如前所述，普及型数控车床的主传动系统结构不同于普通车床，主轴箱只需要实现主轴的变速，而无需考虑刀架的轴向、径向机动进给的动力传递问题，因此，其结构相对简单。

一般而言，普及型数控车床的批量较大，而且用户对主轴的要求各不相同，为了便于生产和管理，其主轴箱设计宜采用模块化结构为宜。以下介绍一种模块化设计的普及型数控车床的主轴箱典型结构，可供机床设计和维修参考。

1.总体结构与特点

普及型数控车床典型主轴箱的外观如图3.3-5所示，箱体的外形和安装尺寸和普通车床主轴箱相同，因此，可直接在普通车床的床身上安装。

图3.3-5 主轴箱外观图

a）外观 b）传动轴安装

主轴箱内布置有图3.3-5b所示6个主要的传动轴Ⅰ～Ⅵ。其中，Ⅰ轴为主动轴、Ⅳ轴为主轴、Ⅱ轴和Ⅲ轴为中间传动轴；Ⅴ轴与主轴1∶1连接，用来安装螺纹加工用的主轴编码器；Ⅵ用来固定机械变速用的拨叉。

主轴箱采用的是模块化结构设计，它可根据用户要求，选用机械有级变速或选配变频器实现主轴无级调速。采用机械有级变速时，主电动机应使用双速电动机，主轴最高转速为2000r/min，最低转速为45r/min，通过操作手柄和电气控制，可实现12级变速，以满足绝大多数加工要求。选配变频调速时，主电动机的变频范围为20～100Hz，主轴的输出转速范围为20～2000r/min。为了保证主轴的最高转速和提高低速时的输出转矩，主轴箱采用两级机械变速，高速档的减速比为1∶1.45、低速档的减速比为1∶5.89；高速和低速档的速比为4∶1。

2.主传动系统

主轴箱的内部结构展开如图3.3-6所示，机械主传动系统结构简介如下。

图3.3-6 主轴箱的内部结构展开图(www.daowen.com)

Ⅰ轴通过Ⅴ带和主电动机连接，带轮的减速比为1∶2（112∶224）。当机床采用机械变速时，Ⅰ轴上需要安装两套电磁离合器和变速齿轮；通过离合器的控制，可使Ⅰ轴和Ⅱ轴的减速比为1∶1（55∶55）或1∶1.44（45∶65），以改变Ⅱ轴的转速。机床采用变频调速时，可直接取消电磁离合器，使得Ⅰ轴和Ⅱ轴的减速比固定为1∶1。

Ⅲ轴为手动变速轴，用来实现主轴转速的手动调整。采用机械变速时，Ⅲ轴上需要安装两只双联滑移齿轮，左侧的滑移齿轮用来改变Ⅲ轴和Ⅱ轴的传动比，通过手柄操作，可使Ⅱ轴和Ⅲ轴的减速比为1∶0.73（44∶32）或1∶2.95（19∶56）；右侧的滑移齿轮用来改变Ⅳ轴（主轴）和Ⅲ轴的传动比，通过手柄操作，可使III轴和Ⅳ轴的减速比为1∶1（50∶50）或1∶4（17∶68）。机床采用变频调速时，可取消左侧滑移齿轮，将Ⅱ轴和Ⅲ轴的减速比固定为1∶0.73；然后，通过右侧滑移齿轮实现1∶1或1∶4的手动变速。

3.变速特性

主轴箱采用双速电动机机械变速时的主传动系统简图如图3.3-7所示；主轴在不同变速档的输出转速如图3.3-8所示。

图3.3-7 主传动系统简图

图3.3-8 机械变速的主轴输出转速

主轴箱采用变频调速电动机变速时的主传动系统简图如图3.3-9a所示，主轴在不同变速档的额定输出转速如图3.3-9b所示。当变频调速范围为10～100Hz时，低速档的主轴转速调速范围将为50～500r/min；高速档的主轴转速范围将为200～2000r/min。

图3.3-9 变频调速主传动系统

a）主传动简图 b）转速输出