采用选配定向法进行装配可提高主轴部件的精度， 采用选配定向法进行装配可提高主轴部件的精度，并且尽可 能使主轴支承孔与主轴轴颈的偏心量和轴承内圈与滚道的偏 心量接近，并使其方向相反。 心量接近，并使其方向相反。
1.主轴轴承的类型 主轴轴承的类型 （1）滚动轴承 ） 所示为主轴常用的几种滚动轴承。 如图2-20所示为主轴常用的几种滚动轴承。 所示为主轴常用的几种滚动轴承 如图2-20（a）所示为锥孔双列圆柱棍子轴承，如图2-20 （ ）所示为锥孔双列圆柱棍子轴承， （b）所示是双列推力角接触球轴承，如图2-20（c）所示 ）所示是双列推力角接触球轴承， （ ） 是双列圆锥滚子轴承， 是双列圆锥滚子轴承，如图2-20（d）所示为带凸肩的双列 （ ） 圆柱滚子轴承， 圆柱滚子轴承，如图2-20（e）所示为带预紧弹簧的圆锥滚 （ ） 子轴承。 子轴承。 （2）滑动轴承 ） 所示， 如图2-21所示，静压滑动轴承的油膜压强由液压缸从外界 所示 供给，与主轴转速的高低无关，承载能力不随转速而变化， 供给，与主轴转速的高低无关，承载能力不随转速而变化， 而且无磨损，启动和运动时摩擦力矩相同。 而且无磨损，启动和运动时摩擦力矩相同。
主轴部件作为数控机床的一个关键部件，它包括主轴、 主轴部件作为数控机床的一个关键部件，它包括主轴、主轴 的支承、安装在主轴上传动件和密封件等。 的支承、安装在主轴上传动件和密封件等。
（1）主轴端部结构形式。 ）主轴端部结构形式。 主轴端部用于安装刀具或夹持工件的夹具， 主轴端部用于安装刀具或夹持工件的夹具，在设计上应能保 证定位准确、安装可靠、联接牢固、装卸方便， 证定位准确、安装可靠、联接牢固、装卸方便，并能传递足 够的扭矩。主轴端部的结构形状都已标准化了， 够的扭矩。主轴端部的结构形状都已标准化了，如图2-17 所示为几种机床上通用的结构形式。 所示为几种机床上通用的结构形式。 如图2-17（a）所示为数控车床主轴端部，卡盘靠前端的短 （ ）所示为数控车床主轴端部， 圆锥面和凸缘端面定位，用拔削传递扭矩， 圆锥面和凸缘端面定位，用拔削传递扭矩，卡盘装有固定螺 卡盘装于主轴端部时，螺栓从凸缘上的孔中穿过， 栓，卡盘装于主轴端部时，螺栓从凸缘上的孔中穿过，转动 快卸卡将数个螺栓同时卡住， 快卸卡将数个螺栓同时卡住，载拧紧螺母将卡盘固定在主轴 端部。 端部。
（1）齿轮传动方式 ） 所示的齿轮传动方式， 如图2-1所示的齿轮传动方式，一般大、中型数控机床多采 所示的齿轮传动方式 一般大、 用这种方式。它通过几对齿轮降速，扩大了输出扭矩， 用这种方式。它通过几对齿轮降速，扩大了输出扭矩，确保 低速时的主轴输出扭矩特性的要求。 低速时的主轴输出扭矩特性的要求。有一小部分小型数控机 床也采用这种传动方式，以获得强力切削时所需要的扭矩。 床也采用这种传动方式，以获得强力切削时所需要的扭矩。 机械变速机构常采用滑移齿轮变速机构， 机械变速机构常采用滑移齿轮变速机构，它的位移大多数采 用液压拨叉和电磁离合器两种变速操纵方法。 用液压拨叉和电磁离合器两种变速操纵方法。
2.1 对数控机床主传动系统的要求与特点 2.2 数控机床主轴的传动方式与主传动系 统类型 2.3 主轴部件 2.4 主轴准停与主轴的同步运行功能 2.5 主轴润滑与密封 2.6 电主轴
①调速范围宽、并实现无级调速。 调速范围宽、并实现无级调速。 高精度与刚度、低噪声。 ②高精度与刚度、低噪声。 高抗振性、高稳定性别。 ③高抗振性、高稳定性别。
液压拨叉变速。在带有齿轮传动的主传动系统中， ① 液压拨叉变速。在带有齿轮传动的主传动系统中，齿轮的 换档主要靠液压拨叉来完成。 换档主要靠液压拨叉来完成。图2-2是三位液压拨叉的原理 是三位液压拨叉的原理 图。 电磁离合器变速。 ②电磁离合器变速。电磁离合器是应用电磁效应或切断运动 的元件，由于它便于实现自动操作， 的元件，由于它便于实现自动操作，并有现成的系列产品选 因而它已成为自动装置中常用的操纵元件。 用，因而它已成为自动装置中常用的操纵元件。电磁离合器 用于数控机床主传动时，能简化变速机构， 用于数控机床主传动时，能简化变速机构，通过若干个安装 在各传动轴上的离合器的吸和与分离的不同组合来改变齿轮 的传动路线，实现主轴转速。 的传动路线，实现主轴转速。 所示为THK6380型自动换刀数控铣镗床的主传动 如图2-3所示为 所示为 型自动换刀数控铣镗床的主传动 系统图，该机床采用双速电机和六个电磁离合器完成18级变 系统图，该机床采用双速电机和六个电磁离合器完成 级变 速。
目前，数控机床主传动系统大致可以分为以下几种类型。 目前，数控机床主传动系统大致可以分为以下几种类型。 1）经过一级变速的主传动。 （1）经过一级变速的主传动。 所示， 带或同步带来完成， 如图2-13所示，一级变速目前多用 带或同步带来完成，其 所示 一级变速目前多用V带或同步带来完成 优点是结构简单、安装调试方便，且在一定程度上能够满足 优点是结构简单、安装调试方便， 转速与转矩输出要求，但主轴调速范围比和电动机一样， 转速与转矩输出要求，但主轴调速范围比和电动机一样，受 电动机调速范围比的约束。 电动机调速范围比的约束。 （2）带有变速齿轮的主传动。 ）带有变速齿轮的主传动。 所示， 如图2-14所示，带有变速齿轮的主传动一般在大、中型数 所示 带有变速齿轮的主传动一般在大、 控机床中应用较多。 控机床中应用较多。
（3）调速电动机直接驱动主轴传动方式。 ）调速电动机直接驱动主轴传动方式。 所示为调速电动机直接驱动主轴传动方式。 如图2-10所示为调速电动机直接驱动主轴传动方式。这种 所示为调速电动机直接驱动主轴传动方式 主传动是电动机直接带动主轴运动， 所示。 主传动是电动机直接带动主轴运动，如图2-11所示。 所示
（2）带传动方式 ） 如图2-6所示为带传动方式，这种方式主要应用在转速较高、 所示为带传动方式，这种方式主要应用在转速较高、 所示为带传动方式 变速范围不大的小型数控机床上， 变速范围不大的小型数控机床上，电动机本身的调整就能满 足要求，不用齿轮变速， 足要求，不用齿轮变速，可避免齿轮传动时引起振动和噪声 的缺点，但它只适用于低扭矩特性要求。 的缺点，但它只适用于低扭矩特性要求。常用的有同步齿形 带、多楔带、V带、平带、V形带 多楔带、 带 平带、 形带 同步齿形带。数控机床上常采用同步齿形带传动， ① 同步齿形带。数控机床上常采用同步齿形带传动，如图27所示，它是一种综合了带、链传动优点的新型传动方式。 所示， 所示 它是一种综合了带、链传动优点的新型传动方式。 同步齿形带的带型有T型齿和圆弧齿 型齿和圆弧齿。 同步齿形带的带型有 型齿和圆弧齿。 多楔带。数控机床上应用的多楔带又称复合三角带， ② 多楔带。数控机床上应用的多楔带又称复合三角带，横向 断面呈多个楔形如图 所示， 断面呈多个楔形如图2-9所示，楔角为 0，传递负载主要 所示 楔角为40 靠强力层。 靠强力层。
（3）电动机与主轴直联的主传动。 ）电动机与主轴直联的主传动。 所示， 如图2-15所示，这种传动方式的优点是结构紧凑，但主轴 所示 这种传动方式的优点是结构紧凑， 转速的变化及转矩的输出和电动机的输出特性不一致， 转速的变化及转矩的输出和电动机的输出特性不一致，因而 使用上受到一定限制。 使用上受到一定限制。 （4）电主轴。 ）电主轴。 电主轴通常作为现代机电一体化的功能部件， 电主轴通常作为现代机电一体化的功能部件，装备在高速数 控机床上，如图2-16所示。 控机床上， 所示。 所示
如图2-17（b）所示为数控铣、镗床的主轴端部，主轴前端 （ ）所示为数控铣、镗床的主轴端部， 的锥孔， 有7：24的锥孔，用于装夹铣刀柄或刀杆。主轴端面有一端 ： 的锥孔 用于装夹铣刀柄或刀杆。 面键，既可通过它传递刀具的扭矩， 面键，既可通过它传递刀具的扭矩，又可用于刀具的轴向定 并用拉杆从主轴后端拉紧。 位，并用拉杆从主轴后端拉紧。 如图2-17（c）所示为外圆磨床砂轮主轴的端部，如图2（ ）所示为外圆磨床砂轮主轴的端部， 17（d）所示为内圆磨床砂轮主轴端部，如图2-17（e）所 （ ）所示为内圆磨床砂轮主轴端部， （ ） 示为钻床与普通镗床锤杆端部，刀杆或刀具由莫氏锥孔定位， 示为钻床与普通镗床锤杆端部，刀杆或刀具由莫氏锥孔定位， 用锥孔后端第一扁孔传递扭矩，第二个扁孔用以拆卸刀具。 用锥孔后端第一扁孔传递扭矩，第二个扁孔用以拆卸刀具。 （2）刀具自动夹紧机构。 ）刀具自动夹紧机构。 加工中心可以自动换刀， 加工中心可以自动换刀，所以主轴系统应具备自动松开和夹 紧刀具的功能。 紧刀具的功能。 刀具的自动夹紧机构安装在主轴的内部， 刀具的自动夹紧机构安装在主轴的内部，图2-18所示为刀 所示为刀 具的夹紧状态。 具的夹紧状态。
主轴材料可根据强度、刚度、耐磨性、 主轴材料可根据强度、刚度、耐磨性、载荷特点和热处理变 形大小等因素来选择。主轴刚度与材质的弹性模量 有关 有关。 形大小等因素来选择。主轴刚度与材质的弹性模量E有关。 无论是普通钢还是合金钢，其E值基本相同。因此，对于一 值基本相同。 无论是普通钢还是合金钢， 值基本相同 因此， 般要求的机床其主轴可用价格便宜的中碳钢、 钢 般要求的机床其主轴可用价格便宜的中碳钢、45钢，进行调 质处理后硬度为22~28HRC；当载荷较大或存在较大的冲 ； 质处理后硬度为 击时，或者精密机床的主轴为减少热处理后的变形， 击时，或者精密机床的主轴为减少热处理后的变形，或者需 要作轴向移动的主轴为了减少它的磨损时，则可选用合金钢。 要作轴向移动的主轴为了减少它的磨损时，则可选用合金钢。
2.主轴轴承的配置 主轴轴承的配置 在实际应用中， 在实际应用中，数控机床主轴轴承常见的配置有下列三种形 式。 所示为前支承采用双列圆柱滚子轴承和60 如图2-22所示为前支承采用双列圆柱滚子轴承和 0角接触 所示为前支承采用双列圆柱滚子轴承和 球轴承的组合，后支承采用成对角接触球轴承。 球轴承的组合，后支承采用成对角接触球轴承。 2-23所示为前支承采用高精度双列角接触轴承 所示为前支承采用高精度双列角接触轴承， 如图2-23所示为前支承采用高精度双列角接触轴承，后支 承采用单列角接触球轴承。 承采用单列角接触球轴承。 所示为前后支承采用双列和单列圆锥滚子轴承。 如图2-24所示为前后支承采用双列和单列圆锥滚子轴承。 所示为前后支承采用双列和单列圆锥滚子轴承 如图2-25为数控车床主轴，图2-26为卧式铣床主轴，图2为数控车床主轴， 为卧式铣床主轴， 如图 为数控车床主轴 为卧式铣床主轴 27卧式镗铣床主轴。 卧式镗铣床主轴。 卧式镗铣床主轴
（1）较高的主轴转速和较宽的调速范围并实现无级调速。 ）较高的主轴转速和较宽的调速范围并实现无级调速。 （2）较高的精度和较大的刚度。 ）较高的精度和较大的刚度。 （3）良好的抗振性和热稳定性。 ）良好的抗振性和热稳定性。 （4）为实现刀具的快速或自动装卸，数控机床主轴具有特 ）为实现刀具的快速或自动装卸， 有的刀具安装结构。 有的刀具安装结构。
