数控机床与编程_第三章数控机床的进给传动系统.pptx
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第三章 数控机床进给传动系统(完整版)
3.直线电动机的特点
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
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
经典：第三章--数控机床进给传动系统
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
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。
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
联轴器
一、联轴器的功用与分类
３.分类（按性质分）：
刚性联轴器： 适用于两轴能严格对中，并在工作中不发生相对位移
的地方，如凸缘联轴器。
挠性联轴器： 适用于两轴有偏斜或工作中有相对位移的地方 。
联轴器
第三章 数控机床的进给传动系统ppt课件
5
3.2 数控机床进给传动系统的基本形式
整理版课件
+
滚 珠 丝 杠 螺 母 副 滚 动 导 轨 副
6
滚珠丝杠螺母副
摩擦系数小，传动精度高，传动效率高达85%-98%，是普通 滑动丝杠传动的2-4倍。滚珠丝杠副的摩擦角小于10 ，因此不能自 锁。如果用于立式升降运动则必须要有制动机构。
（一）、滚珠丝杠的结构
双齿轮错齿调整 间隙消除机构
整理版课件
28
3.3 进给传动系统齿轮传动间隙消除方法 轴向压簧调整
这种结构具有轴向尺寸过大，结构不紧凑，但可以自 动补偿间隙的特点，多用于负载小，要求自动补偿间 隙的场合。
整理版课件
轴向压簧调整 间隙消除机构
29
3.3 进给传动系统齿轮传动间隙消除方法 锥齿轮传动间隙的消除
钢带缠卷式丝杠防护装置
整理版课件
16
3.2 数控机床进给传动系统的基本形式 3.2 静压丝杠副
静压蜗杆蜗条副和齿轮齿条副
❖ 丝杠传动的局限性：长丝杠制造困难，且容易弯曲下垂，轴 向刚度和扭转刚度较差。
静压蜗杆蜗条副
❖ 工作原理：同静压丝杠螺母副。其中，蜗杆相当于丝杠，蜗 条相当于螺母。
❖ 配油问题：由于蜗杆是旋转的且与蜗条的接触区只有120° 左右，必须解决压力油从蜗杆进入静压油腔的问题。
双螺母齿差式结构
整理版课件
14
3.2 数控机床进给传动系统的基本形式
滚珠丝杠的预拉伸
滚珠丝杠在工作时会发热，其温度高于床 身。丝杠的热膨胀会使导程增大，影响定位精 度。为了补偿热膨胀，可将丝杠预拉伸。预拉 伸量应大于热膨胀率。发热后，热膨胀量抵消 了部分预拉伸量，使丝杠内的拉伸力下降，但 长度却没有变化。
数控机床课件第三章
第3章 数控系统
3.1 数控系统 3.1.2 数控系统的类型
图3-6 开环控制系统框图
图3-7 开环控制系统实物图
第3章 数控系统
3.1 数控系统 3.1.2 数控系统的类型
(2) 闭环控制系统 在数控设备的运动部件上装有测量元件，将运动部件的位置、速
第3章 数控系统
3.1 数控系统 3.1.1 数控系统的组成
图3-1 CNC数控机床的组成框图
第3章 数控系统
3.1 数控系统 3.1.1 数控系统的组成
图3-2 CNC系统
第3章 数控系统
3.1 数控系统
3.1.1 数控系统的组成
从自动控制的角度来看，CNC系统是一种位置（轨迹）、速度（还包括电流）控制 系统，其本质上是以多执行部件(各运动轴)的位移量、速度为控制对象并使其协调 运动的自动控制系统，是一种配有专用操作系统的计算机控制系统。从外部特征来 看，CNC系统是由硬件（通用硬件和专用硬件）和软件（专用）两大部分组成的， 它们二者是相互支持，不可分割的。CNC的工作是在硬件的支持下，由软件来实现 部分或大部分数控功能。硬件是基础，软件是灵魂。
第3章 数控系统
3.1 数控系统
3.1.2 数控系统的类型
数控系统的种类很多，从不同角度对其进行考查，就有不同的分 类方法，通常有以下几种分类方法：
1．按运动轨迹分 （1）点位控制数控机床 在点位控制数控机床中，工件相对于刀具运动，直到到达零件程
序规定的位置后停止，在运动过程中不进行任何加工。刀具在定 位点处执行切削任务。点位控制数控系统只准确控制坐标运动的 最终位置，而对轨迹不作控制要求。为了精确定位和提高生产率， 系统首先高速运行，然后进行减速，使之缓慢趋近定位点以减少 定位误差。点位控制数控机床主要有数控钻床、印刷电路板钻孔 机、数控镗床、数控冲床、三坐标测量机等，如图3-3所示。
数控机床与编程第三章数控机床的进给传动系统
0.96，可实现高速运动。
• 运动平稳无爬行 由于摩擦阻力小，动、静摩擦系数之差极小， 故运动平稳，不易出现爬行现象。
• 传动精度高，反向时无空程 滚珠丝杆副经预紧后，可消除轴向 间隙。
• 磨损小 精度保持性好，使用寿命长。
• 不能自锁具有运动的可逆性 可以将旋转运动转换成直线运动， 也可将直线运动转换成旋转运动，即丝杆和螺母均可作主动件或 从动件。
• 双螺母螺纹式消隙
如图所示，利用一个螺母上的外螺纹，通过圆螺母调 整两个螺母的相对轴向位置实现预紧，调整好后用另 一个圆螺母锁紧，这种结构调整方便，且可在使用过 程中，随时调整，但预紧力大小不能准确控制。
调整精度较差。
•双螺母螺纹消隙图例
• 齿差式消隙 如图所示，在两个螺母的凸缘上各制有圆 柱外齿轮，分别与固紧在套筒两端的内齿圈相啮合， 其齿数分别为Z1、Z2，并相差一个齿。调整时，先取 下内齿圈，让两个螺母相对于套筒同方向都转动一个 齿，然后再插入内齿圈，则两个螺母便产生相对角位 移，其轴向位移量为：
• 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
靠螺母上安装的反向器接通相邻滚道，使滚珠成单圈循 环，如图所示。反向器２的数目与滚珠圈数相等。
结构紧凑，刚度好，滚珠流通性好，摩擦损失小 ，但制造较困难。
适用于高灵敏、高精度的进给系统，不宜用于重 载传动中。
滚珠丝杠副轴向间隙的调整 • 为了保证滚珠丝杠反向传动精度和轴向刚度，必须消除滚珠丝杆
• 两端装双重止推轴承及深沟球轴承(固定－固定式) 如图 d所示。为提高刚度，丝杆两端采用双重支承，如止推 轴承和深沟球轴承，并施加预紧拉力。这种结构方式可 使丝杆的热变形转化为止推轴承的预紧力。
•滚珠丝杠副支承方式图例
• 运动平稳无爬行 由于摩擦阻力小，动、静摩擦系数之差极小， 故运动平稳，不易出现爬行现象。
• 传动精度高，反向时无空程 滚珠丝杆副经预紧后，可消除轴向 间隙。
• 磨损小 精度保持性好，使用寿命长。
• 不能自锁具有运动的可逆性 可以将旋转运动转换成直线运动， 也可将直线运动转换成旋转运动，即丝杆和螺母均可作主动件或 从动件。
• 双螺母螺纹式消隙
如图所示，利用一个螺母上的外螺纹，通过圆螺母调 整两个螺母的相对轴向位置实现预紧，调整好后用另 一个圆螺母锁紧，这种结构调整方便，且可在使用过 程中，随时调整，但预紧力大小不能准确控制。
调整精度较差。
•双螺母螺纹消隙图例
• 齿差式消隙 如图所示，在两个螺母的凸缘上各制有圆 柱外齿轮，分别与固紧在套筒两端的内齿圈相啮合， 其齿数分别为Z1、Z2，并相差一个齿。调整时，先取 下内齿圈，让两个螺母相对于套筒同方向都转动一个 齿，然后再插入内齿圈，则两个螺母便产生相对角位 移，其轴向位移量为：
• 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
靠螺母上安装的反向器接通相邻滚道，使滚珠成单圈循 环，如图所示。反向器２的数目与滚珠圈数相等。
结构紧凑，刚度好，滚珠流通性好，摩擦损失小 ，但制造较困难。
适用于高灵敏、高精度的进给系统，不宜用于重 载传动中。
滚珠丝杠副轴向间隙的调整 • 为了保证滚珠丝杠反向传动精度和轴向刚度，必须消除滚珠丝杆
• 两端装双重止推轴承及深沟球轴承(固定－固定式) 如图 d所示。为提高刚度，丝杆两端采用双重支承，如止推 轴承和深沟球轴承，并施加预紧拉力。这种结构方式可 使丝杆的热变形转化为止推轴承的预紧力。
•滚珠丝杠副支承方式图例
第3章数控车床的编程数控加工与编程-PPT课件
绝对值编程：G00 X20.0 Z25.0； 相对值编程：G00 U-22.0W-18.0；
直线插补G01
执行G01指令时，刀具按程序给定的F进给 速度作直线运动到指令目标点。该指令主要 应用于刀具的切削运动。
1．指令格式 G01 X〔U〕__Z〔W〕__F__； 说明： ① X〔U〕__Z〔W〕__表示同G00指令。 ② F__表示进给速度。
量〔mm〕，无符号；
X(U) Z(W) ——切削终点的坐标值，即最后一次径向 进刀的终点；
Δi ——X方向每次循环的进刀量，单位0.001mm，无符号， 直径指定；
Δk ——Z方向每次切削的进刀量，单位0.001mm，无符号；
Δd ——切削到径向切削终点后，沿Z方向的退刀量，单位 mm，直径指定。Δd的符号总是“+〞，但缺省Z(W)和Δk时， 那么视为0。
快速定位指令G00
执行G00指令时，刀具快速移动并定位在指 令的目标点。该指令主要应用于刀具的快进 、快退及刀具的空行程运动。
1．指令格式 G00 X〔U〕__Z〔W〕__; 说明：
① X__Z__表示快速移动的目标点绝对坐标。 ② U__W__表示快速移动的目标点相对刀具当前点
的相对坐标位移。
③ X〔U〕坐标按直径输入。 ④ 在某一轴上相对位置不变时，可以省略该轴的移
5．端面切槽、深孔加工循环G74
G74指令主要用于在工件端面加工环形槽或中心深孔。加工中 轴向断续切削起到断屑、及时排屑的作用。
〔1〕指令格式
G74 R(e)；
G74 X(U) Z(W) P(Δi) Q(Δk) R(Δd) F ；
式中，
e ——每次沿轴向〔Z方向〕切削Δk后的退
刀量〔mm〕，无符号；
直线插补G01
执行G01指令时，刀具按程序给定的F进给 速度作直线运动到指令目标点。该指令主要 应用于刀具的切削运动。
1．指令格式 G01 X〔U〕__Z〔W〕__F__； 说明： ① X〔U〕__Z〔W〕__表示同G00指令。 ② F__表示进给速度。
量〔mm〕，无符号；
X(U) Z(W) ——切削终点的坐标值，即最后一次径向 进刀的终点；
Δi ——X方向每次循环的进刀量，单位0.001mm，无符号， 直径指定；
Δk ——Z方向每次切削的进刀量，单位0.001mm，无符号；
Δd ——切削到径向切削终点后，沿Z方向的退刀量，单位 mm，直径指定。Δd的符号总是“+〞，但缺省Z(W)和Δk时， 那么视为0。
快速定位指令G00
执行G00指令时，刀具快速移动并定位在指 令的目标点。该指令主要应用于刀具的快进 、快退及刀具的空行程运动。
1．指令格式 G00 X〔U〕__Z〔W〕__; 说明：
① X__Z__表示快速移动的目标点绝对坐标。 ② U__W__表示快速移动的目标点相对刀具当前点
的相对坐标位移。
③ X〔U〕坐标按直径输入。 ④ 在某一轴上相对位置不变时，可以省略该轴的移
5．端面切槽、深孔加工循环G74
G74指令主要用于在工件端面加工环形槽或中心深孔。加工中 轴向断续切削起到断屑、及时排屑的作用。
〔1〕指令格式
G74 R(e)；
G74 X(U) Z(W) P(Δi) Q(Δk) R(Δd) F ；
式中，
e ——每次沿轴向〔Z方向〕切削Δk后的退
刀量〔mm〕，无符号；
《数控机床进给系统》PPT课件
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滑动导轨
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3、滑动导轨 1> 滑动导轨的结构
三角形导轨： 三角形截面,有两个
导向面,同时控制垂 直方向和水平方向的 导向精度.
这种导轨在载荷的 作用下能自行补偿而 消除间隙,导向精度 较其他导轨高.
38
3、滑动导轨 1> 滑动导轨的结构
燕尾槽导轨：
这种滑动导轨的高 度值最小,能承受颠 覆力矩,摩擦阻力也 较大.
高速时的温升.一般常用压力循环润滑和定时定 量润滑两种方式.数控机床上滑动导轨的润滑主 要采用压力润滑.
导轨的防护是防止或减少导轨副磨损,延长导轨 寿命的重要方法之一.防护装置有刮板式、卷帘式 和伸缩式等.数控机床上大多采用伸缩式防护罩.
12
2. 滚珠丝杠螺母副的结构及其特点
按螺旋滚道法向截面形状分: 单圆弧型和双圆弧型 按滚珠循环方式分: 内循环式和外循环式 按消除轴向间隙和调整预紧方式分: 垫片预紧式、螺纹预紧式和齿差预紧式 按用途分: 定位滚珠丝杠副<P类>、传动滚珠丝杠副<T类>
数控机床进给运动采用P类.
13
内循环滚珠螺母结构
1
2〕要求
为此,数控机床的进给传动系统必须满足以下 要求： 〔1〕减少运动部件的摩擦阻力小； 〔2〕提高传动精度和刚度； 〔3〕运动部件惯量小；
3〕方法与措施
〔1〕变滑动丝杠为滚珠丝杠； 〔2〕使用滚动导轨、贴塑导轨、静压导轨； 〔3〕减少传动间隙,对丝杠、支承进行预紧； 〔4〕传动件结构合理化,减少尺寸,降低惯量；
通过预加负载可提高其刚性,且具有自调的能力,安装基 面的许用误差大.
2> 滚动导轨块 用滚动体进行循环运动,滚动体为滚珠或滚柱,
承载能力和刚度都比直线滚动导轨高,但摩擦系 数略大.
《数控机床及编程》PPT课件
常用的有穿孔纸带、穿孔卡、磁带、磁盘等。
2、数控装置
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返 回3
输出装置将控制运算器发出的命令送到伺服系统，经功率放大， 驱动机床完成相应的动作。
1、伺服系统
伺服系统是数控机床的执行机构，包括驱动和执行两大部分。 伺服系统接收数控系统的指令信息，
并按照指令信息的要求带动机床的移动部件运动或执行部分动作。
返回
5、程序检验和首件切削
.
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基本编程方法
1、确定工艺过程 ① 确定加工方法 ② 加工路线的设计 ③ 加工工序内容设计 2、建立适当的坐标系 3、运动轨迹目标点 （节点）的计算 4、编写加工程序单 程序检验和首件切削
.
9
编程指令介绍
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数 字 控 制 简 称 数 控 或 NC （ Numerical
Control），是指用输入数控装置的数字信息 来控制机械执行预定的动作。其数字信息包括 字母、数字和符号。
计 算 机 数 控 简 称 CNC （ Computer
Number Control），是采用具有存储程序的 计算机，按照存储在计算机内读写存储器中的 控制程序去执行数控装置的一部分或全部数控 功能。
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2、数控装置
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输出装置将控制运算器发出的命令送到伺服系统，经功率放大， 驱动机床完成相应的动作。
1、伺服系统
伺服系统是数控机床的执行机构，包括驱动和执行两大部分。 伺服系统接收数控系统的指令信息，
并按照指令信息的要求带动机床的移动部件运动或执行部分动作。
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5、程序检验和首件切削
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基本编程方法
1、确定工艺过程 ① 确定加工方法 ② 加工路线的设计 ③ 加工工序内容设计 2、建立适当的坐标系 3、运动轨迹目标点 （节点）的计算 4、编写加工程序单 程序检验和首件切削
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编程指令介绍
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数 字 控 制 简 称 数 控 或 NC （ Numerical
Control），是指用输入数控装置的数字信息 来控制机械执行预定的动作。其数字信息包括 字母、数字和符号。
计 算 机 数 控 简 称 CNC （ Computer
Number Control），是采用具有存储程序的 计算机，按照存储在计算机内读写存储器中的 控制程序去执行数控装置的一部分或全部数控 功能。
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第3章数控机床进给运动及控制.ppt
第3章数控机床进给运动及控制
3. 1 进给插补 3. 2进给伺服系统 3. 3进给系统机械
3. 1 进给插补
3.1.1插补的概述
1.插补概念 加工程序给出的进给运动信息一般包括:最基本的轮廓的线型—
直线或圆弧(G01 ,G02/G03)，以及直线或圆弧线段的起点和终点，圆 弧的圆心或半径，进给速度和进给方向的信息。进给运动的信息输人 到数控系统后，数控系统运用软件(存储程序)的一定算法，在轮廓的 起点和终点之间计算出若干个逼近理想轮廓的中间点的坐标值，如图 3一1(b)、(a)所示，可形象地看作在轮廓的起点和终点之间“插补” 了若干中间点。而后，CNC根据插补结果分配各坐标轴进给运动任 务，发出指令，控制各方向坐标轴进给运动，最终，各轴进给合成沿 指定轮廓的进给运动。
步进电机伺服结构简单，符合系统数字化发展需要，但精度差、 能耗高、速度低，且其功率越大移动速度越低。特别是步进伺服易于 失步，使其主要用于速度与精度要求不高的经济型数控机床。
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3. 2进给伺服系统
3.步进电动机的微机控制 如图3 -7所示，该方式用微型计算机系统的数个端口直接控制步
数控机床的进给伺服系统由伺服电路、伺服驭动装置、机械传 动机构及执行部件组成。
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3. 2进给伺服系统
数控机床的进给伺服系统与一般机床的进给系统有本质上的差 别，它能根据指令信号精确地控制执行部件的运动速度与位置，以及 同时几个进给运动的执行部件按一定规律协调运动，合成加工程序指 令的进给运动轨迹。
绝对式测量装置对于被测量的任意一点位置均由数控机床的坐 标系的固定的零点标起，每一个被测点都有一个相应的数据值，根据 读数可直接得知运动部件的位置。
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3. 1 进给插补 3. 2进给伺服系统 3. 3进给系统机械
3. 1 进给插补
3.1.1插补的概述
1.插补概念 加工程序给出的进给运动信息一般包括:最基本的轮廓的线型—
直线或圆弧(G01 ,G02/G03)，以及直线或圆弧线段的起点和终点，圆 弧的圆心或半径，进给速度和进给方向的信息。进给运动的信息输人 到数控系统后，数控系统运用软件(存储程序)的一定算法，在轮廓的 起点和终点之间计算出若干个逼近理想轮廓的中间点的坐标值，如图 3一1(b)、(a)所示，可形象地看作在轮廓的起点和终点之间“插补” 了若干中间点。而后，CNC根据插补结果分配各坐标轴进给运动任 务，发出指令，控制各方向坐标轴进给运动，最终，各轴进给合成沿 指定轮廓的进给运动。
步进电机伺服结构简单，符合系统数字化发展需要，但精度差、 能耗高、速度低，且其功率越大移动速度越低。特别是步进伺服易于 失步，使其主要用于速度与精度要求不高的经济型数控机床。
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3. 2进给伺服系统
3.步进电动机的微机控制 如图3 -7所示，该方式用微型计算机系统的数个端口直接控制步
数控机床的进给伺服系统由伺服电路、伺服驭动装置、机械传 动机构及执行部件组成。
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3. 2进给伺服系统
数控机床的进给伺服系统与一般机床的进给系统有本质上的差 别，它能根据指令信号精确地控制执行部件的运动速度与位置，以及 同时几个进给运动的执行部件按一定规律协调运动，合成加工程序指 令的进给运动轨迹。
绝对式测量装置对于被测量的任意一点位置均由数控机床的坐 标系的固定的零点标起，每一个被测点都有一个相应的数据值，根据 读数可直接得知运动部件的位置。
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《进给传动系统》PPT课件
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3-4 典型数控机床的进给传动系统
3、Z轴的进给传动
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3-4 典型数控机床的进给传动系统
二、JCS-018A型立式加工中心的进给传动 1.4千瓦直流伺服电动机直连滚珠丝杠的方式。 调速范围：进给时1~400mm/min
快速移动时Z轴10m/min、X、Y 轴 14m/min。
传动系统的基本形式
三、静压蜗杆—涡轮条副 静压丝杠副的变形，适用于大行程的机床。
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3-2 数控机床进给传动系统的基本形式
四、双齿轮-齿条副
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3-2 数控机床进给传动系统的基本形式
五、直线电动机直接驱动
直线电动机是一种能将电信号直接转换成为 直线位移的电动机。
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3-2 数控机床进给传动系统的基本形式
（2）双螺母螺纹法预紧
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3-2 数控机床进给传动系统的基本形式
（3）双螺母齿差法预紧
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3-2 数控机床进给传动系统的基本形式 3、滚珠丝杠的支承 （1）（G—Z）方式
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3-2 数控机床进给传动系统的基本形式
（2）G—Y方式
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3-2 数控机床进给传动系统的基本形式
特点: 1）摩擦系数很小，仅为0.0005，启动力矩很小， 传动灵敏，避免爬行。 2）油膜层可以吸振，提高了运动的平稳性。 3）由于压力油的不断流动，有利于散热和减少变 形，提高了机床的加工精度和光洁度。 4）油膜有一定的刚度，减少了反向间隙。 5）对丝杠的误差有匀化作用。 6）承载能力与供油压力成正比，与转速无关。
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杠支承轴承的压盖压合情况不好。 • ② 滚珠丝杠运动不灵活 ； • 主要原因是丝杠与导轨不平行，丝杠润滑不良，滚珠丝杠副滚珠
» 其工作圈数是2.5圈或
3.5圈 ，1～2列。
丝杆
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第三章 数控机床的进给传动系统
7
第三章 数控机床的进给传动系统
–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
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第三章 数控机床的进给传动系统
靠螺母上安装的反向器接通相邻滚道，使滚珠成单圈循 环，如图所示。反向器２的数目与滚珠圈数相等。 结构紧凑，刚度好，滚珠流通性好，摩擦损失小， 但制造较困难。 适用于高灵敏、高精度的进给系统，不宜用于重 载传动中。
第三章 数控机床的进给传动系统
第一节、对进给系统的基本要求
（1）提高传动部件的刚度 （2）减小传动部件的惯量 （3）减小传动部件的间隙 （4）减小系统的摩擦阻力
第三章 数控机床的进给传动系统
1.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。
2.进给系统机械部分的组成 传动机构+运动变换机构+导向机构+执行件（工作台） 传动机构: 齿轮传动、同步带传动 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）
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第三章 数控机床的进给传动系统
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第三章 数控机床的进给传动系统
图示是双螺母垫片调隙式结构，其螺母本身与单螺母 相同，它通过修磨垫片的厚度来调整轴向间隙。这种 调整方法具有结构简单，刚性好，拆装方便等优点， 但它很难在一次修磨中调整完毕，调整的精度也不如 齿差调隙式好。
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第三章 数控机床的进给传动系统
也可将直线运动转换成旋转运动，即丝杆和螺母均可作主动件或 从动件。 • 制造成本高 由于结构复杂，丝杆和螺母等元件的加工精度和表 面质量要求高，故制造成本高。
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第三章 数控机床的进给传动系统
➢滚珠循环方式 – 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；
• 两端装推力轴承（单推—单推式或双推—单推式）如图c 所示。这种方式是对丝杠进行预拉伸安装。这样做的好处 是：减少丝杠因自重引起的弯曲变形；在推力轴承预紧力 大于丝杠最大轴向载荷1/3的条件下，丝杠拉压刚度可提 高四倍；丝杠不会因温升而伸长，从而保持丝杠精度。
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第三章 数控机床的进给传动系统
4．滚珠丝杆副的支承方式（4）
负载的l/3。当要求不太高时，预紧力可小于此值。
12
第三章 数控机床的进给传动系统
双螺母垫片式消隙 如图所示，此种形式结构简单可靠、刚度好，应用最为广泛，
在双螺母间加垫片的形式可由专业生产厂根据用户要求事先调整 好预紧力，使用时装卸非常方便。
结构简单、刚性好，调整不便，滚道有磨损时不能随时消除间 隙和进行预紧。
两端装用双重支承，如止推轴 承和深沟球轴承，并施加预紧拉力。这种结构方式可使 丝杆的热变形转化为止推轴承的预紧力。
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第三章 数控机床的进给传动系统
滚珠丝杠副支承方式图例
25
第三章 数控机床的进给传动系统
• 滚珠丝杠常见故障及处理如下。 • ① 滚珠丝杠副有噪声； • 滚珠丝杠副产生噪声的可能原因是电动机与丝杠联轴器松动，丝
1.滚珠丝杠的工作原理及特点 （1）原理 （2）特点
• 传动效率高，摩擦损失小 滚珠丝杆螺母副的传动效率η＝0.92～
0.96，可实现高速运动。 • 运动平稳无爬行 由于摩擦阻力小，动、静摩擦系数之差极小，
故运动平稳，不易出现爬行现象。 • 传动精度高，反向时无空程 滚珠丝杆副经预紧后，可消除轴向
间隙。 • 磨损小 精度保持性好，使用寿命长。 • 不能自锁具有运动的可逆性 可以将旋转运动转换成直线运动，
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第三章 数控机床的进给传动系统
第二节 数控机床进给传动系统的基本形式
丝杠副、齿轮齿条副和直线电动机 一、滚珠丝杠副
➢工作原理：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
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第三章 数控机床的进给传动系统
1-丝杠 2-滚道 3-螺母 4-滚珠 4
第三章 数控机床的进给传动系统
S
1 Z1
1 Z2
Ph
• 式中Z1、Z2为齿轮的齿数，Ph为滚珠丝杠的导程。
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第三章 数控机床的进给传动系统
齿差式消隙图例
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第三章 数控机床的进给传动系统
4．滚珠丝杆副的支承方式（1）
• 一端装止推轴承(固定－自由式) 如图a所示。这种安装 方式的承载能力小，轴向刚度低，仅适应于短丝杆。
21
双螺母垫片调整法（端部加垫片）图例
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第三章 数控机床的进给传动系统
• 双螺母螺纹式消隙 如图所示，利用一个螺母上的外螺纹，通过圆螺母调
整两个螺母的相对轴向位置实现预紧，调整好后用另 一个圆螺母锁紧，这种结构调整方便，且可在使用过 程中，随时调整，但预紧力大小不能准确控制。 调整精度较差。
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第三章 数控机床的进给传动系统
第三章 数控机床的进给传动系统
4．滚珠丝杆副的支承方式（2）
• 一端装止推轴承，另一端装深沟球轴承(固定－支承式) 如图b所示。滚珠丝杆较长时，一端装止推轴承固定， 另一端由深沟球轴承支承。为了减少丝杆热变形的影响， 止推轴承的安装位置应远离热源。
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第三章 数控机床的进给传动系统
4．滚珠丝杆副的支承方式（3）
双螺母螺纹消隙图例
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第三章 数控机床的进给传动系统
• 齿差式消隙 如图所示，在两个螺母的凸缘上各制有圆
柱外齿轮，分别与固紧在套筒两端的内齿圈相啮合，
其齿数分别为Z1、Z2，并相差一个齿。调整时，先取 下内齿圈，让两个螺母相对于套筒同方向都转动一个
齿，然后再插入内齿圈，则两个螺母便产生相对角位
移，其轴向位移量为：
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第三章 数控机床的进给传动系统
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第三章 数控机床的进给传动系统
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第三章 数控机床的进给传动系统
滚珠丝杠副轴向间隙的调整 • 为了保证滚珠丝杠反向传动精度和轴向刚度，必须消除滚珠丝杆
螺母副轴向间隙。 • 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，使每个螺母中的滚珠分别接触丝杆滚道的左右两侧。 用这种方法预紧消除轴向间隙时，预紧力一般应为最大轴向
» 其工作圈数是2.5圈或
3.5圈 ，1～2列。
丝杆
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第三章 数控机床的进给传动系统
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第三章 数控机床的进给传动系统
–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
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第三章 数控机床的进给传动系统
靠螺母上安装的反向器接通相邻滚道，使滚珠成单圈循 环，如图所示。反向器２的数目与滚珠圈数相等。 结构紧凑，刚度好，滚珠流通性好，摩擦损失小， 但制造较困难。 适用于高灵敏、高精度的进给系统，不宜用于重 载传动中。
第三章 数控机床的进给传动系统
第一节、对进给系统的基本要求
（1）提高传动部件的刚度 （2）减小传动部件的惯量 （3）减小传动部件的间隙 （4）减小系统的摩擦阻力
第三章 数控机床的进给传动系统
1.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。
2.进给系统机械部分的组成 传动机构+运动变换机构+导向机构+执行件（工作台） 传动机构: 齿轮传动、同步带传动 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）
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第三章 数控机床的进给传动系统
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第三章 数控机床的进给传动系统
图示是双螺母垫片调隙式结构，其螺母本身与单螺母 相同，它通过修磨垫片的厚度来调整轴向间隙。这种 调整方法具有结构简单，刚性好，拆装方便等优点， 但它很难在一次修磨中调整完毕，调整的精度也不如 齿差调隙式好。
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第三章 数控机床的进给传动系统
也可将直线运动转换成旋转运动，即丝杆和螺母均可作主动件或 从动件。 • 制造成本高 由于结构复杂，丝杆和螺母等元件的加工精度和表 面质量要求高，故制造成本高。
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第三章 数控机床的进给传动系统
➢滚珠循环方式 – 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；
• 两端装推力轴承（单推—单推式或双推—单推式）如图c 所示。这种方式是对丝杠进行预拉伸安装。这样做的好处 是：减少丝杠因自重引起的弯曲变形；在推力轴承预紧力 大于丝杠最大轴向载荷1/3的条件下，丝杠拉压刚度可提 高四倍；丝杠不会因温升而伸长，从而保持丝杠精度。
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第三章 数控机床的进给传动系统
4．滚珠丝杆副的支承方式（4）
负载的l/3。当要求不太高时，预紧力可小于此值。
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第三章 数控机床的进给传动系统
双螺母垫片式消隙 如图所示，此种形式结构简单可靠、刚度好，应用最为广泛，
在双螺母间加垫片的形式可由专业生产厂根据用户要求事先调整 好预紧力，使用时装卸非常方便。
结构简单、刚性好，调整不便，滚道有磨损时不能随时消除间 隙和进行预紧。
两端装用双重支承，如止推轴 承和深沟球轴承，并施加预紧拉力。这种结构方式可使 丝杆的热变形转化为止推轴承的预紧力。
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第三章 数控机床的进给传动系统
滚珠丝杠副支承方式图例
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第三章 数控机床的进给传动系统
• 滚珠丝杠常见故障及处理如下。 • ① 滚珠丝杠副有噪声； • 滚珠丝杠副产生噪声的可能原因是电动机与丝杠联轴器松动，丝
1.滚珠丝杠的工作原理及特点 （1）原理 （2）特点
• 传动效率高，摩擦损失小 滚珠丝杆螺母副的传动效率η＝0.92～
0.96，可实现高速运动。 • 运动平稳无爬行 由于摩擦阻力小，动、静摩擦系数之差极小，
故运动平稳，不易出现爬行现象。 • 传动精度高，反向时无空程 滚珠丝杆副经预紧后，可消除轴向
间隙。 • 磨损小 精度保持性好，使用寿命长。 • 不能自锁具有运动的可逆性 可以将旋转运动转换成直线运动，
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第三章 数控机床的进给传动系统
第二节 数控机床进给传动系统的基本形式
丝杠副、齿轮齿条副和直线电动机 一、滚珠丝杠副
➢工作原理：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
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第三章 数控机床的进给传动系统
1-丝杠 2-滚道 3-螺母 4-滚珠 4
第三章 数控机床的进给传动系统
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1 Z1
1 Z2
Ph
• 式中Z1、Z2为齿轮的齿数，Ph为滚珠丝杠的导程。
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第三章 数控机床的进给传动系统
齿差式消隙图例
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第三章 数控机床的进给传动系统
4．滚珠丝杆副的支承方式（1）
• 一端装止推轴承(固定－自由式) 如图a所示。这种安装 方式的承载能力小，轴向刚度低，仅适应于短丝杆。
21
双螺母垫片调整法（端部加垫片）图例
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第三章 数控机床的进给传动系统
• 双螺母螺纹式消隙 如图所示，利用一个螺母上的外螺纹，通过圆螺母调
整两个螺母的相对轴向位置实现预紧，调整好后用另 一个圆螺母锁紧，这种结构调整方便，且可在使用过 程中，随时调整，但预紧力大小不能准确控制。 调整精度较差。
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第三章 数控机床的进给传动系统
第三章 数控机床的进给传动系统
4．滚珠丝杆副的支承方式（2）
• 一端装止推轴承，另一端装深沟球轴承(固定－支承式) 如图b所示。滚珠丝杆较长时，一端装止推轴承固定， 另一端由深沟球轴承支承。为了减少丝杆热变形的影响， 止推轴承的安装位置应远离热源。
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4．滚珠丝杆副的支承方式（3）
双螺母螺纹消隙图例
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第三章 数控机床的进给传动系统
• 齿差式消隙 如图所示，在两个螺母的凸缘上各制有圆
柱外齿轮，分别与固紧在套筒两端的内齿圈相啮合，
其齿数分别为Z1、Z2，并相差一个齿。调整时，先取 下内齿圈，让两个螺母相对于套筒同方向都转动一个
齿，然后再插入内齿圈，则两个螺母便产生相对角位
移，其轴向位移量为：
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第三章 数控机床的进给传动系统
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第三章 数控机床的进给传动系统
滚珠丝杠副轴向间隙的调整 • 为了保证滚珠丝杠反向传动精度和轴向刚度，必须消除滚珠丝杆
螺母副轴向间隙。 • 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，使每个螺母中的滚珠分别接触丝杆滚道的左右两侧。 用这种方法预紧消除轴向间隙时，预紧力一般应为最大轴向