控
机 床
4. 电主轴
电主轴又称内装式主轴电机，即主轴与电机转子
第
合为一体，其优点是主轴部件结构紧凑、重量轻、惯
五
章
量小，可提高启动、停止的响应特性，利于控制振动
数
和噪声。转速高，目前最高可达200000 r/min。其缺
控
机 床
点是电机运转产生的振动和热量将直接影响到主轴，
的 机
因此，主轴组件的整机平衡、温度控制和冷却是内装
数
技术的进步，大多数NC机床均要求有足够高的功
控
机
率来满足高速强力切削。
床
的 机
一般NC机床的主轴驱动功率在3.7kw~250kw之间。
械
结
构
7
2020/3/11
数 第一节 数控机床的主运动结构
控
机 调速范围宽
床
调速范围：有恒扭矩、恒功率调速范围之分。现在，
第
数控机床的主轴的调速范围一般在：
五
五
章
转速等。
数
控
机
动力参数：电机功率、扭矩。
床
的
机
械
结
构
11
2020/3/11
数 第一节 数控机床的主运动结构
控
机
床 动力参数
主运动的功率 N=Nc/ (kw)
第 五 章
Nc

pzv 60000

Mn 955000
(kw)





切削功率
pz 切削力的切向分力 (N )
数 控
章
螺纹用；
数 控
• 恒线速切削功能：NC车床和NC磨床在进行端面
机 床
加工时，为了保证端面加工的粗糙度要求，要求
的 机
接触点处的线速度为恒值；
械 结
• C轴控制功能：车削中心。
构
9
2020/3/11
数 第一节 数控机床的主运动结构
控
机 床
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
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数 第二节 进给系统的机械传动结构
控
机
床 3、对导轨的基本要求
✓ 一定的导向精度；
第
五
✓ 良好的摩擦特性：摩擦系数小（较高的灵敏度），
章
动静摩擦系数之差小（低速平稳性好）；
数
控 机
✓ 阻尼特性好（高速时不振动）；
床
的
✓ 足够的刚度和强度；
机
械 结
✓ 良好的精度保持性。
构
33
数
内容小结
数 控
分类：按定位元件分
机 床
1. 插销定位；
的
2. 反靠定位；
机
械
3. 齿盘定位；
结
构
4. 钢球定位。
30
2020/3/11
数 第二节 进给系统的机械传动结构
控 机
床 3、数控回转工作台
(1)工作原理：
第
实现圆周进给运动的工作台---数控回转工作
五
台（数控转台）
章
(2)功 能：
数
控
除了可以实现圆周进给运动之外，还可以完
五 章
运动控制：控制主运动的大小方向开停
数
组成：
控 机
动力源：电机
床
传动系统：定比传动机构、变速装置
的
机
运动控制装置:离合器、制动器等
械
结
执行件：主轴
构
6
2020/3/11
数 第一节 数控机床的主运动结构
控
机
床 2、 对主传动系统要求
动力功率高
第
五 章
由于日益增长的对高效率要求，加之刀具材料和
数 2. 为什么需要自动换刀装置：
控
机
➢ 缩短非切削时间，提高生产率，可使非切削时间减少到
床
20％～30％；
的
机
➢ “工序集中”，扩大数控机床工艺范围，减少设备占地
械
面积；
结
构
➢ 提高加工精度；
38
2020/3/11
数 第三节 数控机床的刀具交换装置
控
机 床
3. 数控机床对ATC要求：
➢ 换刀时间尽可能短；
1、进给系统的功用
章
数
协助完成加工表面的成形运动，传递所需的运动及
控 机
动力。
床
的
机
械
结
构
25
2020/3/11
数 第二节 进给系统的机械传动结构
控 机 床
2、进给系统机械部分的组成
第 五
传动机构+运动变换机构+导向机构+执行件（工作台）
章
传动机构: 齿轮传动、同步带传动
数
控
机 运动变换：丝杠螺母副、蜗杆齿条副、齿轮齿条副等
第 五
➢在断续负载下，电机转速波动要小。
章
➢ 速度响应要快，升降速时间要短。
数 控
➢ 电机温升低，振动和噪音小。
机 床
➢ 可靠性高，寿命长，维护容易。
的 机
➢ 体积小，重量轻，与机床联接容易。
械
结
构
10
2020/3/11
数 第一节 数控机床的主运动结构
控 机
床 3、主运动变速系统的参数
第
运动参数：主运动速度有关的参数：变速范围、
床
的
机 导向机构：导轨（滑动导轨、滚动导轨、静压导轨）
械
结
构
26
数 第二节
控 机 床
2020/3/11
进给系统的机械传动结构
工作台
第
导轨副
五
章
数 控 机 床 的 机 械 结 构
27
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数 第二节 进给系统的机械传动结构
控
机 床
3、主要要求
（1）减小摩擦力
第
采用摩擦力及动静摩擦力差值较小的传动件及导轨.
控 机 床
2020/3/11
数控机床的主运动结构
第 五 章
数 控 机 床 的 机 械 结 构
23
2020/3/11
数 控 机 床
第二节
第 五 章
数 进给系统的机械传动结构
控 机 床 的 机 械 结 构
24
2020/3/11
数 第二节 进给系统的机械传动结构
控 机 床
一、进给系统机械传动结构概述
第 五
v 切削速度 (m / min)
机
M 切削扭矩 (N .cm)
床 的
n 主轴转速 (r / min)
机
主运动的总效率
械 结
0.70 ~ 0.85(消耗在传动链上的功率 )
构
12
2020/3/11
数 第一节 数控机床的主运动结构
控
机 床
数 第五章 数控机床的机械结构
控 机 床
内容提要
第 五
本章将讨论数控机床的主运动系统、进给系统
章
数
机械结构、运动传动机构以及典型部件等的功能、
控
机
实现方法和安装调试方法。
床
的
机
械
结
构
3
2020/3/11
数 控 机 床
第一节
第
五
章 数
数控机床的主运动结构
控
机
床
的
机
械
结
构
4
2020/3/11
数 第一节 数控机床的主运动结构
控
机 床
1、数控机床的主运动结构概述
2、主运动的配置形式和驱动电机
3、主轴部件
4、进给系统的机械传动结构概述
5、分度工作台
6、数控回转工作台
7、导轨
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2020/3/11
数
习题与思考题
控
机
床 1、简述数控机床主运动系统的功用。
2、简述数控机床对主传动系统的要求。
3、简述数控机床主运动的配置形式及其特点。
机
床
的
机
械
结
构
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2020/3/11
数 第一节 数控机床的主运动结构
控
机 床
2. 主轴部件的结构
主轴端部的结构形式
第 五
端部用于安装刀具或夹持工件的夹具，因此，要
章
保证刀具或夹具定位（轴向、定心）准确，装夹
数
控
可靠、牢固，而且装卸方便。
机
床
目前，主轴的端部形状已标准化。
的
机
械
结
构
22
数 第一节
2020/3/11
数
控 机 床
第五部分
第
五
章 数
数控机床的机械结构
控
机
床
的
机
械
结
构
1
2020/3/11
数 第五章 数控机床的机械结构
控 机
床 第一节 数控机床的主运动结构
第 第二节 进给系统的机械传动结构
五
章 第三节 数控机床的刀具交换装置
数 控
机 第四节 数控机床的布局
床 的 机 械 结 构
2
2020/3/11
控 机
床 二、主运动的配置形式和驱动电机
1. 普通电机—机械变速系统—主轴部件
第
五
特点：能够满足各种切削运动转
章
矩输出的要求，但变速范围不大，
数 控
由于是有级变速使切削速度的选