主運(yùn)動系統(tǒng)是指驅(qū)動主軸運(yùn)動的系統(tǒng)，主軸是數(shù)控機(jī)床上帶動刀具和工件旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生切削運(yùn)動的運(yùn)動軸，它往往是數(shù)控機(jī)床上單軸功率消耗最大的運(yùn)動軸。其主要功用有：① 傳遞動力，傳遞切削加工所需要的動力；② 傳遞運(yùn)動，傳遞切削加工所需要的運(yùn)動；③ 運(yùn)動控制，控制主運(yùn)動運(yùn)行速度的大小、方向和起停。與進(jìn)給伺服系統(tǒng)相比，它具有轉(zhuǎn)速高、傳遞的功率大等特點(diǎn)，是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵部件之一，對它的運(yùn)動精度、剛度、噪聲、溫升、熱變形都有較高的要求。
1.對主運(yùn)動系統(tǒng)的要求
動力功率高
由于對高效率的要求日益增長，加之刀具材料和技術(shù)的進(jìn)步，大多數(shù)nc機(jī)床均要求有足夠高的功率來滿足高速強(qiáng)力切削。一般nc機(jī)床的主軸驅(qū)動功率在3.7kw～250kw之間。
調(diào)速范圍寬
除了功率方面的要求外，還應(yīng)使主軸轉(zhuǎn)速具有足夠大的調(diào)整范圍。調(diào)速范圍是指最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比，即：
rn=nmax/nmin
在主運(yùn)動系統(tǒng)中調(diào)速范圍有恒扭矩、恒功率調(diào)速范圍之分，如圖5-1所示，在基本轉(zhuǎn)速(額定轉(zhuǎn)速nc )以下是恒轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍，通過調(diào)整電樞電壓來實(shí)現(xiàn)，在nc以上是恒功率調(diào)速，通過調(diào)磁調(diào)速。而且現(xiàn)在恒功率調(diào)速范圍盡可能大，以便在盡可能低的速度下，利用其全功率(在低速時往往由于電流的限制，只能進(jìn)行恒扭矩調(diào)速。因?yàn)榧庸ひ恍╇y加工材料所需求的轉(zhuǎn)速范圍相差很大，例如，鈦需要低速加工，而鋁合金材料卻需要高速加工，而采用齒輪變速箱擴(kuò)大變速范圍的方法已不能滿足要求。
控制功能的多樣化
由于nc機(jī)床的種類繁多，不同的機(jī)床對主軸功能有不同的要求。如：nc車床車螺紋時要求有同步控制功能；加工中心為了能進(jìn)行自動換刀需要主軸準(zhǔn)停功能；nc車床和nc磨床在進(jìn)行端面加工時，為了保證端面加工的粗糙度要求，要求接觸點(diǎn)處的線速度為恒值，需要恒線速切削功能；還有些nc機(jī)床有c軸控制功能。
性能要求高
對主軸電機(jī)的性能要求如下：①電機(jī)抗過載能力強(qiáng)，要求有較長時間(1～30min)和較大倍數(shù)的抗過載能力；②在斷續(xù)負(fù)載下，電機(jī)轉(zhuǎn)速波動要??；③速度響應(yīng)要快，升降速時間要短；④電機(jī)溫升低，振動和噪音小；⑤可靠性高，壽命長，維護(hù)容易；⑥體積小，重量輕，與機(jī)床聯(lián)接容易。
2.主傳動功率
機(jī)床主傳動的功率n可根據(jù)切削功率nc與主運(yùn)動傳動鏈的總效率η由下式來確定 n=nc/η數(shù)控機(jī)床的加工范圍一般都比較大，切削功率可以根據(jù)有代表性的加工情況，由其主切削力pz按下式來確定
數(shù)控機(jī)床的主傳動多用調(diào)速電機(jī)和有限的機(jī)械變速傳動來實(shí)現(xiàn)，傳動鏈較短，因此，效率可以取較大值。
主傳動中各傳動件結(jié)構(gòu)尺寸的確定都與傳動率密切相關(guān)，如果傳動功率定得過大，將使傳 動件的結(jié)構(gòu)
尺寸粗大而造成浪費(fèi)，若電動機(jī)常在低負(fù)荷下工作，功率因數(shù)很小而浪費(fèi)能源。如果功率取得 過小，將限制機(jī)床的切削加工能力而降低生產(chǎn)率。因此要較準(zhǔn)確合適地選用傳動功率。由于 加工情況多變，切削用量變化范圍較大，加之對傳動系統(tǒng)因摩擦等因素消耗的功率也難于掌握 。因此，單純用理論計(jì)算的方法來確定功率尚有困難，通常要用類比、測試和理論計(jì)算等幾種 方法相互比較來確定。
3.調(diào)速范圍
主運(yùn)動為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)床，主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)由切削速度v(m/min)和工件或刀具的直徑d(mm)來確定
對于數(shù)控機(jī)床，為了適應(yīng)切削速度和工件（或刀具）直徑的變化，主軸的最低和最高轉(zhuǎn)速可根據(jù)下式確定
最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比稱為調(diào)速范圍
數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床不同，它的加工范圍較廣，因此，切削速度和刀具或工件直徑的變化也很大?？梢愿鶕?jù)機(jī)床的幾種典型加工和經(jīng)常遇到的加工情況來決定 vmax、vmin 及dmax 、dmin ?？傊?，不能將一切可能的加工情況都考慮在內(nèi)，一般也用理論計(jì)算與調(diào)查類比相結(jié)合的辦法來確定。