装置可以改变主轴的转速，使其适应不同工件加工的要求。

•控制系统实现精确控制：普通数控车床主传动系统的另一重要元素是控制系统。

控制系统通过编程控制，实现对主电机和变速装置的精确控制，确保工件加工的精度和稳定性。

3. 设计要素3.1 主电机选择主电机是普通数控车床主传动系统的关键组成局部。

在选择主电机时，需要考虑以下因素：•功率：根据加工要求和工件材料的硬度，选择适当的主电机功率，以确保足够的动力输出。

•转速范围：根据加工要求和工件材料的特性，选择主电机的转速范围，以满足不同加工情况下的转速要求。

•耐久性：主电机应具有较高的耐久性和可靠性，以适应长时间运行和重复工作的需求。

3.2 变速装置设计变速装置的设计对普通数控车床主传动系统的性能和灵巧性有重要影响。

在设计变速装置时，需要考虑以下因素：•传动比：根据不同的加工要求，设计适宜的传动比，以实现主轴转速的调整。

•换挡操作：如果变速装置采用机械换挡方式，需要考虑换挡操作的平稳性和可靠性。

如果采用电子控制方式，那么需要确保换挡速度和精确性。

•维护和保养：变速装置应设计成易于维护和保养，以提高系统的可靠性和使用寿命。

3.3 控制系统设计控制系统是普通数控车床主传动系统的智能化局部。

在设计控制系统时，需要考虑以下要素：•控制精度：控制系统应具有较高的精度，以满足工件加工的精度要求。

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。

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。