【文章內容簡介】 機床通過電氣控制系統(tǒng)實現嚴格的互鎖，對于加工區(qū)的防護門也需要通過機電聯(lián)鎖裝置予以封閉，確保機床的安全性、可靠性。 圖 25 雙工作區(qū)交換的布局圖 下頁上頁返回 圖庫圖 26 高速加工機床布局1X軸導軌 2內框 3主軸箱 4Y軸導軌216。立式數控機床采用的固定門式立柱布局形式216。臥式數控機床采用的 “內外雙框架 ”結構布局 即 “箱中箱 ”（ Box in Box)結構| 常用布局形式 下頁上頁返回 圖庫圖 27虛擬軸機床216。立式布局形式216。臥式布局形式| 常用布局形式 數控機床的主傳動系統(tǒng)| 主傳動的基本要求和變速方式| 主軸的聯(lián)接形式 | 主軸部件的支承| 電主軸與高速主軸系統(tǒng)| 主軸部件的結構 下頁上頁返回 圖庫下頁上頁返回 圖庫 數控機床和普通機床一樣，主傳動系統(tǒng)也必須通過變速，才能使主軸獲得不同的傳遞，以適應不同的加工要求，并且，在變速的同時，還要求傳遞一定的功率和 足夠的轉矩，滿足切削的需要。 | 數控機床作為高度自動化的設備，它對主傳動系統(tǒng)的基本要求有以下幾點： 1)為了達到最佳的切削效果，一般都應在最佳的切削條件下工作，因此，主軸一般都要求能自動實現無級變速。 2)要求機床主軸系統(tǒng)必須具有足夠高的轉速和足夠大的功率，以適應高效、高速的加工需要。下頁上頁返回 圖庫|主傳動的變速方式 主傳動的無極變速通常有以下三種方法： 1)采用交流主軸驅動系統(tǒng)實現無級變速傳動，在早期的數控機床或大型數控機床（主軸功率超過 100KW）上，也有采用直流主軸驅動系統(tǒng)的情況。 2)在經濟性、普及性數控機床上，為了降低成本，可以采用變頻帶變頻電動機或普通交流電動機實現無級變速的方式。 3)在高速加工機床上，廣泛使用主軸和電動機一體化的新穎功能部件 電主軸。電主軸的電動機轉子和主軸一體，無須任何傳動件，可以使主軸達到每分鐘數萬轉，甚至十幾萬轉的高速。 但是，不管采用任何形式，數控機床的主傳動系統(tǒng)結構都要比普通機床簡單得多。下頁上頁返回 圖庫 3)為了降低噪聲、減輕發(fā)熱、減少振動，主傳動系統(tǒng)應簡化結構，減少傳動件。 4)在加工中心上，還必須具有安裝道具和刀具交換所需要的自動夾緊裝置，以及主軸定向準停裝置，以保證刀具和主軸、刀庫、機械手的正確嚙合。 5)為了擴大機床的功能，實現對 C軸的控制，主軸還需安裝位置檢測裝置，以便實現對主軸位置的控制。216。用輔助機械變速機構聯(lián)結 216。定傳動比的聯(lián)接方式 216。采用電主軸 | 常用聯(lián)接形式下頁上頁返回 圖庫| 用輔助機械變速機構聯(lián)結下頁上頁返回 圖庫 在大、中型數控機床上，為了使主軸在低速時獲得大轉矩和擴大恒功率調速范圍，通常在使用無級變速傳動的基礎上，在增加兩級或三級輔助機械變速機構作為補充。通過分段變速方式，確保低速時的大扭矩，擴大恒功率調速范圍，滿足機床重切削時對扭矩的要求。 輔助機械變速機構的結構、原理和普通機床相同，可以通過電磁離合器、液壓或氣動帶動滑移齒輪等方式實現。輔助變速的動作控制，可以通過數控系統(tǒng)的 “自動傳動級變換 ”功能自動實現。輔助機械變速機構的變速比應根據實際機床的參數進行選擇，并盡可能保持功率曲線的連續(xù)。 圖 28| 定傳動比的聯(lián)接方式下頁上頁返回 圖庫 在小型數控機床上，主電動機和主軸一般采用定傳動比的聯(lián)結形式，或是主電動機和主軸直接連接的形式。在使用定傳動比傳動時，為了降低噪聲與振動，通常采用 V帶和同步皮帶傳動。電動機和主軸直接連接的形式，可以大大簡化主軸傳動系統(tǒng)的結構，有效提高主軸剛度和可靠性。但是，其主軸的輸出轉矩、功率、恒功率調速范圍決定于主電動機本身。另外，主電動機的發(fā)熱對主軸的精度有一定的影響。| 采用電主軸下頁上頁返回 圖庫 在高速加工機床上，大多數使用電動機轉子和主軸一體的電主軸，可以使主軸達到每分鐘數萬轉、甚至十幾萬轉的高速，主軸傳動系統(tǒng)的結構更簡單，剛性更好。 車床用電主軸 銑床用電主軸216。錐孔雙列圓柱滾子軸承 216。雙列推力角接觸球軸承 216。雙列圓錐滾子軸承216。帶凸肩的雙列圓錐滾子軸承 | 常用主軸軸承下頁上頁返回 圖庫 主軸部件是數控機床的關鍵部件之一，它直接影響機床的加工質量。主軸部件包括主軸的支承、安裝在主軸上的傳動零件等。 圖 29主軸常用的幾種滾動軸承 滾動軸承的精度有 E級 (高級 )、 D級 (精密級 )、 C級 (特精級 )、B級 (超精級 )四種等級。前軸承的精度一般比后軸承高一個精度等級。數控機床前支承通常采用 B、 C級精度的軸承 ,后支承則常采用 C、 D級。 216。采用后端定位 ,推力軸承布置在后支承的兩側 ,軸向載荷由后支承承受。216。采用前、后兩端定位 ,推力軸承布置在前、后支承的兩外側,軸向載荷由前支承承受 ,軸向間隙由后端調整。216。采用前端定位 ,推力軸承布置在前支承 ,軸向載荷由前支承承受。| 軸承的配置 合理配置軸承 ,可以提高主軸精度 ,降低溫升 ,簡化支承結構。在數控機床上配制軸承時 ,前后軸承都應能承受徑向載荷,支承間的距離要選擇合理 ,并根據機床的實際情況配制軸向力的軸承。 下頁上頁返回 圖庫 圖 210幾種常見的軸承配置形式 下頁上頁返回 圖庫 在高速加工機床上 ,大多數使用電動機轉子和主軸一體的電主軸 ,可以使主軸達到每分鐘數萬轉、甚至十幾萬轉的高速 ,主軸傳動系統(tǒng)的結構更簡單、剛性更好。電主軸最早應用于磨床上 ,隨著高速加工機床的發(fā)展 ,電主軸以其卓越的高速性能 ,被廣泛用于其他數控機床。雖然電主軸外形各不相同 ,但其實質都是一只轉子中空的電動機 (如圖 211 所示 )。外殼有進行強制冷卻的水槽 ,中空套筒用于直接安裝各種機床主軸。 從而取消了從主電動機到主軸之間一切中間的機械傳動環(huán)節(jié) (如傳動帶、齒輪、離合器等 ),實現了主電動機 與機床主軸的一體化 ,使機床的主傳動系統(tǒng)實現了所謂的 “零傳動 ”。 216。機械結構最為簡單 ,傳動慣量小 ,因而快速響應性好 ,能實現極高的速度、加 (減 )速度和定角度的快速準停 (C軸控制 )。216。通過采用交流變頻調速或磁場矢量控制的交流主軸驅動裝置 ,輸出功率大 ,調速范圍寬 ,并有比較理想的轉矩 — 功率特性。216?？梢詫崿F了主軸部件的單元化。電主軸可獨立做成標準功能部件 ,并由專業(yè)廠進行系列化生產；機床生產廠只需根據用戶的不同要求進行選用 ,可很方便的組成各種性能的高速機床 ,符合現代機床設計模塊化的發(fā)展方向。| 電主軸的主要特點 下頁上頁返回 圖庫主軸部件采用電主軸的傳動方式有以下特點 :216。主電動機置于主軸前、后軸承之間。這種方式的優(yōu)點是 :主軸單元的軸向尺寸較短 ,主軸剛度高 ,出力大 ,較適用于中、大型高速加工中心 ,目前大多數加工中心都采用這種結構形式。216。主電動機置于主軸后軸承之后 ,即主軸箱和主電動機作軸向的同軸布置 (有的用聯(lián)軸器 )。這種布局方式有利于減小電主軸前端的徑向尺寸 ,電動機的散熱條件也較好。但整個主軸單元的軸向尺寸較大 ,常用于小型高速數控機床 ,尤其適用于模具型腔的高速精密加工。 | 電主軸的安裝形式 根據主電動機和主軸軸承相對位置的不同 ,高速電主軸有兩種安裝形式 :下頁上頁返回 圖庫| 電主軸的發(fā)熱及其解決方法 下頁上頁返回 圖庫 與一般的主軸部件不同 ,電主軸最突出的問題之一是內藏式高速主電動機的發(fā)熱。由于主電動機旁邊就是主軸軸承 ,電動機的發(fā)熱會直接降低軸承的工作精度。如果主電動機的散熱問題解決不好 ,就會影響機床工作的可靠性。 為此 ,電主軸一般都采用外循環(huán)油一水冷卻系統(tǒng)進行冷卻。即 :在主電動機定子的外面加工有帶螺旋槽的鋁質外套 (圖 211) ,機床工作時 ,冷卻水不斷在該螺旋槽中流動 ,從而把主電動機的熱量及時、迅速地帶走。 為了進一步降低主軸軸承的溫升 ,軸承一般都采用油一氣潤滑系統(tǒng)。 | 電主軸的動平衡設計下頁上頁返回 圖庫 電主軸的最高轉速一般在 10000r/min以上 ,甚至高達60000～ 100000r/min,主軸運轉部分微小的不平衡量 ,都會引起巨大的離心力 ,造成機床的振動 ,影響加工精度和表面質量 , 因此必須對電主軸進行嚴格的動平衡。 采用電主軸后 ,主軸和主軸上的零件都要經過十分精密的加工、