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4.1概述概述4.2加工中心的传动系统加工中心的传动系统4.3加工中心自动换刀装置加工中心自动换刀装置4.4加工中心支承系统加工中心支承系统4.5对刀装置对刀装置.加工中心的特点加工中心的特点.加工中心的工作原理加工中心的工作原理.加工中心的组成及系统型谱加工中心的组成及系统型谱.加工中心的分类加工中心的分类4.1.1加工中心的特点加工中心的特点1958 年世界上第一台加工中心在美国由卡尼年世界上第一台加工中心在美国由卡尼 特雷克特雷克（Kcarney&Trecker)公司制造出来。加工中心与普通公司制造出来。加工中心与普通数控机床的区别主要在于它能在一台机床上完成由多台机数控机床的区别主要在于它能在一台机床上完成由多台机床才能完成的工作。加工中心包括以下内容：床才能完成的工作。加工中心包括以下内容：1）加工中心是在数控镗床、数控铣床或数控车床的）加工中心是在数控镗床、数控铣床或数控车床的基础上增加自动换刀装置，使工件在机床工作台上装夹后，基础上增加自动换刀装置，使工件在机床工作台上装夹后，可以连续完成对工件表面自动进行钻孔、扩孔、铰孔、镗可以连续完成对工件表面自动进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻螺纹、铣削等多工步的加工，工序高度集中。孔、攻螺纹、铣削等多工步的加工，工序高度集中。2）加工中心一般带有回转工作台或主轴箱可旋转一）加工中心一般带有回转工作台或主轴箱可旋转一定角度，从而使工件一次装夹后，自动完成多个平面或多定角度，从而使工件一次装夹后，自动完成多个平面或多个角度位置的多工序加工。个角度位置的多工序加工。3）加工中心能自动改变机床主轴转速、进给量和刀）加工中心能自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助机能。具相对工件的运动轨迹及其他辅助机能。4）加工中心如果带有交换工作台，工件在工作位置）加工中心如果带有交换工作台，工件在工作位置的工作台进行加工的同时，另外的工件在装卸位置的工作的工作台进行加工的同时，另外的工件在装卸位置的工作台上进行装卸，不影响正常的加工工作，工作效率高。台上进行装卸，不影响正常的加工工作，工作效率高。由于加工中心具有上述机能，因而可以大大减少工由于加工中心具有上述机能，因而可以大大减少工件装夹、测量和机床的调整时间，减少工件的周转、搬件装夹、测量和机床的调整时间，减少工件的周转、搬运和存放时间，使机床的切削时间利用率高于普通机床运和存放时间，使机床的切削时间利用率高于普通机床34 倍，具有较好的加工一致性，它与单机、人工操作倍，具有较好的加工一致性，它与单机、人工操作方式比较，能排除工艺流程中人为的干扰因素；高的生方式比较，能排除工艺流程中人为的干扰因素；高的生产率和质量稳定性，尤其是加工形状比较复杂、精度要产率和质量稳定性，尤其是加工形状比较复杂、精度要求较高、品种更换频繁的工件时，更具有良好的经济性。求较高、品种更换频繁的工件时，更具有良好的经济性。所以说，加工中心不仅提高了工件的加工精度，而且是所以说，加工中心不仅提高了工件的加工精度，而且是数控机床中生产率和自动化程度最高的综合性机床。数控机床中生产率和自动化程度最高的综合性机床。由于电子技术的迅速发展，各种性能良好的传感器由于电子技术的迅速发展，各种性能良好的传感器的出现和运用，使加工中心的功能日趋完善。这些功能的出现和运用，使加工中心的功能日趋完善。这些功能包括：刀具寿命的监测功能，刀具磨损和损伤的监测功包括：刀具寿命的监测功能，刀具磨损和损伤的监测功能，切削状态的监测功能，切削异常的监测、报警和自能，切削状态的监测功能，切削异常的监测、报警和自动停机功能，自动检测和自我诊断功能及自适应控制功动停机功能，自动检测和自我诊断功能及自适应控制功能等。加工中心还与载有随行夹具的自动托板有机连接，能等。加工中心还与载有随行夹具的自动托板有机连接，并能进行切屑自动处理，使得加工中心已成为柔性制造并能进行切屑自动处理，使得加工中心已成为柔性制造系统、计算机集成制造系统和自动化工厂的关键设备和系统、计算机集成制造系统和自动化工厂的关键设备和基本单元。基本单元。4.1.2 加工中心的工作原理加工中心的工作原理加工中心的工作原理是根据零件图样制定工艺加工中心的工作原理是根据零件图样制定工艺方案，采用手工或计算机自动编制零件加工程序，方案，采用手工或计算机自动编制零件加工程序，把零件所需的机床各种动作及全部工艺参数变成机把零件所需的机床各种动作及全部工艺参数变成机床数控装置能接受的信息代码，并把这些代码存储床数控装置能接受的信息代码，并把这些代码存储在信息载体上，将信息载体送到输入装置，读出信在信息载体上，将信息载体送到输入装置，读出信息并送入数控装置。以上是最常用的程序输入方法。息并送入数控装置。以上是最常用的程序输入方法。另一种方法是利另一种方法是利 用计算机和加工中心直接进行通信，用计算机和加工中心直接进行通信，实现零件程序的输入和输出。实现零件程序的输入和输出。进入数控装置的信息，经过一系列处理和进入数控装置的信息，经过一系列处理和运算转变为脉冲信号。有的信号送到机床的伺运算转变为脉冲信号。有的信号送到机床的伺服系统，通过伺服机构进行转换和放大，再经服系统，通过伺服机构进行转换和放大，再经过传动机构，驱动机床有关零部件，使刀具和过传动机构，驱动机床有关零部件，使刀具和工件严格执行零件程序所规定的相应运动。还工件严格执行零件程序所规定的相应运动。还有的信号送到可编程序控制器中用以顺序控制有的信号送到可编程序控制器中用以顺序控制机床的其他辅助动作，实现刀具自动更换。机床的其他辅助动作，实现刀具自动更换。4.1.3 加工中心的组成及系列型谱加工中心的组成及系列型谱加工中心的组成随机床的类别、功能、参数的不同而加工中心的组成随机床的类别、功能、参数的不同而有所不同，机床本身分基本部件和选择部件，数控系统有有所不同，机床本身分基本部件和选择部件，数控系统有基本功能和选用功能，机床参数有主参数和其他参数。机基本功能和选用功能，机床参数有主参数和其他参数。机床制造厂可根据用户提出的要求进行生产，但同类机床产床制造厂可根据用户提出的要求进行生产，但同类机床产品的基本功能和部件组成一般差别不大。图品的基本功能和部件组成一般差别不大。图41 为卧式为卧式加工中心的组成部件示意图。加工中心的组成部件示意图。加工中心的系列尺寸有优先数系。对于卧式加加工中心的系列尺寸有优先数系。对于卧式加工中心来说，一般以分度工作台的边长尺寸为其主工中心来说，一般以分度工作台的边长尺寸为其主参数，如参数，如320 x 320、400 x400、500 x500、630 x 630、800 x800、1000 x1000、1250 xl250 等，单位等，单位为为mm。对于立式加工中心，工作台宽度一般取优先数对于立式加工中心，工作台宽度一般取优先数系，长度按实际要求而定，如系，长度按实际要求而定，如320 x1000、400 x1000、500 x1000、630 x1200、800 x1500，单位为，单位为mm。型谱一般按生产厂家的习惯或特长来选取。型谱一般按生产厂家的习惯或特长来选取。如铣床生产厂家，一般套用铣床型谱，取名为如铣床生产厂家，一般套用铣床型谱，取名为XHxxx，如，如XH754、XH716 等；而镗床生产等；而镗床生产厂家则套用镗床型谱，取名为厂家则套用镗床型谱，取名为TH x x xx，如，如TH6350；与国外合作生产或供出口的加工中；与国外合作生产或供出口的加工中心，则直接采用国外厂家规定的名称，如心，则直接采用国外厂家规定的名称，如SALON3、RE5020 等。等。尽管出现了各种类型的加工中心，外形结构各异，尽管出现了各种类型的加工中心，外形结构各异，但从总体来看大体上由以下几大部分组成：但从总体来看大体上由以下几大部分组成：（l）基础部件）基础部件由床身、立柱和工作台等大件组成，是加工中心由床身、立柱和工作台等大件组成，是加工中心的基础构件，它们可以是铸铁件，也可以是焊接钢结的基础构件，它们可以是铸铁件，也可以是焊接钢结构件，均要承受加工中心的静载荷以及在加工时的切构件，均要承受加工中心的静载荷以及在加工时的切削载荷。故必须是刚度很高的部件，亦是加工中心质削载荷。故必须是刚度很高的部件，亦是加工中心质量和体积最大的部件。量和体积最大的部件。（2）主轴组件）主轴组件它由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零它由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零件组成。其起动、停止和转动等动作均由数控系统控件组成。其起动、停止和转动等动作均由数控系统控制，并通过装在主轴上的刀具参与切削运动，是切削制，并通过装在主轴上的刀具参与切削运动，是切削加工的功率输出部件，主轴是加工中心的关键部件，加工的功率输出部件，主轴是加工中心的关键部件，其结构优劣对加工中心的性能有很大的影响。其结构优劣对加工中心的性能有很大的影响。（3）控制系统）控制系统单台加工中心的数控部分是由单台加工中心的数控部分是由CNC 装置、可编装置、可编程序控制器、伺服驱动装置以及电动机等部分组成。程序控制器、伺服驱动装置以及电动机等部分组成。它们是加工中心执行顺序控制动作和完成加工过程它们是加工中心执行顺序控制动作和完成加工过程中的控制中心。中的控制中心。CNC 系统一般由中央处理器、存储器和输入、系统一般由中央处理器、存储器和输入、输出接口组成。中央处理器又由存储器、运算器、输出接口组成。中央处理器又由存储器、运算器、控制器和总线组成。控制器和总线组成。CNC 系统主要特点是输入存储、系统主要特点是输入存储、数据处理、插补运算以及机床各种控制功能都通过数据处理、插补运算以及机床各种控制功能都通过计算机软件来完成，能增加很多逻辑电路中难以实计算机软件来完成，能增加很多逻辑电路中难以实现的功能。计算机与其他装置之间可通过接口设备现的功能。计算机与其他装置之间可通过接口设备连接。当控制对象改变时，只需改变软件与接口。连接。当控制对象改变时，只需改变软件与接口。（4）伺服系统）伺服系统伺服系统的作用是把来自数控装置的伺服系统的作用是把来自数控装置的信号转换为机床移动部件的运动，其性能信号转换为机床移动部件的运动，其性能是决定机床的加工精度、表面质量和生产是决定机床的加工精度、表面质量和生产效率的主要因素之一。加工中心普遍采用效率的主要因素之一。加工中心普遍采用半闭环、闭环和混合环三种控制方式。半闭环、闭环和混合环三种控制方式。（5）自动换刀装置）自动换刀装置它由刀库、机械手和驱动机构等部件组成。刀库是它由刀库、机械手和驱动机构等部件组成。刀库是存放加工过程所使用的全部刀具的装置。刀库有盘式、存放加工过程所使用的全部刀具的装置。刀库有盘式、鼓式和链式等多种形式，容量从几把到几百把，当需换鼓式和链式等多种形式，容量从几把到几百把，当需换刀时，根据数控系统指令，由机械手（或通过别的方式）刀时，根据数控系统指令，由机械手（或通过别的方式）将刀具从刀库取出装入主轴中，机械手的结构根据刀库将刀具从刀库取出装入主轴中，机械手的结构根据刀库与主轴的相对位置及结构的不同也有多种形式，如单臂与主轴的相对位置及结构的不同也有多种形式，如单臂式、双臂式、回转式和轨道式等等。有的加工中心不用式、双臂式、回转式和轨道式等等。有的加工中心不用机械手而利用主轴箱或刀库的移动来实现换刀。机械手而利用主轴箱或刀库的移动来实现换刀。尽管换刀过程、选刀方式、刀库结构、机械手类型尽管换刀过程、选刀方式、刀库结构、机械手类型等各不相同，但都是在数控装置及可编程序控制器控制等各不相同，但都是在数控装置及可编程序控制器控制下，由电动机和液压或气动机构驱动刀库和机械手实现下，由电动机和液压或气动机构驱动刀库和机械手实现刀具的选择与交换，当机构中装入接触式传感器时，还刀具的选择与交换，当机构中装入接触式传感器时，还可实现对刀具和工件误差的测量。可实现对刀具和工件误差的测量。（6）辅助系统）辅助系统包括润滑、冷却、排屑、防护、液压和随机检测包括润滑、冷却、排屑、防护、液压和随机检测系统等部分。辅助系统虽不直接参加切削运动，但对系统等部分。辅助系统虽不直接参加切削运动，但对加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起到保障作加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起到保障作用，因此，也是加工中心不可缺少的部分。用，因此，也是加工中心不可缺少的部分。（7）自动托盘更换系统）自动托盘更换系统有的加工中心为进一步缩短非切削时间，配有两有的加工中心为进一步缩短非切削时间，配有两个自动交换工件托盘，一个安装在工作台上进行加工，个自动交换工件托盘，一个安装在工作台上进行加工，另一个则位于工作台外进行装卸工件。当完成一个托另一个则位于工作台外进行装卸工件。当完成一个托盘上的工件加工后，便自动交换托盘，进行新零件的盘上的工件加工后，便自动交换托盘，进行新零件的加工，这样可减少辅助时间，提高加工工效。加工，这样可减少辅助时间，提高加工工效。4.1.4 加工中心的分类加工中心的分类1 按照机床形态分类按照机床形态分类可分为卧式、立式、龙门式和万能加工中心等。可分为卧式、立式、龙门式和万能加工中心等。（）卧式加工中心（）卧式加工中心是指主轴轴线水平设置的加工中心。卧式加工中心有是指主轴轴线水平设置的加工中心。卧式加工中心有多种形式，如固定立柱式或固定工作台式。固定立柱式的多种形式，如固定立柱式或固定工作台式。固定立柱式的卧式加工中心的立柱不动，其主轴箱在立柱上作上、下移卧式加工中心的立柱不动，其主轴箱在立柱上作上、下移动，而工作台可在两个水平方向移动；固定工作台式的卧动，而工作台可在两个水平方向移动；固定工作台式的卧式加工中心的三个坐标方向的运动由立柱和主轴箱的移动式加工中心的三个坐标方向的运动由立柱和主轴箱的移动来定位，安装工件的工作台是固定不动的（指直线运动）。来定位，安装工件的工作台是固定不动的（指直线运动）。卧式加工中心一般具有卧式加工中心一般具有35 个运动坐标轴，常见的是三个运动坐标轴，常见的是三个直线运动坐标轴和一个回转运动坐标轴（回转工作台）个直线运动坐标轴和一个回转运动坐标轴（回转工作台）,它能在工件一次装夹后完成除安装面和顶面以外的其余四它能在工件一次装夹后完成除安装面和顶面以外的其余四个面的加工，最适合加工箱体类工件。它与立式加工中心个面的加工，最适合加工箱体类工件。它与立式加工中心相比，结构复杂、占地面积大，质量大，价格亦高。相比，结构复杂、占地面积大，质量大，价格亦高。（2）立式加工中心）立式加工中心其主轴的轴线为垂直设置，结构多为固定立其主轴的轴线为垂直设置，结构多为固定立柱式，工作台为十字滑台，适合加工盘类零件，柱式，工作台为十字滑台，适合加工盘类零件，一般具有三个直线运动坐标轴，并可在工作台上一般具有三个直线运动坐标轴，并可在工作台上安置一个水平轴的数控转台（第四轴）来加工螺安置一个水平轴的数控转台（第四轴）来加工螺旋线类零件。立式加工中心结构简单，占地面积旋线类零件。立式加工中心结构简单，占地面积小，价格低，配备各种附件后，可进行大部分工小，价格低，配备各种附件后，可进行大部分工件的加工。件的加工。（3）龙门式加工中心）龙门式加工中心形状与龙门铣床相似，主轴多为垂直设置，形状与龙门铣床相似，主轴多为垂直设置，带有自动换刀装置，带有可换的主轴头附件，带有自动换刀装置，带有可换的主轴头附件，数控装置的软件功能也较齐全，能够一机多用，数控装置的软件功能也较齐全，能够一机多用，尤其适用于大型或形状复杂的工件，如航天工尤其适用于大型或形状复杂的工件，如航天工业及大型汽轮机上的某些零件的加工。业及大型汽轮机上的某些零件的加工。（4）五面加工中心）五面加工中心具有立式和卧式加工中心的功能，在工具有立式和卧式加工中心的功能，在工件一次装夹后，能完成除安装面外的所有五件一次装夹后，能完成除安装面外的所有五个面的加工，这种加工方式可以使工件的形个面的加工，这种加工方式可以使工件的形状误差降到最低；省去二次装夹工件，从而状误差降到最低；省去二次装夹工件，从而提高生产效率，降低加工成本。提高生产效率，降低加工成本。常见的五面加工中心有两种形式：一种是主轴常见的五面加工中心有两种形式：一种是主轴可作可作900旋转，既可像卧式加工中心那样切削，也可旋转，既可像卧式加工中心那样切削，也可像立式加工中心那样切削；另一种是工作台可带着像立式加工中心那样切削；另一种是工作台可带着工件作工件作900旋转，而主轴不改变方向来完成五面加工。旋转，而主轴不改变方向来完成五面加工。但是，无论哪种形式的五面加工中心都存在结构复但是，无论哪种形式的五面加工中心都存在结构复杂、造价高的缺点。这类加工中心由于加工方式转杂、造价高的缺点。这类加工中心由于加工方式转换时，受机械结构的限制，使可加工空间受到一定换时，受机械结构的限制，使可加工空间受到一定限制，故其加工范围比同规格的加工中要小，而机限制，故其加工范围比同规格的加工中要小，而机床的占地面积却大。床的占地面积却大。正是由于五面加工中心的制造技术复杂，成高，所正是由于五面加工中心的制造技术复杂，成高，所以它的使用和主产在数量上远不如其他类型的加工中心。以它的使用和主产在数量上远不如其他类型的加工中心。目前已有立、卧两个主轴的加工中心；主轴或工作台可目前已有立、卧两个主轴的加工中心；主轴或工作台可连续旋转的连续旋转的5 坐标、坐标、6 坐标或多坐标加中心，工件一次装坐标或多坐标加中心，工件一次装卡能完成除安装面外的全方位加工。卡能完成除安装面外的全方位加工。5 轴加工中心如图轴加工中心如图42所示。所示。（5）虚轴加工中心）虚轴加工中心如图如图4-3 所示。虚轴加工中心改变了以往传统机床的结所示。虚轴加工中心改变了以往传统机床的结构，通过连杆运动，实现主轴多自由度的运动，完成对工构，通过连杆运动，实现主轴多自由度的运动，完成对工件复杂曲面的加工。件复杂曲面的加工。2、按加工中心机床的功用分类、按加工中心机床的功用分类（l）镗铣加工中心机床主要用于镗削、铣削、钻孔、）镗铣加工中心机床主要用于镗削、铣削、钻孔、扩孔、铰孔及攻螺纹等工序，特别适合于加工箱体类及扩孔、铰孔及攻螺纹等工序，特别适合于加工箱体类及型面复杂、工序集中的零件。一般将此类机床简称为加型面复杂、工序集中的零件。一般将此类机床简称为加工中心。工中心。（2）钻削加工中心机床主要用于钻孔，也可进行小）钻削加工中心机床主要用于钻孔，也可进行小面积的端铣。面积的端铣。（3）车削加工中心机床除用于加工轴类零件外，还）车削加工中心机床除用于加工轴类零件外，还进行铣（如铣扁、角等）、钻（如钻横向孔）等工序。进行铣（如铣扁、角等）、钻（如钻横向孔）等工序。3、按换刀形式分类、按换刀形式分类（1）带刀库、机械手的加工中心）带刀库、机械手的加工中心加工中心的换刀装置（加工中心的换刀装置（Automatic Tool Changer 简称简称ATC）由刀库和机械手组成，机械）由刀库和机械手组成，机械手完成换刀工作。这是加工中心采用最普遍的形式，手完成换刀工作。这是加工中心采用最普遍的形式，JCS0l8A 型立式加工中心就属此类。型立式加工中心就属此类。（2）无机械手的加工中心）无机械手的加工中心这种加工中心的换刀是通过刀库和主轴箱的配这种加工中心的换刀是通过刀库和主轴箱的配合动作来完成的。一般是采用把刀库放在主轴箱可合动作来完成的。一般是采用把刀库放在主轴箱可以运动到的位置，或整个刀库或某一刀位能移动到以运动到的位置，或整个刀库或某一刀位能移动到主轴箱可以达到的位置。刀库中刀具的存放位置方主轴箱可以达到的位置。刀库中刀具的存放位置方向与主轴装刀方向一致换刀时，主轴运动到刀位上向与主轴装刀方向一致换刀时，主轴运动到刀位上的换刀位置，由主轴直接取走或放回刀具。多用于的换刀位置，由主轴直接取走或放回刀具。多用于采用采用40号以下刀柄的小型加工中心，号以下刀柄的小型加工中心，H754 型卧型卧式加工中心就是这样。式加工中心就是这样。（3）转塔刀库式加工中心）转塔刀库式加工中心一般在小型立式加工中心上采用转塔刀库形一般在小型立式加工中心上采用转塔刀库形式，主要以孔加工为主。式，主要以孔加工为主。ZH5120 型立式钻削加工型立式钻削加工中心就是转塔刀库式加工中心。中心就是转塔刀库式加工中心。按功能特殊分类有：单工作台、双工作台和按功能特殊分类有：单工作台、双工作台和多工作台加工中心；单轴、双轴、三轴及可换主多工作台加工中心；单轴、双轴、三轴及可换主轴箱的加工中心；立式转塔加工中心和卧式转塔轴箱的加工中心；立式转塔加工中心和卧式转塔加工中心；刀库加主轴换刀加工中心；刀库加机加工中心；刀库加主轴换刀加工中心；刀库加机械手加主轴换刀加工中心；刀库加机械手加双主械手加主轴换刀加工中心；刀库加机械手加双主轴转塔加工中心。轴转塔加工中心。.主传动系统主传动系统.直线进给传动系统直线进给传动系统.回转工作台回转工作台.工件交换系统工件交换系统4.2.1 主传动系统主传动系统1 对加工中心主轴系统的要求对加工中心主轴系统的要求加工中心主轴系统是加工中心成形运动的重要执行加工中心主轴系统是加工中心成形运动的重要执行部件之一，它由主轴动力、主轴传动、主轴组件等部分部件之一，它由主轴动力、主轴传动、主轴组件等部分组成。由于加工中心具有更高的加工效率、更宽的使用组成。由于加工中心具有更高的加工效率、更宽的使用范围和更高的加工精度，因此，它的主轴系统必须满足范围和更高的加工精度，因此，它的主轴系统必须满足如下要求：如下要求：（）具有更大的调速范围并实现无级变速（）具有更大的调速范围并实现无级变速加工中心为了保证加工时能选用合理的切削用量，加工中心为了保证加工时能选用合理的切削用量，从而获得最高的生产率、加工精度和表面质量，同时还从而获得最高的生产率、加工精度和表面质量，同时还要适应各种工序和各种加工材料的加工要求，加工中心要适应各种工序和各种加工材料的加工要求，加工中心主轴系统必须具有更大的调速范围，目前加工中心主轴主轴系统必须具有更大的调速范围，目前加工中心主轴系统基本实现无级变速。系统基本实现无级变速。4.2 加工中心的传动系统加工中心的传动系统（2）具有较高的精度与刚度，传动平稳，噪声低）具有较高的精度与刚度，传动平稳，噪声低 加工中心加工精度与主轴系统精度密切相关。主轴加工中心加工精度与主轴系统精度密切相关。主轴部件的精度包括旋转精度和运动精度。旋转精度指装配部件的精度包括旋转精度和运动精度。旋转精度指装配后，在无载和低速转动条件下主轴前段工作部位的径向后，在无载和低速转动条件下主轴前段工作部位的径向和轴向跳动值。主轴部件的旋转精度取决于部件中各个和轴向跳动值。主轴部件的旋转精度取决于部件中各个零件的几何精度、装配精度和调整精度。零件的几何精度、装配精度和调整精度。运动精度指主轴在工作状态下的旋转精度，这个精运动精度指主轴在工作状态下的旋转精度，这个精度通常和静止或低速状态的旋转精度有较大的差别，它度通常和静止或低速状态的旋转精度有较大的差别，它表现在工作时主轴中心位置的不断变化，即主轴轴心漂表现在工作时主轴中心位置的不断变化，即主轴轴心漂移。运动状态下的旋转精度取决于主轴的工作速度、轴移。运动状态下的旋转精度取决于主轴的工作速度、轴承性能和主轴部件的平衡。承性能和主轴部件的平衡。静态刚度反映了主轴部件或零件抵抗静态外载的静态刚度反映了主轴部件或零件抵抗静态外载的能力。加工中心多采用抗弯刚度作为衡量主轴部件刚能力。加工中心多采用抗弯刚度作为衡量主轴部件刚度的指标。影响主轴部件弯曲刚度的因素很多，如主度的指标。影响主轴部件弯曲刚度的因素很多，如主轴的尺寸、形状，主轴轴承的类型、数量、配置形式、轴的尺寸、形状，主轴轴承的类型、数量、配置形式、预紧情况、支承跨距和主轴前端的悬伸量等。预紧情况、支承跨距和主轴前端的悬伸量等。（3）良好的抗振性和热稳定性）良好的抗振性和热稳定性加工中心在加工时，由于断续切削、加工余量大且加工中心在加工时，由于断续切削、加工余量大且不均匀、运动部件速度高且不平衡，以及切削过程中的不均匀、运动部件速度高且不平衡，以及切削过程中的自振等原因引起的冲击力和交变力的干扰，会使主轴产自振等原因引起的冲击力和交变力的干扰，会使主轴产生振动，影响加工精度和表面粗糙度，严重时甚至破坏生振动，影响加工精度和表面粗糙度，严重时甚至破坏刀具和主轴系统中的零件。刀具和主轴系统中的零件。主轴系统的发热使其中所有零部件产生热变形，破主轴系统的发热使其中所有零部件产生热变形，破坏相对位置精度和运动精度，造成加工误差。为此，主坏相对位置精度和运动精度，造成加工误差。为此，主轴组件要有较高的固有频率，保持合适的配合间隙并进轴组件要有较高的固有频率，保持合适的配合间隙并进行循环润滑等。行循环润滑等。（4）具有刀具的自动夹紧功能）具有刀具的自动夹紧功能加工中心突出的特点是自动换刀功能。为保加工中心突出的特点是自动换刀功能。为保证加工过程的连续实施，加工中心主轴系统与其证加工过程的连续实施，加工中心主轴系统与其他主轴系统相比，必须具有刀具自动夹紧功能。他主轴系统相比，必须具有刀具自动夹紧功能。2 主轴电动机与传动主轴电动机与传动（）主轴电动机（）主轴电动机加工中心上常用的主轴电动机为交流调速电动加工中心上常用的主轴电动机为交流调速电动机和交流伺服电动机。机和交流伺服电动机。交流调速电动机通过改变电动机的供电频率可交流调速电动机通过改变电动机的供电频率可以调整电动机的转速。加工中心使用该类电动机时，以调整电动机的转速。加工中心使用该类电动机时，大多数为专用电动机与调速装置配套使用，电动机大多数为专用电动机与调速装置配套使用，电动机的电参数（工作电流、过载电流、过载时间、起动的电参数（工作电流、过载电流、过载时间、起动时间、保护范围等）与调速装置一一对应。主轴驱时间、保护范围等）与调速装置一一对应。主轴驱动电动机的工作原理与普通交流电动机相同。为便动电动机的工作原理与普通交流电动机相同。为便于安装，其结构与普通的交流电动机不完全相同。于安装，其结构与普通的交流电动机不完全相同。交流调速电动机制造成本较低，但不能实现电动机交流调速电动机制造成本较低，但不能实现电动机轴在圆周任意方向的准确定位。轴在圆周任意方向的准确定位。交流伺服主轴电动机是近几年发展起来的一种高交流伺服主轴电动机是近几年发展起来的一种高效能的主轴驱动电动机，其工作原理与交流伺服进给效能的主轴驱动电动机，其工作原理与交流伺服进给电动机相同，但其工作转速比一般的交流伺服电动机电动机相同，但其工作转速比一般的交流伺服电动机要高。交流伺服电动机可以实现主轴在任意方向上的要高。交流伺服电动机可以实现主轴在任意方向上的定位，并且以很大转矩实现微小位移。用于主轴驱动定位，并且以很大转矩实现微小位移。用于主轴驱动的交流伺服电动机的电功率通常在十几千瓦至几十千的交流伺服电动机的电功率通常在十几千瓦至几十千瓦之间，其成本比交流调速电动机高出数倍。瓦之间，其成本比交流调速电动机高出数倍。（2）主轴传动系统）主轴传动系统低速主轴常采用齿轮变速机构低速主轴常采用齿轮变速机构或同步带构成主轴的传动系统，从或同步带构成主轴的传动系统，从而达到增强主轴的驱动力矩，适应而达到增强主轴的驱动力矩，适应主轴传动系统性能与结构的目的。主轴传动系统性能与结构的目的。图图44 为为VP1050 加工中心的主轴加工中心的主轴传动结构。主轴转速范围为传动结构。主轴转速范围为104000r/min：当滑移齿轮：当滑移齿轮3 处处于下位时，主轴在于下位时，主轴在101200r/min 间实现无级变速；当数控加工程序间实现无级变速；当数控加工程序要求较高的主轴转速时，要求较高的主轴转速时，PLC 根据根据数控系统的指令，主轴电动机自动数控系统的指令，主轴电动机自动实现快速降速，在主轴转速低于实现快速降速，在主轴转速低于10r/min 时，滑移齿轮时，滑移齿轮3 开始向上开始向上滑移，当达到上位时，主轴电动机滑移，当达到上位时，主轴电动机开始升速，使主轴转速达到程序要开始升速，使主轴转速达到程序要求的转速。反之亦然。求的转速。反之亦然。主轴变速箱由液压系统控主轴变速箱由液压系统控制，变速箱的滑移齿轮的位置制，变速箱的滑移齿轮的位置由液压缸驱动，通过改变三位由液压缸驱动，通过改变三位四通换向阀的位置改变液压缸四通换向阀的位置改变液压缸的运动方向。三位四通换向阀的运动方向。三位四通换向阀具备中位锁定机能。当变速箱具备中位锁定机能。当变速箱滑移齿轮移动完成后，由行程滑移齿轮移动完成后，由行程开关发出变速动作完成信号，开关发出变速动作完成信号，数控系统数控系统PLC 发出控制信号，发出控制信号，切断相应的电磁铁电源，三位切断相应的电磁铁电源，三位四通换向阀恢复为中间状态，四通换向阀恢复为中间状态，锁定变速齿轮位置，同时机床锁定变速齿轮位置，同时机床操作面板上以操作面板上以LED 指示灯显示指示灯显示机床主轴处于机床主轴处于“高速高速”或或“低低速速”的状态。的状态。高速主轴要求在极短时间内实现升降速，在指高速主轴要求在极短时间内实现升降速，在指定位置快速准停，这就要求主轴具有很高的角加速度。定位置快速准停，这就要求主轴具有很高的角加速度。通过齿轮或传动带这些中间环节，常常会引起较大振通过齿轮或传动带这些中间环节，常常会引起较大振动和噪声，而且增加了转动惯量。为此将主轴电动机动和噪声，而且增加了转动惯量。为此将主轴电动机与主轴合二为一，制成电主轴，实现无中间环节的直与主轴合二为一，制成电主轴，实现无中间环节的直接传动，是主轴高速单元的理想结构。目前高速主轴接传动，是主轴高速单元的理想结构。目前高速主轴已商品化，如瑞士已商品化，如瑞士主轴制造厂生产的主轴单主轴制造厂生产的主轴单元，其转速可达到元，其转速可达到1200080000 r/min；美国；美国Precise 公司研制的公司研制的SC40/120 主轴，最高主轴转速主轴，最高主轴转速达到达到120000 r/min。3 加工中心主轴组件加工中心主轴组件 主轴组件是加工中心的主轴组件是加工中心的关键部件，包括主轴、主轴关键部件，包括主轴、主轴轴承及安装在主轴上的传动轴承及安装在主轴上的传动件、密封件等。对于加工中件、密封件等。对于加工中心，为了实现刀具在主轴上心，为了实现刀具在主轴上的自动装卸与夹持，还必须的自动装卸与夹持，还必须具有刀具的自动夹紧装置、具有刀具的自动夹紧装置、主轴定向装置和主轴锥孔清主轴定向装置和主轴锥孔清理装置等结构。理装置等结构。（）主轴部件图（）主轴部件图45 为为JCS018A 主轴箱结构简图。如图主轴箱结构简图。如图所示，所示，1 为主轴，主轴的前支承为主轴，主轴的前支承4 配置了三个高精度的角接触球轴配置了三个高精度的角接触球轴承，用以承受径向载荷和轴向载承，用以承受径向载荷和轴向载荷，前两个轴承大口朝下，后面荷，前两个轴承大口朝下，后面一个轴承大口朝上。前支承按预一个轴承大口朝上。前支承按预加载荷计算的预紧量由螺母加载荷计算的预紧量由螺母5 来调来调整。后支承整。后支承6 为一对小口相对配置为一对小口相对配置的角接触球轴承，它们只承受径的角接触球轴承，它们只承受径向载荷，因此轴承外圈不需要定向载荷，因此轴承外圈不需要定位。该主轴选择的轴承类型和配位。该主轴选择的轴承类型和配置形式，满足主轴高转速和承受置形式，满足主轴高转速和承受较大轴向载荷的要求。主轴受热较大轴向载荷的要求。主轴受热变形向后伸长，不影响加工精度。变形向后伸长，不影响加工精度。（2）刀具的自动夹紧机构在图）刀具的自动夹紧机构在图45 所示，主轴内部和后端安装的是刀具所示，主轴内部和后端安装的是刀具自动夹紧机构，主要由拉杆自动夹紧机构，主要由拉杆7、拉杆端、拉杆端部的四个钢球部的四个钢球3、碟形弹簧、碟形弹簧8、活塞、活塞10、液压缸液压缸11 等组成。机床执行换刀指令，等组成。机床执行换刀指令，机械手从主轴拔刀时，主轴需松开刀具。机械手从主轴拔刀时，主轴需松开刀具。这时液压缸上腔通压力油，活塞推动拉这时液压缸上腔通压力油，活塞推动拉杆向下移动，使碟形弹簧压缩，钢球进杆向下移动，使碟形弹簧压缩，钢球进入主轴锥孔上端的槽内，刀柄尾部的拉入主轴锥孔上端的槽内，刀柄尾部的拉钉（拉紧刀具用）钉（拉紧刀具用）2 被松开，机械手拔被松开，机械手拔刀。之后，压缩空气进人活塞和拉杆的刀。之后，压缩空气进人活塞和拉杆的中孔，吹净主轴锥孔，为装入新刀具做中孔，吹净主轴锥孔，为装入新刀具做好准备。当机械手将下一把刀具插入主好准备。当机械手将下一把刀具插入主轴后，液压缸上腔无油压，在碟形弹簧轴后，液压缸上腔无油压，在碟形弹簧和弹簧和弹簧9 的恢复力作用下，使拉杆、钢的恢复力作用下，使拉杆、钢球和活塞退回到图示的位置，即碟形弹球和活塞退回到图示的位置，即碟形弹簧通过拉杆和钢球拉紧刀柄尾部的拉钉，簧通过拉杆和钢球拉紧刀柄尾部的拉钉，使刀具被夹紧使刀具被夹紧。（3）切屑清除装置）切屑清除装置自动清除主轴孔内的灰尘和切自动清除主轴孔内的灰尘和切屑是换刀过程一个不容忽视的问题屑是换刀过程一个不容忽视的问题如果主轴锥孔中落入了切屑、灰尘如果主轴锥孔中落入了切屑、灰尘或其他污物，在拉紧刀杆时。锥孔或其他污物，在拉紧刀杆时。锥孔表面和刀杆锥柄会被划伤，甚至会表面和刀杆锥柄会被划伤，甚至会使刀杆发生偏斜，破坏刀杆的正确使刀杆发生偏斜，破坏刀杆的正确定位，影响零件的加工精度，甚至定位，影响零件的加工精度，甚至会使零件超差报废。为了保持主轴会使零件超差报废。为了保持主轴锥孔的清洁，常采用的方法是使用锥孔的清洁，常采用的方法是使用压缩空气吹屑。图压缩空气吹屑。图4-5 所示活塞所示活塞10 的心部钻有压缩空气通道，当的心部钻有压缩空气通道，当活塞向右移动时，压缩空气经过活活塞向右移动时，压缩空气经过活塞由孔内的空气嘴喷出，将锥孔清塞由孔内的空气嘴喷出，将锥孔清理干净。为了提高吹屑效率，喷气理干净。为了提高吹屑效率，喷气小孔要有合理的喷射角度，并均匀小孔要有合理的喷射角度，并均匀布置。布置。（4）主轴准停装置）主轴准停装置机床的切削转矩由主机床的切削转矩由主轴上的端面键来传递，每轴上的端面键来传递，每次机械手自动装取刀具时，次机械手自动装取刀具时，必须保证刀柄上的键槽对必须保证刀柄上的键槽对准主轴的端面键，这就要准主轴的端面键，这就要求主轴具有准确定位的功求主轴具有准确定位的功能。为满足主轴这一功能能。为满足主轴这一功能而设计的装置称为主轴准而设计的装置称为主轴准停装置或称为主轴定向装停装置或称为主轴定向装置。主轴准停的另一原因置。主轴准停的另一原因是便于在镗完内孔后能正是便于在镗完内孔后能正确的退刀。确的退刀。目前主轴准停装置很多，主要目前主轴准停装置很多，主要分为机械方式和电气方式两种。分为机械方式和电气方式两种。机械准停方式中较典型的机械准停方式中较典型的V 形形槽定位盘准停机构，如图槽定位盘准停机构，如图46 所示。所示。其工作过程是，带有其工作过程是，带有V 形槽的定位形槽的定位盘与主轴连接，当要执行主轴准停盘与主轴连接，当要执行主轴准停指令时，首先主轴降速至已设定的指令时，首先主轴降速至已设定的低速，当无触点开关有效信号被检低速，当无触点开关有效信号被检测到后，主轴电动机停转，此时主测到后，主轴电动机停转，此时主轴依惯性继续空转，同时准停液压轴依惯性继续空转，同时准停液压缸定位销伸出并压向接触定位盘。缸定位销伸出并压向接触定位盘。当定位盘当定位盘V 形槽与定位销对正，由形槽与定位销对正，由于液压缸的压力，定位销插入于液压缸的压力，定位销插入V 形形槽，槽，LS2有效，表明主轴准停完成。有效，表明主轴准停完成。采用这种准停方式，必须有一定的采用这种准停方式，必须有一定的逻辑互锁，即当逻辑互锁，即当L2 有效，才能进有效，才能进行换刀，只有当行换刀，只有当LS1有效，主轴电有效，主轴电动机才能起动运转。动机才能起动运转。电气准停装置主要有磁传感器式、编码型方式和电气准停装置主要有磁传感器式、编码型方式和数控系统控制方式。数控系统控制方式要求主轴驱动数控系统控制方式。数控系统控制方式要求主轴驱动控制器具有闭环伺服控制功能。采用接近开关准停是控制器具有闭环伺服控制功能。采用接近开关准停是最简单的控制方式。当主轴转动中接受到数控系统发最简单的控制方式。当主轴转动中接受到数控系统发来准停信号，主轴立即减速至某一准停速度（如来准停信号，主轴立即减速至某一准停速度（如10r/min),当主轴到达准停速度且准停位置到达时（即接当主轴到达准停速度且准停位置到达时（即接近开关对准时），主轴即制动停止。准停完成后主轴近开关对准时），主轴即制动停止。准停完成后主轴驱动系统输出信号给数控系统，从而可以进行自动换驱动系统输出信号给数控系统，从而可以进行自动换刀或其他动作。刀或其他动作。（5）主轴的结构与支承）主轴的结构与支承图图45 所示加工中心主轴，前所示加工中心主轴，前端有端有7:24 的锥孔，用于装夹的锥孔，用于装夹BT40 刀刀柄或刀杆。主轴端面装有端面键，既柄或刀杆。主轴端面装有端面键，既可通过它传递刀具的扭矩，又可用于可通过它传递刀具的扭矩，又可用于刀具的周向定位。刀具的周向定位。主轴的主要尺寸参数包括：主轴主轴的主要尺寸参数包括：主轴的直径、内孔直径、悬伸长度和支承的直径、内孔直径、悬伸长度和支承跨距。评价和考虑主轴的主要尺寸参跨距。评价和考虑主轴的主要尺寸参数的依据是主轴的刚度、结构工艺性数的依据是主轴的刚度、结构工艺性和主轴组件的工艺适用范围。主轴材和主轴组件的工艺适用范围。主轴材料的选择主要根据刚度、载荷特点、料的选择主要根据刚度、载荷特点、耐磨性和热处理变形大小等因素确定，耐磨性和热处理变形大小等因素确定，主轴材料常采用的有主轴材料常采用的有38rMA、9Mn2v、GCr15 等。主轴锥等。主轴锥孔及与支承轴承配合部位均应经渗氮孔及与支承轴承配合部位均应经渗氮和感应加热淬火。和感应加热淬火。加工中心的主轴支加工中心的主轴支承形式很多，如承形式很多，如VP1050 主轴（见图主轴（见图4-4）前支）前支承采用四个角接触球轴承采用四个角接触球轴承，后支承采用一个角承，后支承采用一个角接触球轴承，这种支承接触球轴承，这种支承结构主轴的承载能力较结构主轴的承载能力较高，且能适应高速的要高，且能适应高速的要求。主轴支承前端定位，求。主轴支承前端定位，主轴受热向后伸长，能主轴受热向后伸长，能较好地满足精度需要，较好地满足精度需要，只是支承较复杂，主轴只是支承较复杂，主轴轴承调整困难。轴承调整困难。又如又如JC,0l8A 型加工中心（见型加工中心（见图图45)，主轴前支承采用，主轴前支承采用3 个角接个角接触球轴承，后支承采用触球轴承，后支承采用2 个角接触个角接触球轴承。球轴承。主轴轴承在定购时，可以选择主轴轴承在定购时，可以选择单个使用定购和配对使用定购两种单个使用定购和配对使用定购两种方式。配对使用定购时供应商将配方式。配对使用定购时供应商将配对使用的轴承内、外环配磨，使之对使用的轴承内、外环配磨，使之在主轴上安装预紧后具有规定的轴在主轴上安装预紧后具有规定的轴向过盈量。配对使用轴承在主轴圆向过盈量。配对使用轴承在主轴圆周方向的最佳安装位置，供应商也周方向的最佳安装位置，供应商也应一并标出，以满足主轴安装后的应一并标出，以满足主轴安装后的工作性能要求。主轴轴承采用特殊工作性能要求。主轴轴承采用特殊润滑油脂润滑，油脂封在主轴套内，润滑油脂润滑，油脂封在主轴套内，用户一般不许更换。用户一般不许更换。（6）自动夹紧刀具结构）自动夹紧刀具结构加工中心主轴系统应具备自动松开加工中心主轴系统应具备自动松开和夹紧刀具功能图和夹紧刀具功能图4 5 中为一种常见中为一种常见的刀具自动夹紧机构，由拉杆的刀具自动夹紧机构，由拉杆7 和头部和头部的四个钢球的四个钢球3、碟形弹簧、碟形弹簧8、活塞、活塞10 和和螺旋弹簧螺旋弹簧9 组成。夹紧时，活塞组成。夹紧时，活塞10 的上的上端无油压，弹簧端无油压，弹簧9 使活塞使活塞10 上移到图示上移到图示位置。碟形弹簧位置。碟形弹簧8 使拉杆使拉杆7 上移至图示上移至图示位置，钢球进入刀杆尾部拉钉位置，钢球进入刀杆尾部拉钉2 的环形的环形槽内，将刀杆拉紧。当需松开刀柄时，槽内，将刀杆拉紧。当需松开刀柄时，液压缸的上腔进油，活塞液压缸的上腔进油，活塞10 向下移动压向下移动压缩螺旋弹簧缩螺旋弹簧9，并推拉杆，并推拉杆7 向下移动。向下移动。与此同时，碟形弹簧与此同时，碟形弹簧8 被压缩，钢球随被压缩，钢球随拉杆一起向下移动，移至主轴孔径较大拉杆一起向下移动，移至主轴孔径较大处时，便松开了刀杆，刀具连同刀杆一处时，便松开了刀杆，刀具连同刀杆一起被机械手拔出。起被机械手拔出。刀杆尾部的拉紧机构，刀杆尾部的拉紧机构，除上述的钢球拉紧机构外，除上述的钢球拉紧机构外，常见的还有卡爪式。钢球拉常见的还有卡爪式。钢球拉紧刀柄时，接触应力太大，紧刀柄时，接触应力太大，易将主轴孔和刀柄压出坑痕，易将主轴孔和刀柄压出坑痕，而卡爪式则相对较好，如图而卡爪式则相对较好，如图4-7 所示。所示。1 对进给传动系统的要求对进给传动系统的要求进给运动是机床成形运动的一个重要部分，其传动质量进给运动是机床成形运动的一个重要部分，其传动质量直接关系到机床的加工性能。加工中心机床对进给系统的要直接关系到机床的加工性能。加工中心机床对进给系统的要求如下：求如下：（1）高的传动精度与定位精度）高的传动精度与定位精度加工中心进给系统的传动精度和定位精度，是机床最重加工中心进给系统的传动精度和定位精度，是机床最重要的性能指标。普通精度级的定位精度目前已从要的性能指标。普通精度级的定位精度目前已从0.012mm/300mm 提高到提高到0.0050.008mm/300mm，精密，精密级的定位精度已从级的定位精度已从0.005mm/全行程提高到全行程提高到0.00150.003mm/全行程，重复定位精度也提高到全行程，重复定位精度也提高到0.001mm。传动精度直接影响机床加工轮廓面的精度，定位。传动精度直接影响机床加工轮廓面的精度，定位精度直接关系到加工的尺寸精度。精度直接关系到加工的尺寸精度。影响传动精度与定位精度的因素很多，具体实施中经常影响传动精度与定位精度的因素很多，具体实施中经常通过提高进给系统机械机构的传动刚度、提高传动件精度、通过提高进给系统机械机构的传动刚度、提高传动件精度、消除传动间隙来实现。消除传动间隙来实现。（2）宽的进给调速范围）宽的进给调速范围为保证加工中心在不同工况下对进给速度的选择，为保证加工中心在不同工况下对进给速度的选择，进给系统应该有较大的调速范围。普通加工中心进给速进给系统应该有较大的调速范围。普通加工中心进给速度一般为度一般为310000mm/min；低速定位要求速度能保证；低速定位要求速度能保证在在0.1mm/min 左右；快速移动，速度则高达左右；快速移动，速度则高达40m/min。宽的调速范围是加工中心实现高效精加工的基本条宽的调速范围是加工中心实现高效精加工的基本条件，也是进给伺服系统设计上的难题。件，也是进给伺服系统设计上的难题。（3）快的响应速度）快的响应速度所谓快速响应，是指进给系统对指令信号的变化跟所谓快速响应，是指进给系统对指令信号的变化跟踪要快，并能迅速趋于稳定。为此，应减小传动中的间踪要快，并能迅速趋于稳定。为此，应减小传动中的间隙和摩擦，减小系统转动惯量，增大传动刚度，以提高隙和摩擦，减小系统转动惯量，增大传动刚度，以提高伺服进给系统的快速响应能力。伺服进给系统的快速响应能力。目前，加工中心已较普遍地采用了伺服电动机不通目前，加工中心已较普遍地采用了伺服电动机不通过减速环节直接连接丝杠带动运动部件实现运动的方案。过减速环节直接连接丝杠带动运动部件实现运动的方案。随着直线伺服驱动电动机性能的不断提高，由电动机直随着直线伺服驱动电动机性能的不断提高，由电动机直接带动工作台运动已成为可能。直接驱动取消了包括丝接带动工作台运动已成为可能。直接驱动取消了包括丝杠在内的所有传动元件，实现了加工中心的杠在内的所有传动元件，实现了加工中心的“零传动零传动”。2 进给系统的机械结构及典型元件进给系统的机械结构及典型元件JCS0l8A 机床沿机床沿X、Y、Z三个坐标轴的三个坐标轴的进给运动分别由三台功率为进给运动分别由三台功率为l.4kw 的的FANCBESK DC15型直流伺服电动机直接带动滚珠丝型直流伺服电动机直接带动滚珠丝杠旋转实现的。为了保证各轴的进给传动系统杠旋转实现的。为了保证各轴的进给传动系统有较高的传动精度，电动机轴和滚珠丝杠之间有较高的传动精度，电动机轴和滚珠丝杠之间均采用锥环无键联接和高精度十字联轴器。以均采用锥环无键联接和高精度十字联轴器。以Z 轴进给装置为例，分析电动机与滚珠丝杠之轴进给装置为例，分析电动机与滚珠丝杠之间的连接结构。间的连接结构。图图48 为为Z 轴进给装置中电动机与丝杠连接的局部视图电动机轴与轴进给装置中电动机与丝杠连接的局部视图电动机轴与轴套轴套3 之间采用锥环无键联接结构，之间采用锥环无键联接结构，4 为相互配合的锥环。该连接结构可为相互配合的锥环。该连接结构可以实现无间隙传动，使两连接件的同心性好，传递动力平稳，而且加工工以实现无间隙传动，使两连接件的同心性好，传递动力平稳，而且加工工艺性好，安装与维修方便。高精度十字联轴器由三件组成，其中与电动机艺性好，安装与维修方便。高精度十字联轴器由三件组成，其中与电动机轴连接的轴套轴连接的轴套3 的端面有与中心对称的凸键，与丝杠连接的轴套的端面有与中心对称的凸键，与丝杠连接的轴套6 上开有上开有与中心对称的端键槽，中间一件联轴器与中心对称的端键槽，中间一件联轴器5 的两端上分别有中心对称且互相的两端上分别有中心对称且互相垂直的凸键和键槽，它们分别与轴套垂直的凸键和键槽，它们分别与轴套3 和轴套和轴套6 相配合，用来传递运动和相配合，用来传递运动和转矩；为了保证十字联轴器的传动精度，在装配时凸键与凹键的径向配合转矩；为了保证十字联轴器的传动精度，在装配时凸键与凹键的径向配合面要经过配研，以便消除反向间隙和传递动力平稳。面要经过配研，以便消除反向间隙和传递动力平稳。该立式加工中心该立式加工中心X、Y 轴的快速移动速度为轴的快速移动速度为14m/min,Z 轴快移速度为轴快移速度为10m/min。由于主轴箱垂直运动，为防止。由于主轴箱垂直运动，为防止滚珠丝杠因不能自锁而使主轴箱下滑，滚珠丝杠因不能自锁而使主轴箱下滑，Z 轴电动机带有制轴电动机带有制动器。动器。由于机床基础件刚度高，且采用贴塑导轨，因此，机床由于机床基础件刚度高，且采用贴塑导轨，因此，机床在高速移动时振动小，低速移动时无爬行，并有高的精度在高速移动时振动小，低速移动时无爬行，并有高的精度稳定性。稳定性。X、Y 两方向滚珠丝杠均采用一端固定一端浮动的连接两方向滚珠丝杠均采用一端固定一端浮动的连接方式。方式。4.2.3 回转工作台回转工作台加工中心常用的回转工作台有分度工作台和加工中心常用的回转工作台有分度工作台和数控回转工作台。分度工作台通常又有插销式和数控回转工作台。分度工作台通常又有插销式和鼠齿盘式两种。分度工作台的功用只是将工件转鼠齿盘式两种。分度工作台的功用只是将工件转位换面，和自动换刀装置配合使用，工件一次安位换面，和自动换刀装置配合使用，工件一次安装能实现几面加工。而数控回转工作台除了分度装能实现几面加工。而数控回转工作台除了分度和转位的功能之外，还能实现圆周进给运动。和转位的功能之外，还能实现圆周进给运动。（一）分度工作台（一）分度工作台分度工作台的分度、转位和定位工作是按照控分度工作台的分度、转位和定位工作是按照控制系统的指令自动进行的。分度工作台只能完成分制系统的指令自动进行的。分度工作台只能完成分度运动，而不能实现圆周进给运动。由于结构上的度运动，而不能实现圆周进给运动。由于结构上
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