数控机床加工过程中往往有多道工序，会用到多把不同的刀具，这就涉及到主轴换刀装置，对刀的松开、夹紧有了要求。同时还需要满足方便快捷、安全可靠等要求。
3）Z轴伺服驱动机构研究
伺服驱动机构主要由伺服电机驱动，而伺服电机的选择就成为了本课题所要研究的问题。
4）主轴回转运动的研究
加工过程中主轴要实现回转运动，因此要对主轴的回转进行研究。
2 方案拟定
2.1加工中心主轴组件的组成
主轴部件是由主轴、主轴支承等组成的。主轴的启动、停止和变速以及主轴自身的尺寸材料等与产品的质量息息相关。主轴是加工中心的关键部件，其结构的好坏对加工中心的性能有很大的影响，它决定着加工中心的性能好坏。主轴内部刀具自动夹紧机构是自动刀具交换装置的组成部分。

2.2 加工中心主轴组件总体设计方案的确定
本课题的总体设计方案现确定如下：
由于同步带无滑动，有固定的传动比，且传动效率高，对工作环境的要求不高，所以在主轴传动采用同步带传动。
在主轴的Z向进给运动中，采用滚珠丝杠。其优点在于耐磨性好、磨损小，低速运行时无爬行、无振动，能够很好地确保Z向的进给精度。
由于加工中心具备自动换刀功能，所以要有主轴准停装置、刀具自动夹紧松开机构。在本课题中，主轴准停机构采用电气式磁力传感器检测定向，它能够使主轴停止在正确的位置上，而且还可以检测主轴的速度方便操作者控制。
在换刀过程中，刀具自动夹紧松开机构也是不可获缺的一部分。它能够控制刀杆的松紧，使刀具在加工时能紧紧地固定在主轴上不松动，且在换刀时能轻松地卸载下来。本课题通过采用了液压缸来控制活塞、拉杆、拉钉等一系列元件的运动来达到刀杆的松紧目的。
在伺服系统中，本课题在Z向进给运动中则选用交流伺服电动机。因为直流伺服电动机具有电刷和换向器，需要经常文修保养，因此不适合于Z向进给系统中。
图2.5所示为本课题主轴部件结构示意图。

图2.1主轴部件结构示意图
1——刀架；2——拉钉；3——主轴；4——拉杆；
5——碟形弹簧；6——活塞；7——液压缸；8、10——行程开关；
9——压缩空气管接头；11——弹簧；12——钢球；13——端面键

2.3 机械系统方案的确定
2.3.1 主轴传动机构
主轴传动方式主要分为齿轮传动和同步带传动。
齿轮传动应用广，类型多，适应性好，效率高。齿轮传动大多数为传动比固定的传动，少数为有级变速传动。但是齿轮传动的安装精度要求高，价格较贵，而且不适合用于传动距离很大的场合。
同步带传动不需要润滑，且在啮合传动中，它的结构简单，制造容易，实惠经济，缓冲力强，重量轻，噪音小，传动效率高。同步带传动的优点是：
a)    无滑动，能保证固定的传动比；
b)    预紧力较小，轴和轴承上所受的载荷小；
c)    带的厚度小，单位长度的质量小，故允许的线速度较高；
d)    带的柔性好，故所用带轮的直径可以较小。
其主要缺点是安装时中心距的要求严格。
由于齿轮传动需要的润滑条件较为严苛，而且必须选择较好的工作环境；而同步带传动则不会出现这些问题，并且在传动效率和传动比等方面都能较好的满足课题要求，因此本课题的主轴传动选择同步带传动。 FA-16TL斗笠式刀库实训台主轴部件设计+CAD图纸(3):http://www.751com.cn/jixie/lunwen_13987.html