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1、北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统本章授课进程与主要内容：本章授课进程与主要内容：1 1、对主传动系统的基本要求和变速方式、对主传动系统的基本要求和变速方式2 2、数控机床的主轴部件、数控机床的主轴部件3 3、典型数控机床的主轴部件、典型数控机床的主轴部件4 4、高速主轴系统和电主轴、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第一节对主传动系统的基本要求
2、和变速方式2北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统 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精刚度。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。3北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统 机床的热变性是影响机床加工精度的主要因素之一。由于数控机床的主轴转速、快速进给都远远超过普通机床，机床又长时间处于连续工作状态，电动机、丝
3、杠、轴承、导轨的发热都比较严重，加上高速切削产生的切屑的影响，使得数控机床的热变性影响比普通机床要严重得多。虽然在先进的数控系统具有热变性补偿功能，但是它并不能完全消除热变性对于加工精度的影响，在数控机床上还应采取必要的措施，尽可能减小机床的热变性。4北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统 利用伺服系统代替普通机床的进给系统是数控机床的主要特点。伺服系统最小的移动量（脉冲当量），一般只有0.001mm，甚至更小；最低进给速度，一般只有1mm/min，甚至更低。这就要求进给系统具有较高的运动精度，良好的跟踪性能和低速稳定性，才能对数控系统的位置指令做出准确的响应，从而得到要求的定位精度
4、。传动装置的间隙直接影响着机床的定位精度，虽然在数控系统中可以通过间隙补偿、单向定位等措施减小这一影响，但不能完全消除。特别是对于非均匀间隙，必须机械消除间隙措施，才能得到较好的解决。5北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统二、主传动的变速方式无级变速、分段无级变速数控机床在实际生产中，并不需要在整个变速范围内均为恒功率。般要求在中、高速段为恒功率传动，在低速段为恒转矩传动。为了确保数控机床主轴低速时有较大的转矩和主轴的变速范围尽可能大，有的数控机床在交流或直流电动机无级变速的基础上配以齿轮变速，即解决电机驱动和主轴传动功率的匹配问题，使之成为分段无级变速。6北京工业大学耿丹学院第二
5、章 数控机床的主传动系统7北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统在带有齿轮变速的分段无级变速系统中，主轴的正、反向启动与停止、制动是由电动机实现的，主轴变速则由电动机无级变速与齿轮有级变速相配合来实现。这种配置适合于大中型机床，确保主轴低速时输出大扭矩、高速时输出恒功率特性的要求。8北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统数控机床主轴变速方式1、带有变速齿轮的主传动2、通过带传动的主传动3、调速电机直接驱动的主传动4、内装电动机主轴9北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统带传动主轴10北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统几种传送带的类型多联V带11北京工
6、业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统同步齿形带12北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统同步齿形带轮挡边设计13北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统同步带优点：1、无滑动，传动比准确2、传动效率高3、传动平稳，噪声小4、使用范围广，速度可达50m/s，传动比可达10倍左右，传递功率从几瓦到数千瓦5、维修保养方便，不需要润滑6、安装时中心距要求严格，带与带轮制造工艺复杂，成本高。14北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统15北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统16北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统17北京工业大学耿丹学院第二章 数控
7、机床的主传动系统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通油、卸荷，通油、卸荷，滑滑移齿轮在最左侧移齿轮在最左侧5 5通油、通油、1 1卸荷，卸荷，滑移滑移齿轮在最右侧齿轮在最右侧1 1、5 5同时通油，同时通油，滑移滑移齿轮在中间齿轮在中间1，5 缸体 2活塞杆 3 拨叉 4套筒1，5 缸体 2活塞杆 3 拨叉 4套筒20北京工业大学耿丹学院第二章 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
8、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23北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统主轴部件常用轴承的类型和精度等级主轴部件常用轴承的类型和精度等级类型类型：滚动轴承、滑动轴承（动压、静压）、空气静压轴承、陶瓷轴承、磁悬浮轴承精度等级精度等级 E(高级)、D(精密级)、C(特精级)、B(超精级)普通精度的机床，前支承用C、D，后支承用D、E级，前支承比后支承高一个精度等级。精度较高的机床，前后支承均用B级
9、精度24北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统TBTCHDddDd外圈 内圈 滚动体 保持架 DdDa)向心轴承 b)圆锥滚子轴承 c)角接触球轴承 d)推力轴承 25北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统深沟球轴承圆锥滚子轴承推力球轴承26北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统27北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统锥孔双列圆柱滚子轴承28北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统 锥孔双列圆柱滚子轴承锥孔双列圆柱滚子轴承 内圈为内圈为l l1212的锥孔，的锥孔，当内圈沿锥形轴颈轴向移动时，内圈胀大以调当内圈沿锥形轴颈轴向移动时，内圈胀大以调
10、整滚道的间隙整滚道的间隙。滚子数目多，两列滚子交错排列，因而。滚子数目多，两列滚子交错排列，因而承载能力大，承载能力大，刚性好，允许转速高。刚性好，允许转速高。内、外圈均内、外圈均较薄较薄，因此，要求，因此，要求主轴颈与箱体孔均有较高的制造精度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形状误差使轴承滚道发生畸变而影响主轴的旋转以免轴颈与箱体孔的形状误差使轴承滚道发生畸变而影响主轴的旋转精度。该轴承精度。该轴承只能承受径向载荷只能承受径向载荷。29北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统 双列推力向心球轴承双列推力向心球轴承 接触角接触角6060，球径小，数目多，球径小，数目多
11、，能承受双向轴向载荷。能承受双向轴向载荷。磨薄中间隔套，可以调整间隙或预紧磨薄中间隔套，可以调整间隙或预紧，轴向刚度较高，允许转速高。，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，并将其外圈外径作成负公差，保证只承受轴向载外径作成负公差，保证只承受轴向载 30北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统双列推力向心球轴承图例31北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统 双列圆锥滚子轴承双列圆锥滚子轴承 它有它有个公用外圈和两个内圈，由外圈的凸肩在箱体上进行轴向定个公用外圈和两个内圈，由外圈的
12、凸肩在箱体上进行轴向定位，箱体孔可以镗成通孔。位，箱体孔可以镗成通孔。磨薄中间隔套可以调整间隙或预紧磨薄中间隔套可以调整间隙或预紧，两列滚子的数目相差，两列滚子的数目相差个，能个，能使振动频率不使振动频率不致，明显改善了轴承的动态特性。致，明显改善了轴承的动态特性。这种轴承能这种轴承能同时承受径向和轴向载荷同时承受径向和轴向载荷，通常用作主轴的，通常用作主轴的前支承前支承。32北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统双列圆锥滚子轴承33北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统 角接触球轴承（角接触球轴承（1 1）这种类型的轴承既可这种类型的轴承既可承受径向载荷承受径向载荷，又可
13、，又可承受轴向载荷承受轴向载荷。接触角有接触角有=15=15，=25=25和和=40=40三种。三种。1515接触角多用于轴接触角多用于轴向载荷较小，转速较高的场合；向载荷较小，转速较高的场合；2525、4040接触角多用于轴向载荷接触角多用于轴向载荷较大的场合。较大的场合。将将内、外圈相对轴向位移，可以调整间隙，实现预紧内、外圈相对轴向位移，可以调整间隙，实现预紧。它们多用于。它们多用于高速主轴高速主轴。34北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统角接触球轴承35北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统 角接触球轴承（角接触球轴承（2 2）角接触球轴承有三种基本组合方式角接触
14、球轴承有三种基本组合方式 图图a a为为背靠背组合背靠背组合，图，图b b为为面对面对面组合面组合，图，图c c为为同向组合同向组合。这三种方式，两个轴承都这三种方式，两个轴承都共同承担径向载荷共同承担径向载荷；图；图a a和图和图b b可可承受双向承受双向轴向载荷轴向载荷；图；图c c则则只能承受单向载荷，但承载能力较大只能承受单向载荷，但承载能力较大，轴向刚度，轴向刚度较高。这种轴承还可以三联组配、四联组配。较高。这种轴承还可以三联组配、四联组配。36北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统角接触球轴承成对使用时的几种安装方式 a）b）c）37北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的
15、主传动系统滑滑动轴承（承（动压）滑滑动轴承（静承（静压）38北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统空气空气轴承承39北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统磁力（磁磁力（磁悬浮）浮）轴承承40北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统2主轴常见支承方式（1）前支承前支承采用采用双列短圆柱滚子轴承双列短圆柱滚子轴承和和6060角接触双列向心推力球轴承角接触双列向心推力球轴承组合组合，后支承采用，后支承采用成对向心推力球轴承成对向心推力球轴承。此配置可提高主轴的此配置可提高主轴的综合刚度综合刚度，可满足，可满足强力切削的要求，普遍用于强力切削的要求，普遍用于各类数控机床主轴
16、各类数控机床主轴。41北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统2主轴常见支承方式（2）前支承前支承采用高精度双列向心推力球轴承采用高精度双列向心推力球轴承。向心推力轴承有良好的高向心推力轴承有良好的高速性速性，主轴最高转速可达，主轴最高转速可达40004000r/minr/min，但它的但它的承载能力小承载能力小。适于高适于高速，轻载，高精密的数控机床主轴速，轻载，高精密的数控机床主轴。42北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统2主轴常见支承方式（3）前后支承前后支承采用双列和单列圆锥滚子轴承采用双列和单列圆锥滚子轴承。轴承轴承径向和轴向刚度高，径向和轴向刚度高，能承受重载荷
17、，尤其是可承受较强的动载荷能承受重载荷，尤其是可承受较强的动载荷。安装，调整性能好，。安装，调整性能好，但这种支承方式限制了主轴转速和精度，所以但这种支承方式限制了主轴转速和精度，所以用于中等精度，低速，用于中等精度，低速，重载的数控机床的主轴。重载的数控机床的主轴。43北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统数控机床主轴常见支承方式图例44北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统3主轴支承的典型结构（1）如图所示如图所示为为数控车床主轴数控车床主轴，前支承采用，前支承采用双列短圆柱滚子轴承双列短圆柱滚子轴承承受径承受径向载荷和向载荷和6060角接触双列向心推力球轴承角接触双列
18、向心推力球轴承承受轴向载荷，后支承采承受轴向载荷，后支承采用用双列短圆柱滚子轴承双列短圆柱滚子轴承，适用于，适用于中等转速，能承受较大的切削负载，中等转速，能承受较大的切削负载，主轴刚性高主轴刚性高。45北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统46北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统3主轴支承的典型结构（2）图图示示为卧式铣床主轴支承，为卧式铣床主轴支承，轴的径向刚度好，并有较高的转速。轴的径向刚度好，并有较高的转速。47北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统3主轴支承的典型结构（3）图图示示为卧式镗铣床主轴部件的支承，这种支承方式为卧式镗铣床主轴部件的支承，这种
19、支承方式可以承受双向可以承受双向轴向载荷和径向载荷，承载能力大，刚性好，结构简单轴向载荷和径向载荷，承载能力大，刚性好，结构简单。48北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统4滚动轴承的间隙与预紧 滚动轴承存在较大间隙时，载荷将集中作用于受力方滚动轴承存在较大间隙时，载荷将集中作用于受力方向上的少数滚动体上，使得轴承刚度下降，承载能力向上的少数滚动体上，使得轴承刚度下降，承载能力下降，旋转精度变差。将滚动轴承进行适当下降，旋转精度变差。将滚动轴承进行适当预紧预紧，使，使滚动体与内外圈滚道在接触处产生一定量滚动体与内外圈滚道在接触处产生一定量预变形预变形，使，使受载后承载的滚动体数量增多
20、，受力趋向均匀，从而受载后承载的滚动体数量增多，受力趋向均匀，从而提高轴承承载能力和刚度提高轴承承载能力和刚度，有利于减少主轴回转轴线，有利于减少主轴回转轴线的漂移，的漂移，提高旋转精度提高旋转精度。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。紧量各有所不同。主轴组件必须具备轴承间隙
21、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主主轴轴的的准准停停功功能能 每每次次机机械械手手自自动动装装取取刀刀具具时时，必必须须保保证证刀刀柄柄上上的的键键槽槽对对准准主主轴轴的的端端面面键键，这这就就要要求求主主轴轴具具有有准准确确定定位位的的功功能能。为为满满足足主主轴轴这这一一功功能能而而设设计计的的装置称为装置称为主轴准停装置主轴准停装置或称为或称为主轴定向装置主轴定向装置。51北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统电电气气式式主主轴轴准准停停装装置置 即即用用电电磁磁传传感感器器检检测测定定向向。如如图图所所示示，主主轴轴8 8的的尾尾部部安安装装有
22、有发发磁磁体体9 9，它它随随主主轴轴转转动动，在在距距发发磁磁体体外外缘缘14mn14mn处处，固固定定了了一一个个磁磁传传感感器器1010,它它经经过过放放大大器器1111与与主主轴轴伺伺服服单单元元3 3联联接接。主主轴轴定定向向指指令令l l发发出出后后，主主轴轴处处于于定定向向状状态态，当当发发磁磁体体上上的的判判别别孔孔转转到到对对准准磁磁传传感感器器上上的的基基准准槽槽时时，主主轴轴立立即即停停止止。图图中中5 5为为电电动动机机与与主主轴轴之之间间的的同同步步齿齿形形带带，4 4为为主主轴轴电电动动机机，2 2为为强强电电时时序序电电路路，7 7为为主主轴轴端端面面键键，6 6
23、是是位位置置控控制制回回路路，1212是定向电路。是定向电路。52北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统53北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统第三节 典型数控机床的主轴部件数控车床的主轴部件数控车床的主轴部件主传动主轴及支撑动力卡盘主轴编码器54北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统可以自动定心可以自动定心夹持范围大夹持范围大定心精度不高，不适合于零件同轴度要求高时的二定心精度不高，不适合于零件同轴度要求高时的二次装夹次装夹常见的有机械式和液压式两种常见的有机械式和液压式两种 三爪卡盘三爪卡盘55北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统四爪卡盘四爪卡盘
24、 适合加工精度要求不高、偏心距较小、零件长适合加工精度要求不高、偏心距较小、零件长度较短的工件。度较短的工件。四个卡爪是各自独立移动的。四个卡爪是各自独立移动的。四爪卡盘的找正烦琐费时四爪卡盘的找正烦琐费时 。卡爪有正爪和反爪两种形式。卡爪有正爪和反爪两种形式。56北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统用于精加工的外圆表面定位。用于精加工的外圆表面定位。定心精度高，装夹工件快捷方便。定心精度高，装夹工件快捷方便。夹持工件的内孔是规定的标准系列，并非任意直径的工件都可以进行夹持工件的内孔是规定的标准系列，并非任意直径的工件都可以进行夹持。夹持。特别适用于尺寸精度较高、表面质量较好的冷拔
25、圆棒料的夹持。特别适用于尺寸精度较高、表面质量较好的冷拔圆棒料的夹持。弹簧夹套弹簧夹套 57北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统58北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统59北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统2JCS-018A加工中心主轴部件（1）如如图图所所示示为为主主轴轴箱箱结结构构简简图图，主主要要由由四四个个功功能能部部件件构构成成，分分别别是是主轴部件主轴部件、刀具自动夹紧机构刀具自动夹紧机构、切屑清除装置切屑清除装置和和主轴准停装置主轴准停装置。60北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统2JCS-018A加工中心主轴部件（2）主轴基本构
26、成主轴基本构成（1 1）主主轴轴的的前前支支承承4 4配配置置了了三三个个高高精精度度的的角角接接触触球球轴轴承承，用用以以承承受受径径向向载载荷荷和和轴轴向向载载荷荷，前前两两个个轴轴承承大大口口朝朝下下，后后面面一一个个轴轴承承大大口口朝朝上上。前前支支承承按按预预加加载载荷荷计计算算的的预预紧紧量量由由螺螺母母5 5来来调调整整。后后支支承承6 6为为一一对对小小口口相相对对配配置置的的角角接接触触球球轴轴承承，它它们们只只承承受受径径向向载载荷荷，因因此此轴轴承承外外圈圈不不需需要要定定位位。该该主主轴轴选选择择的的轴轴承承类类型型和和配配置置形形式式，满满足足主主轴轴高高转转速速和和
27、承承受受较较大大轴轴向向载载荷荷的的要要求求。主主轴轴受受热热变变形形向向后后伸伸长长，不不影影响响加加工工精度。精度。61北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统2JCS-018A加工中心主轴部件（3）主轴基本构成（主轴基本构成（2 2）主主轴轴内内部部和和后后端端安安装装的的是是刀刀具具自自动动夹夹紧紧机机构构。它它主主要要由由拉拉杆杆7 7、拉拉杆端部的四个钢球杆端部的四个钢球3 3、碟形弹簧、碟形弹簧8 8、活塞、活塞1010、液压缸、液压缸1111等组成。等组成。62北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统2JCS-018A加工中心主轴部件（4）主轴工作原理（主轴工作
28、原理（1 1）取取用用过过刀刀具具过过程程 CNCCNC发发出出换换刀刀指指令令液液压压缸缸（7 7）右右腔腔进进油油活活塞塞（6 6）左左移移推推动动拉拉杆杆（4 4）克克服服弹弹簧簧（5 5）的的作作用用左左移移带带动动钢钢球（球（1212）移至大空间）移至大空间钢球失去对拉钉（钢球失去对拉钉（2 2）的作用）的作用取刀取刀63北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统2JCS-018A加工中心主轴部件（5）主轴工作原理（主轴工作原理（2 2）吹吹扫扫过过程程 旧旧刀刀取取走走后后CNCCNC发发出出指指令令空空压压机机启启动动压压缩缩空空气气经经压压缩缩空空气气管管接接头头（9 9
29、）吹吹扫扫装装刀刀部部位位并并用用定定时器计时时器计时64北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统2JCS-018A加工中心主轴部件（6）主轴工作原理（主轴工作原理（3 3）装装刀刀过过程程 时时间间到到CNCCNC发发出出装装刀刀指指令令机机械械手手装装新新刀刀液液压压缸缸右右腔腔回回油油拉拉杆杆（4 4）在在碟碟形形弹弹簧簧的的作作用用下下复复位位拉拉杆杆带带动动拉拉钉钉右右移移至至小小直直径径部部位位通通过过钢钢球球将将拉拉钉卡死钉卡死65北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统2JCS-018A加工中心主轴部件（7）主轴转矩的传递主轴转矩的传递 机床的切削转矩是由主轴上
30、的机床的切削转矩是由主轴上的端面键端面键来传递的。来传递的。主主轴轴的的准准停停功功能能 每每次次机机械械手手自自动动装装取取刀刀具具时时，必必须须保保证证刀刀柄柄上上的的键键槽槽对对准准主主轴轴的的端端面面键键，这这就就要要求求主主轴轴具具有有准准确确定定位位的的功功能能。为为满满足足主主轴轴这这一一功功能能而而设设计计的的装装置置称称为为主主轴轴准准停停装装置置或或称称为为主主轴轴定向装置定向装置。66北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统67北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统2JCS-018A加工中心主轴部件（8）电电气气式式主主轴轴准准停停装装置置 即即用用电电
31、磁磁传传感感器器检检测测定定向向。如如图图所所示示，主主轴轴8 8的的尾尾部部安安装装有有发发磁磁体体9 9，它它随随主主轴轴转转动动，在在距距发发磁磁体体外外缘缘14mn14mn处处，固固定定了了一一个个磁磁传传感感器器1010,它它经经过过放放大大器器1111与与主主轴轴伺伺服服单单元元3 3联联接接。主主轴轴定定向向指指令令l l发发出出后后，主主轴轴处处于于定定向向状状态态，当当发发磁磁体体上上的的判判别别孔孔转转到到对对准准磁磁传传感感器器上上的的基基准准槽槽时时，主主轴轴立立即即停停止止。图图中中5 5为为电电动动机机与与主主轴轴之之间间的的同同步步齿齿形形带带，4 4为为主主轴轴
32、电电动动机机，2 2为为强强电电时时序序电电路路，7 7为为主轴主轴端面键端面键，6 6是位置控制回路，是位置控制回路，1212是定向电路。是定向电路。68北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统随着电气传动技术随着电气传动技术(变频调速技术、电动机矢量控制技术等变频调速技术、电动机矢量控制技术等)的迅的迅速发展和日趋完善，高速数控机床主轴由速发展和日趋完善，高速数控机床主轴由内装式电动机内装式电动机直接驱动，直接驱动，从而把机床主传动链的长度缩短为零，实现了从而把机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床主运动的机床主运动的“零零传动传动”。称为称为“主轴单元主轴单元”或或“电主轴电主轴
33、”。电主轴是一种智能型功能部件，不但电主轴是一种智能型功能部件，不但转速高、功率大，还有一系转速高、功率大，还有一系列控制主轴温升与振动等机床运行参数的功能列控制主轴温升与振动等机床运行参数的功能，以确保其高速运，以确保其高速运转的可靠性与安全。转的可靠性与安全。69北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统70北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统电主轴是一套组件：包括电主轴、高频变频装置，油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置高速电主轴包含技术高速轴承技术高速电动机冷却润滑技术内置脉冲编码器自动换刀高速刀具装夹高频变频装置71北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动
34、系统电主轴结构特点：结构紧凑、重量轻、惯性小、振动小、噪声低、响应快。轴壳转轴轴承定子和转子电主轴的轴承72北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统对电主轴的要求1、轴承尺寸公差及旋转精度允差小，以适应高精度切削要求2、用角接触轴承取代圆柱滚子轴承和推力球轴承承受径向和轴向载荷，并适应高速切削3、减小径向截面尺寸，以减小主轴系统的体积并有利于系统的热传导4、尽量采用小而多的滚动体，以减小高速旋转惯性力并进而提高轴系的动刚度5、采用高强度、轻质保持架，选择合理的引导方式，以适应高速旋转6、尽量采用配对轴承，以保证轴承的旋转精度与刚度。73北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统磁力（磁磁力（磁悬浮）浮）轴承承74北京工业大学耿丹学院第二章 数控机床的主传动系统磁悬浮轴承的优点具有较高的转速和较大的功率转动时能够自动平衡，没有振动磁浮轴承不用润滑，无需维修，寿命无限长刚度较高，特别是主轴在高速运转时具有过程监控和力测量传感器75