数控机床主传动及主轴部件

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。

数控机床中主传动系统的主轴部件班级：13数控技术2 姓名：李招弟学号：135307202摘要：数控机床是当代最先进的制造工具之一，是推动制造技术进步的原动力。

机床的主轴部件是机床的重要部件之一，它带动工件或刀具执行机床的切削运动。

数控机床主轴部件的精度、刚度、热变性等对加工质量和生产效率等有着重要的影响。

主轴是主轴部件中的重要组成部分，机床主轴带着刀具或夹具在支承件中做回转运动，需要传递扭矩，承受切削力，并保证必要的回转精度。

为了提高孔加工时孔径的一致性主轴部件上还设有准停装置。

自动装夹和切屑清除装置实现了刀具在主轴内的自动装卸和改善了孔的加工精度。

本课题的研究为提高了数控机床的工作性能和零件的加工质量。

关键词：性能要求、主轴、主轴支承、准停装置、自动装夹和切屑清除装置、润滑和密封AbstractCNC machine tools is one of the most advanced manufacturing tools, is to promote the manufacturing and technological progress the driving force. Machine tool spindle components is an important part of machine tools, which led to the implementation of the workpiece or machine tool cutting motion. Effect of precision CNC machine tool spindle member, stiffness, heat denaturation of processing quality and production efficiency has important. Spindle Spindle is an important component parts, machine tool spindle with a tool or fixture to do rotary motion in support, we need to transfer torque to withstand the cutting forces, and to ensure the necessary rotation accuracy. In order to improve the consistency of the aperture when the hole machining spindle assembly also has a quasi-stop device. Automatic clamping device and chip removal tool to achieve the automatic loading and improve the hole in the spindle precision. Research on this topic in order to improve the processing quality performance CNC machine tools and parts.Keywords：Performance requirements, spindle, spindle bearing, quasi-stop device, automatic clamping and chip removal device, lubrication and sealing1 绪论数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电动机及拖动、电力电子技术、自动控制、PLC、检测等技术为一体的自动化设备。

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（2）主轴准停装置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。

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。