数控铣床主传动及变速系统解析

数控铣床（加工中心）主传动系统的作用就是产生不同的主轴切削速度，以满足不同的加工条件要求。

主传动系统主要包括电动机、传动系统和主轴部件，与普通机床相比在结构上比较简单。这主要是由于数控机床的变速功能全部或大部分是由无级调速电动机及驱动单元和机械传动机构实现的。无级调速电动机的特点为：小于额定转速的为恒转矩范围，大于额定转速的为恒功率范围。一般调速为500r/min、750r/min、1000r/min、1500r/min、2000r/min等几种，通常使用较多的为1500r/min。如果直接使用额定转速为1500r/min以上的电动机而不经过机械减速，则输出的恒功率范围和低速转矩较小，不能满足很多场合下的正常使用要求。

为适应不同的加工要求，目前数控铣床主传动系统主要有三种变速系统，如图1-18所示。一种为两级齿轮变速系统，变速装置多采用齿轮结构，如图1-18a所示，使用滑移齿轮实现两级变速的主传动系统，其优点是能满足各种切削运动的转矩输出，且有大范围的调速能力，但结构较为复杂；另一种为一级带传动变速系统，多采用同步带传动装置，如图1-18b所示，其优点是结构简单，安装调试方便，且在一定条件下能满足转速与转矩的输出要求，但系统的调速范围受电动机的约束；最后一种为主轴调速电动机直接驱动系统，如图1-18c所示，其优点是结构紧凑，占用空间少，转换频率高，主轴转速变化、转矩的输出和电动机的输出特性完全一致，但电动机的发热对主轴的精度影响较大，因此其使用范围受到一定限制。

数控铣床（加工中心）主传动系统的特点如下：

（1）转速高、功率大 可采用电动机与主轴组件直联方式或通过同步带传动方式，结构简单，易获得高转速和进行大功率切削。

（2）变速范围宽 数控机床有较宽的调速范围，一般调速范围大于100，以保证加工时能选用合理的切削用量，从而保证工件的加工精度、表面质量及提高生产效率。

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图1-18 数控铣床的主传动变速系统

a）两线齿轮变速系统 b）一级带传动变速系统 c）调速电动机直接驱动系统

（3）主轴变速迅速、可靠 由于直流和交流主轴电动机的调速系统日趋完善，不仅能够方便地实现宽范围的无级变速，还能减少中间传递环节，提高变速的可靠性。

（4）主轴组件的耐磨性高 这能使传动系统长期保证精度。凡有机械摩擦的部位都有足够的刚度和良好的润滑。

（5）有较高的精度和刚度，传动平稳 由于数控机床的主轴部件本身的精度高，传动链短，故数控机床的主轴传动系统的精度高。而且为了提高传动件的制造精度与刚度，齿轮齿面多采用高频感应加热淬火以增加耐磨性，最后一级采用斜齿轮传动，使传动平稳。采用精度高的轴承及合理的支承跨距等，以提高主轴组件的刚性。

（6）有良好的抗振性和热稳定性 主轴组件均有较高的固有频率，实现动平衡，并保持合适的配合间隙及实现循环润滑等，以提高抗振性和热稳定性。