4．高精度保持性 ． 防止使用中的变形和快速磨损 采取措施：淬火、磨削导轨、 采取措施：淬火、磨削导轨、粘贴抗磨塑 轨等，以提高运动部件的耐磨性 磨性。 轨等，以提高运动部件的耐磨性。 5．高可靠性 ． 6．工艺复合化和功能集成化 ．
料导
第二节 数控机床主传动系统
一、数控机床主传动系统的特点 主轴部件的刚度、精度、 主轴部件的刚度 、 精度 、 抗振性和热变形直接影响 加工零件的精度和表面质量。 加工零件的精度和表面质量。 主运动的转速高低及范围、 主运动的转速高低及范围 、 传递功率大小和动力特 决定了数控机床的切削加工效率和加工工艺能 性 ， 决定了数控机床的切削加工 效率和加工工艺能 力。 主传动系统的特点： 主传动系统的特点： 1．主轴转速高、调速范围宽并实现无级调速 ．主轴转速高、 能进行大功率切削和高速切削， 能进行大功率切削和高速切削，实现高效率加工 主轴转速比同类型普通机床主轴最高转速高出两倍 左右 。
锥孔双列圆柱滚子轴承，内圈为 ： 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 的锥孔， 的锥孔 移动时， 移动时，内圈胀大以调整滚道的间 滚子数目多， 隙。滚子数目多，两列滚子交错排 列，因而承载能力大，刚性好，允 因而承载能力大，刚性好， 许转速高。它的内、外圈均较薄， 许转速高。它的内、外圈均较薄， 因此， 因此，要求主轴颈与箱体孔均有较 高的制造精度， 高的制造精度，以免轴颈与箱体孔 的形状误差使轴承滚发生畸变而影 响主轴的旋转精度度该轴承只能承 受径向载荷。 受径向载荷。
4．为实现刀具的快速或自动装卸，数控机床主轴具有 ．为实现刀具的快速或自动装卸， 特有的刀具安装结构 主轴上设计有刀具自动装卸、主轴定向停止和主轴孔 主轴上设计有刀具自动装卸、 内的切屑清除装置。 内的切屑清除装置。 二、数控机床主轴的传动方式 1．齿轮传动方式 ． 大、中型数控机床多采用此 方式通过几对齿轮降速， 方式通过几对齿轮降速， 确保低速时的扭矩， 确保低速时的扭矩，以满足 主轴输出扭矩特性的要求。 主轴输出扭矩特性的要求。
⑵同步齿形带传动。 同步齿形带传动。 是综合了带、 是综合了带、链传动优点的新型传动方式
优点： 优点： (1)传动效率高，可达 ％以上。 传动效率高， 传动效率高 可达98％以上。 (2)无滑动，传动比准确。 无滑动， 无滑动 传动比准确。 (3)传动平稳，噪声小。 传动平稳， 传动平稳 噪声小。 (4)使用范围较广 ， 速度可达 使用范围较广， 使用范围较广 速度可达50m／ s， 速比 ／ ， 可达10左右 传递功率由几瓦至数千瓦。 左右， 可达 左右，传递功率由几瓦至数千瓦。 (5)维修保养方便，不需要润滑。 维修保养方便， 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 安装时中心距要求严格， 安装时中心距要求严格 艺较复杂，成本高。 艺较复杂，成本高。
●刀架 ●床身 ●主轴箱 ●高精度导轨 ●滚珠丝杠 ●床座 ●尾座
1．高刚度和高抗振性 ． 数控机床经常在高速和连续重载切削条件下工作 工作中应无变形和振动 2．高灵敏度 ． 运动部件具有高高灵敏度 运动部件具有高高灵敏度 方法：导轨部件通常采用滚动导轨、塑料导轨、 方法：导轨部件通常采用滚动导轨、塑料导轨、静 压导轨等，以减少摩擦力， 压导轨等，以减少摩擦力，在低速运动时无爬行现 象。 由电动机驱动滚珠丝杠或静压丝杠带动数控 机床的工作台、 刀架等部件的移动。 主轴多数采用 机床的工作台 、 刀架等部件的移动 。 主轴 多数采用 滚动轴承和静压轴承。 滚动轴承和静压轴承。
1. 数控机床机械结构的主要组成 由于数控机床主轴驱动、进给驱动和CNC技 由于数控机床主轴驱动、进给驱动和 技 术的发展， 以及为适应高效率生产的需要， 术的发展， 以及为适应高效率生产的需要， 数控机床的机械结构已经从初期对通用机床局 部结构的改进， 部结构的改进，逐步发展到形成数控机床的独 特的机械结构。 特的机械结构。
主要参数与规格 (1)节距 ， 相邻两齿在节线上的距离。由于强力层在工 节距P， 相邻两齿在节线上的距离。 节距 作时长度不变， 作时长度不变，所以强力层的中心线被规定为齿形带的 节线(中性层 并以节线的周长L作为齿形带的公称长 中性层)， 节线 中性层 ，并以节线的周长 作为齿形带的公称长 度。 (2)模数 模数m 带的基本特性尺寸是模数，它是节距与 之比， 带的基本特性尺寸是模数，它是节距与π之比 之比， 模数 即m=P／π,是齿形带尺寸计算的一个主要依据，一般 ／ 是齿形带尺寸计算的一个主要依据， 是齿形带尺寸计算的一个主要依据 取值范围为1—10mm。 取值范围为 。 (3)齿形带的其他参数和尺寸 除了模数外，齿形带设计 齿形带的其他参数和尺寸 除了模数外， 计算需要的其他参数还有齿数,宽度 齿距等. 宽度、 计算需要的其他参数还有齿数 宽度、齿距等 同步带的图样标注方法为：模数x宽度 齿数(mx bxz)。 宽度x齿数 同步带的图样标注方法为：模数 宽度 齿数 。
2．主轴部件具有较大的刚度和较高的精度 ． 一次装夹要完成全部或绝大部分切削加工， 一次装夹要完成全部或绝大部分切削加工，包括粗加 工和精加工。 工和精加工。 提高效率的强力切削 在加工过程中机床是在程序控制下自动运行的 床是在程序控制下自动运行的， 在加工过程中机床是在程序控制下自动运行的，更需 要主轴部件刚度和精度有较大裕量 刚度和精度有较大裕量， 要主轴部件刚度和精度有较大裕量，从而保证数控机 床使用过程中的可靠性。 床使用过程中的可靠性。 3．良好的抗振性和热稳定性 ． 主轴部件要有较高的固有频率，较好的动平衡， 主轴部件要有较高的固有频率，较好的动平衡，且要 保持合适的配合间隙，并要进行循环润滑 保持合适的配合间隙，并要进行循环润滑。
第4章 数控机床的机械结构与特点
第一节 数控机床机械结构特点 一、数控机床机械结构的组成 (1)机床基础部件，如床身、立柱、工作台等； 机床基础部件， 机床基础部件 如床身、立柱、工作台等； (2)主传动系统； 主传动系统； 主传动系统 (3)进给传动系统； 进给传动系统； 进给传动系统 (4)实现某些辅助动作和辅助功能的系统和装置如液压、 实现某些辅助动作和辅助功能的系统和装置如液压、 实现某些辅助动作和辅助功能的系统和装置如液压 气动、 润滑、 冷却等系统及排屑、 防护装置和刀架、 气动 、 润滑 、 冷却等系统及排屑 、 防护装置和刀架 、 自动换刀装置； 自动换刀装置； 5)工件实现回转 、 定位的装置及附件 ， 如数控回转工 工件实现回转、 工件实现回转 定位的装置及附件， 作台； 作台； (6)特殊功能装置，如监控装置、加工过程图形显示、 特殊功能装置， 特殊功能装置 如监控装置、加工过程图形显示、 精度检测等。 精驱动
三、主轴部件 组成： 组成：主轴 主轴支承 装在主轴上的传动件 密封件等 (一)数控机床的主轴支承 一 数控机床的主轴支承 1主轴轴承类型 主轴轴承类型 (1)滚动轴承 滚动轴承 摩擦系数小，能够预紧，润滑维护简单。 摩擦系数小，能够预紧，润滑维护简单。在一定的转 速范围和载荷变动范围内能稳定地工作等特点 范围内能稳定地工作等特点。 速范围和载荷变动范围内能稳定地工作等特点。 噪声大，滚动体数目有限，刚度变化大，抗振性差， 噪声大，滚动体数目有限 刚度变化大，抗振性差， 并且限制转速。 并且限制转速。
小型数控机床也采用这种传动方式的， 小型数控机床也采用这种传动方式的，以获得强力切 削时所需要的扭矩 扭矩。 削时所需要的扭矩。 2 . 带传动方式 带传动主要应用在小型数控 机床上克服齿轮传动时引起 振动和噪声的缺点适用于低 扭矩特性要求 . 扭矩特性要求
数控机床上应用的带传动有： 数控机床上应用的带传动有： ⑴多楔带又称复合三角带 能够满足主传动要求的高速、 能够满足主传动要求的高速、 大转矩和不打滑的要求。 大转矩和不打滑的要求。 多楔带安装时需较大的张紧力， 多楔带安装时需较大的张紧力 ， 使得主轴和电动机 承受较大的径向负载，这是多楔带的一大缺点 楔带的一大缺点。 承受较大的径向负载，这是多楔带的一大缺点。
3．调速电动机直接驱动主轴传动方式 ． 电动机直接带动主轴运动， 电动机直接带动主轴运动，简化了主轴箱体与主轴的 结构，有效地提高了主轴部件的刚度 地提高了主轴部件的刚度， 结构，有效地提高了主轴部件的刚度，但主轴输出扭 矩小， 矩小，电动机发热对主轴的精度影响较大 。 内装电动机主轴，即主轴与电动机转子合为一体 内装电动机主轴， 优点：主轴部件结构紧凑、惯性小、重量轻， 优点：主轴部件结构紧凑、惯性小、重量轻，可提高 启动、停止的响应特性，有利于控制振动和噪声； 启动、停止的响应特性，有利于控制振动和噪声； 缺点： 缺点：是电动机运转产生的热量使主轴产生热变形 。
(1)如果电动机不内置，仍采用电动机通过带或齿轮等 如果电动机不内置， 如果电动机不内置 方式传动，则在高速运转条件下， 方式传动，则在高速运转条件下，由此产生的振动和 噪声等问题很难解决，势必影响高速加工的精度、 噪声等问题很难解决，势必影响高速加工的精度、加 工表面粗糙度，并导致环境质量的恶化. 工表面粗糙度，并导致环境质量的恶化 (2)高速加工的最终目的是为了提高生产率，相应地要 高速加工的最终目的是为了提高生产率， 高速加工的最终目的是为了提高生产率 求在最短时间内实现高转速的速度变化， 求在最短时间内实现高转速的速度变化，也即要求主 轴回转时具有极大的角加、减速度。 轴回转时具有极大的角加、减速度。达到这个严酷要 求的最经济的办法， 求的最经济的办法，是将主轴传动系统的转动惯量尽 可能地减至最小。而只有将电动机内置，省掉齿轮、 可能地减至最小。而只有将电动机内置，省掉齿轮、 带等一系列中间环节，才有可能达到这一目的。 带等一系列中间环节，才有可能达到这一目的。
(3)电动机内置于主轴两支承之间，与用带、齿 电动机内置于主轴两支承之间，与用带、 电动机内置于主轴两支承之间 轮等作末端传动的结构相比,可较大地提高主 轮等作末端传动的结构相比 可较大地提高主 轴系统的刚度，也就提高了系统的固有频率， 轴系统的刚度，也就提高了系统的固有频率， 从而提高了其临界转速值。这样， 从而提高了其临界转速值。这样，电主轴即使 在最高转速运转时，仍可确保低于其临界转速， 在最高转速运转时，仍可确保低于其临界转速， 保证高速回转时的安全。 保证高速回转时的安全。 (4)由于没有中间传动环节的外力作用，主轴高 由于没有中间传动环节的外力作用， 由于没有中间传动环节的外力作用 速运行没有冲击而更为平稳， 速运行没有冲击而更为平稳，使得主轴轴承寿 命相应得到延长电主轴 电主轴. 命相应得到延长电主轴