数控机床的主传动系统

第二章数控机床的结构模块2：机械结构一、数控机床结构要求与总体布局二、数控机床主运动的特点三、数控机床主轴的变速方式四、主轴部件本章内容一、数控机床结构要求机床本体是数控机床的主体部分。来自于数控装置的各种运动和动作指令，都必须由机床本体转换成真实的、准确的机械运动和动作，才能实现数控机床的功能，并保证数控机床的性能要求。数控机床的机床本体由下列各部分组成：（1）主传动系统，其功用是实现主运动（2）进给系统，其功用是实现进给运动（3）机床基础件，通常指床身、底座、立柱、滑座、工作台等。其功用是支承机床本体的零、部件，并保证这些零、部件在切削加工过程中占有的准确位置。（4）实现某些部件动作和某些辅助功能的装置，如液压、气动、润滑、冷却以及防护、排屑等装置。（5）实现工件回转、分度定位的装置和附件，如回转工作台。（6）刀库、刀架和自动换刀装置（7）自动托盘交换装置（8）特殊功能装置，如刀具破损检测、精度检测和监控装置等。其中，机床基础件、主传动系统、进给系统以及液压、润滑、冷却等辅助装置是构成数控机床的机床本体的基本部件，其他部件则按数控机床的功能和需要选用。尽管数控机床的机床本体的基本构成与传统的机床十分相似，但由于数控机床在功能和性能上的要求与传统机床存在着巨大的差距，所以数控机床的机床本体在总体布局、结构、性能上与传统机床有许多明显的差异。数控技术、伺服驱动技术的发展及在机床上的应用，为数控机床的自动化、高精度、高效率提供了可能性，但要将可能性变成现实，则必须要求数控机床的机械结构具有优良的特性才能保证。这些特征包括结构的静刚度、抗振性、热稳定性、低速运动的平稳性及运动时的摩擦特性、几何精度、传动精度等。1、提高机床结构的静刚度机床结构的静刚度是指在切削力和其他力的作用下，机床抵抗变形的能力。有标准规定数控机床的刚度系数应比类似的普通机床高50%。1）合理设计基础件的截面形状和尺寸机床在外力的作用下，各基础件将承受弯曲和扭转载荷，其弯曲和扭转变形的大小则取决于基础件的截面抗弯和抗扭惯性矩，抗弯、抗扭惯性矩大，变形则小，刚度就高。教材p56表3-1列出了在截面积相同（即重量相同）时，不同截面形状和尺寸的惯性矩。由表中数据可知：①在形状和截面积相同时，减小壁厚，加大截面轮廓尺寸，可大大增加刚度；②封闭截面的刚度远远高于不封闭截面的刚度；③圆形截面的抗扭刚度高于方形截面，抗弯刚度则低于方形截面；④矩形截面在尺寸大的方向具有很高的抗弯刚度。2）采用合理的结构布局，改善机床的受力状态，提高机床的静刚度如教材P59图3-4所示3）采采取补补偿构构件变变形的的结构构措施施在外力力作用用下，，机床床的变变形是是不可可避免免的，，如果果能采采取措措施使使变形形对加加工精精度的的影响响减小小，其其结果果相当当于提提高了了机床床的刚刚度。。依照照这一一思路路，产产生了了许多多补偿偿有关关零、、部件件的静静力变变形的的方法法，这这种方方法普普遍用用于补补偿因因自重重而引引起的的静力力变形形。如教材材P60图图3-6所所示。。2、提提高机机床结结构的的抗振振性机床的的振动动会在在被加加工工工件表表面留留下振振纹，，影响响工件件的表表面质质量，，严重重时则则使加加工过过程难难以进进行下下去。。机床床加工工时可可能产产生两两种形形式的的振动动：强强迫振振动和和自激激振动动。机机床的的抗振性性指的是是抵抗抗这两两种振振动的的能力力。提高机机床结结构抗抗振性性的措措施：：P623、减减小机机床的的热变变形热膨胀胀是各各种金金属和和非金金属材材料的的固有有特性性。机机床在在工作作时，，有许许多部部件和和部位位会产产生大大量热热量，，如电电机、、滚动动轴承承、切切屑以以及刀刀具与与工件件的切切削部部位、、液压压系统统等。。这些些产生生热量量的部部件和和部位位称为为热源源。热热源产产生的的热量量通过过传导导、对对流、、辐射射传递递给机机床的的各个个部件件，引引起温温升，，产生生膨胀胀。由由于热热源分分布不不均匀匀，各各热源源产生生的热热量不不等，，零部部件各各处质质量不不均匀匀，形形成机机床各各部位位温升升不一一致，，从而而产生生不均均匀的的温度度场合合不均均与的的热膨膨胀变变形，，以致致破坏坏刀具具与工工件的的正确确相对对位置置，影影响加加工精精度。。4、改改善运运动导导轨副副的摩摩擦特特性机床导导轨是是机床床基本本结构构的要要素之之一。。机床床的加加工精精度和和使用用寿命命很大大程度度上取取决于于机床床导轨轨的质质量，，而对对数控控机床床的导导轨则则有更更高的的要求求，如如：高高速进进给时时不振振动，，低速速进给给时不不爬行行；有有高的的灵敏敏度，，能在在重载载下长长期连连续工工作；；耐磨磨性要要高，，精度度保持持性要要好等等。这这些都都与导导轨副副的摩摩擦特特性有有关，，要求求摩擦擦系数数小，，静、、动摩摩擦系系数之之差小小。现现代数数控机机床采采用的的导轨轨主要要由塑料滑滑动导导轨、滚动导导轨和静压导导轨。二、数数控机机床的的总体体布局局数控车车床的的常用用布局局形式式卧式数数控镗镗铣床床（卧卧式加加工中中心））的常常用布布局形形式立式数数控镗镗铣床床（立立式加加工中中心））的常常用布布局形形式数控机机床交交换工工作台台的布布局高速加加工数数控机机床的的特殊殊布局局虚拟轴轴机床床1、数控车车床的的常用用布局局形式式平床身身斜床身身立式床床身图2-1数数控控车床床的三三种常常用布布局(a)平床床身布布局(b)斜床床身布布局(c)立式式床身身布局局常用布布局形形式这三种种布局局方式式各有有特点点，一一般经经济型型、普普及型型数控控车床床以及及数控控化改改造的的车床床，大大都采采用平平床身身；性性能要要求较较高的的中、、小规规格数数控车车床采采用斜斜床身身（有有的机机床是是用平平床身身斜滑滑板））；大大型数数控车车床或或精密密数控控车床床采用用立式式床身身。1）水水平床床身水平床床身的的工艺艺性好好，便便于导导轨面面的加加工。。水平平床身身配上上水平平放置置的刀刀架可可提高高刀架架的运运动精精度，，一般般可用用于大大型数数控车车床或或小型型精密密数控控车床床的布布局。。但是是水平平床身身由于于下部部空间间下，，故排排屑困困难。。从结结构尺尺寸上上看，，刀架架水平平放置置使得得滑板板横向向尺寸寸较长长，从从而加加大了了机床床宽度度方向向的结结构尺尺寸。。如下下图所所示：：2）斜斜床身身水平床床身配配置倾倾斜放放置的的滑板板，并并配置置倾斜斜式导导轨防防护罩罩，这这种布布局形形式一一方面面有水水平床床身工工艺性性好的的特点点，另另一方方面机机床宽宽度方方向的的尺寸寸较水水平配配置滑滑板的的要小小，且且排屑屑方便便。水水平床床身配配上倾倾斜放放置的的滑板板和斜斜床身身配置置斜滑滑板布布局形形式被被中、、小型型数控控车床床所普普遍采采用。。此两两种布布局形形式的的特点点是排排屑容容易，，热铁铁屑不不会堆堆积在在导轨轨上，，也便便于安安装自自动排排屑器器；操操作方方便，，易于于安装装机械械手，，以实实现单单机自自动化化；机机床占占地面面积小小，外外形简简单、、美观观，容容易实实现封封闭式式防护护。斜床身身其导导轨倾倾斜的的角度度分别别为30、、45、60、、75和90（（称为为立式式床身身）。。若倾倾斜角角度小小，排排屑不不便；；若倾倾斜角角度大大，导导轨的的导向向性差差，受受力情情况也也差。。导轨轨倾斜斜角度度的大大小还还会直直接影影响机机床外外形尺尺寸高高度与与宽度度的比比例。。综合合考虑虑上面面的因因素，，中小小规格格的数数控车车床其其床身身的倾倾斜角角度以以60为宜宜。2、卧卧式数数控镗镗铣床床（卧式加加工中中心）的常常用布布局形形式卧式数数控镗镗铣床床（卧卧式加加工中中心））的布布局形形式种种类较较多，，其主主要区区别在在于立立柱的的结构构形式式和X、Z坐标标轴的的移动动方式式上（（Y轴轴移动动方式式无区区别））。单立立柱柱框架架结结构构双双立立柱柱图2-2卧卧式式数数控控镗镗铣铣床床（（卧卧式式加加工工中中心心））常常见见的的布布局局形形式式常用用的的立立柱柱Z坐坐标标轴轴的的移移动动方方式式有有工工作作台台移移动动式式（（图图2-2a、、b））和和立立柱柱移移动动式式（（图图2-2c））两两种种。。以以上上基基本本形形式式通通过过不不同同组组合合，，还还可可以以派派生生其其他他多多种种变变形形，，如如X、、Z两两轴轴都都采采用用立立柱柱移移动动，，工工作作台台完完全全固固定定的的结结构构形形式式；；或或X轴轴为为立立柱柱移移动动、、Z轴轴为为工工作作台台移移动动的的结结构构形形式式等等。。图2-2卧式式数数控控镗镗铣铣床床（（卧卧式式加加工工中中心心））的的常常用用布布局局形形式式在图图2-2所所示示的的三三种种中中、、小小规规格格卧卧式式数数控控镗镗铣铣床床（（卧卧式式加加工工中中心心））常常见见的的布布局局形形式式中中，，图图2-2a所所示示的的结结构构形形式式和和传传统统的的卧卧式式镗镗床床相相同同，，多多见见于于早早期期的的数数控控机机床床或或数数控控化化改改造造的的机机床床；；图图2-2b所所示示的的采采用用了了框框架架结结构构双双立立柱柱、、Z轴轴工工作作台台移移动动式式布布局局，，为为中中、、小小规规格格卧卧式式数数控控机机床床常常用用的的结结构构形形式式。。图图2-2c所所示示的的采采用用了了T形形床床身身、、框框架架结结构构双双立立柱柱、、立立柱柱移移动动式式（（Z轴轴））布布局局，，为为卧卧式式数数控控机机床床典典型型结结构构。。框架架结结构构双双立立柱柱采采用用了了对对称称结结构构，，主主轴轴箱箱在在两两立立柱柱中中间间上上、、下下运运动动，，与与传传统统的的主主轴轴箱箱侧侧挂挂式式结结构构相相比比，，大大大大提提高高了了结结构构刚刚度度。。另另外外，，主主轴轴箱箱是是从从左左、、右右两两导导轨轨的的内内侧侧进进行行定定位位，，热热变变形形产产生生的的主主轴轴轴轴线线变变位位被被限限制制在在垂垂直直方方向向上上，，因因此此，，可可以以通通过过对对Y轴轴的的补补偿偿，，减减小小热热变变形形的的影影响响。。2.2.2卧卧式式数数控控镗镗铣铣床床（（卧式式加加工工中中心心）的的常常用用布布局局形形式式T形形床床身身布布局局可可以以使使工工作作台台沿沿床床身身做做X方方向向移移动动时时，，在在全全行行程程范范围围内内，，工工作作台台和和工工件件完完全全支支承承在在床床身身上上，，因因此此，，机机床床刚刚性性好好，，工工作作台台承承载载能能力力强强，，加加工工精精度度容容易易得得到到保保证证。。而而且且，，这这种种结结构构可可以以很很方方便便地地增增加加X轴轴行行程程，，便便于于机机床床品品种种的的系系列列化化、、零零部部件件的的通通用用化化和和标标准准化化。。立柱柱移移动动式式结结构构的的优优点点是是：：首首先先，，这这种种形形式式减减少少了了机机床床的的结结构构层层次次，，使使床床身身上上只只有有回回转转工工作作台台、、工工作作台台，，共共三三层层结结构构，，它它比比传传统统的的四四层层十十字字工工作作台台，，更更容容易易保保证证大大件件结结构构刚刚性性；；同同时时又又降降低低了了工工件件的的装装卸卸高高度度，，提提高高了了操操作作性性能能。。其其次次，，Z轴轴的的移移动动在在后后床床身身上上进进行行，，进进给给力力与与轴轴向向切切削削力力在在同同一一平平面面内内，，承承受受的的扭扭曲曲力力小小，，镗镗孔孔和和铣铣削削精精度度高高。。此此外外，，由由于于Z轴轴的的导导轨轨的的承承重重是是固固定定不不变变的的，，它它不不随随工工件件重重量量改改变变而而改改变变，，因因此此有有利利于于提提高高Z轴轴的的定定位位精精度度和和精精度度的的稳稳定定性性。。但但是是，，由由于于Z轴轴承承载载较较重重，，对对提提高高Z轴轴的的快快速速性性不不利利，，这这是是其其不不足足之之处处。。3、、立立式式数数控控镗镗铣铣床床（（立式式加加工工中中心心）的的常常用用布布局局形形式式立式式数数控控镗镗铣铣床床（（立立式式加加工工中中心心））的的布布局局形形式式与与卧卧式式数数控控镗镗铣铣床床类类似似，，图图2-3所所示示的的是是三三种种常常见见布布局局形形式式。。这三三种种布布局局形形式式中中，，图图2-3a所所示示的的结结构构形形式式是是常常见见的的工工作作台台移移动动式式数数控控镗镗铣铣床床（（立立式式加加工工中中心心））的的布布局局，，为为中中、、小小规规格格机机床床的的常常用用结结构构形形式式；；图图2-3C所所示示的的采采用用了了T形形床床身身，，X、、Y、、Z三三轴轴都都是是立立柱柱移移动动式式的的布布局局，，多多见见于于长长床床身身（（大大X轴轴行行程程））或或采采用用交交换换工工作作台台的的立立式式数数控控机机床床。。这这三三种种布布局局形形式式的的结结构构特特点点，，基基本本和和卧卧式式数数控控镗镗铣铣床床（（卧卧式式加加工工中中心心））的的对对应应结结构构相相同同。。同样，以上上基本形式式通过不同同组合，还还可以派生生其他多种种变形，如如X、Z两两轴都采用用立柱移动动、工作台台完全固定定的结构形形式，或X轴为立柱柱移动、Z轴为工作作台移动的的结构形式式等等。图2-3立立式数控镗镗铣床（立立式加工中中心）常见见的布局形形式图2-3立式数控镗镗铣床（立式加工中中心）的常用布布局形式4、数控机机床交换工工作台的布布局为了提高数数控机床的的加工效率率，在加工工中心上经经常采用双双交换工作作台，进行行工件的自自动交换，，以进一步步缩短辅助助加工时间间，提高机机床效率。。图2-4a是移动式式双交换工工作台布局局图，用于于工作台移移动式加工工中心。对对于图示的的初始状态态，其工作作过程是：：首先在ⅡⅡ工位工作作台上装上上工件，交交换开始后后，X轴自自动运动到到Ⅰ工位的的位置，并并松开工作作台夹紧机机构；交换换机构通过过液压缸或或辅助电动动机将机床床上的工作作台拉到ⅠⅠ工位上；；X轴再自自动运动到到Ⅱ工位的的位置，交交换机构将将装有工件件的Ⅱ工位位工作台送送到机床上上，并夹紧紧。在机床床进行工件件加工的同同时，操作作者可以在在Ⅰ工位装装卸工件，，准备第二二次交换。。这样就使使得工件的的装卸和机机床加工可可以同时进进行，节省省了加工辅辅助时间，，提高了机机床的效率率。图2-4所所示的是两两种常见的的双交换工工作台布局局形式4、数控机机床交换工工作台的布布局图2-4b是回转转式双交换换工作台布布局图，用用于立柱移移动式加工工中心。其其工作过程程是：首先先在Ⅱ工位位（装卸工工位）工作作台上装上上工件，交交换开始后后，Ⅰ工位位（加工工工位）的工工作台夹紧紧机构自动动松开；交交换回转台台抬起，进进行180º回转转，将Ⅱ工工位上工作作台转到ⅠⅠ工位的位位置，并夹夹紧。在机机床进行工工件加工的的同时，操操作者可以以在Ⅰ工位装卸工工件，准备备第二次交交换。回转式双交交换工作台台的优点是是交换速度度快，定位位精度高；；对冷却、、切屑的防防护容易；；缺点是结结构较复杂杂，占地面面积大。4、数控机机床交换工工作台的布布局此外，还有有一种通过过双工作区区，进行工工件交换的的布局形式式（如图2-5所示示），多用用于长床身身（X轴行行程在1500mm以上），，且X、Y、Z三轴轴都是立柱柱移动式的的加工中心心上。它的的基本结构构和立柱移移动式机床床完全相同同，区别仅仅在于利用用中间防护护，使机床床原工作台台分成了两两个相对独独立的操作作区域。其其工作过程程是：立柱柱首先运动动到Ⅰ区，，对安装在在该区的零零件进行正正常加工；；与此同时时，操作者者可以在ⅡⅡ区装卸工工件。在ⅠⅠ区的零件件加工完成成后，通过过X轴的快快速移动，，将立柱运运动到Ⅱ区区，进行ⅡⅡ区零件的的加工；操操作者可以以在Ⅰ区装装卸工件，，如此循环环。机床通通过电气控控制系统实实现严格的的互锁，对对于加工区区的防护门门也需要通通过机电联联锁装置予予以封闭，，确保机床床的安全性性、可靠性性。图2-5双双工作区区交换的布布局图图2-5双双工作区区交换的布布局图5、高速加加工数控机机床的特殊殊布局5、高速加加工数控机机床的特殊殊布局图6、虚拟轴轴机床三、数控机机床的主传传动系统主传动的基基本要求和和变速方式式主轴的联接接形式主轴部件的的支承主轴部件的的结构1、主传动动的基本要要求和变速速方式数控机床和和普通机床床一样，主主传动系统统也必须通通过变速，，才能使主主轴获得不不同的传递递，以适应应不同的加加工要求，，并且，在在变速的同同时，还要要求传递一一定的功率率和足够够的转矩，，满足切削削的需要。。数控机床作作为高度自自动化的设设备，它对对主传动系系统的基本本要求有以以下几点：：1)为了达达到最佳的的切削效果果，一般都都应在最佳佳的切削条条件下工作作，因此，，主轴一般般都要求能能自动实现现无级变速速。2)要求机机床主轴系系统必须具具有足够高高的转速和和足够大的的功率，以以适应高效效、高速的的加工需要要。1、主传动动的基本要要求和变速速方式3)为了降降低噪声、、减轻发热热、减少振振动，主传传动系统应应简化结构构，减少传传动件。4)在加工工中心上，，还必须具具有安装道道具和刀具具交换所需需要的自动动夹紧装置置，以及主主轴定向准准停装置，，以保证刀刀具和主轴轴、刀库、、机械手的的正确啮合合。5)为了扩扩大机床的的功能，实实现对C轴轴的控制，，主轴还需需安装位置置检测装置置，以便实实现对主轴轴位置的控控制。数控机床的的变速是按按照控制指指令自动进进行的，因因此变速机机构必须适适应自动操操作的再求求。故大多多数数控机机床采用无无级变速系系统，数控控机床主传传动系统主主要有以下下三种配置置方式。数控机床的的主传动要要求较大的的调速范围围，以保证证加工时能能选用合理理的切削用用量，从而而获得最佳佳的生产率率、加工精精度和表面面质量。1、主传动动的基本要要求和变速速方式这种配置方方式大、中中型数控机机床采用较较多。它通过少数数几对齿轮轮降速，使使之成为分分段无级变变速，确保保低速时的的扭矩，以以满足主轴轴输出扭矩矩特性的要要求。但有一部分分小型数控控机床也采采用这种传传动方式，，以获得强强力切削时时所需要的的扭矩。滑移齿轮的的移位大都都采用液压压拨叉或直直接由液压压缸带动齿齿轮来实现现。（1）带有有变速齿轮轮的主传动动（如图））主要应用在在小型数控控机床上，，可以避免免齿轮传动动时引起的的振动和噪噪声，但它它只能适用用于低扭矩矩特性要求求的主轴。。（2）通过过带传动的的主传动（（如图）同步带的结结构和传动动如图所示示。带的工工作面及带带轮外圆上上均制成齿齿形，通过过带轮与轮轮齿相嵌合合，作无滑滑动的啮合合传动。带内采用了了承载后无无弹性伸长长的材料作作强力层，，以保持带带的节距不不变，使主主、从动带带轮可作无无相对滑动动的同步传传动。同步带传动动是一种综综合了带、、链传动优优点的新型型传动。这种主传动动方式大大大简化了主主轴箱体与与主轴的结结构，有效效地提高了了主轴部件件的刚度，，但主轴输输出扭矩小小，电动机机发热对主主轴的精度度影响较大大。（3）由调调速电动机机直接驱动动的主传动动（如图））从直流主轴轴电动机的的速度与转转矩关系图图中可以看看出，在低低于额定转转速时为恒恒转矩输出出，高于额额定转矩时时为恒功率率输出。使用这种电电动机可实实现纯电气气定向，而而且主轴的的控制功能能可以很容容易与数控控系统相连连接并实现现修调输入入、速度和和负载测量量输出等。。（4）采用用电主轴在高速加工工机床上，，大多数使使用电动机机转子和主主轴一体的的电主轴，，可以使主主轴达到每每分钟数万万转、甚至至十几万转转的高速，，主轴传动动系统的结结构更简单单，刚性更更好。车床用电主主轴铣床用电主主轴机床的主轴轴部件是机机床重要部部件之一，，它带动工工件或刀具具执行机床床的切削运运动，因此此数控机床床主轴部件件的精度，，抗振性和和热变形对对加工质量量有直接的的影响，由由于数控机机床在加工工过程中不不进行人工工调整，这这些影响就就更为严重重。所以：：2、主轴部部件主轴在结构构上要处理理好卡盘或或刀具的装装卡，主轴的卸荷荷，主轴轴承的的定位和间间隙调整，，主轴部件的的润滑和密密封等一系系列问题。。对于数控镗镗铣床的主主轴为实现现刀具的快快速或自动动装卸，主主轴上还必必须设计有有刀具的自自动装卸，，主轴定向向停止和主主轴孔内的的切屑清除除装置。数控机床的的主轴部件件主要有以以下几个部部分：主轴轴本体及密密封装置、、支承主轴轴的轴承、、配置在主主轴内部的的刀具卡进进及吹屑装装置、主轴轴的准停装装置等。1）主轴本本体①主轴端部部的结构形形状

（见见P88图图4-5））②主轴的材材料和热处处理2）数控机机床的主轴轴轴承3）轴承的的配置合理配置轴轴承,可以以提高主轴轴精度,降降低温升,简化支承承结构。在在数控机床床上配制轴轴承时,前前后轴承都都应能承受受径向载荷荷,支承间间的距离要要选择合理理,并根据据机床的实实际情况配配制轴向力力的轴承。。在图（a)所示的配配置形式中中，前支承承采用双列列短圆柱滚滚子轴承和和60°角角接触球轴轴承组合，，承受径向向载荷和轴轴向载荷，，后支承采采用成对角角接触球轴轴承，这种种配置可提提高主轴的的综合刚度度，满足强强力切削的的要求，普普遍应用于于各类数控控机床。在图(b)所示的配配置形式中中，前轴承承采用角接接触球轴承承，由2~3个轴承承组成一套套，背靠背背安装，承承受径向载载荷和轴向向载荷，后后支承采用用双列短圆圆柱滚子轴轴承，这种种配置适用用于高速、、重载的主主轴部件。。在图(c)所示前后后支承均采采用成对角角接触球轴轴承，以承承受径向载载荷和轴向向载荷，这这种配置适适用于高速速、轻载荷荷精密的数数控机床主主轴。在图(d)所示前支支承采用双双列圆锥滚滚子轴承，，承受径向向载荷和轴轴向载荷，，后支承采采用单列圆圆锥滚子轴轴承，这种种配置可承承受重载荷荷和较强的的动载荷，，安装与调调整性能好好，但主轴轴转速和精精度的提高高受到限制制，适用于于中等精度度，低速与与重载荷的的数控机床床主轴。在自动换刀刀的数控机机床中为了了实现刀具具在主轴内内的自动装装卸，其主主轴必须设设计有刀具具的自动夹夹紧机构，，如图所示示。3、主轴内内刀具的自自动夹紧和和切屑清除除装置刀杆采用7：24的的大锥度锥锥柄，采用用大锥度的的锥柄既有有利于定心心，也为松松夹带来了了方便。在锥柄的尾端端轴颈被拉紧紧的同时，通通过锥柄的定定心和摩擦作作用将刀杆夹夹紧于主轴的的端部。在蝶形弹簧8的作用下，，拉杆7始终终保持约10000N的的拉力；并通通过拉杆右端端的钢球6将将刀杆的尾部部轴颈拉紧。。换刀时首先将将压力油通入入主轴尾部的的液压缸左腔腔，活塞1推推动拉杆7向向有移动，将将刀柄松开，，同时使蝶形形弹簧8压紧紧。拉杆7的右移移使右端的钢钢球6位于套套筒的喇叭口口处，消除了了刀杆上的拉拉力。当拉杆继续右右移时，喷气气嘴的端部把把刀具顶松，，使机械手方方便地取出刀刀杆。机械手将应换换刀具装入后后，电磁换向向阀动作使压压力油通入油油缸右腔，活活塞1向左退退回原位，蝶蝶形弹簧复原原又将刀杆拉拉紧、螺旋弹弹簧2使活塞塞1在液压缸缸右腔无压力力油时也始终终退在最左端端。当活塞处于左左右两个极限限位置时，相相应限位开关关12、13发出松开和和夹紧的信号号。自动清除主轴轴孔内的灰尘尘和切屑是换换刀过程中的的一个不容忽忽视的问题。。如果主轴锥孔孔中落入了切切屑、灰尘或或其它污物，，在拉紧刀杆杆时，锥孔表表面和刀杆的的锥柄就会被被划伤，甚至会使刀杆杆发生偏斜，，破坏了刀杆杆的正确定位位，影响零件的加加工精度，甚甚至会使零件件超差报废。。为了保持主轴轴锥孔的清洁洁，常采用的的方法是使用用压缩空气吹吹屑。如图所示活塞塞1的心部钻钻有压缩空气气通道，当活活塞向左移动动时，压缩空空气经过活塞塞由主轴孔内内的空气嘴喷喷出，将锥孔孔清理干净。。为了提高吹屑屑效率，喷气气小孔要有合合理的喷射角角度，并均匀匀布置。图4为自动动换刀数控立立式镗铣床的的主轴部件结结构图：刀杆杆采用7:24的大锥度度锥柄，既有有利于定心，，也为松夹带带来了方便。。在锥柄的尾尾端轴颈被拉拉紧的同时，，通过锥柄的的定心和摩擦擦作用将刀杆杆夹紧于主轴轴的端部。在在碟形弹簧5的作用下，，拉杆4始终终保持约10000N的的拉力，并通通过拉杆右端端的钢球12将刀杆的尾尾部轴颈拉紧紧。换刀时首首先将压力油油通入主轴尾尾部的液压缸缸7左腔，液液压缸活塞6推动拉杆4向右移动。。将刀柄松开开，同时使碟碟形弹簧5压压紧。拉杆4的右移使右右端的钢球12位于套筒筒的喇叭口处处，消除了刀刀杆上的拉力力。当拉杆继继续右移时，，喷气嘴的端端部把刀具顶顶松，使机械械手可方便地地取出刀杆。。机械手将应应换刀具装入入后，电磁换换向阀动作使使压力油通入入液压缸右腔腔，液压缸活活塞6向左退退回原位，碟碟形弹簧复原原又将刀杆拉拉紧。螺旋弹弹簧11使液液压缸活塞6在液压缸右右腔无压力时时也始终退在在最左端，当当活塞处于左左右两个极限限位置时，相相应限位行程程开关8、10发出松开开和夹紧的信信号。在数控镗床床、数控铣铣床和以镗镗铣为主的的加工中心心上，为了了实现自动动换刀，使使机械手准准确地将刀刀具装入主主轴孔中，，刀具的键键槽必须与与主轴的键键位在周向向对准；在在镗削加工工退刀时，，要求刀具具向刀尖反反方向径向向移动一段段距离后才才能退出，，以免划伤伤工件，这这都需要主主轴具有周周向定位功功能；另外外，一些特特殊工艺要要求情况下下，如在通通过前壁小小孔镗内壁壁的同轴大大孔，或进进行反倒角角等加工时时，也要求求主轴实现现准停，使使刀尖停在在一个固定定的方位上上，以便主主轴偏移一一定尺寸后后，使大切切削刃能通通过前壁小小孔进入箱箱体内对大大孔进行镗镗削，所以以在主轴上上必须设有有准停装置置。目前，主轴轴准停装置置很多，主主要分为机机械式和电电气式两种种。4、主轴准停装置1)、定位位盘准停原原理示意图图传统的做法法是采用机机械挡块等等来定向。。图2为V形槽轮定定位盘准停停装置原理理图，在主主轴上固定定一个V形形槽轮定位位盘，使V形槽与主主轴上的端端面键保持持所需要的的相对位置置关系。当当主轴需要要停车换刀刀时，发出出降速信号号，主轴转转换到最低低速运转，，延时继电电器开始动动作，并延延时4s～～6s后，，无触点开开关1接接通电源，，当主轴转转到图示位位置即V形槽轮定定位盘3上的感应应块2与无无触点开关关1相接触触后发出信信号，使主主轴电动机机停转。另另一延时继继电器延时时0.2s～0.4s后，压压力油进入入定位液压压缸4下腔腔，使定向向活塞向左左移动，当当定向活塞塞上的定向向滚轮5顶入定位位盘的V形槽内时时，行程开开关LS2发出信信号，主轴轴准停完成成。若延时时继电器延延时1s后后行程开关关LS2仍仍不发信号号，说明准准停没完成成，需使定定向活塞6后退，重重新准停。。当活塞杆杆向右移到到位时，行行程开关LS1发出出定向滚轮轮5退出凸凸轮定