1 序言
數控車床是高度自動化工具機，數控車床主傳動系統的特點是：①工具機有足夠高的轉速和大的功率，以適應高效率加工的需要；②主軸轉速的變換迅速可靠，一般能自動變速；③主軸應有足夠高的剛度和迴轉精度；④主軸轉速範圍應很廣，如對鋁合金材料的高速切削，幾乎沒有上限的限制，主軸最高轉速取決於主傳動系統中傳動元件的允許極限(如主軸軸承允許的極限轉速)，而最低轉速則根據加工不鏽鋼等難加工材料的要求來確定。現以ds11型全功能數控車床為例，介紹主傳動系統的設計。
2 車床主傳動方式的選擇
圖1 ds11主傳動系統圖
圖1是該車床主傳動系統圖，主傳動採用分離傳動。運動是從15kw的直流主電機經三角皮帶傳至變速箱，通過齒輪變速使主軸獲得4級固定轉速，再由主電機調速使主軸轉速達到26～2360r/min，在4檔範圍內均可進行恆速切削。主軸的4級機械變速是用油缸推動滑移齒輪來實現的。
在變速時，主電機低速轉動。齒輪嚙合後壓上行程開關。同時發令，使電機停止搖擺，並啟動主軸運動。
當改變主電機旋轉方向時，可以得到相同的主軸正、反轉。螺紋切削是通過與主軸1∶1傳動的主軸脈衝發生器發出同步脈衝訊號來實現的。
變速箱固定在主軸箱上，靠法蘭盤定心。法蘭盤內孔與主軸的中間軸承外圓相配，法蘭盤外圓與變速箱體孔相配，以保證主軸三個軸承孔同心，並使齒輪正確嚙合。這種分離傳動將變速箱直接把在主軸箱上，即變速齒輪直接傳動主軸，省去皮帶傳動的中間環節，使結構緊湊。
同時，主軸與變速齒輪分裝於兩箱，以達到分離、減少主軸的熱變形、提高主軸的剛性和精度的目的。
3 功率扭矩特性
圖2是功率扭矩特性及轉速圖。主電機的最高轉速為3500r/min，額定轉速為1160r/min，恆功率調速範圍為3，皮帶輪的傳動比為133∶236。變速箱中齒輪傳動比見圖2。
由功率特性曲線可見，功率曲線重合，無缺口，即在計算轉速142r/min以上，均可達到最大功率13kw(機械效率0.87)。但功率曲線重合部分太多，有些浪費。
圖2 ds11轉速與功率扭矩特性圖
4 主軸元件的設計
圖3是主軸結構圖。主軸為三支承，前、中軸承在主軸箱內，是主要支承，後軸承在變速箱中，是輔助支承。前軸承是nn3024skm-sp及234424ma-sp，中間軸承為nn3022skm-cp。
這種軸承配列具有很高的剛性，軸向力及徑向力分別由不同的軸承負擔，軸向熱膨脹可由圓柱滾子軸承吸收。後軸承是向心球軸承d220。由於三個軸承孔的同軸度很難保證，所以後軸承與箱體孔的配合較鬆，前、中軸承用長效潤滑脂潤滑，並用主軸中間的兩個背帽調節。
主軸前端的兩個半圓墊在裝配時配磨，用來調整前軸承的預負荷。主軸孔徑為φ70。
圖3 ds11主軸結構圖
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