数控技术第五章 数控机床的机械传动结构.ppt

《数控技术第五章 数控机床的机械传动结构.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控技术第五章 数控机床的机械传动结构.ppt（157页珍藏版）》请在沃文网上搜索。

1、第五章第五章 数控机床的机械传动结构数控机床的机械传动结构 内容提要内容提要 本章将讨论数控机床的主运动系统、进给系统本章将讨论数控机床的主运动系统、进给系统机械结构、运动传动机构以及典型部件等的功能、机械结构、运动传动机构以及典型部件等的功能、实现方法和安装调试方法。实现方法和安装调试方法。1数控机床的机械结构要求数控机床的机械结构要求一、工作原理和加工特点所决定的数控机床结构设计要求一、工作原理和加工特点所决定的数控机床结构设计要求由于工作原理和加工特点的差异，数控机床与普通机由于工作原理和加工特点的差异，数控机床与普通机床在机械结构上存在着较大的差别，尽管它们外形结构很床在机械结构上存在

2、着较大的差别，尽管它们外形结构很相似。相似。特点上的差异主要体现在以下几个方面：特点上的差异主要体现在以下几个方面：1.自动保证稳定的加工精度自动保证稳定的加工精度2.2.提高加工能力和切削效率提高加工能力和切削效率3.3.提高使用效率提高使用效率2因此，数控机床的功能要求和设计要求与普通因此，数控机床的功能要求和设计要求与普通机床有较大的差异。数控机床的结构设计要求可以机床有较大的差异。数控机床的结构设计要求可以归纳为如下几方面：归纳为如下几方面：1、具有大切削功率，高的静、动刚度和良好、具有大切削功率，高的静、动刚度和良好的抗振性能；的抗振性能；2、具有较高的几何精度、传动精度、定位精、具

3、有较高的几何精度、传动精度、定位精度，和热稳定性；度，和热稳定性；3、具有实现辅助操作自动化的结构部件。、具有实现辅助操作自动化的结构部件。3 当然，有关提高静、动刚度，抗振性能，热当然，有关提高静、动刚度，抗振性能，热稳定性和几何精度等方面的要求和结构措施，对稳定性和几何精度等方面的要求和结构措施，对于普通机床和数控机床的设计都是一致的，主要于普通机床和数控机床的设计都是一致的，主要是要求的程度不同。对普通机床的结构进行局部是要求的程度不同。对普通机床的结构进行局部的改进，并配上经济简易的数控系统，使之成为的改进，并配上经济简易的数控系统，使之成为数控机床，这是现有普通机床进行数控化的途径，

4、数控机床，这是现有普通机床进行数控化的途径，但是不能因此就认为，将数控系统与普通机床连但是不能因此就认为，将数控系统与普通机床连结在一起就构成了一台数控机床。结在一起就构成了一台数控机床。（数控机床不（数控机床不等于数控系统加普通机床。）等于数控系统加普通机床。）4(一一)数控机床的结构刚度设计数控机床的结构刚度设计 1 1、合理选择构件的结构形式、合理选择构件的结构形式 (1)(1)正确选择截面的形状和尺寸正确选择截面的形状和尺寸 (2)(2)合理选择及布置隔板和筋条合理选择及布置隔板和筋条 (3)(3)提高构件的局部刚度提高构件的局部刚度 (4)(4)选用焊接结构的构件选用焊接结构的构件

5、2.2.合理的结构布局可以提高刚度合理的结构布局可以提高刚度 3.3.采取补偿构件变形的结构措施采取补偿构件变形的结构措施5(二二)提高抗振性提高抗振性*机床工作时可能产生两种形态的振动：强迫振动机床工作时可能产生两种形态的振动：强迫振动和自激振动（或称颤振）。机床的抗振性指的是和自激振动（或称颤振）。机床的抗振性指的是抵抗这两种振动的能力。抵抗这两种振动的能力。*机床强迫振动的振源是：高速转动零部件的动态机床强迫振动的振源是：高速转动零部件的动态不平衡力，往复运动件的换向冲击力，周期变化不平衡力，往复运动件的换向冲击力，周期变化的切削力等。的切削力等。*自激振动的频率是一定的，与外界干扰力的

6、频率自激振动的频率是一定的，与外界干扰力的频率无关，而是接近于机床某一部件某一振型的固有无关，而是接近于机床某一部件某一振型的固有频率。这个部件就是机床在抗振性方面的一个薄频率。这个部件就是机床在抗振性方面的一个薄弱环节。弱环节。6改善和提高机床抗振性应该从以下改善和提高机床抗振性应该从以下几个方面着手：几个方面着手：1.1、减少机床的内部振源、减少机床的内部振源2.2、提高静态刚度、提高静态刚度3.3、增加构件或结构的阻尼、增加构件或结构的阻尼7(三三)减少热变形减少热变形1、减少机床内部热源和发热量、减少机床内部热源和发热量2、改善散热和隔热条件、改善散热和隔热条件3、合理设计机床的结构及

7、布局、合理设计机床的结构及布局4、进行热变形补偿、进行热变形补偿81.1.低速进给运动平稳性的概念低速进给运动平稳性的概念 进给系统的驱动速度为匀速，当运动部件速度低于某一临界速进给系统的驱动速度为匀速，当运动部件速度低于某一临界速度时，度时，会出现执行部件运动时快时慢、甚至停顿会出现执行部件运动时快时慢、甚至停顿前冲的现象，前冲的现象，这种现象称为爬行现象。它是低速运动不平稳的体现。这种现象称为爬行现象。它是低速运动不平稳的体现。三、低速进给运动平稳性三、低速进给运动平稳性Tt1t2sSttTVminVmaxVt92.2.爬行现象产生的原因爬行现象产生的原因DKMF（Fs,Fd）X0XD D

8、点均匀向右运动点均匀向右运动M M不动（不动（K K小和小和FsFs作用）作用）弹簧（丝杆）被压缩弹簧（丝杆）被压缩 K(XK(XX0)MX0)M加速加速 FdFd FsM FsM运动运动当当K(XK(XX0)FX0)F时时储存能量储存能量 当当K(XK(XX0)=FX0)=F时时 M M匀速匀速惯性惯性M M继续向右继续向右 K(XK(XX0)MX0)M减速减速 D D点均匀向右运动点均匀向右运动M M 停顿停顿 X XX0=0 X0=0 若若M M惯性较大惯性较大10vvvttt113.3.爬行对加工精度的影响爬行对加工精度的影响 爬行是在低速运动时产生的，因爬行是在低速运动时产生的，因此

9、，在低速加工过程中易产生爬行现此，在低速加工过程中易产生爬行现象，其危害是影响进行运动平稳性象，其危害是影响进行运动平稳性(即即均匀性均匀性)，其结果是；，其结果是；q 使被加工零件的加工精度和表使被加工零件的加工精度和表 面粗糙度增加；面粗糙度增加；q 机床的定位精度降低；机床的定位精度降低；q 加剧导轨的磨损加剧导轨的磨损YXXY124.4.抑制爬行产生的措施抑制爬行产生的措施q 衡量进行运动平稳性的指标衡量进行运动平稳性的指标 临界爬行速度临界爬行速度VcVc。爬爬行行其其本本质质是是自自激激振振动动，可可以以证证明明VcVc与下列参数的关系为：与下列参数的关系为：13qq 措施措施（减

10、小（减小VcVc的办法）的办法）改善导轨面间和摩擦特性改善导轨面间和摩擦特性 滚动滚动-静压静压-滑动滑动(塑料塑料)提高传动刚度提高传动刚度减轻运动件的重量减轻运动件的重量增加系统的阻尼增加系统的阻尼vf14一、概述一、概述定义定义:主运动系统：指驱动主轴运动的系统。主运动系统：指驱动主轴运动的系统。主轴：指带动刀具和工件旋转，产生切削运动且消耗功率最主轴：指带动刀具和工件旋转，产生切削运动且消耗功率最 大的运动轴。大的运动轴。功用：功用：传递动力：传递切削加工所需要的动力传递动力：传递切削加工所需要的动力 传递运动：传递切削加工所需要的运动传递运动：传递切削加工所需要的运动 运动控制：控制

11、主运动的大小方向开停运动控制：控制主运动的大小方向开停第一节第一节 数控机床的主运动结构数控机床的主运动结构15组成：组成：（1）动力源：电机）动力源：电机（2）传动系统：定比传动机构、变速装置）传动系统：定比传动机构、变速装置（3）运动控制装置）运动控制装置:离合器、制动器等离合器、制动器等（4）执行件：主轴）执行件：主轴16q动力功率高动力功率高由由于于日日益益增增长长的的对对高高效效率率要要求求，加加之之刀刀具具材材料料和和技技术术的的进进步步，大大多多数数NC机机床床均均要要求求有有足足够够高高的的功功率率来来满满足足高速强力切削。高速强力切削。一般一般NC机床的主轴驱动功率在机床的主

12、轴驱动功率在3.7kw250kw之间。之间。1.1.对主传动系统要求对主传动系统要求对主传动系统要求对主传动系统要求17q调速范围宽调速范围宽n调调速速范范围围：有有恒恒扭扭矩矩、恒恒功功率率调调速速范范围围之之分分。现现在在，数数控控机机床床的的主主轴轴的的调调速速范范围围一一般般在在：10010000，且能无级调速。，且能无级调速。n要要求求恒恒功功率率调调速速范范围围尽尽可可能能大大，以以便便在在尽尽可可能能低低的的速度下，利用其全功率。速度下，利用其全功率。n变速范围负载波动时，速度应稳定。变速范围负载波动时，速度应稳定。18qq 控制功能的多样化控制功能的多样化同步控制功能：同步控制

13、功能：NC车床车螺纹用；车床车螺纹用；主主轴轴准准停停功功能能：加加工工中中心心自自动动换换刀刀、NC车车床床车车螺纹用；螺纹用；恒恒线线速速切切削削功功能能：NC车车床床和和NC磨磨床床在在进进行行端端面面加加工工时时，为为了了保保证证端端面面加加工工的的粗粗糙糙度度要要求求，要要求求接接触触点处的线速度为恒值；点处的线速度为恒值；C轴控制功能：车削中心。轴控制功能：车削中心。19qq 性能要求高性能要求高 电电机机过过载载能能力力强强。要要求求有有较较长长时时间间(130min)和和较较大倍数的过载能力大倍数的过载能力在断续负载下，电机转速波动要小。在断续负载下，电机转速波动要小。速度响应

14、要快，升降速时间要短。速度响应要快，升降速时间要短。电机温升低，振动和噪音小。电机温升低，振动和噪音小。可靠性高，寿命长，维护容易。可靠性高，寿命长，维护容易。体积小，重量轻，与机床联接容易。体积小，重量轻，与机床联接容易。202.主运动变速系统的参数主运动变速系统的参数运动参数：主运动速度有关的参数：变运动参数：主运动速度有关的参数：变速范围、转速等。速范围、转速等。动力参数：电机功率、扭矩。动力参数：电机功率、扭矩。21qq 动力参数动力参数主运动的功率主运动的功率N=Nc/(kw)22q主运动的调速范围主运动的调速范围主轴的调速范围是指主轴变速能力：主轴的调速范围是指主轴变速能力：通常数

15、控机床的都较普通机床要高，通常数控机床的都较普通机床要高，Rn：1001000023二、主运动的配置形式和驱动电机二、主运动的配置形式和驱动电机根据数控机床的要求，主运动系统的根据数控机床的要求，主运动系统的根据数控机床的要求，主运动系统的根据数控机床的要求，主运动系统的配置有以下四类配置有以下四类配置有以下四类配置有以下四类24n 普通电机普通电机机械变速系统机械变速系统主轴部件主轴部件25优点：优点：能够满足各种切削运动转矩输出的要求，但变速范围不能够满足各种切削运动转矩输出的要求，但变速范围不大，由于是有级变速使切削速度的选择受到限制，而且该大，由于是有级变速使切削速度的选择受到限制，而

16、且该配置的结构较复杂，所以现在仅有少数经济型数控机床采配置的结构较复杂，所以现在仅有少数经济型数控机床采用该配置，其它已很少采用。用该配置，其它已很少采用。26n 变频器变频器交流电机交流电机1 1-2-2级级机械变速机械变速主轴部件主轴部件 27 这种配置的结构简单、安装调试方便，且在传动上能满这种配置的结构简单、安装调试方便，且在传动上能满足转速与转矩的输出要求，但其调速范围及特性相对于交、足转速与转矩的输出要求，但其调速范围及特性相对于交、直流主轴电机系统而言要差一些。直流主轴电机系统而言要差一些。主要用于经济型或中低档数控机床上。主要用于经济型或中低档数控机床上。28n交、直主轴电机交

17、、直主轴电机 主轴部件主轴部件 这种配置形式同上面一样，但电机是性能更好交这种配置形式同上面一样，但电机是性能更好交直流主轴电机，其变速范围宽，最高转速可达直流主轴电机，其变速范围宽，最高转速可达8000r/min，且控制功能丰富，可满足中高档数控机床的控且控制功能丰富，可满足中高档数控机床的控制要求制要求2930n电主轴电主轴电主轴又称内装式主轴电机，即主轴与电机转子合为电主轴又称内装式主轴电机，即主轴与电机转子合为一体，其优点是主轴部件结构紧凑、重量轻、惯量小，一体，其优点是主轴部件结构紧凑、重量轻、惯量小，可提高启动、停止的响应特性，利于控制振动和噪声。可提高启动、停止的响应特性，利于控

18、制振动和噪声。转速高，目前最高可达转速高，目前最高可达200000r/min。其缺点是电机运其缺点是电机运转产生的振动和热量将直接影响到主轴，因此，主轴转产生的振动和热量将直接影响到主轴，因此，主轴组件的整机平衡、温度控制和冷却是内装式电机主轴组件的整机平衡、温度控制和冷却是内装式电机主轴的关键问题的关键问题31车床用电主轴车床用电主轴铣床用电主轴铣床用电主轴3233三、主轴部件三、主轴部件1.概述概述功用：功用：功用：功用：夹持工件或刀具实现切削运动；夹持工件或刀具实现切削运动；传递运动及切削加工所需要的动力。传递运动及切削加工所需要的动力。组成：组成：组成：组成：主轴、支承、传动零件、装夹

19、刀具或主轴、支承、传动零件、装夹刀具或工件的附件及辅助零部件。工件的附件及辅助零部件。34要求：要求：q主轴的精度要高。包括运动精度主轴的精度要高。包括运动精度(回转精度、回转精度、轴向串动轴向串动)、和安装刀具或夹持工件的夹具的、和安装刀具或夹持工件的夹具的定位精度定位精度(轴向、径向轴向、径向)。q部件的结构刚度和抗振性好。部件的结构刚度和抗振性好。q较低的运转温升以及较好的热稳定性。较低的运转温升以及较好的热稳定性。q部件的耐磨性和精度保持性好。部件的耐磨性和精度保持性好。q自动可靠的装夹刀具或工件自动可靠的装夹刀具或工件35n对对数数控控机机床床除除上上述述要要求求外外，还还应应有有：

20、(在在机机械械结结构方面构方面)n刀具的自动夹紧装置刀具的自动夹紧装置n主轴的准停装置主轴的准停装置n主轴孔的清理装置等主轴孔的清理装置等36n主轴部件的结构q主轴端部的结构形式主轴端部的结构形式端部用于安装刀具或夹持工件的夹具，因此，要端部用于安装刀具或夹持工件的夹具，因此，要保证刀具或夹具定位（轴向、定心）准确，装夹保证刀具或夹具定位（轴向、定心）准确，装夹可靠、牢固，而且装卸方便。可靠、牢固，而且装卸方便。目前，主轴的端部形状已标准化。目前，主轴的端部形状已标准化。3738n主轴部件的支承主轴部件的支承作用作用：支承主轴、承受作用在主轴上的各种作用力（传动力、切削抗力等）要求要求：转速、

21、精度和相应的承载能力（即有足够的轴向和径向刚度）。39主轴部件常用轴承的类型和精度等级主轴部件常用轴承的类型和精度等级类型类型：滚动轴承、滑动轴承（动压、静压）、空气静压轴承、陶瓷轴承、磁悬浮轴承精度等级精度等级 E(高级)、D(精密级)、C(特精级)、B(超精级)普通精度的机床，前支承用C、D，后支承用D、E级，前支承比后支承高一个精度等级。精度较高的机床，前后支承均用B级精度。40滚动轴承滚动轴承41动压轴承动压轴承42静压轴承静压轴承43空气轴承空气轴承44磁力（磁悬浮）轴承磁力（磁悬浮）轴承45主轴轴承的配置主轴轴承的配置 对主轴支承的基本要求是：A前后支承都应有承受径向载荷的轴承。支

22、承方式：两支承、三支承等。B要有承受双向轴向载荷式的推动轴承。定位方式：前端定位:后端定位:两端定位:4647主轴滚动轴承的预紧主轴滚动轴承的预紧预紧预紧：是对轴承轴向和径向间隙进行调整，并 使轴承滚道预先承受一定的载荷。作用作用：a.消除间隙 b.提高轴承的接触刚度48 方法：方法：方法：方法：径向间隙的消除方法径向间隙的消除方法在锥面上轴向移动在锥面上轴向移动在锥面上轴向移动在锥面上轴向移动-薄壁胀大薄壁胀大薄壁胀大薄壁胀大-径向间隙消除径向间隙消除径向间隙消除径向间隙消除49内外圈相对移动内外圈相对移动内外圈相对移动内外圈相对移动-错位错位错位错位-消除径向和轴向间隙消除径向和轴向间隙消

23、除径向和轴向间隙消除径向和轴向间隙50n 防松51n数控机床的典型主轴部件数控机床的典型主轴部件525354第二节第二节进给系统的机械传动结构进给系统的机械传动结构一、一、一、一、概述概述概述概述1 1、进给系统的功用进给系统的功用进给系统的功用进给系统的功用协助完成加工表面的成形运动，传递所需的运动及动力。协助完成加工表面的成形运动，传递所需的运动及动力。2 2、进给系统机械部分的组成进给系统机械部分的组成进给系统机械部分的组成进给系统机械部分的组成传动机构传动机构+运动变换机构运动变换机构+导向机构导向机构+执行件（工作台）执行件（工作台）传动机构传动机构:齿轮传动、同步带传动齿轮传动、同

24、步带传动运动变换：丝杠螺母副、蜗杆齿条副、齿轮齿条副等运动变换：丝杠螺母副、蜗杆齿条副、齿轮齿条副等导向机构：导轨（滑动导轨、滚动导轨、静压导轨导向机构：导轨（滑动导轨、滚动导轨、静压导轨）55工作台导轨副563、主要要求、主要要求(1)减小摩擦力 采用摩擦力及动静摩擦力差值较小的传动件及导轨.(2)提高传动精度和刚度 消除传动间隙,增加传动系统刚度.(3)减小运动惯量 快速响应.减小运动部件质量.571、功用：、功用：转矩匹配转矩匹配惯量匹配惯量匹配脉冲当量匹配脉冲当量匹配降速降速二、齿轮传动二、齿轮传动二、齿轮传动二、齿轮传动582、消除传动间隙消除传动间隙n作用：消除反向间隙，提高传动精

25、度作用：消除反向间隙，提高传动精度n方法：使啮合状态轮齿的两侧均处于接触状态。方法：使啮合状态轮齿的两侧均处于接触状态。n实现：偏心轴调整、轴向垫片调整实现：偏心轴调整、轴向垫片调整（刚性）（刚性）轴向压簧调整、周向压簧调整（柔性）轴向压簧调整、周向压簧调整（柔性）596061n 由于伺服电机性能的提高，目前许多场合都采由于伺服电机性能的提高，目前许多场合都采用伺服电机与丝杠直接相联用伺服电机与丝杠直接相联三、联轴节三、联轴节三、联轴节三、联轴节62n 弹性联轴节 63四、丝杠螺母副四、丝杠螺母副四、丝杠螺母副四、丝杠螺母副 功用功用功用功用：将旋转运动变换成直线运动：将旋转运动变换成直线运动

26、 分类分类分类分类：滑动丝杠螺母副（旧机床数控化改造、经济型）滑动丝杠螺母副（旧机床数控化改造、经济型）滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副（广泛采用、普及型、高档型）（广泛采用、普及型、高档型）静压丝杠螺母副（用于高精度数控机床）静压丝杠螺母副（用于高精度数控机床）64 1 1、滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副概述概述概述概述工作原理：工作原理：工作原理：工作原理：丝杆（螺母）旋转，滚珠在封闭滚道内丝杆（螺母）旋转，滚珠在封闭滚道内沿滚道滚动、迫使螺母（丝杆）轴向移动沿滚道滚动、迫使螺母（丝杆）轴向移动65n 滚珠循环方式 n 外循环外循环n滚珠在循环过程中回珠时与丝杠脱离接

27、触的结构；n采用弧形铜管形成滚珠返回通道，由弯管的端部引导滚珠；n其工作圈数是2.5圈或3.5圈，12列。*滚珠运动一个导程为1圈，*滚珠运动一个循环为1列。丝杆66n内循环内循环n 滚珠在循环过程中始终与丝杠保持接触的结构。n 采用圆柱凸键反向器实现滚珠循环，反向器嵌入 螺母内n 工作圈数是367n 比较比较n外循环方式制造工艺简单、应用广泛，但螺母径向尺寸较大，因用弯管端部作挡珠器，易磨损，噪音较大。n内循环螺母结构紧凑，定位可靠，刚性好，不易磨损，反回滚道短，不易发生滚珠堵塞，摩擦损失小。缺点是结构复杂、制造较困难。68 特点：特点：特点：特点：传动效率高：传动效率高：0.900.90到

28、到0.960.96传动精度高传动精度高:可消除间隙可消除间隙摩擦阻力小摩擦阻力小:静摩擦阻力及动静静摩擦阻力及动静摩擦阻力差值小摩擦阻力差值小不能自锁不能自锁692.2.2.2.滚珠丝杠螺母副的选用滚珠丝杠螺母副的选用滚珠丝杠螺母副的选用滚珠丝杠螺母副的选用原则：原则：原则：原则：机床精度机床精度选用滚珠丝杠精度，选用滚珠丝杠精度，机床载荷机床载荷选定丝杠尺寸参数，选定丝杠尺寸参数，验算：扭转刚度、压曲刚度、临界转速与工作寿命验算：扭转刚度、压曲刚度、临界转速与工作寿命 70n精度等级选择精度等级选择n滚珠丝杠的精度对数控机床的定位精度有直接影响。n主要精度指标：螺距（导程）误差、累积误差/3

29、00mm。n普通数控机床选用D级，精密数控机床选用C级；。n滚珠丝杠的热变形对数控机床定位精度的影响也不容忽视；71n 确定尺寸参数确定尺寸参数:丝杆D0td072n长长度度L：L=工作行程+螺母长度+（510）n名义直径名义直径D0：D0，丝杠承载能力和刚度越大。通常大于 L/30-L/35。n螺螺距距t：t 小，螺旋升角小，摩擦力矩小，分辨率高；但传动效率低，承载能力低，应折中考虑。n滚珠直径滚珠直径d0：d0 越大，承载能力越高，尽量取大值。一般取 d0=0.6t.n 滚珠的工作圈数、列数和工作滚珠总数对丝杠工作特性影响较大。73 验算验算验算验算刚度验算：刚度验算：在额定轴向（扭转）载

30、荷作用下，进给轴的失动量。在额定轴向（扭转）载荷作用下，进给轴的失动量。丝杠属细长杆，受扭矩会引起的扭转变形，产生丝杠属细长杆，受扭矩会引起的扭转变形，产生“吃掉吃掉”输输入的现象入的现象-失动量失动量。失动量的计算：失动量的计算：=74n 临界转速nc n滚珠丝杠的最高转速是指数控机床快移时的转速nmax。该转速不能超过临界转速nc；n从自振频率角度校核的临界转速 nc nc=n要求：nmax 0.8 nc75图5-16（a）=1.875，图5-16(b)=3.972，图5-16(c)=4.730。=1.875=3.972=4.73076 寿命验算：允许回转圈数、计算寿命。n滚珠丝杠副的寿命

31、，主要是指疲劳寿命。n考核：不发生疲劳剥落情况下运转的最长时间、长度：允许转数L=（r）（额定寿命）时间寿命Lt=（h）长度寿命Ls=（km）要求：Lt20000（h)773.3.滚珠丝杠螺母副的支承形式滚珠丝杠螺母副的支承形式滚珠丝杠螺母副的支承形式滚珠丝杠螺母副的支承形式 一端装止推轴承，另一端自由一端装止推轴承，另一端自由78n一端装止推轴承,另一端装向心球轴承79n两端装双止推轴承80 两端装单止推轴承81n滚珠丝杠螺母副的制动滚珠丝杠螺母副的制动为何要制动：传动效率高但不能自锁，用在垂直传动或 高速大惯量场合时需要制动装置。制动方法：制动丝杆、制动伺服电机轴。82工作时：高压油进入油

32、缸17上腔，17下移压缩弹簧18，16下移，15和16之间分开 间隙达到0.10.3mm，滚珠丝杠便能自由转动；在停机或断电时：17的上腔无高压油，在18作用下，15、16接触；滚珠丝杠5即被制动而不能自由旋转。83工作时：在线圈7作用下，使齿轮8与内齿轮9脱开，弹簧受压缩；当停机或停电时：7失电，在弹簧恢复力作用下，齿轮8、9啮合，齿轮9与电机端盖为一体，故与电机轴联接的丝杠得到制动。84n滚珠丝杠螺母副的安装滚珠丝杠螺母副的安装n 一般要求：n滚珠丝杠螺母副相对工作台不能有轴向窜动；n螺母座孔中心应与丝杠安装轴线同心；n滚珠丝杠螺母副中心线应平行于相应的导轨n能方便地进行间隙调整或预紧85

33、 滚珠丝杠螺母副的预紧滚珠丝杠螺母副的预紧目的目的:消除运动间隙消除运动间隙,提高运动精度及传动刚度提高运动精度及传动刚度.基本思想：基本思想：86方式方式 垫片法（结构简单、刚性好、调整较麻烦）垫片法（结构简单、刚性好、调整较麻烦）87螺纹法（结构较复杂、刚性较好、调整方便）88齿差法（结构复杂、刚性好、能精确控制预紧量）89 丝杠的预拉伸作用作用：提高传动刚度、补偿热膨胀变形；方法方法：制造时制造时：目标行程=公称行程预拉伸量。安装后安装后：拉伸使其恢复公称行程值，传动刚度提高。工作时工作时：发热膨胀量抵消部分预拉伸量，丝杠拉应力下 降，长度没有变化，精度可得到保证。9091第三节第三节

34、回转工作台和导轨回转工作台和导轨n定义定义：实现周向进给和分度运动工作台n分类分类：n分分度度工工作作台台：实现工作台的定角度回转运动，即分度、转位和定位工作。n数数控控回回转转工工作作台台：除了分度和转位的功能之外，还能实现数控圆周进给运动。92一、分度工作台一、分度工作台93n工作原理：工作原理：n 按照控制系统的指令自动地进行，每次转位回转一定的角度，如（1、5、10、15、30、45、90、180）。n分类：分类：按定位元件分n插销定位；n反靠定位；n齿盘定位；n钢球定位。94n齿盘定位分度工作台齿盘定位分度工作台n特点n分度定位精度高，一般为3，最高可达0.4。n能承受能力强 定位刚

35、度高；n精度保持性好。由于齿盘啮合、脱开相当于两齿盘对研过程，因此，随着齿盘使用时间的延续，其定位精度还有不断提高的趋势。95n结构n定位机构n导向与支承n传动机构n 消除间隙 96n工作过程n定位夹紧机构松开n工作台抬起（完成分度准备工作）n工作台进行分度回转运动n接近目标位置时电机减速、停机实现粗定位n工作台下降，上、下齿盘重新啮合，实现精定位n完成定位夹紧。97准停时位置偏差补偿装置 98二、数控回转工作台二、数控回转工作台 n1.概述n工作原理：实现圆周进给运动的工作台-数控 回转工作台（数控转台）n功 能：除了可以实现圆周进给运动之外，还可以完成分度运动。n分 类：开环、闭环。992

36、.2.开环数控转台开环数控转台导向与支承导向与支承传动机构传动机构分辨率分辨率 =消除间隙消除间隙 夹紧机构夹紧机构 1003.闭环数控转台 101三、双导程蜗杆传动三、双导程蜗杆传动n为什么要用双导程蜗杆n消除蜗杆传动间隙，提高传动精度 在数控机床中分度工作台、数控转台都广泛采用蜗杆、蜗轮传动。蜗轮副的啮合侧隙对其分度定位精度影响最大 n避免切削过程中的振动 避免传动机构因承受脉动载荷（如断续铣削）而引起扭转振动 102n 结构特点n左、右侧齿距（t左、t右）模数（m左、m右）不同；n同侧齿距、模数相等；n中间齿距t中相等n蜗杆齿厚连续变化，即从左到右齿厚渐厚。103n 消除传动间隙原理任意

37、两相邻齿（沿同一轴向截面上）从左到右齿厚渐厚，当蜗杆向左移动时，啮合侧隙将会逐渐减小。104n调整实例n实例一105 实例二106四、导轨四、导轨四、导轨四、导轨n概述概述n导轨的作用导轨的作用n导向：直线运动直线导轨；圆运动轴承n支承、承载n数控机床常用导轨形式数控机床常用导轨形式n塑料导轨：滑动摩擦n滚动导轨：滚动摩擦n静压导轨：液体摩擦107n对导轨的基本要求对导轨的基本要求n一定的导向精度；n良好的摩擦特性：摩擦系数小（较高的灵敏度），动静摩擦系数之差小（低速平稳性好）；n阻尼特性好（高速时不振动）；n足够的刚度和强度；n良好的精度保持性。108n塑料导轨塑料导轨n 什么是塑料导轨什么

38、是塑料导轨n金属对塑料型式的滑动导轨，n在短导轨面上附有一层塑料，长导轨面仍为淬火磨削面；n 分类：贴塑导轨（聚四氟乙烯软带）、涂塑导轨（环氧树脂）109n 塑料导轨的特点塑料导轨的特点n摩擦系数较小，0.040.06n动静摩擦系数之差小，且摩 擦系数曲线具有上扬特性n 刚度高，承载能力强n加工工艺简单n价格低 n 应用应用 数控化改造机床、重型数控机床（最高速度：Fmax=30 m/min）fv塑料-钢滑动摩擦钢-钢滑动摩擦1103 3、滚动导轨滚动导轨滚动导轨滚动导轨 工作原理：工作原理：在导轨工作面之间安排滚动体在导轨工作面之间安排滚动体,将滑动摩擦替换为滚动将滑动摩擦替换为滚动摩擦。摩

39、擦。结构形式及组成：结构形式及组成：滚动导轨块滚动导轨块 直线滚动导轨直线滚动导轨111 特点：特点：特点：特点：摩擦系数小，动静摩擦系数差值小，灵敏度高摩擦系数小，动静摩擦系数差值小，灵敏度高移动精度和定位精度高移动精度和定位精度高精度保持性好精度保持性好已成为标准件已成为标准件抗振性较差抗振性较差112n滚动导轨块滚动导轨块镶钢导轨镶钢导轨滚动导轨块滚动导轨块上导轨上导轨下导轨下导轨113滚动导轨组件滚动导轨组件结构、形式结构、形式直直线线滚滚 动动 导导轨轨114弧弧 形形 滚滚 动动 导导 轨轨115圆圆 柱柱 滚滚 动动 导导 轨轨116两两 维维 直直 线线 滚滚 动动 导导 轨轨

40、117直直 线线 滚滚 动动 导导 轨轨 单单 元元118组成结构组成结构119120121n 安装组合形式n标准组合122n倒装组合123n侧装组合之一124n侧装组合之二125n混装组合126n 安装步骤 清洁127贴紧基准128 装入螺钉129安装工作台130n 预紧n 调整螺钉131n 塞块（用于高精度、高刚度的场合）132n 偏心插销133n 导轨防护专用软式防护罩大型软式防护罩叠层式护罩134n一、概述概述n概念概念：数控机床的布局是指机床机械结构部件相对安装位置的总体方案。第四节 数控机床的布局135n数控机床机械结构数控机床机械结构n机床基础件：床身、底座、立柱、横梁、工作台n

41、主运动系统（主轴）n进给传动系统n辅助功能部件：气动、润滑、冷却、排屑、防护等n刀架或自动换刀装置（ATC）n自动托盘交换装置（APC、AWC）n特殊功能装置：刀具破损监控、精度检测等。136n高自动化高自动化：要求自动保证稳定的加工精度。n高精度和大功率高精度和大功率：数控机床集高精度与重切削于一身,因此对传动件和基础件的结构和刚度有了更高的要求。n高速度高速度:简化传动机构，趋势：“零传动”二、数控机床的功能和性能对布局结构的要求二、数控机床的功能和性能对布局结构的要求二、数控机床的功能和性能对布局结构的要求二、数控机床的功能和性能对布局结构的要求137n工艺复合化和功能集成化工艺复合化和

42、功能集成化：附件和辅助装置增多工艺复合化是指“一次装夹，多工序加工”功能集成化是指“一机多能”。n高可靠性高可靠性 数控机床应能在高负荷下长时间无故障连续工作，因而对机械元、部件的可靠性提出了很高的要求。138n数控机床总体布局与工艺因素数控机床总体布局与工艺因素n表面形成方法对总体布局的影响 数控车床，数控铣床、数控齿轮加工机床等n工序集中 加工中心、五面加工机床、车铣复合机床等n工件的尺寸、重量对布局的影响 小型、中型、大型和重型数控机床；三、影响数控机床总体布局的因素三、影响数控机床总体布局的因素139n总体布局与刀库配置总体布局与刀库配置n盘式刀库、链式刀库等n总体布局与操作使用总体布局与操作使用n方便操作、使用等 n总体布局与其它总体布局与其它n机电一体化结构 n全封闭式结构140141四、数控机床的总体布局实例四、数控机床的总体布局实例142143144145146147148149150151152153154155156157