数控机床的主传动系统教材ppt(52张)
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数控机床的机械结构概述ppt(52张)
特别是随着新材料，新工艺的普及、应用，高速加工已 经成为目前数控机床的发展方向之一，快进速度达到了每分 钟数十米，甚至上百米，主轴转速达到了每分钟上万转、甚 至十几万转，采用电主轴、支线电动机、直线滚动导轨等新 产品、Байду номын сангаас技术已势在必行。
数控机床的机械结构概述(ppt52页)
数控机床结构与装调工艺
具有适应无人化、柔性化加工的特殊部件
数控机床结构与装调工艺
广泛采用高效、无间隙传动装置和新技术、新产品
数控机床进行的是高速、高精度加工，再简化机械结构 的同时，对于机械传动装置和元件也提出了更高的要求。高 效、无间隙传动装置和元件在数控机床上去得了广泛的应用。 如：滚珠丝杠副、塑料滑动导轨、静压导轨、直线滚动导轨 等高效执行部件，不仅可以减少进给系统的摩擦阻力，提高 传动效率；而且还可以使运动平稳和获得较高的定位精度。
数控机床的机械结构概述(ppt52页)
数控机床的机械结构概述(ppt52页)
数控机床结构与装调工艺
对机械结构、零部件的要求高
高速、高效、高精度的加工要求，无人化管理以及工艺复 合化、功能集成化，一方面可以大大的提高生产率，同时，也 必然会使机床的开机时间，工作负载随之增加，机床必须在高 负荷下，长时间可靠工作。因此，对组成机床的各种零部件和 控制系统的可靠性要求很高。
数控机床的机械结构概述(ppt52页)
数控机床的机械结构概述(ppt52页)
数控机床结构与装调工艺
三、数控机床对机械结构的基本要求
具有较高的静、动刚度和良好抗震性
机床的刚度反映了机床机构抵抗变形的能力。机床 变形产生的误差，通常很难通过调整和补偿的方法予以 彻底的解决。为了满足数控机床高效、高精度、高可靠 性以及自动化的要求，与普通机床相比，数控机床应具 有更高的静刚度。此外，为了充分发挥机床的效率，加 大切削用量，还必须提高机床的抗震性，避免切削时产 生的共振和颤振。而提高机构的动刚度是提高机床抗震 性的基本途径。
数控机床的机械结构概述(ppt52页)
数控机床结构与装调工艺
具有适应无人化、柔性化加工的特殊部件
数控机床结构与装调工艺
广泛采用高效、无间隙传动装置和新技术、新产品
数控机床进行的是高速、高精度加工，再简化机械结构 的同时，对于机械传动装置和元件也提出了更高的要求。高 效、无间隙传动装置和元件在数控机床上去得了广泛的应用。 如：滚珠丝杠副、塑料滑动导轨、静压导轨、直线滚动导轨 等高效执行部件，不仅可以减少进给系统的摩擦阻力，提高 传动效率；而且还可以使运动平稳和获得较高的定位精度。
数控机床的机械结构概述(ppt52页)
数控机床的机械结构概述(ppt52页)
数控机床结构与装调工艺
对机械结构、零部件的要求高
高速、高效、高精度的加工要求，无人化管理以及工艺复 合化、功能集成化，一方面可以大大的提高生产率，同时，也 必然会使机床的开机时间，工作负载随之增加，机床必须在高 负荷下，长时间可靠工作。因此，对组成机床的各种零部件和 控制系统的可靠性要求很高。
数控机床的机械结构概述(ppt52页)
数控机床的机械结构概述(ppt52页)
数控机床结构与装调工艺
三、数控机床对机械结构的基本要求
具有较高的静、动刚度和良好抗震性
机床的刚度反映了机床机构抵抗变形的能力。机床 变形产生的误差，通常很难通过调整和补偿的方法予以 彻底的解决。为了满足数控机床高效、高精度、高可靠 性以及自动化的要求，与普通机床相比，数控机床应具 有更高的静刚度。此外，为了充分发挥机床的效率，加 大切削用量，还必须提高机床的抗震性，避免切削时产 生的共振和颤振。而提高机构的动刚度是提高机床抗震 性的基本途径。
数控车床的主传动系统设计PPT
详细描述
在进行动态特性分析时，需要考虑主轴的转速、转矩和刚度等参数，以及传动系统的固有频率和阻尼比等特性。 通过分析这些参数，可以评估主传动系统在加工过程中的稳定性，预测可能出现的振动和噪声问题，并采取相应 的措施进行优化设计。
强度与刚度分析
总结词
强度与刚度分析是评估主传动系统在承受外力和变形时的性能表现，以确保系统的可靠性和稳定性。
总结词：传统设计
详细描述：该实例介绍了一种传统的数控车床主传动系统设计，主要采用齿轮传 动和链传动组合的方式，具有结构简单、可靠性高的优点，但效率较低，适用于 一般加工需求。
实例二：主传动系统的改进设计
总结词：优化设计
详细描述：该实例针对传统主传动系统的不足，进行了优化改进。采用新型轴承和材料，提高了传动效率和稳定性，减少了 维护成本，适用于高精度、高效率的加工需求。
设计目的和意义
设计目的
设计出高效、稳定、可靠的数控车床主传动系统，满足加工精度和效率的要求， 提高生产效率和产品质量。
意义
主传动系统设计的优劣直接影响到数控车床的性能和加工精度，进而影响到整个 机械制造行业的生产水平和产品质量。因此，对数控车床主传动系统进行合理设 计，对于提高机械制造行业的整体水平具有重要意义。
要点二
详细描述
在进行热特性分析时，需要考虑主轴的转速、切削力和材 料导热系数等参数。通过建立热传导模型，可以预测主传 动系统在不同工况下的温度变化和热变形情况。根据分析 结果，可以采取相应的散热措施和热补偿技术，提高系统 的热稳定性和加工精度。
06 主传动系统实例分析
实例一：某型号数控车床主传动系统设计
高耐磨材料
选用高耐磨材料，如陶瓷和硬质 合金，以提高主传动系统的使用 寿命和可靠性，减少维护成本。
在进行动态特性分析时，需要考虑主轴的转速、转矩和刚度等参数，以及传动系统的固有频率和阻尼比等特性。 通过分析这些参数，可以评估主传动系统在加工过程中的稳定性，预测可能出现的振动和噪声问题，并采取相应 的措施进行优化设计。
强度与刚度分析
总结词
强度与刚度分析是评估主传动系统在承受外力和变形时的性能表现，以确保系统的可靠性和稳定性。
总结词：传统设计
详细描述：该实例介绍了一种传统的数控车床主传动系统设计，主要采用齿轮传 动和链传动组合的方式，具有结构简单、可靠性高的优点，但效率较低，适用于 一般加工需求。
实例二：主传动系统的改进设计
总结词：优化设计
详细描述：该实例针对传统主传动系统的不足，进行了优化改进。采用新型轴承和材料，提高了传动效率和稳定性，减少了 维护成本，适用于高精度、高效率的加工需求。
设计目的和意义
设计目的
设计出高效、稳定、可靠的数控车床主传动系统，满足加工精度和效率的要求， 提高生产效率和产品质量。
意义
主传动系统设计的优劣直接影响到数控车床的性能和加工精度，进而影响到整个 机械制造行业的生产水平和产品质量。因此，对数控车床主传动系统进行合理设 计，对于提高机械制造行业的整体水平具有重要意义。
要点二
详细描述
在进行热特性分析时，需要考虑主轴的转速、切削力和材 料导热系数等参数。通过建立热传导模型，可以预测主传 动系统在不同工况下的温度变化和热变形情况。根据分析 结果，可以采取相应的散热措施和热补偿技术，提高系统 的热稳定性和加工精度。
06 主传动系统实例分析
实例一：某型号数控车床主传动系统设计
高耐磨材料
选用高耐磨材料，如陶瓷和硬质 合金，以提高主传动系统的使用 寿命和可靠性，减少维护成本。
数控机床的主传动与主轴部件PPT(共 58张)
第三节 数控机床的主传动与主轴部件
三、主轴部件
（一）主轴的支承
2．轴承的配置 3）轴承间隙的调整 前支承
因“背靠背”结构，修磨挡圈12，用专用工具将热调整套 前推，使轴承内圈相对靠紧，同时消除径向和轴向间隙。 后支承
拆下挡圈7磨薄，装上挡圈及轴承后，通过热套工艺，将 带轮联接盘往前推入，使轴承内圈前移而涨大，消除径向间隙。
二、主传动的机械特性
指主轴转速与输出功率、扭矩间的关系。
1．对于主轴：
在低速时主要是粗加工，或加工大直径工件、用大直径 刀具加工，要求大的输出扭矩。因此，主轴的使用主要受可 承载的最大扭矩限制，认为是恒扭矩的。
在高速时，要么精加工，要么高速强力切削，主轴的使 用主要受可传递的最大功率限制，认为是恒功率的。
第三节 数控机床的主传动与主轴部件
一、对主传动的基本要求和变速方式
2．主要传动与变速方式
1）定比带传动+电动机无级调速 主要用于中小型数控机床，结构简单，主轴的变速范围有
限，与电动机的变速范围相等。
全功能或适用型数控机床的无级变 速多采用交流伺服调速，具有较好的变 速性能；
经济型数控机床的无级变速主要采 用普通变频调速，成本较低，但变速范 围较小，且机械特性不够理想。
4）双列圆锥滚子轴承
两列滚子数差1个，因频率不同，改善动态特性； 滚子为空心，能有效地润滑与冷却，并有吸振和缓冲作用。
第三节 数控机床的主传动与主轴部件
三、主轴部件
（一）主轴的支承
2．轴承的配置 1）典型的配置 双列圆柱滚子轴承+60˚接触角球轴承。
承受轴向载荷的轴承在前端，称为轴向定位在前端。适应中速、较大 载荷；
功率成线性增大。
数控机床的主传动系统(1)幻灯片PPT
第三章 数控机床的主传动系统
3．液压拨叉变速机构 在带有齿轮传动的主传动系统中，齿轮的换挡主
要靠液压拨耳来完成。 图3-3是三位液压拨叉的原理图。
第三章 数控机床的主传动系统
第三章 数控机床的主传动系统
Ⅳ Ⅰ
Ⅲ
Ⅱ
第三章 数控机床的主传动系统
4.电磁离合器变速 电磁离合器是应用电磁效应接通或切断运动的元
第三章 数控机床的主传动系统
第一节 概述
数控机床的主传动系统包括主轴电动机、传动系统 和主轴组件，与普通机床的主传动系统相比，结构 比较简单，
第三章 数控机床的主传动系统
一、对主传动系统的要求 (1)调速范围
多用途、通用性大的机床要求主轴的调速范围大，不 但有低速大转矩功能，而且还要有较高的速度，如车削 加工中心；
第三章 数控机床的主传动系统
第三章 数控机床的主传动系统
主轴高速化首先要解决的技术问题有三方面： 1．高速电动机的控制技术 高速电动机的控制技术是一项新技术。 2．高速轴承的开发 高速时选用陶瓷轴承的方案已在加工中心机床上采用， 其轴承的滚动体是用陶瓷材料制成，而内、外圈仍用 轴承钢制造。
第三章 数控机床的主传动系统
数控机床的主传动系统(1) 幻灯片PPT
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第三章 数控机床的主传动系统
第一节 概述 第二节 主轴部件 第三节 主轴准停装置 第四节 传动带 第五节 主传动部件的调整、维护及维修
专用数控机床就不需要较大的调速范围，如数控齿轮 加工机床、为汽车工业大批量生产而设计的数控钻镗床； 还有些数控机床，不但要求能够加工黑色金属材料，还 要加工铝合金等有色金属材料，这就要求变速范围大， 且能超高速切削。
数控机床主传动系统-PPT课件
2.1 数控机床的主传动系统
数控机床主传动系统的特点
与普通机床比较，数控机床主传动系统具有下列特点： 转速高、功率大。3.7~250kw 变速范围宽，可实现无极调速。
控制功能的多样化
具有较高的精度和刚度，传动平稳。 良好的抗振性和热稳定性 电动机性能要求高机能要求高
2.1 数控机床的主传动系统
转速达（2～10）×104r/min的主轴可采用磁力轴承或陶瓷滚珠轴承。
2.1 数控机床的主传动系统
采用滚动轴承时的几种配置形式
这种配置可提高主轴的综合刚度，满足强力 切削的要求，普遍应用于各类数控机床。
( a )
适用于高速、重载的主轴部件。
( b )
适用于高速、轻载和精密的数控机床主轴。
( c )
适用于中等精度、低速与重载荷的数控机床 主轴。
( d )
2.1 数控机床的主传动系统
(a)深沟球轴承
(b)角接触球轴承
双向推力角接触球轴承
双列圆柱滚子轴承
圆锥滚子轴承
2.1 数控机床的主传动系统
(2) 主轴轴承的支撑形式
2.1 数控机床的主传动系统
主轴的准停装置
2.1 数控机床的主传动系统
磁传感器准停装置
车床主轴端部结构
2.1 数控机床的主传动系统
2.1 数控机床的主传动系统
铣床主轴端部结构
2.1 数控机床的主传动系统
(4)主轴内部刀具自动夹紧机构 图2-7为ZHS-K63型加工中心主轴内部刀具夹紧机构
2.1 数控机床的主传动系统
主轴的支撑 中小型数控机床的主轴部件 重型数控机床 高精度数控机床 滚动轴承 液· 体静压轴承 气体静压轴承
数控机床主传动系统
数控机床的主传动系统教材ppt
数控机床的主传动系统教材ppt
数控机床的主传动系统
教学目的与要求： 1、了解对主传动系统的基本要求、变速方式； 2、了解主传动系统的组成，掌握数控车、数控铣、加 工中心等几种典型机床的主轴部件，理解电主轴的结 构及应用。 本章重点：数控车、数控铣、加工中心等几种典型机 床的主轴部件的组成及作用 本章难点：电主轴
▪性能要求高
➢ 电机过载能力强。要求有较长时间 (1~30min)和较大倍数的过载能力
➢ 在断续负载下，电机转速波动要小。 ➢ 速度响应要快，升降速时间要短。 ➢ 电机温升低，振动和噪音小，精度要高。 ➢ 可靠性高，寿命长，维护容易。 ➢ 要具有抗振性和热稳定性。 ➢ 体积小，重量轻，与机床联接容易。
➢ 要求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。
➢ 变速范围负载波动时，速度应稳定。
AD-15B αP18/6000i电机功能曲线图
控制功能的多样化 • 同步控制功能：CNC车床车螺纹用； • 主轴准停功能：加工中心自动换刀、自动装卸 、 CNC车床车螺纹用；（主轴实现定向控制） • 恒线速切削功能：CNC车床和CNC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；(AD-15B以车 代磨，零件表面粗糙度能达到0.8，铝件0.4) • C轴控制功能：车削中心。
.主轴：指带动刀具和工件旋转，产生切削运
动且消耗功率最大的运动轴。 主传动系统功用：
传递动力：传递切削加工所需要的动力 传递运动：传递切削加工所需要的运动 运动控制：控制主运动的大小方向开停 组成： 动力源：电机 传动系统：定比传动机构、变速装置 运动控制装置:离合器、制动器等 执行件：主轴
2、 对主传动系统要求
主轴部件是主运动的执行件，它夹持 刀具或工件，并带动其旋转。 功用：
数控机床的主传动系统
教学目的与要求： 1、了解对主传动系统的基本要求、变速方式； 2、了解主传动系统的组成，掌握数控车、数控铣、加 工中心等几种典型机床的主轴部件，理解电主轴的结 构及应用。 本章重点：数控车、数控铣、加工中心等几种典型机 床的主轴部件的组成及作用 本章难点：电主轴
▪性能要求高
➢ 电机过载能力强。要求有较长时间 (1~30min)和较大倍数的过载能力
➢ 在断续负载下，电机转速波动要小。 ➢ 速度响应要快，升降速时间要短。 ➢ 电机温升低，振动和噪音小，精度要高。 ➢ 可靠性高，寿命长，维护容易。 ➢ 要具有抗振性和热稳定性。 ➢ 体积小，重量轻，与机床联接容易。
➢ 要求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。
➢ 变速范围负载波动时，速度应稳定。
AD-15B αP18/6000i电机功能曲线图
控制功能的多样化 • 同步控制功能：CNC车床车螺纹用； • 主轴准停功能：加工中心自动换刀、自动装卸 、 CNC车床车螺纹用；（主轴实现定向控制） • 恒线速切削功能：CNC车床和CNC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；(AD-15B以车 代磨，零件表面粗糙度能达到0.8，铝件0.4) • C轴控制功能：车削中心。
.主轴：指带动刀具和工件旋转，产生切削运
动且消耗功率最大的运动轴。 主传动系统功用：
传递动力：传递切削加工所需要的动力 传递运动：传递切削加工所需要的运动 运动控制：控制主运动的大小方向开停 组成： 动力源：电机 传动系统：定比传动机构、变速装置 运动控制装置:离合器、制动器等 执行件：主轴
2、 对主传动系统要求
主轴部件是主运动的执行件，它夹持 刀具或工件，并带动其旋转。 功用：
第3章数控机床的主传动系统
第3章数控机床的主传动系统
THK6380加工中心主轴部件结构图
•拆•1234567891下..0拆将拆切拆抽.与分下主卸卸断下出主解液联主轴凸前机套主轴主压接轴向轮支床筒轴相轴缸座箱左，撑动、右连刀，螺盖移抽主力垫端的具及钉出出件电圈的气自相及凸主源、轴管动连联轮轴，碟向油•夹的接两拆拆簧定管紧油座边下位装管的卸主套置螺轴工前端艺盖、拆下主轴后端防护罩，
• 图3-41是CK7815型数控车床主轴部件结构图 • 拆卸及调整过程 • 拆卸与调整过程需要注意的事项
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第3章数控机床的主传动系统
•图3-41 CK7815型数控车床主轴部件结构图
•TIANJIN •中德培训中心
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第3章数控机床的主传动系统
•CK7815型数控车床主轴部件拆卸及调整过程
拨叉来完
成。图3-
3是三位
液压拨叉
的原理图。
•图3-3 三位液压拨叉工作原理图
•1、5－液压缸； 2－活塞杆； 3－拨叉； 4－套筒
。
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第3章数控机床的主传动系统
4．电磁离合器变速
电磁离合器是应用电磁效应接通或切断运动的元件， 由于它便于实现自动操作，并有现成的系列产品可供
选用，因而它已成为自动装置中常用的操纵元件。
图3-1 主轴功率转矩特性
2．分段无级变速 (1)带有变速齿轮的主传动(见图3-2a)。 (2)通过带传动的主传动(见图3-2b) 。 (3)用两个电动机分别驱动主轴 (见图3-2c) 。
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第3章数控机床的主传动系统
3．液压拨叉变速机构
带有齿轮
传动的主
传动系统
中，齿轮
的换挡主
数控机床的主传动系统资料课件
机床型号
典型应用
该型号机床主要用于高效加工各种复杂零件，可进行铣削、钻孔 、攻丝等操作。
主轴特点
采用电主轴设计，具有高转速、高精度、高刚性的特点，确保零件 加工表面的质量和精度。
变速方式
采用交流变频调速，具有宽广的调速范围，满足不同零件加工需求 。
机床型号：Okuma CNC车削中心
典型应用
该型号机床主要用于高 效车削各种金属材料， 如钢、铸铁、有色金属 等。
定期更换润滑油
根据主传动系统的型号和使用条 件，定期更换合适的润滑油。
检查轴承和齿轮
定期检查轴承和齿轮的磨损情况， 如发现异常需及时更换。
清洗和更换滤清器
定期清洗空气滤清器和机油滤清器 ，如损坏需及时更换。
常见故障与排除方法
轴承发热
可能是润滑不良或轴承磨损， 需要检查润滑系统和轴承座。
齿轮磨损
长期使用导致齿轮磨损，需更 换磨损的齿轮。
电机的响应速度和精度。
误差补偿技术
通过误差补偿技术，对传动链的 误差进行实时监测和修正，提高
整个传动系统的精度。
采用新材料与技术革新
1 2
新材料应用
采用高强度、轻质的新型材料，如钛合金、复合 材料等，减轻传动部件的重量，提高其刚性和抗 疲劳性能。
技术革新
采用先进的制造和加工技术，如精密铸造、纳米 涂层等，提高传动部件的表面质量和性能。
数控机床的主传动系统资料课件
• 数控机床主传动系统概述 • 数控机床主传动系统的设计 • 数控机床主传动系统的控制
• 数控机床主传动系统的维护与保 养
• 数控机床主传动系统的优化与发 展趋势
• 数控机床主传动系统实例分析
01 数控机床主传动系统概述
数控第二章数控机床的主传动系统
21 北京工业大学耿丹学院
第二章 数控机床的主传动系统
第二节 数控机床的主轴部件
主轴端部结构 数控机床主轴端部的结构对工件或刀具的定位、安装、
拆卸以及夹紧的准确、牢固、方便和可靠有很大影响。常 见主轴端部结构如图。这些结构目前都已标准化。
22 北京工业大学耿丹学院
第二章 数控机床的主传动系统
A车床主轴端部 B铣、镗端部 C外圆磨床端部
49 北京工业大学耿丹学院
第二章 数控机床的主传动系统
4．滚动轴承的预紧要求
• 过盈量不宜太大，否则轴承的摩擦磨损加剧，承载能力将显著下降。 公差等级、轴承类型和工作条件不同的主轴组件，其轴承所需的预 紧量各有所不同。主轴组件必须具备轴承间隙的调整机构。
50 北京工业大学耿丹学院
第二章 数控机床的主传动系统
第二章 数控机床的主传动系统
本章授课进程与主要内容： 1、对主传动系统的基本要求和变速方式 2、数控机床的主轴部件 3、典型数控机床的主轴部件 4、高速主轴系统和电主轴
1 北京工业大学耿丹学院
第二章 数控机床的主传动系统
第一节对主传动系统的基本要求和变速方式
一、对主转动系统的基本要求 1.主轴转速高，变速范围宽，并可实现无级变速 2.主轴传动平稳，噪声低，精度高 3.具有良好的抗振性和热稳定性 4.能实现刀具的快速和自动装卸 5.具有较高的运动精度和良好的低速稳定性
18 北京工业大学耿丹学院
第二章 数控机床的主传动系统
主传动的齿轮变速装置 1、液压拨叉变速 2、电磁离合器变速
19 北京工业大学耿丹学院
第二章 数控机床的主传动系统
１通油、５卸荷，滑 移齿轮在最左侧
5通油、1卸荷，滑移 齿轮在最右侧 1、5同时通油，滑移 齿轮在中间 1，5 缸体 2活塞杆 3 拨叉 4套筒
第3章数控机床主传动系统设计ppt课件
3. 2 分级变速主传动系统 设计
选择构造式最正确方案的原那么:
①齿轮传动时传动副的极限传动比:
最小传动比imin≥l/4 ;
最大传动比imax≤2。如用斜齿轮传动，那么 imax ≤2.5
所以同时可知,变速组的极限变速范围: 普r通ma为x 主 i传immai动nx 链任一变速组的最大变速范围
3. 2. 2变速规律 机床主轴多级转速是由数个变速传动组
(简称变速组或传动组)串联实现的。 这是主传动变速系统的根本方式，称为
基型变速系统(或常规变速系统)，即以单 速电动机驱动，由假设干变速组串联， 使主轴得到既不反复又陈列均匀(指单一 公比)的等比数列转速的变速系统。
3. 2 分级变速主传动系统设 计
(3)按变速的延续性 可以分为分级变速传动和无级变速传动。 分级变速传动是在一定的变速范围内均
匀、离散地分布着有限级数的转速，变 速级数普通不超越20~30级。 分级变速传动方式有滑移齿轮变速、交 换齿轮变速和离合器(如摩擦片式、牙嵌 式、齿轮式离合器)变速。
3. 1 主传动系统设计概述
无级变速传动可以在一定的变速范围内 延续改动转速，以便得到最有利的切削 速度；
〔2〕经过带传动的主传动 电动机本身的调速就可以满足要求，不用
齿轮变速，可以防止齿轮传动引起的振动 与噪声。它适用于高速、低转矩特性要求 的主轴。常用的是V带和同步齿形带。
3. 1 主传动系统设计概述
3. 1 主传动系统设计概述
〔3〕两个电动机分别驱动主轴
高速时电动机经过带轮直接驱动主轴旋转， 低速时，另一个电动机经过两级齿轮传动驱 动主轴旋转，齿轮起到降速和扩展变速范围 的作用，这样就使恒功率区增大，扩展了变 速范围，抑制了低速时转矩不够且电动机功 率不能充分利用的缺陷。
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▪ 动力功率高
➢由于日益增长的对高效率要求，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足高 速强力切削。 ➢一般NC机床的主轴驱动功率在
➢ 调速范围：有恒扭矩、恒功率调速范围之 分。现在，数控机床的主轴的调速范围一 般在：100～10000，且能无级调速，使切 削过程始终处于最佳状态。（如AD-15B主 轴转速范围：50-4500；AD-35主轴转速范 围：25-2500）
3.主传动的变速方式
数控机床主传动主要有无级变速、分段无级变速 两种变速传动方式。
为满足宽变速范围，通常采用在无级变速电动机 之后串联机械有级变速，以满足数控机床要求的调速 范围和转矩特性，即分段无级变速传动方式。 （CK6163等）
（1）主轴的传动类型
主要有齿轮传动、皮带传动、两个电机分别驱动主 轴、调速电动机直接驱动主轴（内装电动机即电主轴） 等几种方式。
数控机床的主传动系统教材(PPT52页)
数控机床的主传动系统教材(PPT52页)
主轴电动机
数控机床的主传动系统教材(PPT52页)
数控机床的主传动系统教材(PPT52页)
转速较高、变速范围不大的小型数控机床常用， 它通过一级带传动实现变速，不用齿轮变速，受 电动机调速范围的限制，适用于高速低扭矩特性 要求的主轴（鑫盛AD-15,AD-25）
数控机床的主传动系统
教学目的与要求： 1、了解对主传动系统的基本要求、变速方式； 2、了解主传动系统的组成，掌握数控车、数控铣、加 工中心等几种典型机床的主轴部件，理解电主轴的结 构及应用。 本章重点：数控车、数控铣、加工中心等几种典型机 床的主轴部件的组成及作用 本章难点：电主轴
一、概述
1、概念 主运动是机床实现切削的基本运动。即驱动主轴运动 的系统。在切削过程中，它为切除工件上多余的金属 提供所需的切削速度和动力，是切削过程中速度最高、 消耗功率最多的运动。 主传动系统是：由主轴电机经一系列传动元件和主轴 构成的具有运动、传动联系的系统。 数控机床的主传动系统包括：主轴电动机、传动装置、 主轴、主轴轴承、主轴定向装置。
大中型数控机床常用，它采用无级变速交直流电 动机，再通过几对齿轮传动，实现分段无级变速， 使得变速范围扩大（鑫盛CK6163）
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主轴电动机
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鑫盛CK6163由变频电机实现无级调 速( 12.5—1000r/min四段无级) ，以 获得恒线速切削；为了解决低速扭矩 输出小（变频电机在额定转速之下减 速时扭矩不增加）的问题，主轴箱内 安排了齿轮减速，以求通过减速而增 加扭矩输出，所以采用四挡机械变速， 是为了扩大调速范围；四挡机械自动 变速通过两个两位一个三位油缸操纵 来实现。
电主轴
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（2）主传动的齿轮变速装置
两种装置：液压拨叉变速和电磁离合器变速装置 在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。 注意：
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同步带传动是一种综合带、链传动优点的新的带传动类 型。在带内部采用了加载后无弹性伸长的材料作强力层， 以保持带的节距不变，可使主、从动带轮作无相对滑动 的同步传动。优点：传动效率高
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▪性能要求高
➢ 电机过载能力强。要求有较长时间 (1~30min)和较大倍数的过载能力
➢ 在断续负载下，电机转速波动要小。 ➢ 速度响应要快，升降速时间要短。 ➢ 电机温升低，振动和噪音小，精度要高。 ➢ 可靠性高，寿命长，维护容易。 ➢ 要具有抗振性和热稳定性。 ➢ 体积小，重量轻，与机床联接容易。
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鑫盛AD-15主轴转速为45-4500 r/min(四段无级)，主电机的动力 由电机皮带轮通过窄V带直接传递 至主轴上的皮带轮，主电机采用 伺服电机，通过无级变速实现主 轴在45－4500rpm范围内转动。
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➢ 要求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。
➢ 变速范围负载波动时，速度应稳定。
AD-15B FANUC αP18/6000i电机功能曲线图
控制功能的多样化 • 同步控制功能：CNC车床车螺纹用； • 主轴准停功能：加工中心自动换刀、自动装卸 、 CNC车床车螺纹用；（主轴实现定向控制） • 恒线速切削功能：CNC车床和CNC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；(AD-15B以车 代磨，零件表面粗糙度能达到0.8，铝件0.4) • C轴控制功能：车削中心。
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车床用电主轴
铣床用电主轴
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两个电动机分别驱动主轴(图2-1c) 调速电动机直接驱动主轴(图2-1d、e)
一种为：主轴电动机输出轴通过精密联轴器与主轴连接，优 点为结构紧凑，传动效率高，但主轴转速的变化及输出完 全与电动机的输出特性一致，因而受一定限制。
另一种为内装电动机主轴，即主轴与电动机转子合为一体。 优点结构紧凑，惯性小，可提高启动、停止的相应特性， 缺点电动机发热使主轴产生变形。因此，要注意温度控制。
.主轴：指带动刀具和工件旋转，产生切削运
动且消耗功率最大的运动轴。 主传动系统功用：
传递动力：传递切削加工所需要的动力 传递运动：传递切削加工所需要的运动 运动控制：控制主运动的大小方向开停 组成： 动力源：电机 传动系统：定比传动机构、变速装置 运动控制装置:离合器、制动器等 执行件：主轴
2、 对主传动系统要求
➢由于日益增长的对高效率要求，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足高 速强力切削。 ➢一般NC机床的主轴驱动功率在
➢ 调速范围：有恒扭矩、恒功率调速范围之 分。现在，数控机床的主轴的调速范围一 般在：100～10000，且能无级调速，使切 削过程始终处于最佳状态。（如AD-15B主 轴转速范围：50-4500；AD-35主轴转速范 围：25-2500）
3.主传动的变速方式
数控机床主传动主要有无级变速、分段无级变速 两种变速传动方式。
为满足宽变速范围，通常采用在无级变速电动机 之后串联机械有级变速，以满足数控机床要求的调速 范围和转矩特性，即分段无级变速传动方式。 （CK6163等）
（1）主轴的传动类型
主要有齿轮传动、皮带传动、两个电机分别驱动主 轴、调速电动机直接驱动主轴（内装电动机即电主轴） 等几种方式。
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主轴电动机
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转速较高、变速范围不大的小型数控机床常用， 它通过一级带传动实现变速，不用齿轮变速，受 电动机调速范围的限制，适用于高速低扭矩特性 要求的主轴（鑫盛AD-15,AD-25）
数控机床的主传动系统
教学目的与要求： 1、了解对主传动系统的基本要求、变速方式； 2、了解主传动系统的组成，掌握数控车、数控铣、加 工中心等几种典型机床的主轴部件，理解电主轴的结 构及应用。 本章重点：数控车、数控铣、加工中心等几种典型机 床的主轴部件的组成及作用 本章难点：电主轴
一、概述
1、概念 主运动是机床实现切削的基本运动。即驱动主轴运动 的系统。在切削过程中，它为切除工件上多余的金属 提供所需的切削速度和动力，是切削过程中速度最高、 消耗功率最多的运动。 主传动系统是：由主轴电机经一系列传动元件和主轴 构成的具有运动、传动联系的系统。 数控机床的主传动系统包括：主轴电动机、传动装置、 主轴、主轴轴承、主轴定向装置。
大中型数控机床常用，它采用无级变速交直流电 动机，再通过几对齿轮传动，实现分段无级变速， 使得变速范围扩大（鑫盛CK6163）
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主轴电动机
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鑫盛CK6163由变频电机实现无级调 速( 12.5—1000r/min四段无级) ，以 获得恒线速切削；为了解决低速扭矩 输出小（变频电机在额定转速之下减 速时扭矩不增加）的问题，主轴箱内 安排了齿轮减速，以求通过减速而增 加扭矩输出，所以采用四挡机械变速， 是为了扩大调速范围；四挡机械自动 变速通过两个两位一个三位油缸操纵 来实现。
电主轴
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（2）主传动的齿轮变速装置
两种装置：液压拨叉变速和电磁离合器变速装置 在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。 注意：
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同步带传动是一种综合带、链传动优点的新的带传动类 型。在带内部采用了加载后无弹性伸长的材料作强力层， 以保持带的节距不变，可使主、从动带轮作无相对滑动 的同步传动。优点：传动效率高
数控机床的主传动系统教材(PPT52页)
数控机床的主传动系统教材(PPT52页)
▪性能要求高
➢ 电机过载能力强。要求有较长时间 (1~30min)和较大倍数的过载能力
➢ 在断续负载下，电机转速波动要小。 ➢ 速度响应要快，升降速时间要短。 ➢ 电机温升低，振动和噪音小，精度要高。 ➢ 可靠性高，寿命长，维护容易。 ➢ 要具有抗振性和热稳定性。 ➢ 体积小，重量轻，与机床联接容易。
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鑫盛AD-15主轴转速为45-4500 r/min(四段无级)，主电机的动力 由电机皮带轮通过窄V带直接传递 至主轴上的皮带轮，主电机采用 伺服电机，通过无级变速实现主 轴在45－4500rpm范围内转动。
数控机床的主传动系统教材(PPT52页)
➢ 要求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。
➢ 变速范围负载波动时，速度应稳定。
AD-15B FANUC αP18/6000i电机功能曲线图
控制功能的多样化 • 同步控制功能：CNC车床车螺纹用； • 主轴准停功能：加工中心自动换刀、自动装卸 、 CNC车床车螺纹用；（主轴实现定向控制） • 恒线速切削功能：CNC车床和CNC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；(AD-15B以车 代磨，零件表面粗糙度能达到0.8，铝件0.4) • C轴控制功能：车削中心。
数控机床的主传动系统教材(PPT52页)
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车床用电主轴
铣床用电主轴
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两个电动机分别驱动主轴(图2-1c) 调速电动机直接驱动主轴(图2-1d、e)
一种为：主轴电动机输出轴通过精密联轴器与主轴连接，优 点为结构紧凑，传动效率高，但主轴转速的变化及输出完 全与电动机的输出特性一致，因而受一定限制。
另一种为内装电动机主轴，即主轴与电动机转子合为一体。 优点结构紧凑，惯性小，可提高启动、停止的相应特性， 缺点电动机发热使主轴产生变形。因此，要注意温度控制。
.主轴：指带动刀具和工件旋转，产生切削运
动且消耗功率最大的运动轴。 主传动系统功用：
传递动力：传递切削加工所需要的动力 传递运动：传递切削加工所需要的运动 运动控制：控制主运动的大小方向开停 组成： 动力源：电机 传动系统：定比传动机构、变速装置 运动控制装置:离合器、制动器等 执行件：主轴
2、 对主传动系统要求