华科数控机床技术5.3

导向机构——滑动导轨、滚动导轨、静压导 轨、轴承 执行件——工作台
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5.3 数控机床的进给运动
数控车床的进给传动系统简图
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5.3 数控机床的进给运动
5. 3 . 2 齿轮传动副
齿轮传动设计主要考虑问题： 1．齿轮副的传动级数和速比分配
齿轮传动的传动级数和速比分配，一方面影响传动 件的转动惯量大小，同时还影响执行件的传动效率。 增加传动级数，可以减小传动惯量，但导致传动装 臵的结构复杂，降低了传动效率，增大噪声，同时加
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5.3 数控机床的进给运动
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5.3 数控机床的进给运动
课后思考:
1. 比较传统机床与数控机床传动系统的区别； 2. 查阅资料，收集两到三个数控机床传动系统结构图，
并了解其构成。
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结束
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5.3 数控机床的进给运动 两维直线滚动导轨
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5.3 数控机床的进给运动 组成结构
1、4、5、8-回珠（回柱）； 2、3、6、7-负载滚珠（滚柱） 9-保持体 10-端部密封垫 11-滑块 12-导轨体
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5.3 数控机床的进给运动 3．静压导轨
1、4-滤油器 2-油泵 3-溢流阀 5-节流阀 6-运动部件 7-固定部件 8-油箱
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5.3 数控机床的进给运动 5.3 .5 回转工作台
数控机床对回转工作台的要求： 分辨率高、定位精度高、运动平稳、动作
迅速、转台刚性好；
在多轴联动实现曲线和曲面的加工时，回
转工作台必须能进行连续的圆周进给运动。
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5.3 数控机床的进给运动 1. 分度工作台 分度工作台只能实现分度运动。通常分度工作 台的运动只能限于某些规定的角度，不能实现任意 角度的分度。 常用的定位方式： 销定位、反靠定位、齿盘定位和钢球定位等。
点。
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5.3 数控机床的进给运动
（2 ） 塑料滑动导轨的分类：
贴塑导轨
1-床身 2-工作台 3-下压板 4-导轨软带 5-帖有塑料软带的镶条
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5.3 数控机床的进给运动 注塑导轨 用涂敷工艺或压注成形工艺将塑料预先加在 成锯齿形的导轨上。 注塑导轨的材料是以环氧树脂和二硫化钥为 基体，加入增塑剂，混合成膏状为一组分，固 化剂为另一组分的双组份塑料，称为环氧树脂 耐磨涂料。
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5.3 数控机床的进给运动 （2）闭环数控回转工作台结构与工作原理
闭环回转工作台采用圆光栅或圆感应同步器，将实际 转动角度反馈至系统，与指令值进行比较，通过差值控制 回转工作台的运动，提高了圆周进给运动精度。 工作台的连续圆周进给运动。回转工作台由伺服电动 机15驱动，通过齿轮14、16及蜗杆12、蜗轮13带动工作 台1回转。工作台的转角位臵由圆光栅9测量。 工作台的定位与夹紧。当控制系统发出夹紧指令时，液 压缸5上腔进压力油，活塞6向下移动，通过钢球8推开夹紧 瓦3和4，从而将蜗轮13夹紧。
可在重载荷下长期连续工作；
精度保持性好。
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5.3 数控机床的进给运动 1．塑料滑动导轨 （1）塑料导轨的特点： 摩擦系数小，且动、静摩擦因数差很小，能防 止低速爬行现象； 耐磨性，抗撕伤能力强；
加工性和化学稳定性好，工艺简单，成本低；
有良好的自润滑和抗震性，经济效益显著等特
立式数控回转工作台
可倾斜数控回转工作台
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5.3 数控机床的进给运动
（1）开 环数控回 转工作台 结构与工 作原理
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5.3 数控机床的进给运动
回转工作台的连续圆周进给运动。柱塞16运动到上位时， 发出信号，功率步进电机启动并按指令脉冲的要求，驱动 数控回转工作台实现圆周进给运动。 回转工作台的定位。回转工作台的固定支座24内均匀安 装了6个液压缸14。液压缸14上端进压力油时，柱塞16向下 运动，通过钢球17推动夹紧瓦18和19将蜗轮夹紧，从而实 现精确分度定位 回转工作台的回零。回零操作时，工作台先快速回转， 当转至挡块11压合微动开关10时，工作台由快速转动变为 慢速转动，最后由功率步进电机控制停在某一固定的通电 相位上（称为锁相），从而使数控回转工作台准确地停在 零点位臵上。
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5.3 数控机床的进给运动 5.3.3 同步带 1. 构成：
由梯形齿型带与有齿带轮组成。
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5.3 数控机床的进给运动 2 . 同步带传动与v带传动相比有以下特点：
无相对滑动，传动比准确；
齿型带薄而轻，惯量较小，可用于高速传动，圆周速度可 达40m／s； 由于靠啮合传动，齿型带不需太大的预紧力小，减小了轴 与轴承所受载荷，延长了齿型带和其它零件的使用寿命；
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5.3 数控机床的进给运动 2．滚动导轨 滚动导轨的特点是：
灵敏度高、摩擦系数小（一般在0.0025～0.005的 范围内）； 动、静摩擦系数基本相同，因而运动平稳，不易 出现爬行现象； 定位精度高，重复定位误差可达0.2μm；精度保 持性好，寿命长。 滚动导轨抗振性能差，对防护要求高，结构复杂， 制造比较困难，成本较高。
影响系统的稳定性。
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5.3 数控机床的进给运动 数控机床对机械传动系统的要求： 刚度好； 惯量小； 间隙小； 摩擦小。
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5.3 数控机床的进给运动 5.3.1 数控机床进给传动系统的基本结构 进 给 传 动 系 统 组 成 传动机构——传动齿轮或同步带 运动变换机构——丝杠螺母副、蜗杆蜗轮副、 齿轮齿条副等
数
控
技
术
华中科技大学机械科学与工程学院
第 5章
运动系统与典型机构
5.1 概述
5.2 数控机床的主运动
5.3 数控机床的进给运动
5.4 数控机床的换刀运动
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5.3 数控机床的进给运动 传动系统对数控机床的影响： 传动系统的刚度和惯量，影响进给系统的稳定 性和灵敏度。 传动部件的精度与传动系统的非线性，影响系 统的位臵精度和轮廓加工精度，在闭环系统中还
滚珠丝杠螺母副具有传动效率高达85%～96%，约
为一般滑动丝杠副的2～4倍；
启动时无颤振，低速时无爬行； 静、动摩擦系统几乎相等； 寿命长，磨损小、精度保持性好； 可预紧消隙，提高系统的刚度。
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5.3 数控机床的进给运动 1．滚珠丝杠螺母副的结构
1-丝杠 2-螺母 3-滚珠 4-回珠管 5反向器
一端止推轴承，另一端向心球轴承结构
两端止推轴承结构
两端止推轴承及向心球轴承结构
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5.3 数控机床的进给运动
5．滚珠丝杠螺母副的润滑与密封
（1）滚珠丝杠螺母副密封
毛毡圈密封。毛毡圈的厚度为螺距的2～3倍，而且 内孔做成螺纹的形状，紧密地包住丝杠，并装入螺母 或套筒两端的槽孔内。 耐油橡皮或尼龙材料密封。为了避免密封圈增加滚
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5.3 数控机床的进给运动 2. 滚珠丝杠螺母副的分类 （1） 外循环 滚珠在循环过程中 回珠时与丝杠脱离接 触的结构； 采用弧形铜管形成 滚珠返回通道，由弯 管的端部引导滚珠； 其工作圈数是2.5圈 或3.5圈 ，1～2列。
丝杆
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5.3 数控机床的进给运动
（2） 内循环
滚珠在循环过程 中始终与丝杠保持接 触的结构。 采用圆柱凸键反 向器实现滚珠循环， 反向器嵌入螺母内。 工作圈数是3列。 1-丝杠 2-螺母 3-滚珠 4-反向器
珠丝杠副的摩擦阻力矩。可采用由硬质塑料制成的非
接触式迷宫密封圈，内孔做成与丝杠螺纹滚道相反的 形状，并留有一定间隙。
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5.3 数控机床的进给运动
（2）滚珠丝杠螺母副常用的润滑
润滑油。润滑油通过注油孔注油。
润滑脂。一般在安装过程中放进滚珠螺母的滚
道内，为定期润滑。
良好的润滑可提高耐磨性及传动效率，从而保持 传动精度，延长使用寿命。
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5.3 数控机床的进给运动 3．滚珠丝杠螺母副轴向间隙调整
轴向间隙通常是指丝杠和螺母无相对转动 时，丝杠和螺母之间的最大轴向窜动量。 （1）双螺母垫片调隙式
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5.3 数控机床的进给运动
（2）双螺母齿差调隙式
1-内齿轮
2-外齿轮
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5.3 数控机床的进给运动
4．滚珠丝杠螺母副的支承方式
一端推力轴承结构
大了传动间隙和摩擦损失，对伺服系统不利。
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5.3 数控机床的进给运动
2．齿轮副传动间隙的消除 （1）刚性调整法
刚性调整法是指调整后能暂时清除齿侧间隙，但使 用之后不能自动补偿的调整方法。
偏心轴套式间隙调整结构
轴向垫片间隙调整结构
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5.3 数控机床的进给运动 （2）柔性调整法
柔性调整法是指调整后齿侧间隙可以自动补偿的调整方法。
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5.3 数控机床的进给运动
滚动导轨常见结构类型： 滚动导轨块和直线滚动导轨。
（1）滚动导轨块
1-防护板 3-滚柱 5-保持器
2-端盖 4-导向片 6-本体
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5.3 数控机床的进给运动 （2）直线滚动导轨
滚动导轨组件
形式、结构
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5.3 数控机床的进给运动
直
线
滚
动
导
轨ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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5.3 数控机床的进给运动 弧 形 滚 动 导 轨
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5.3 数控机床的进给运动 2．数控回转工作台 数控回转工作台能按数控系统的指令，带动工 件实现连续回转运动。回转速度是无级、连续可调 的，同时，能实现任意角度的分度定位。 数控回转工作台的分类： 按控制的性质可分为开环和闭环； 按应用范围可分为立式和卧式。
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5.3 数控机床的进给运动
双齿轮错齿式间隙调整结构
蝶形弹簧消除斜齿轮间隙调整结构
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5.3 数控机床的进给运动 3．齿轮齿条副传动间隙的消除