第三章 数控机床进给传动系统(完整版)
数控机床的进给传动系统文档资料
图7-39滚珠丝杠螺母副
3
1-反向器 2-螺母 3-丝杠 4-滚珠
（2）滚珠丝杆螺母副的工作原理与特点 • 滚珠丝杠螺母副的结构形式
a)滚珠丝杠副轴向剖面图 滚珠丝杠螺母副
b)滚珠丝杠副法向剖面图
4
• (3)滚珠丝杠副的结构和轴向间隙的调整方法
•
1)螺纹滚道型面的形状及其主要尺寸。
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(3) ①密封圈。密封圈装在滚珠螺母的两端。接触式的弹性密
封圈是用耐油橡皮或尼龙等材料制成的，其内孔制成与丝杠 螺纹滚道相配合的形状。接触式密封圈的防尘效果好，但因
非接触式的密封圈是用聚氯乙烯等材料制成的，其内孔形 状与丝杠螺纹滚道相反，并略有间隙。非接触式密封圈又称 为迷宫式密封圈。
②防护罩。对于暴露在外面的丝杠，一般采用螺旋钢带、伸缩 套筒以及折叠式塑料或人造革等形式的防护罩，以防止尘埃 和磨粒粘附到丝杠表面。这几种防护罩与导轨的防护罩有相 似之处，其一端连接在滚珠螺母的端面上，另一端固定在滚 珠丝杠的支撑座上。
3.齿差调隙式 在两个螺母1、5的端面法兰上分别加工出外齿Z1和Z2，并各自装入
对应的内齿圈6中。内齿圈通过螺钉固定在螺母外的套筒3端面。通常两个外齿 轮相差1齿(如Z1=100，Z2=99)。当调整间隙时，将两个外齿轮从内齿圈中抽出 并相对内齿圈分别同向转动一个齿，然后插回原内齿圈中。此时，两个螺母间产 生的相对位移为：
滚珠丝杠制动示意图
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• 3）滚珠丝杆的防护 • 一般采用螺纹钢带、伸缩套筒、锥形套
筒以及折叠式塑料或人造革等形式的防护 罩。
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滚珠丝杠的防护
(1)支撑轴承的定期检查。应定期检查丝杠与床 身的连接是否有松动以及支撑轴承是否损坏 等。如有以上问题，要及时紧固松动部位并
数控机床的进给传动系统
数控机床的进给传动系统摘要：本文主要阐述了数控机床对进给传动系统的基本要求，数控机床进给传动系统的主要形式。
关键词：数控机床；传动系统；进给系统1 数控机床对进给传动系统的基本要求数控机床对机械传动系统的要求主要有以下几点。
1.1 提高传动部件的刚性数控机床的直线运动定位精度和分辨率必须达到微米级，回转运动的定位精度和分辨率必须达到角秒级，伺服电动机的驱动转矩，尤其是起动、制动时的转矩也很大。
假设传动部件的刚度不强，一定会使传动部件发生弹性变形，影响系统的定位精度、动态稳定性和响应快速性。
而加大滚珠丝杠的直径，对滚珠丝杠螺母副、支承部件进行预紧，进行预拉伸等，均为提高传动系统刚度的有效办法。
1.2 减小传动部件的惯量驱动电动机，传动部件的惯量直接决定进给系统的加速度，这是影响进给系统快速性的主要原因。
尤其是高速加工的数控机床，因为对进给系统的加速度要求比较高，所以，在满足系统强度和刚度的条件下，要减小零部件的质量、直径，以降低惯量，提高快速性。
1.3 减小传动部件的间隙在开环、半闭环进给系统中，传动部件的间隙直接影响进给系统的定位精度；在闭环系统中，它是系统的主要非线性环节，影响系统的稳定性，所以，要采取有效措施消除传动系统的间隙。
消除传动部件间隙的措施是对齿轮副、丝杠螺母副、联轴器、蜗轮蜗杆副以及支承部件进行预紧或消除间隙。
而采取措施后将可能增加摩擦阻力，降低机械部件的寿命，因此，必须统筹各种因素，使间隙减小到允许范围。
1.4 减小系统的摩擦阻力进给系统的摩擦阻力会降低传动效率，产生发热；同时，它还直接影响系统的决速性；因为摩擦力的存在，动、静摩擦系数的变化，会导致传动部件的弹性变形，产生非线性的摩擦死区，影响系统的定位精度和闭环系统的动态稳定性。
采用滚珠丝杠螺母副、静压丝杠螺母副、直线滚动导轨、静压导轨和塑料导轨等高效执行部件，能减少系统的摩擦阻力，提高运动精度，避免低速爬行。
2 数控机床进给传动系统的主要形式2.1 滚珠丝杠螺母副它的特点是：摩擦损失小，传动效率高；丝杠螺母之间预紧后，可消除间隙，提高传动刚度；摩擦阻力小，它与运动速度无关，动、静摩擦力的变化会很小，也不可能产生低速爬行现象；工作磨损小，使用寿命长，精度保持性好。
数控进给传动系统
进给传动系统进给运动是数字控制的直接对象，被加工工件的最终位置精度和轮廓精度都与进给运动的传动精度、灵敏度和稳定性有关。
因此，在设计传动结构，选用传动零件时应充分注意减小摩擦阻力，提高传动精度和刚度，消除传动间隙和减小运动惯量。
数控机床的进给运动采用无级调速的伺服驱动方式，伺服电机的动力和运动只需经过由最多一两级齿轮或带轮传动副和滚珠丝杠螺母副或齿轮齿条副或蜗杆蜗条副组成的传动系统传动给工作台等运动执行部件。
传动系统的齿轮副或带轮副的作用主要是通过降速来匹配进给系统的惯量和获得要求的输出机械特性，对开环系统，还起匹配所需的脉冲当量的作用。
近年来，由于伺服电机及其控制单元性能的提高，许多数控机床的进给传动系统去掉了降速齿轮副，直接将伺服电机与滚珠丝杠连接。
滚珠丝杠螺母副或齿轮齿条副或蜗杆蜗条副的作用是实现旋转到直线的运动形式的转换。
一、滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副是回转运动与直线运动相互转换的新型传动装置。
图 5-38 是滚珠丝杠螺母副的原理图。
在丝杠和螺母上加工有弧形螺旋槽，当它们套装在一起时形成了螺旋滚道，并在滚道内装满滚珠。
当丝杠相对于螺母旋转时，两者发生轴向位移，而滚珠则沿着滚道滚动，螺母螺旋槽的两端用回珠管连接起来，使滚珠能作周而复始的循环运动，管道的两端还起着挡珠的作用，以防滚珠沿滚道掉出。
图 5-38 滚珠丝杠螺母副的原理图由于滚珠丝杠具有传动效率高、运动平稳、寿命高以及可以预紧 ( 以消除间隙，并提高系统刚度 ) 等特点，除了大型数控机床因移动距离大而采用齿条或蜗条外，各类中、小型数控机床的直线运动进给系统普遍采用滚珠丝杠。
数控机床进给系统所用的滚珠丝杠必须具有可靠的轴向间隙消除结构、合理的安装结构和有效的防护装置。
1 ．轴向间隙的消除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。
除了结构本身的游隙之外，在施加轴向载荷之后，轴向间隙还包括弹性变形所造成的窜动。
数控机床的进给传动系统概述
进给传动系统
• 4.4 齿轮齿条副与双导程蜗杆副传动
• 4）双导程蜗杆副的蜗杆支承直接安置在支座上，只需保 证支承中心线与蜗轮中截面重合，中心距公差可略微放宽 ，装配时，用调整环来获得合适的啮合侧隙，这是普通蜗 杆副无法办到的。 • 5）双导程螺杆副不足之处是制造困难。
图4-14 滚珠丝杠副的结构原理
进给传动系统
• 4.3 数控机床用丝杠传动副
• 2.特点 • 1）摩擦损失小，传动效率高，可达90%～96%，功率消 耗只相当于常规丝杠螺母副的1/4～1/3。 • 2）采用双螺母预紧后，可消除丝杠和螺母的螺纹间隙， 提高了传动刚度。 • 3）摩擦阻力小，动、静摩擦力之差极小，能保证运动平 稳，不易产生低速爬行现象。 • 4）不能自锁，有可逆性，既能将旋转运动转换为直线运 动，又能将直线运动转换为旋转运动。 • 5）运动速度受到一定限制，传动速度过高时，滚珠在其 回路管道内易产生卡珠现象。 • 6）制造工艺复杂。
进给传动系统
• 4.1 概述
• 3.弹性联轴器
无键联接；
依靠弹性钢片 组对角联接传 递转矩。
图4-4 直接联接电动机轴和丝杠的弹性联• 4.安全联轴器 防止过载造成整个运动传动机构零件损坏。
图4-5 安全联轴器工作原理
进给传动系统
• 4.1 概述
• TND360型数控车床的安全联轴器
图4-6 TND360型数控车床的纵向滑板的传动系统图 1—旋转变压器和测速发电机 10—滚珠丝杠 2—直流伺服电动机 3—锥环 11—垫圈 12、13、14—滚针轴承
4、6—半联轴器
5—滑环 7—钢片 8—碟形弹簧 9—套
15—堵头
16—压紧螺钉 17—压紧外环 18—压紧内环 19—压紧套
第3章数控机床主传动系统设计
3.3无级变速传动链的设计
数控机床的主运动广泛采用无级变速 。 无级变速优势： 在一定范围内，转速(或速度)能连续地变 换，从而获取最有利的切削速度。 数控机床一般都采用由直流或调速电动 机作为驱动源的电气无级调速。
(2)主要设计内容:
拟定结构式或结构网; 拟定转速图， 拟定各传动副的传动比; 确定带轮直径、齿轮齿数; 布置、排列齿轮，绘制传动系统图。
3. 2 分级变速主传动系统设计
3. 2. 1转速图的概念
转速图由“三线一点”组成，即传动轴线、转速 线、传动线和转速点。
3. 2 分级变速主传动系统设计
由Z, φ, n1可知主轴的各级转速应为: 31.5, 45, 63, 90, 125, 180, 250，500、710、 1000、1400。
2)变速组和传动副数的确定 :
变速组和传动副数可能的方案有: 12=4×3 12=3×4 12=3×2×2 12=2×3×2 12=2×2×3
3. 2 分级变速主传动系统设计
②绘制转速图: A、 本例所选定的结构式共有三个变速 组，变速机构共需4根轴，加上电动机轴 共5根轴，(电动机到I轴为定比带传动)故 转速图需5条竖线。主轴共12级转速，电 动机轴转速与主轴最高转速相近，故需 12条横线。然后，标注主轴的各级转速 及电动机轴的转速。
3. 1 主传动系统设计概述
（2)按传动装置类型 可分为机械传动装置 液压传动装置 电气传动装置 以及它们的组合
3. 1 主传动系统设计概述
(3)按变速的连续性 可以分为分级变速传动和无级变速传动。 分级变速传动是在一定的变速范围内均 匀、离散地分布着有限级数的转速，变 速级数一般不超过20~30级。 分级变速传动方式有滑移齿轮变速、交 换齿轮变速和离合器(如摩擦片式、牙嵌 式、齿轮式离合器)变速。
数控机床进给传动系统
数控机床进给传动系统一．进给传动体系图纵向和横向进给传动体系图二．体系图的重要构造和功用电念头：1. 步进电念头步进电念头是一种将电脉冲旌旗灯号转换成机械角位移的驱动元件。
步进电念头是一种特别的电念头，一般电念头通电后都是持续迁移转变的，而步进电念头则有定位与运转两种状况。
当有一个电脉冲输入时，步进电念头就反转展转一个固定的角度，这角度称为步距角，一个步距角就是一步，所以这种电念头称为步进电念头。
又因为它输入的是脉冲电流，也称作脉冲电念头。
当电脉冲持续赓续地输入，步进电念头便跟随脉冲一步一步地迁移转变，步进电念头的角位移量和输入的脉冲个数严格成正比例，在时光上与输入脉冲同步。
是以，只需控制输入脉冲的数量、频率及电念头绕组的通电次序，便可获得所需转角、转速和偏向。
在无脉冲输入时，步进电念头的转子保持原有地位，处于定位状况。
步进电念头的调速范围广、惯量小、灵敏度高、输出转角可以或许控制，并且有必定的精度，常用作开环进给伺服体系的驱动元件。
与闭坏体系比拟，它没有地位速度反馈回路，控制体系简单，成本大年夜大年夜降低，与机床配接轻易，应用便利，因而在对精度、速度请求不十分高的中小型数控机床上获得了广泛地应用。
2. 直流伺服电念头因为数控机床对进给伺服驱动装配的请求较高，而直流电念头具有优胜的调速特点，是以在半闭坏、闭坏伺服控制体系中，获得较广泛地应用。
直流进给伺服电念头就其工作道理来说，固然与通俗直流电念头雷同。
然而，因为机械加工的特别请求，一般的直流电念头是不克不及知足须要的。
起首，一般直流电念头转子的迁移转变惯量过大年夜，而其输出转矩则相对较小。
如许，它的动态特点就比较差，尤其在低速运转前提下，这个缺点就更凸起。
在进给伺服机构中应用的是经由改进构造，进步其特点的大年夜功率直流伺服电念头，重要有以下两种类型：（1）小惯量直流电念头。
重要构造特点是其转子的迁移转变惯量尽可能小，是以在构造上与通俗电念头的最大年夜不合是转子做成细长形且滑腻无槽。
数控机床的进给传动系统
详细描述
刚度是指数控机床在受到外力作用时，进给 传动系统抵抗变形的能力。高刚度的数控机 床能够减小受力变形对加工精度的影响，提 高加工质量。
速度与加速度
总结词
速度与加速度是衡量数控机床进给传动系统 动态性能的指标。
详细描述
速度与加速度是指数控机床在加工过程中， 进给传动系统能够达到的最大移动速度和加 速度。高速度和高加速度的数控机床能够缩
更换磨损件
对磨损严重的部件进行更 换，保证进给传动系统的 正常运行。
调整参数
根据实际运行情况，对进 给传动系统的参数进行调 整，优化其性能。
常见故ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ诊断与排除
噪音异常
温度过高
检查进给传动系统是否有异常噪音， 判断是否需要更换轴承或齿轮。
检测进给传动系统的温度，如温度过 高，需检查润滑系统是否正常工作。
03
数控机床进给传动系统的分 类
滚珠丝杠螺母副传动
总结词
滚珠丝杠螺母副传动是数控机床中最常用的进给传动方式之一，具有高精度、 高刚度、高可靠性的特点。
详细描述
滚珠丝杠螺母副传动通过将旋转运动转换为直线运动，实现工作台的进给运动。 其优点在于传动效率高、传动精度稳定、使用寿命长，且具有较高的刚度，能 够满足大多数数控机床的进给传动需求。
运行抖动
观察进给传动系统的运行情况，如有 抖动现象，需检查传动轴是否松动或 损坏。
06
数控机床进给传动系统的未 来发展
高精度化
总结词
随着制造业对产品精度要求的不断提高，数控机床的进给传动系统需要实现更高程度的 精度控制。
详细描述
高精度化是数控机床进给传动系统未来的重要发展方向。通过采用先进的控制系统、高 性能的传动元件和精密加工技术，可以提高数控机床的定位精度、重复定位精度和加工
数控机床的进给传动系统
图5-30 直线电动机进给驱动系统 1-位置检测器 2-转子 3-定子 4-床身 5、8-辅助导轨 7、14-冷却板
流电，次级就在电磁 力的作用下沿初级作
6、13-次级 9、10-测量系统 11-拖链 12、17-导轨 15-工作台 16-防护 直线运动。
尽管直线电动机有很多优点，但在选用时应注意以下不足之处： 1）与同容量旋转电动机相比，直线电动机的效率和功率因数要低， 特别在低速时更明显。 2）直线电动机，特别是直线感应电动机的起动推力受电源电压的影 响较大，故对驱动器的要求较高，应采取措施保证或改变电动机的有 关特性来减少或消除这种影响。 3）在金属加工机床上，由于电动机直接和导轨、工作台做成一体， 必须采取措施以防止磁力和热变形对加工的影响。
5) 滚珠丝杠螺母副制造工艺复杂，滚珠丝杠和螺母的材料，热处理 和加工要求相当于滚动轴承。螺旋滚道必须磨削，制造成本高。
2. 静压丝杠螺母副 静压丝杠螺母副是通过油压在丝杠和螺母的接触面之间，产生一
层保持一定厚度，且具有一定刚度的压力油膜，使丝杠和螺母之间由 边界摩擦变为液体摩擦。当丝杠转动时通过油膜推动螺母直线移动， 反之，螺母转动也可使丝杠直线移动。静压丝杠螺母的特点是：
2. 减少各运动零件的惯量
传动件的惯量对进给系统的启动和制动特性都有影响，尤其是高速运转的零件，其惯量的 影响更大。在满足传动强度和刚度的前提下，尽可能减小执行部件的质量，减小旋转零件的 直径和质量，以减少运动部件的惯量。
3. 减少运动件的摩擦阻力
机械传动结构的摩擦阻力，主要来自丝杠螺母副和导轨。在数控机床进给系统中，为了减 小摩擦阻力，消除低速进给爬行现象，提高整个伺服进给系统稳定性，广泛采用滚珠丝杠和 滚动导轨以及塑料导轨和静压导轨等。
数控机床主传动系统
数控机床主传动系统
• 课程导引 • （1）主传动系统
如图3-2所示为VMC-15加工中心的主传动结构，其主 传动路线为：交流主电动机(150～7500r／min无级调 速)→1∶1多楔带传动→主轴。
a)各种钻床
b)铣、镗床
c)外圆磨床、平面磨统
• 3.2 主轴及其部件结构
• 2.主轴的主要尺寸参数 • （1）主轴直径
主轴直径越大，其刚度越高，但增加直径使得轴承和 轴上其他零件的尺寸相应增大。轴承直径越大，同精度等 级的轴承公差值也越大，同时轴承极限转速下降，要保证 主轴的旋转精度就越困难。
• 3.1 数控机床的主轴系统
数控机床主传动系统
• 3.1.2 主传动变速的方式
•
数控机床主运动调速范围很宽，其主轴的传动变速方
式主要有以下几种：
图3-4 数控机床主传动的四种配置方式 a)齿轮变速 b)带传动 c)两个电动机分别驱动 d)电主轴
• 1.带有变速齿轮的主轴传动（分段无级变速）
数控机床主传动系统
数控机床结构与故障检修
Structure and maintenance of NC
第3章 数控机床主传动系统
The main drive system of NC
CONTENTS 目 录
一 数控机床的主轴系统 二 主轴及其部件结构 三 典型机床主轴结构
• 课程导引
数控机床主传动系统
如图所示VMC-15加工中 心，工作台行程X/Y/Z向 20in/16in/20in（ 1inc=25.4mm），快进速 度400in/min，主轴转速 150—7500r/min，定位精 度±0.0002in，主电机功 率11.2KW。
数控机床进给传动系统
数控机床进给传动系统数控机床是以数字化控制系统为基础的高精度、高效率、高自动化的数控设备。
其进给传动系统作为数控机床中最重要的组成部分之一，其性能将会直接影响机床的加工效率和加工质量。
本文将介绍数控机床进给传动系统的构成、工作原理、传动方式、技术要求和发展趋势等方面。
一、进给传动系统的构成数控机床进给传动系统是由电机、减速箱、传动装置和运动控制系统等组成的。
电机作为驱动设备，通过减速箱将高速低扭矩的电机转换成低速大扭矩的动力，传动装置则将动力传递到物料上，最终由运动控制系统控制数控机床的运动状态。
二、进给传动系统的工作原理进给传动系统的工作原理是通过电机的驱动下，通过减速箱将高速低扭矩的动力转变为低速大扭矩的动力输出，经过传动装置传递给物料上，再由运动控制系统进行控制。
其中，进给传动系统的工作精度和稳定性将会直接影响机床的加工精度和稳定性。
三、进给传动系统的传动方式数控机床的进给传动方式主要有液压、机械式和电子式三种。
其中，液压进给传动系统适用于高功率、高切削力和大型工件的传动，具备很好的稳定性和适应性；机械式进给传动系统适用于中等功率、中等切削力和中等体积工件的传动，具备可靠性和速度调整灵活度；电子式进给传动系统适用于高精度、高速传动，具备精度高、稳定性好、速度范围大等优点。
四、技术要求数控机床进给传动系统的技术要求主要包括传动精度和传动稳定性。
传动精度是指传动装置的转速精度、位置精度、运动精度和位置控制精度等因素；传动稳定性是指传动装置的噪声、振动、温度稳定性和电磁兼容性等因素。
为保证数控机床的精度和稳定性，对于进给传动系统的要求不仅在传动装置上，还需要考虑到运动控制系统的精度和稳定性。
在传动装置方面，还需考虑到其寿命和安全性等因素。
五、发展趋势随着数控技术的不断发展和应用，数控机床的进给传动系统也在不断革新和升级。
从原来的液压和机械式进给传动方式不断升级发展到电子式进给传动系统，近年来更是向智能化、集成化发展。
数控机床的进给传动系统
3.2 联轴器
机械式
刚性
固定式-套管联轴器、凸缘联轴器及夹 壳联轴器等
可移式-齿轮联轴器、十字滑块联轴器及 万向联轴器等
弹性
金属弹性联轴器-簧片联轴器、膜片联轴 器及波形管联轴器等
非金属弹性联轴器-轮胎式联轴器、整 圈橡胶联轴器及橡胶块联轴器等
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3.2 联轴器
下面，介绍几种数控机床常用的联轴器。 1.套筒联轴器 如图3-2所示，套简联轴器由连接两轴轴端的套简和连接套简
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3.2 联轴器
止振松，用螺母加弹簧垫圈锁紧。图3-3( b)为十字滑块联轴 节，接头槽口பைடு நூலகம்研配，适于负载较小的传动。
2.凸缘式联轴器 如图3-4所示，凸缘式联轴器是把两个带有凸缘的半联轴器分
别与两轴连接，然后用螺栓把两个半联轴器连成一体，以传 递运动和扭矩。 凸缘式联轴器有两种对中方法:一种是用一个半联轴器上的凸 肩与另一个半联轴器上的凹槽相配合而对中(图3-4( a）另一 种则是共同与另一刘分环相配合而对中(图3-4(b))。 凸缘式联轴器的材料可用HT250或碳钢，重载时或圆周速度 大于30m/s时应用铸钢或锻钢。它对于所连接的两轴的对中性
与轴的连接件(键或销钉)所组成，一般当轴端直径d≦80mm 时，套简用35或45钢制造;d>80mm时，可用强度较高的铸铁 制造。 此种联轴器构造简单，径向尺寸小，但其装拆困难(轴需作轴 向移动)且要求两轴严格对中，不允许有径向及角度偏差，因 此使用上受到一定限制。 由于伺服电动机性能的提高，目前许多场合采用伺服电动机 与丝杠直接相联，如图3-3所示。图3-3(a)用锥销连接，为防
这种联轴器传递功率大，转速高，使用寿命长，能适应较大 的相对位移，能在受振动和冲击载荷等恶劣条件下连续工作， 安装、使用和维护方便、简单，作用于系统中的负荷小、噪 声小，因而在数控机床的进给传动系统中应用广泛。
数控机床的进给传动机构
数控机床
下课啦, --* 下课啦,休息一下 *--*
�
教案 20
第三节 数控机床的进给传动机构
二.滚珠丝杠螺母副
教案 20
滚珠丝杠副的优点是: 1)摩擦系数小,传动效率高; 2)灵敏度高,传动平稳,不易产生爬行,随动精度和定位精度高; 3)磨损小,寿命长,精度保持性好; 4)可通过预紧和间隙消除措施提高 轴间刚度和反向精度; 5)运动具有可逆性.
第三节 数控机床的进给传动机构
教案 20
1. 滚珠丝杠螺母副的结构 滚珠的循环方式有外循环和内循环两种.滚珠在返回过程中与丝 杠脱离接触的为外循环,滚珠循环过程中与丝杠始终接触的为内循环. 循环中的滚珠叫工作滚珠,工作滚珠所走过的滚道叫工作圈数. 2.滚珠丝杠螺母副轴向间隙的调整 滚珠丝杠的传动间隙是轴向间 隙,消除间隙的方法常采用双螺母 结构,利用两个螺母的相对轴向位 移. 常用的双螺母丝杠消除间隙的方 法有: 1). 垫片调隙式
第三节 数控机床的进给传动机构
一.传动齿轮副 1.刚性调整法 1.刚性调整法 刚性调整法是调整后齿侧间隙不能自动补偿的调整法. 2. 轴向垫片调整法 1. 偏心套调整法
教案 20
第三节 数控机床的进给传动机构
2.柔性调整法 2.柔性调整法 柔性调整法是调整之后齿侧间隙仍可自动补偿的调整法. 1. 轴向弹簧调整法 2. 周向弹簧调整法
第二节 数控机床的主传动
教案 20
2. 主轴内部刀具自动夹紧机构 3.主轴准停装置 自动换刀数控机床主轴部件设有准停装置,其作用是使主轴每次 都准确地停止在固定的周向位置上,以保证换刀时主轴上的端面键能 对准刀夹上的键槽,同时使每次装 刀时刀夹与主轴的相对位置不变, 提高刀具的重复安装精度,从而 提高孔加工时孔径的一致性. 图示为一种电气准停装置.
数控机床的进给传动系统
互转换的新型传动装置。它的结构特点是在具有螺旋槽的丝杠 螺母间装有滚珠作为中间传动元件，以减少摩擦。
2．滚珠丝杠螺母副分类
滚珠丝杠螺母副按滚珠的循环方式有外循环和内循环两种。 图3-13（a）所示，滚珠循环过程中与丝杠始终接触称为内循
间的夹角，理想接触角β等于450。 此外还有丝杠螺纹大径d、丝杠螺纹小径d1、螺纹全长l、滚珠直径db、螺母螺纹大径D、
螺母螺纹小径D1、滚道圆弧偏心距e以及滚道圆弧半径R等参数。
二、滚珠丝杠副的特点
1．滚珠丝杠副的优点 （1）传动效率高 （2）运动平稳 （3）高精度 （4）高耐用性 （5）同步性好 （6）高可靠性 （7）无背隙与预紧
1．双螺母消隙
（1）垫片调隙式单螺母消隙
四、滚珠丝杠的支撑结构
图3-19 滚珠丝杠的支承结构
（1）一端装止推轴承（固定-自由式）。这种安装方式如图319a）所示。其承载能力小，轴向刚度低，易产生弯曲变形， 仅适用于的长度较短丝杠。
2）一端装止推轴承，另一端装深沟球轴承（固定-支承式） 这种安装方式如图3-19b）所示。当滚珠丝杠较长时，一端装 止推轴承固定，另一端由深沟球轴承支承。为了减小丝杠热变 形的影响，止推轴承的安装位置应尽量远离热源或安装到冷却 条件较好的地方。
图3-20所示为数控卧式铣镗床主轴箱进给丝杠的制动装置示意 图。
六、滚珠丝杠的防护
滚珠丝杠副和其他滚动摩擦的传动器件一样，应避免硬质灰尘 或切屑污物进入，因此必须装有防护装置。如果滚珠丝杠副在 机床上外露，则应采用封闭的防护罩，如采用螺旋弹簧钢带套 管、伸缩套管以及折叠式套管等。
数控机床的进给运动及传动机构
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数控机床与编程
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
点。
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数控机床与编程
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数控机床与编程
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。
数控机床与编程
数控机床的进给运动 直线滚动导轨
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数控机床与编程
数控机床的进给运动 弧形滚动导轨
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数控机床与编程
数控机床的进给运动 两维直线滚动导轨
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数控机床与编程
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）
➢ 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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数控机床与编程
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
第三章--数控机床进给传动系统
４.特点： 传动效率高，摩擦力小，寿命长，经预紧后可消除轴向间 隙，无反向空行程，成本高，不能自锁，尺寸不能太大。 ５.精度：1、2、3、4、5、7、10
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滚珠丝杠副
一、滚珠丝杠 6.安装支撑方式：
一端推力轴承：结构简单，承载能力小，轴向刚度低，短 丝杠，垂直丝杠； 一端推力轴承，一端向心球轴承：有微量的轴向移动。较 长丝杠； 两端推力轴承:轴向刚度较好，对热变形敏感，长丝杠，对 精度和位移要求高； 两端推力轴承和向心球轴承：轴向刚度最好，热变形可转 为预紧力，长丝杠，对精度和位移要求高；
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联轴器
一、联轴器的功用与分类 夹壳联轴器（刚性） 特点应用：用于低速
A
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d b
D0 D
联轴器
一、联轴器的功用与分类 牙嵌式联轴器（挠性） 特点应用：允许轴向位移
h
e
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a D1
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联轴器
一、联轴器的功用与分类 滑块（十字滑块）联轴器（挠性） 特点应用：允许径向位移
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联轴器
一、联轴器的功用与分类 凸缘联轴器（刚性）
特点：能传递较大载荷；对中性要求高 应用：用于对中性好、刚度高、低速、无冲击场合；
D2 D1 d DD20
D D1 d D0
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联轴器
一、联轴器的功用与分类 套筒联轴器（刚性） 特点：径向尺寸小，装卸困难，不允许有径向和角度偏差 应用：机床中应用很广
（１）齿形修缘 （２）控制齿形误差 （３）控制中心距 （４）合理位置润滑
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优点：响应快、精度好、安装易、体积小、行程大、维 护简、调速宽。
缺点：防磁、散热、工作台结构轻化、导轨结构类型选 择等
直线电动机
二、直线电动机维护
1.直线电动机的热保护 （1）初级绕组的冷却（热损失）。 内冷却回路（主冷却） +外冷却回路（精密冷却） （2）次级绕组的冷却（涡流损失）。
滑动导轨
优点：结构简单、制造方便、接触刚度高。 缺点：导轨摩擦阻力大，磨损快，动静摩擦因数差别大， 低速易爬行。
塑料滑动导轨：摩擦因数小、动静摩擦摩擦因数相近， 运动平稳，耐磨性好，抗振性好，有自润滑，化学稳定 性好，工艺简单，成本低！
数控机床用导轨
塑料滑动导轨
贴塑导轨：聚四氟乙烯、青铜粉、二硫化钼等。 导轨软带，中小型数控机床。Turcite-B、Rulon、TSF 注塑导轨：环氧树脂、二硫化钼、增塑剂、固化剂等。 导轨软带，大、重型数控机床。SKC3、HNT
数控机床机械系统及 其故障诊断与维修
第三章 数控机床进给传动系统
主要内容
概述 联轴器 齿轮传动 滚动丝杠 数控机床用导轨 直线电动机
复习引入
数控机床机械结构是由那几个部分组成的？
（1）主传动系统，其功用是实现主运动 （2）进给系统 ，其功用是实现进给运动 （3）机床基础件，通常指床身、底座、立柱、 滑座、工作台等。其功用是支承机床本体的零、 部件，并保证这些零、部件在切削加工过程中占 有的准确位置。
优点：不产生磨损、摩擦因数低、承载能力大、刚度好、 吸振性好。 缺点：结构复杂、有专门的供油系统、成本高。
数控机床用导轨
二、导轨的维护保养
1.导轨副的安装 2.导轨副的预紧 3.导轨副的润滑 4.导轨副的防护
数控机床用导轨
二、导轨的维护保养
1.导轨副的安装 正确区分基准导轨副和非基准导轨副。 认清导轨副安装时所需的基准侧面。
滚珠丝杠副
二、滚珠丝杠维护 １.轴向间隙调整：
方法： 双螺母预紧消隙；
双螺母垫片消隙法； 螺纹消隙法； 齿差消隙法。
滚珠丝杠副
二、滚珠丝杠维护
２.轴承定期检查： 调整预紧力（轴向、径向）； 更换轴承；
滚珠丝杠副
二、滚珠丝杠维护
３.防护：
防护罩防护：防腐蚀，耐油，经久耐用 密封圈防护： 接触式弹性密封圈：橡胶、尼龙，摩擦大，但效果好 非接触式弹性密封圈：聚氯乙稀，摩擦小，但效果差
在满足加工精度的条件下尽可能取大一点导程
４.特点： 传动效率高，摩擦力小，寿命长，经预紧后可消除轴向间 隙，无反向空行程，成本高，不能自锁，尺寸不能太大。 ５.精度：1、2、3、4、5、7、10
滚珠丝杠副
一、滚珠丝杠 6.安装支撑方式：
一端推力轴承：结构简单，承载能力小，轴向刚度低，短 丝杠，垂直丝杠； 一端推力轴承，一端向心球轴承：有微量的轴向移动。较 长丝杠； 两端推力轴承:轴向刚度较好，对热变形敏感，长丝杠，对 精度和位移要求高； 两端推力轴承和向心球轴承：轴向刚度最好，热变形可转 为预紧力，长丝杠，对精度和位移要求高；
数控机床用导轨
滑动导轨
数控机床用导轨
滚动导轨
优点：灵敏度高、摩擦阻力小、动静摩擦因数小、运动 均匀、定位精度高、牵引力小、磨损小。 缺点：抗振性差、对防护要求高，承载能力差、结构复 杂成本高。
数控机床用导轨滚动导轨Biblioteka 导直 轨线 副滚动
滚动导轨块。
数控机床用导轨
滚动导轨
数控机床用导轨
静压导轨
两个相对运动的导轨面间通入压力油。形成承载油膜。
a h
D1
e
d b
D0 D
联轴器
一、联轴器的功用与分类 滑块（十字滑块）联轴器（挠性） 特点应用：允许径向位移
联轴器
一、联轴器的功用与分类 万向联轴器（挠性） 特点应用：允许较大角位移
联轴器
一、联轴器的功用与分类 锥环（无键）联轴器（挠性） 特点应用：没有方向间隙、安全联轴器
联轴器
二、联轴器的维护
滚珠丝杠副
滚珠丝杠螺母副+滚动导轨副
滚珠丝杠副
回转工作台 1）作用：实现绕X、Y、Z轴的圆周进给运动 2）种类：数控回转工作台、数控分度工作台
滚珠丝杠副
数控回转工作台
模块二 数控机床结构及主要部件
数控分度头
数控机床用导轨
一、导轨的种类
导轨是进给系统的重要环节，是机床基本结构的要素之一。 机床加工精度和使用寿命很大程度上取决于机床导轨的质 量。
滚珠丝杠副
二、滚珠丝杠维护
４.润滑： 提高耐磨性及传动效率 润滑油：90-180号透平油，140号或N15主轴油（工
作前加） 润滑脂：锂基（半年加一次）
滚珠丝杠副
二、滚珠丝杠维护 ５.安装：
三点一线； 轴承螺母相近原则； 螺母一般不拆（辅助套）
滚珠丝杠副
三、滚珠丝杠副诊断与维修
１.加工面表面粗糙度值大； ２.反向误差大，加工精度不稳定； ３.在运转中扭矩过大； ４.噪声大 ５.不灵活； ６.润滑不良
齿轮传动
二、齿轮副维护
２.良好润滑 ３.减小变挡冲击 ４.封闭式防护 ５.控制噪声
（１）齿形修缘 （２）控制齿形误差 （３）控制中心距 （４）合理位置润滑
滚珠丝杠副
一、滚珠丝杠 １.工作原理：丝杠相对于螺母旋转时，两者发生轴向位移，滚 珠沿着滚道流动。
将回转运动与直线运动相互转换。
２.种类（见表3-2）：
１.清尘 ２.润滑 ３.防护 ４.调整（松动） 刚性：带螺纹圆锥销、双弹性销 挠性：锁紧弹性锥形套（切缝）
齿轮传动
一、齿轮副
１.应用： 电机与滚珠丝杠的连接采取齿轮减速式
２.特点
噪声大，需润滑，有间隙，会冲击 反向死区
齿轮传动
二、齿轮副维护 １.消除齿轮间隙
（１）偏心套调整法 （２）锥度调整法 （３）双片错齿调整法
对导轨的要求：高的导向精度、良好的精度保持性、良 好的摩擦特性、运动平稳、高灵敏度、寿命长。
数控机床用导轨
一、导轨的种类
按运动轨迹分：直线运动导轨、圆周运动导轨。 按工作性质分：主运动导轨、进给运动导轨、调整导轨。 按受力情况分：开式导轨、闭式导轨 按摩擦性质分：滚动导轨、塑料滑动导轨、静压导轨
数控机床用导轨
数控机床用导轨
二、导轨的维护保养
2.导轨副的预紧 过盈配合预紧： 调整法预紧：
数控机床用导轨
二、导轨的维护保养
2.导轨副的预紧 间隙调整 压板调整：
数控机床用导轨
二、导轨的维护保养
2.导轨副的预紧 间隙调整 镶条调整：
数控机床用导轨
二、导轨的维护保养
2.导轨副的预紧 间隙调整 压板镶条调整：
直线电动机
二、直线电动机维护
2.直线电动机的隔热 初级绝缘层（板状铝散热器+精密冷却+散热板） 次级绝缘层（隔热材料、空气层、不锈钢）
3.直线电动机的防磁 三维折叠和耐热的高速防护罩
撰责主电制稿任子编作教编：师 辑…：………（以姓氏为序）
复习引入
切削时主运动、进给运动
关键的几个概念
１.主传动系统的概念？进给传动系统的概念？
关键的几个概念
关键的几个概念
关键的几个概念
２.数控机床的主传动系统普通机床的主传动系统比较？
关键的几个概念
概述
螺母 丝杠
伺服进给系统
电机 支承
概述
进给传动系统机械传动机构
减速装置、丝杠螺母副、导向元件、支撑部件等。
数控机床用导轨
二、导轨的维护保养
3.导轨副的润滑 人工定期加油： 压力润滑：
数控机床用导轨
二、导轨的维护保养
4.导轨副的防护
防止切屑、磨粒、切削液等引起磨损、擦伤和锈蚀 刮板式、卷帘式、叠层式等。
数控机床用导轨
三、导轨的常见故障的维修
1.导轨研伤 2.运动不良 3.加工面在接刀处不平
直线电动机
一、直线电动机系统
1.直线电机的结构
直线电动机
一、直线电动机系统
2.直线电动机的原理
直线电动机
一、直线电动机系统
2.直线电动机的种类 结构形式：扁平、管、圆盘、圆弧 工作原理：交流直线感应（同步）、直线直流、直线步进
短次级：初级固定，次级移动 短初级：次级固定，初级移动
直线电动机
一、直线电动机系统
内循环式：滚珠始终与丝杠表面接触，有反向器 回路短，流畅性好，效率高，螺母径向尺寸小，制造精度高
外循环式：部分离开丝杠螺纹滚道，在螺母体内或体外循环。 结构简单，制造容易，径向尺寸大，弯管两端耐磨性和抗冲击 性差。
滚珠丝杠副
滚珠丝杠副
滚珠丝杠螺母副
滚珠丝杠副
一、滚珠丝杠 ３.结构参数：
公称直径：滚珠与螺纹滚道理论接触状态时包络滚珠球心 的圆柱的直径。Φ30-φ80 导程：精度高，导程小一点，滚珠直径小，承载能力下降， 螺旋升角小，传动效率低；精度低，导程大一点。 螺旋升角:
概述
进给传动系统种类 1.步进电机伺服进给系统 2.直流电机伺服进给系统 3.交流电机伺服进给系统 4.直线电机伺服进给系统
概述
伺服电机
概述
工作台
床身 直线电机
联轴器
一、联轴器的功用与分类
１.定义：实现两轴的联接，并传递运动及转矩T。
２.功用： 用于联接轴与轴，以传递运动与转矩； 补偿所联两轴的相对位移； 可用作安全装置； 吸振、缓冲。
2.与精度有关 传动精度高
3.与灵敏度有关 效率、加工精度
4.与稳定性有关 低速不爬行，高速不振动
概述
对进给传动系统机械部分的要求
1.减少摩擦（滚珠丝杠、滚动（静压）导轨等） 2.减小运动惯量（质量、尺寸） 3.消除传动间隙（齿轮、丝杠螺母副、联轴器等） 4.保证精度刚度（丝杠螺母副、蜗轮蜗杆副） 5.维护使用方便（结构）