1、主講教師：仇曉黎主講教師：仇曉黎第第 七七 講講第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)及主軸部件數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)及主軸部件第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺第五節(jié)第五節(jié) 數(shù)控加工使用的刀具及自動換刀系統(tǒng)數(shù)控加工使用的刀具及自動換刀系統(tǒng)第六節(jié)第六節(jié) 數(shù)控加工用輔助裝置數(shù)控加工用輔助裝置第二章第二章 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求一、一、 對進(jìn)給運(yùn)動的要求對進(jìn)給運(yùn)動的要求二、二、 滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副三、三、 傳動齒輪間隙消除機(jī)構(gòu)傳動齒輪間隙消除機(jī)構(gòu)四、四、 導(dǎo)軌導(dǎo)軌第二章第三節(jié)數(shù)

2、控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)第二章第三節(jié)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動是數(shù)字控制的直接對象，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動是數(shù)字控制的直接對象，被加工件的最后輪廓精度和加工精度都會受到進(jìn)給被加工件的最后輪廓精度和加工精度都會受到進(jìn)給運(yùn)動的傳動精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響。運(yùn)動的傳動精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響。為此，對進(jìn)給系統(tǒng)中的傳動裝置和元件要求具有高為此，對進(jìn)給系統(tǒng)中的傳動裝置和元件要求具有高的壽命，高的剛度，無傳動間隙，高的靈敏度和低的壽命，高的剛度，無傳動間隙，高的靈敏度和低摩擦阻力的特點(diǎn)，摩擦阻力的特點(diǎn)，如導(dǎo)軌必須具有較小的摩擦力，耐磨性要高，所以如導(dǎo)軌必須具有較小的摩擦力，耐磨性要高，所以一般采用滾動導(dǎo)軌、

3、靜壓導(dǎo)軌和減磨滑動導(dǎo)軌等。一般采用滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌和減磨滑動導(dǎo)軌等。一、對進(jìn)給運(yùn)動的要求一、對進(jìn)給運(yùn)動的要求為了提高位移精度，減少傳動誤差，對采用的各種為了提高位移精度，減少傳動誤差，對采用的各種機(jī)械部件首先保證它們的加工精度，機(jī)械部件首先保證它們的加工精度，其次采用合理的預(yù)緊來消除軸向傳動間隙，其次采用合理的預(yù)緊來消除軸向傳動間隙，所以在進(jìn)給傳動系統(tǒng)中廣泛采用各種間隙消除措施，所以在進(jìn)給傳動系統(tǒng)中廣泛采用各種間隙消除措施，但是采用預(yù)緊等各種措施后仍然可能留有微量間隙。但是采用預(yù)緊等各種措施后仍然可能留有微量間隙。此外由于受力的作用后產(chǎn)生彈性變形，也會產(chǎn)生間此外由于受力的作用后產(chǎn)生彈性變形，

4、也會產(chǎn)生間隙，隙，所以在進(jìn)給系統(tǒng)反向運(yùn)動時仍需由數(shù)控裝置發(fā)出脈所以在進(jìn)給系統(tǒng)反向運(yùn)動時仍需由數(shù)控裝置發(fā)出脈沖指令進(jìn)行自動補(bǔ)償。沖指令進(jìn)行自動補(bǔ)償。當(dāng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動被轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動時，為了當(dāng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動被轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動時，為了提高轉(zhuǎn)換效率，保證運(yùn)動精度，滾珠絲提高轉(zhuǎn)換效率，保證運(yùn)動精度，滾珠絲杠螺母副被廣泛使用。杠螺母副被廣泛使用。1 1、減少運(yùn)動件之間的摩擦阻力：摩擦阻力主要來、減少運(yùn)動件之間的摩擦阻力：摩擦阻力主要來自絲杠螺母和導(dǎo)軌；對其進(jìn)行滾動化是重要措施。自絲杠螺母和導(dǎo)軌；對其進(jìn)行滾動化是重要措施。2 2、提高傳動精度和剛度：、提高傳動精度和剛度：（1 1）保證進(jìn)給系統(tǒng)中滾珠絲杠螺母、蝸輪蝸桿和）

5、保證進(jìn)給系統(tǒng)中滾珠絲杠螺母、蝸輪蝸桿和支承結(jié)構(gòu)的加工精度，提高傳動精度和剛度。支承結(jié)構(gòu)的加工精度，提高傳動精度和剛度。（2 2）在進(jìn)給鏈中加入減速齒輪或同步帶傳動，減）在進(jìn)給鏈中加入減速齒輪或同步帶傳動，減小脈沖當(dāng)量，從設(shè)計角度提高傳動精度。小脈沖當(dāng)量，從設(shè)計角度提高傳動精度。（3 3）采用預(yù)緊消除傳動件間隙，提高傳動精度。）采用預(yù)緊消除傳動件間隙，提高傳動精度。3 3、減少慣量：高速運(yùn)轉(zhuǎn)零件的慣量影響伺服系統(tǒng)、減少慣量：高速運(yùn)轉(zhuǎn)零件的慣量影響伺服系統(tǒng)的啟動和制動特性。的啟動和制動特性。綜合而言，在設(shè)計進(jìn)給系統(tǒng)時，應(yīng)充分綜合而言，在設(shè)計進(jìn)給系統(tǒng)時，應(yīng)充分注意減少摩擦阻力、提高傳動精度和剛注意減

6、少摩擦阻力、提高傳動精度和剛度、消除傳動間隙、減少運(yùn)動部件慣量。度、消除傳動間隙、減少運(yùn)動部件慣量。二二 、滾珠絲杠螺紋副、滾珠絲杠螺紋副1 1、 滾珠絲杠螺母副的特點(diǎn)滾珠絲杠螺母副的特點(diǎn)2 2、 滾珠絲杠螺母副間隙的調(diào)整滾珠絲杠螺母副間隙的調(diào)整3 3、 滾珠絲杠的安裝滾珠絲杠的安裝4 4、 滾珠絲杠的防護(hù)滾珠絲杠的防護(hù)5 5、滾珠絲杠螺母副的代號、精度等級和標(biāo)注、滾珠絲杠螺母副的代號、精度等級和標(biāo)注1 1、 滾珠絲杠螺母副的特點(diǎn)滾珠絲杠螺母副的特點(diǎn)滾珠絲杠工作原理：滾珠絲杠工作原理：如圖是滾珠絲杠結(jié)構(gòu)圖，如圖是滾珠絲杠結(jié)構(gòu)圖，其工作原理是：其工作原理是：在絲杠和螺母上加工有在絲杠和螺母上加工

7、有弧形螺旋槽，當(dāng)把它們弧形螺旋槽，當(dāng)把它們套裝在一起時形成螺旋套裝在一起時形成螺旋通道，并且滾道內(nèi)填滿通道，并且滾道內(nèi)填滿滾珠。滾珠。當(dāng)絲杠相對于螺母旋轉(zhuǎn)當(dāng)絲杠相對于螺母旋轉(zhuǎn)時，兩者發(fā)生軸向位移，時，兩者發(fā)生軸向位移，而滾珠則可沿著滾道流而滾珠則可沿著滾道流動，動，按照滾珠返回的方式不同可以分為內(nèi)按照滾珠返回的方式不同可以分為內(nèi)循環(huán)式和外循環(huán)式兩種方式。循環(huán)式和外循環(huán)式兩種方式。外循環(huán)式（如圖）螺母旋轉(zhuǎn)槽的兩端外循環(huán)式（如圖）螺母旋轉(zhuǎn)槽的兩端由回珠管由回珠管4 4連接起來，連接起來，返回的滾珠不與絲返回的滾珠不與絲杠外圓相接觸，杠外圓相接觸，滾珠可以作周而復(fù)滾珠可以作周而復(fù)始的循環(huán)運(yùn)動，始的循

8、環(huán)運(yùn)動，在管道的兩端還能在管道的兩端還能起到擋珠的作用，起到擋珠的作用，用以避免滾珠沿滾用以避免滾珠沿滾道滑出。道滑出。內(nèi)循環(huán)方式（如圖）帶有反向器內(nèi)循環(huán)方式（如圖）帶有反向器 5 5，返回的滾珠經(jīng)過反向器和絲杠外圓之返回的滾珠經(jīng)過反向器和絲杠外圓之間返回。間返回。滾珠絲杠螺母副的優(yōu)點(diǎn)：滾珠絲杠螺母副的優(yōu)點(diǎn)：在傳動時，滾珠與絲杠、螺母之間基本上是滾動在傳動時，滾珠與絲杠、螺母之間基本上是滾動摩擦，所以具有很多優(yōu)點(diǎn)：摩擦，所以具有很多優(yōu)點(diǎn)： 1 1）傳動效率高。滾珠絲杠副的傳動效率很高）傳動效率高。滾珠絲杠副的傳動效率很高可達(dá)可達(dá)9292-98-98，是普通絲杠傳動的，是普通絲杠傳動的2-42-

9、4倍。倍。 2 2）摩擦力小。因?yàn)閯印㈧o摩擦系數(shù)相差小，）摩擦力小。因?yàn)閯印㈧o摩擦系數(shù)相差小，因而傳動靈敏，運(yùn)動平穩(wěn)、低速不易產(chǎn)生爬行，因而傳動靈敏，運(yùn)動平穩(wěn)、低速不易產(chǎn)生爬行，隨動精度和定位精度高。隨動精度和定位精度高。 3 3）使用壽命長。滾珠絲杠副采用優(yōu)質(zhì)合金）使用壽命長。滾珠絲杠副采用優(yōu)質(zhì)合金鋼制成，其滾道表面淬火硬度高達(dá)鋼制成，其滾道表面淬火硬度高達(dá)60-62HRC60-62HRC，表面粗糙度值小，另外，因?yàn)槭菨L動摩擦，故磨表面粗糙度值小，另外，因?yàn)槭菨L動摩擦，故磨損很小。損很小。 4 4）經(jīng)預(yù)緊后可以消除軸向間隙，提高系統(tǒng)）經(jīng)預(yù)緊后可以消除軸向間隙，提高系統(tǒng)的剛度。的剛度。 5 5

10、）反向運(yùn)動時無空行程，可以提高軸向運(yùn)）反向運(yùn)動時無空行程，可以提高軸向運(yùn)動精度。動精度。滾珠絲杠螺紋副的缺點(diǎn)：滾珠絲杠螺紋副的缺點(diǎn)：因?yàn)闈L珠絲杠副具有這些優(yōu)點(diǎn)，所以現(xiàn)在各類中、因?yàn)闈L珠絲杠副具有這些優(yōu)點(diǎn)，所以現(xiàn)在各類中、小型數(shù)控機(jī)床的直線進(jìn)給系統(tǒng)普遍采用滾珠絲杠。小型數(shù)控機(jī)床的直線進(jìn)給系統(tǒng)普遍采用滾珠絲杠。但是滾珠絲杠也有如下缺點(diǎn)；但是滾珠絲杠也有如下缺點(diǎn)； l l）制造成本高。）制造成本高。 2 2）不能實(shí)現(xiàn)自鎖。由于其摩擦系數(shù)小不能）不能實(shí)現(xiàn)自鎖。由于其摩擦系數(shù)小不能自鎖，當(dāng)用于垂直位置時，為防止因突然停斷電自鎖，當(dāng)用于垂直位置時，為防止因突然停斷電而造成主軸箱下滑，必須加有制動裝置。而造

11、成主軸箱下滑，必須加有制動裝置。2 2、滾珠絲杠螺母副間隙的調(diào)整、滾珠絲杠螺母副間隙的調(diào)整滾珠絲杠的傳動間隙是軸向間隙。滾珠絲杠的傳動間隙是軸向間隙。軸向間隙通常是指絲杠和螺母無相對轉(zhuǎn)動時，絲杠和軸向間隙通常是指絲杠和螺母無相對轉(zhuǎn)動時，絲杠和螺母之間的最大軸向竄動量。螺母之間的最大軸向竄動量。除了結(jié)構(gòu)本身所有的游隙之外，還包括施加軸向載荷除了結(jié)構(gòu)本身所有的游隙之外，還包括施加軸向載荷后產(chǎn)生彈性變形所造成的軸向竄動量。后產(chǎn)生彈性變形所造成的軸向竄動量。為了保證反向傳動精度和軸向剛度，必須消除軸向間為了保證反向傳動精度和軸向剛度，必須消除軸向間隙。隙。用預(yù)緊方法消除間隙時應(yīng)注意，預(yù)加載荷能夠有效用

12、預(yù)緊方法消除間隙時應(yīng)注意，預(yù)加載荷能夠有效地減少彈性變形所帶來的軸向位移，但預(yù)緊力不宜地減少彈性變形所帶來的軸向位移，但預(yù)緊力不宜過大。過大。過大的預(yù)緊載荷將增加摩擦力，使傳動效率降低，過大的預(yù)緊載荷將增加摩擦力，使傳動效率降低，縮短絲杠的使用壽命。縮短絲杠的使用壽命。所以，一般需要經(jīng)過多次調(diào)整才能保證機(jī)床在最大所以，一般需要經(jīng)過多次調(diào)整才能保證機(jī)床在最大軸向載荷下既消除了間隙又能靈活運(yùn)轉(zhuǎn)。軸向載荷下既消除了間隙又能靈活運(yùn)轉(zhuǎn)。消除間隙的方法除了少數(shù)用微量過盈消除間隙的方法除了少數(shù)用微量過盈滾珠的單螺母消除間隙外，常用的方滾珠的單螺母消除間隙外，常用的方法是用雙螺母消除絲杠、螺母間隙。法是用雙螺

13、母消除絲杠、螺母間隙。如圖是雙螺母墊片調(diào)隙式如圖是雙螺母墊片調(diào)隙式結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整墊片的厚結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整墊片的厚度使左右螺母產(chǎn)生軸向位度使左右螺母產(chǎn)生軸向位移，就可達(dá)到消除間隙和移，就可達(dá)到消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力的作用。這種產(chǎn)生預(yù)緊力的作用。這種方法結(jié)構(gòu)簡單、剛性好、方法結(jié)構(gòu)簡單、剛性好、裝卸方便、可靠。但缺點(diǎn)裝卸方便、可靠。但缺點(diǎn)是調(diào)整費(fèi)時，很難在一次是調(diào)整費(fèi)時，很難在一次修磨中調(diào)整完成，調(diào)整精修磨中調(diào)整完成，調(diào)整精度不高，僅適用于一般精度不高，僅適用于一般精度的數(shù)控機(jī)床。度的數(shù)控機(jī)床。如圖是雙螺母齒差調(diào)隙式結(jié)構(gòu)，如圖是雙螺母齒差調(diào)隙式結(jié)構(gòu)，在兩個螺母在兩個螺母2 2和和5 5的凸緣上各制有一個

14、圓柱齒輪，兩個的凸緣上各制有一個圓柱齒輪，兩個齒輪的齒數(shù)只相差一個齒，即齒輪的齒數(shù)只相差一個齒，即z z2 2-z-z1 1=1=1。兩個內(nèi)齒圈兩個內(nèi)齒圈1 1和和4 4與外齒輪齒數(shù)分別相同，并用螺釘和與外齒輪齒數(shù)分別相同，并用螺釘和銷釘固定在螺母座銷釘固定在螺母座3 3的兩端。的兩端。調(diào)整時先將內(nèi)齒圈取下，根據(jù)間隙的大小調(diào)整兩個調(diào)整時先將內(nèi)齒圈取下，根據(jù)間隙的大小調(diào)整兩個螺母螺母2 2、5 5分別向相同的方向轉(zhuǎn)過一個或多個齒。分別向相同的方向轉(zhuǎn)過一個或多個齒。使兩個螺母在軸向移近了相應(yīng)的距離達(dá)到調(diào)整間隙使兩個螺母在軸向移近了相應(yīng)的距離達(dá)到調(diào)整間隙和預(yù)緊的目的。和預(yù)緊的目的。間隙消除量間隙消除

15、量可用下式簡便地計算出：可用下式簡便地計算出：=nt/z=nt/z1 1/z/z2 2或或n=zn=z1 1z z2 2/t/t式中式中 n- n-螺母在同一方向轉(zhuǎn)過的齒數(shù)；螺母在同一方向轉(zhuǎn)過的齒數(shù)； t- t-滾珠絲杠的導(dǎo)程；滾珠絲杠的導(dǎo)程； z z1 1，z z2 2-齒輪的齒數(shù)。齒輪的齒數(shù)。例如，當(dāng)例如，當(dāng)z z1 1=99=99、z z2 2=100=100、t=10mmt=10mm時，時，如果兩個螺母向相同方向各轉(zhuǎn)過一個齒時，其相對軸如果兩個螺母向相同方向各轉(zhuǎn)過一個齒時，其相對軸向位移量為向位移量為s=ts=t(z(z1 1z z2 2)=10)=10(100(100* *99)0.00lmm99)0.00l