数控机床编程与操作-认识数控机床的主轴系统.pptx

认识数控机床的

主轴系统;;一、数控机床主轴系统的传动方式

1.主轴电动机通过齿轮换挡传动;数控机床主轴电机通过传动齿轮带动主轴旋转，使用齿轮传动的目的在于降低主轴转速，增大传动比，放大主轴功率以适应切削的需要。这种方式在大中型数控机床上采用得较多，但也有部分小型数控机床为获得强力切削所需的转矩而采用这种传动方式。;2.主轴电动机通过同步齿形带或皮带传动

数控机床主轴电机通过皮带带动主轴旋转，该类主轴电动机又称宽域电机或强切削电动机，具有恒功率宽的特点。由于无需机械变速，主轴箱内省却了齿轮和离合器，主轴箱实际上成了主轴支架，简化了主传动系统，从而提高了传动链的可靠性。同时由于不使用齿轮变速，故可避免因齿轮传动而引起的振动和噪声。这种传动方式主要用在转速较高、变速范围不大的机床上，常用的传动带有V带和同步齿形带。;3.由主轴电动机直接驱动的主轴系统;主轴与电动机转子合二为一，从而使主轴部件结构更加紧凑，质量轻，转动惯量小，提高了主轴启动、停止的响应特性。目前，高速加工机床主轴多采用这种方式，这种类型的主轴也称为电主轴。;二、数控机床主轴系统的主要参数计算

1.主轴传动功率的计算

数控机床的加工范围一般都比较大，主轴传动功率P可根据有代表性的加工情况由主切削抗力F按下式确定：;式中：PC——切削功率，kW；

η——主传动链的总效率；

FZ——主切削力的切向分力，N；

v——切削速度，m/min；

M——切削转矩，N·cm；

n——主轴转速，r/min；

P——主传动功率，kW。;主轴传动中各传动件的尺寸都是根据其传动功率确定的，如果传动功率定得过大，将使传动件的尺寸过大而造成浪费，主轴电动机通常在低负荷下工作，如果功率因素很小则浪费能源；如果传动功率过小，将限制机床的切削加工能力而降低生产率。;2.主轴传动有关转速

（1）主轴转速n

主轴转速n（r/min）由切削速度v（m/min）和工件或刀具的直径d（mm）确定。;2.主轴传动有关转速

（2）主轴最低转速和最高转速

主轴最低转速

主轴最高转速

;2.主轴传动有关转速

（3）调速范围

最高转速与最低转速之比称为调速范围，用Rn表示如下：;2.主轴传动有关转速

数控机床与普通机床相比，数控机床的加工范围较广，因此，切削速度和刀具或工件直径的变化也很大，可以根据机床的典型加工件和常见加工情况来确定切削速度V。;三、数控机床主轴系统的分类

数控机床的主轴系统按其控制方式不同可分为直流主轴驱动系统、主轴通用变频器驱动系统和交流伺服主轴驱动系统三大类。;三、数控机床主轴系统的分类

1.直流主轴驱动系统

从原理上说，直流主轴驱动系统与通常的直流调速系统无本质的区别，但因为数控机床高速、高效、高精度的要求，决定了直流主轴驱动系统具有以下特点：

（1）调速范围宽。

采用直流主轴驱动系统的数控机床通常只设置高、低两级速度的机械变速机构，电动机的转速由主轴驱动器控制，实现无级变速，因此，它必须具有较宽的调速范围。;三、数控机床主轴系统的分类

1.直流主轴驱动系统

（2）直流主轴电动机通常采用全封闭的结构形式，可以在有尘埃和切削液飞溅的工业环境中使用。

（3）主轴电动机通常采用特殊的热管冷却系统，能将转子产生的热量迅速向外界发散。此外，为了使电动机发热最小，定子往往采用独特附加磁极，以减小损耗，提高效率。

（4）直流主轴驱动器主回路一般采用晶闸管三相全波整流，以实现四象限的运行。;三、数控机床主轴系统的分类

1.直流主轴驱动系统

（5）主轴控制性能好。为了便于与数控系统的配合，主轴伺服器一般都带有D/A转换器、“使能”信号输入、“准备好”输出、转速/转矩显示输出等信号接口。

（6）纯电气主轴定向准停控制功能。由于换刀、精密镗孔、螺纹加工等需要，数控机床的主轴应具有定向准停控制功能，而且应有电气控制系统自动实现，以进一步缩短定位时间，提高机床效率。;三、数控机床主轴系统的分类

1.直流主轴驱动系统

直流主轴驱动系统由于电机内有电刷，且电刷的异常和过度磨损都会造成电动机故障或工作不良，所以直流主轴驱动系统维护的主要内容就是电机的电刷。随着电子技术的发展，交流电机的稳定性和控制性都有了很大的发展，所以直流主轴驱动系统逐渐被淘汰，取而代之的是主轴通用变频器驱动系统和交流伺服主轴驱动系统;三、数控机床主轴系统的分类

2.交流伺服主轴驱动系统

数控机床主轴驱动系统也可称为主轴伺服系统，数控机床所配置的主轴驱动系统一种方法是主轴电动机配有编码器作为主轴位置检测；另一种方法就是在主轴上直接安装外置式的编码器，这在机床改造和经济型数控车床中用得较多。;三、数