数控机床的机械系统由哪些组成

有区别的。

机床主传动系统设计要考虑的范围有床身、立柱、刀具、整体机床刚性、切削力的平衡、润滑、安装空间、后期维修与保养、传动效率、发热与振动对加工的影响、吊装与运输、制造成本、安全、工作台的负重等。

机床主轴传动系统设计要考虑的范围有主轴的传动效率、发热平衡、动平衡、噪声限止、刀具兼容性、切削力、主轴冷却、主轴润滑、主轴寿命等问题。

一个是从全局角度出发来设计，一个是从主轴出发来设计，只是着重在一个局部，这就是最大的区别。

不知是否能对你有些帮助？

数控机床对主传动系统的基本要求：

⑴

为了达到最佳切削效果，一般都应在最佳切削条件下工作，因此，主轴一般都要求能自动实现无级变速。

⑵

要求机床主轴系统必须具有足够高的转速和足够大的功率，以适应高速、高效的加工需要。

⑶

为了降低噪声、减轻发热、减少振动，主传动系统应简化结构，减少传动件。

⑷

在加工中心上，还必须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。

⑸

为了扩大机床功能，实现对

c

轴位置（主轴回转角度）的控制，主轴还需要安装位置检测装置，以便实现对主轴位置的控制。

数控铣床主传动系统的分析计算与设计摘要:简要介绍了数控铣床及加工中心的主传动系统的类型和特点,并重点对两段变速主传动变速系统的设计参数和特性参数进行推

导和计算,通过分析这些参数的相互关系及其对结构和性能的影响,得出一些有参考价值的结论。

关键词:传动系统功率缺口扭矩减速比

主传动系统是铣床传动系统的核心环节。传统的铣床主传

动系统采用有级传动方式,其计算和设计方法早已有详细论

述。随着机床技术的发展,数控铣床和加工中心的主传动系统

已普遍采用无级传动方式。尽管一些大型的机床设计手册对无

级传动方式的分析计算和设计方法已有论述,也已形成一些设

计原则,但机械加工对主轴无级传动系统的要求多种多样,随

着机床技术的发展,随着机床产品设计越来越理性化,在进行

主传动系统设计时需要对各主要技术参数和特性参数如高、低

档减速比、主轴额定转速、功率损失等进行计算,对这些参数的

相互关系和相互影响以及对结构性能的影响进行分析。而以往

的技术文献对这方面的介绍、论述较为笼统和简单,有关结论

也显得简单,已不能满足分析和设计要求,因此有必要不断地

深入研究,完善主传动计算与设计方法。笔者多年来主管多项

数控铣床和加工中心产品的设计,对各种主传动系统设计进行

了较深入的分析,积累了较多的分析和设计经验,对主传动系

统各主要设计参数和特性参数进行了推导计算和相互关系分

析,得出了一些较为适用的结论,现介绍如下。

1主轴无级传动系统的特点

主轴无级传动系统主要由无级调速电机及驱动单元和机

械传动机构组成。

1.1无级调速电机及驱动主要机械特性

无级调速电机具有转速拐点,即额定转速。其特点为:小于

额定转速的为恒扭矩范围,大于额定转速的为恒功率范围,如

图1所示。额定转速一般有500r/min、750r/min、1000r/min、1500r/min、2000r/min等几种,按照成本原则,通常使用较多的为

1500r/min。如果直接使用额定转速为1500r/min以上的电机而

不经过机械减速,则输出的恒功率范围和低速扭矩较小,不能

满足很多场合下的正常使用要求。

1.2主轴无级传动系统中的机械传动机构种类及特点

(1)直接1:1传动

可采用电机与主轴组件直联方式或通过同步带传动方式,

结构简单,易获得高转速,但低速扭矩小,一般只适用于高速和

轻切削场合。

(2)直接减速或升速传动

常采用同步带传动方式,也可采用齿轮传动方式,结构简

单。对于减速传动,可扩大恒功率范围和提高主轴扭矩,但扩大

和提高程度有限,或最高转速受到限制。对于升速传动,可获得

高转速,但缩小了恒功率范围,降低了低速扭矩。

(3)高低档两段变速传动

一般采用齿轮两档变速机构,可配合较为经济的额定转速

较大的无级调速电机,既可获得较高转速,又可较大地拓宽恒

功率范围,提高低速扭矩,适合于要求达到较高转速且可进行

较大切削量加工的场合。

(4)高、中、低档三段变速传动

采用齿轮三档变速机构,配合较为经济的额定转速较大的

无级调速电机,既可获得较高转速,又可大大拓宽恒功率范围,

大大提高低速扭矩,适合于要求达到较高转速且可进行大切削

量加工的场合,其机械性能几乎与齿轮有级变速方式相同。但

结构复杂,且由于采用齿轮多级传动方式,最高转速受限更大。

目前这种传动方式很少采用。

从以上介绍可知,各种传动方式各有优缺点,关键是根据

不同的使用要求选择不同的传动方式。

1.3关于高低档两段变速传动方式

从以上分析可以看出,采用高低档两段变速传动方式,既

可获得较高转速,又可较大的拓宽恒功率范围,较大的提高低

速扭矩,且结构要比三段变速简单,因此是较为理想的传动方

式。特别是,出于对电控系统价格的考虑,我们经常采用额定转速为1500r/min主轴电机。当选用额定转速大于或等于

1000r/min的主轴电机,且又要求具有较大的输出恒功率范围、

较大的主轴低速扭矩和较高的主轴转速,则必须采用高低档两

段变速传动方式。

同时可以看出,高低档两段变速传动方式的计算和设计要

比直接传动方式复杂得多。不同的参数选择可导致机械性能的

不同,并适应于不同的使用要求。因此,导出各设计参数的计算

公式,分析各参数选择对机械性能的影响,分析参数选择与结

构设计的关系,这对于主轴无级调速系统的设计,对于如何通

过计算和设计达到数控机床的预定的技术要求,实现较好的制

造工艺性和性能价格比,将具有重要的意义。

2高低档两段变速传动系统的计算和分析

高低档两段变速传动机构具有多种形式,但其分析计算是

一样的。在进行机床产品设计时,一般情况下,是根据产品定

位、用途、技术要求等因素,确定主电机功率及其额定转速、主

轴最高转速、主轴最大扭矩等主要参数,再根据这些主要参数

和结构要求特点,计算和确定主传动高档和低档减速比,及确

定其它参数和结构参数,进行结构设计。由于采用两档传动方

式,可能会产生在一定速度范围内功率损失的现象,这就是所

谓的功率缺口。尽可能降低功率缺口也是确定主传动高档和低

档减速比的主要依据之一。

2.1高低档减速比计算

2.5参数选择综合分析和确定

以上算式反映了各主要技术参数的关系,对设计参数选

择、技术特性分析、结构设计和分析具有重要作用。

(1)低档减速比对机械特性的影响和减速比选择

根据式(1),低档减速比由主轴最大扭矩和电机最大扭矩

决定。主轴最大扭矩越大,则低档减速比越大反过来,低档减

速比越大,则主轴最大扭矩越大。同时,根据式(3),低档减速比

越大,则主轴额定转速越小,即恒功率范围就越扩大。但根据式

(5)、(6)、(7),低档减速比越大,则功率损失或功率缺口越大。

所以必须综合考虑和分析,选择较大的低档减速比,以保证得

到较大的主轴最大扭矩和恒功率范围,但低档减速比又不能太

大,否则功率损失太大,影响机床机械特性的程度大,达不到正

常使用要求。一般选择低档减速比为3.5~5较为合适,具体选

择要综合根据具体技术要求和使用要求而定。

(2)高档减速比对机械特性的影响和减速比选择

以往的技术文献对高档减速比的分析极少,只简单指出高

档减速比一般为1。

根据式(5)、(6)、(7),高档减速比越大,则功率损失越小

同时根据式(3)和式(10),高档减速比越大,则功率缺口转速范

围越小。所以,高档减速比大对机械特性是好的。但也是根据式

(2),在主轴最高转速一定的情况下,高档减速比越大,则电机

使用最高转速也越大。我们知道,在进行设计选择时,不一定选

择到电机真正的最高转速,至于选择多大,要进行综合分析。从

以上分析可知,电机使用最高转速越大,则对机械特性越好,但

电机使用最高转速越大,对机械结构稳定性和机械加工精度要

求也越高,成本增加,经济性降低,在一定程度上成为矛盾。所

以,一般选择高档减速比为1~1.5,而不必限制为1。

(3)功率缺口的分析

根据式(5),在电机特性和主轴最高转速确定后,最低功率

与高、低档减速比有关。选择大的高档减速比和小的低档减速

比,则最低功率就越大,即功率损失就越小。但从以上的分析也

已知道,高档减速比大则对机械结构稳定性和机械加工精度要

求就高低档减速比小,则会导致主轴最大扭矩小和恒功率范

围小,影响机械特性。这是一个矛盾。我们可以加大主电机额定

功率来弥补功率损失的影响,这样又会加大成本。所以,在一般

情况下,是允许功率缺口存在的,允许功率缺口的大小视具体

使用要求和技术要求而定,一般为不大于1.2~1.5,特殊情况下

可以大些。

3结束语

在进行数控铣床或加工中心的两段变速主传动系统设计

时,必须对主要设计参数、机械特性和使用要求进行综合考虑

和分析,既要实现好的机械特性和满足使用要求,又要满足制

造工艺性和适应经济性要求。根据笔者经验,一般取高档减速

比为1~1.5低高档减速比为3.5~5功率缺口一般为不大于

1.2～1.5。

参考文献:

[1]现代实用机床设计手册编委会.现代实用机床设计手册[M].北京:

机械工业出版社,2006.

因为传动系统从电动机到主轴，通常为降速运动，接近电动机的传动件转速较高，传递的转矩较小，尺寸小一些；反之。则在拟定主变速传动系时，应尽可能将传动副较多的变速组安排在前面，将传动副较少的安排在后面。此为前多后少原则。前密后疏：当变速组的扩大顺序与传动顺序相一致时，前面变速组的传动线分布紧密，而后面变速组传动线分布疏散，在传递相同功率的情况下，转矩较小，设计尺寸也相应较小；前缓后急，由于电动机到主轴的总趋势是降速运动，在分配各变速组传动比时，为使中间传动轴具有较高的转速，以减小传动件的尺寸，则前面的变速组降速要慢些，后面的要快些，但是中间轴不应过高，以免产生振动、发热和噪音，通常不超过电动机转速。 提高金属加工行业技术，可以找一些平台来多看多学，比如鑫机缘，或者在应用市场尝试搜索一些金属加工相关的应用~望采纳。

1、齿轮传动方式，带有变速齿轮的主传动是大、中型数控机床采用较多的传动变速方式。这种方式通过少数几对齿轮降速，扩大输出转矩，满足主轴低速时对输出转矩特性的要求。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,使之成为分段无级变速。

2、带传动方式。为带传动方式,这种方式主要应用在转速较高、变速范围不大的小型数控机床上，电动机本身的调整就能满足要求，不用齿轮变速，可避免齿轮传动时引起振动和噪声的缺点，但它只能适用于低扭矩特性要求。常用的有平带、V带同步齿形带、多楔带。

扩展资料

特点：数控机床的主传动系统用来实现机床的主运动，它是机床成型运动之一，它将主轴电机的原动力通过该传动系统变成可供切削加工的切削力矩和切削速度。数控机床的主传动系统是机床很重要的一部分。

与普通机床的主传动系统相比，数控机床的主传动系统在结构上比较简单，这是因为变速功能全部或大部分由主轴电机的无级变速来承担，省去了复杂的齿轮变速机构，有些只有二级或者三级齿轮变速用以扩大无级调速的范围。

参考资料来源：百度百科——主轴传动

图在哪里啊？写这种传动路线表达式的要点是先看清楚各个传动件的传动关系，谁传给谁，从动力源开始一直到最后的执行件。比如从电动机到主轴，然后先写电动机的转速n电×（主动轮/被动轮）1×（主动轮/被动轮）2×。。。。。。（主动轮/被动轮）最后=n主轴

常用的数控机床传动副包含以上五种经过长期沉淀的传动副，随着科技的进步，数控机床开始追求高速，高精度，高刚性，随之诞生了一批先进的传动副.

1、电主轴：电主轴的出现使高速数控机床主传动系统取消了带轮传动和齿轮传动。机床主轴由内装式电动机直接驱动，从而把机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床的“零传动”。

2、直线电机：是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。它可以看成是一台旋转电机按径向剖开，并展成平面而成。包括现在有部分卧式加工中心的旋转工作台也采用了电机直驱的方式。

3、弹性联轴器：这个比较传统，弹性联轴器运用平行或螺旋切槽系统来适应各种偏差和精确传递扭矩。弹性联轴器通常具备良好的性能而且有价格上的优势，在很多步进、伺服系统实际应用中，弹性联轴器是首选的产品。一体成型的设计使弹性联轴器实现了零间隙地传递扭矩。

4、滚子凸轮机构：凸轮分割器是实现间歇运动的机构，具有分度精度高、运转平稳、传递扭矩大、定位时自锁、结构紧凑、体积小、噪音低、高速性能好、寿命长等显著特点。

数控机床主传动系统大致可以分为以下几类：1。电主轴：电主轴通常作为现代机电一体化的功能部件，装备在高速数控机床上。其主轴部件结构紧凑，重量轻，惯量小，可提高起动、停止的响应特性，有利于控制振动和噪声；缺点是制造和维护困难且成本较高。数控机床电动机运转产生的热量直接影响主轴，主轴的热变形严重影响机床的加工精度，因此合理选用主轴轴承以及润滑、冷却装置十分重要。2。带有变速齿轮的主传动：这种配置方式大、中型数控机床采用较多。数控机床它通过少数几对齿轮降速，使之成为分段无极变速，确保低速大转矩，以满足主轴输出转矩特性的要求。3。经过一级变速的主传动：一级变速目前多用V带或同步带来完成，其优点是结构简单安装调试方便，且在一定程度上能够满足转速与转矩输出要求，但主轴调速范围比仍与电动机一样，受电动机调速范围比的约束。4。电动机与主轴直联的主传动：其优点是结构紧凑，但主轴转速的变化及转矩的输出和电动机的输出特性一致，因而使用上受到一定限制。