项目一-数控机床装调

❖ 就加工精度而言—目前普通精度加工水平是20世纪50年代的精迷加工水 平，提高了100倍。
❖ 国内水平大致为0.008～0.010mm。 ❖ 国外水平大致为0.002～0.003mm。
进给系统
❖ 任何数控机床—其进给系统的装配精度是决 定整机加工精度的关键因素。
❖ 进给传动链----结构示意图（如下）
❖ 机床的动刚度为
❖
kd=k√(1-ω²／ωn²)+4ξ² ω²／ωn²
❖
ω---外加激振力的频率（HZ）；
❖ ωn---机床结构系统的固有频率（HZ）；
❖ ξ----机床的阻尼比；
❖ 阻尼（英语：damping）是指任何振动系统 在振动中，由于外界作用或系统本身固有的
原因引起的振动幅度逐渐下降的特性。实际
机械功能部件的选择与计算
❖ 2. 滚珠丝杆副的选择与计算 ❖ 滚珠丝杆的选择包括： ❖ 滚珠丝杆导程的计算和选择。 ❖ 滚珠丝杆名义直径计算和选择。 ❖ 滚珠丝杆精度选择。
❖ 1）滚珠丝杆导程精度的选择
❖ 滚珠丝杆导程精度是指在全行程内规定长度范围 内----导程的变动量。
教学内容
进给传动机械功能部件装调 主传动机械装调 刀辅传动机械装调 数控工作台机械装调 数控机床整机机械装调 数控机床位置精度检测与补偿
项目一、进给传动机械 功能部件装调
❖ 学习目标
❖ 1.会选用典型零部件进行数控机床进给传动 链的装配与调整。
❖ 2.会用工夹量具对进给传动链进行精度检测。 ❖ 3.能对进给传动链的关键零部件进行计算与
滚珠丝杆螺母副结构图片
滚珠丝杆螺母副结构图
❖ 内循环在螺母的侧孔中装有圆 柱凸键反向器，反向器上铣有S 形回珠槽，将相邻螺纹滚道联结 起来，滚珠从螺纹滚道进入反向 器，借助反向器迫使滚珠越过丝 杠牙顶进入相邻滚道，实现循环。
❖ 一般一个螺母上装有2~4个反 向器，反向器沿螺母圆周均布。 这种结构径向尺寸紧凑，刚性好， 且不易磨损，因返程滚道短，不 易发生滚珠堵塞，摩擦损失小。 但反向器结构复杂，制造困难， 且不能用于多头螺纹传动。
❖ 主传动系统方面：（旋转运动---传递扭矩）
❖ 传统的主传动系统—电动机-联轴器-变速箱 -主轴。
❖ 当前趋势----电动机，主轴合为一体。
❖ 进给传动系统方面；（旋转运动变成直线 运动）
❖ 传统的方式是---电动机-联轴器-滚珠丝杆螺 母副-工作台。
❖ 当前趋势----只有电动机和工作台。
❖ 省去了：联轴器-滚珠丝杆螺母副。那么它 怎么样把旋转运动转换为直线运动？旋转 电动机变为直线电动机。(后面有介绍）
同步齿形带结构
两种齿形带比较
❖ 梯形齿同步带
❖ 与小带轮接触时，齿形 变形，受力情况变坏。
❖ 高速运转时，有较大的 噪声和振动。
❖ 圆弧齿同步带
❖ 没有梯形齿同步带的缺 点。
❖ 同时具有带传动和链传 动的优点。不打滑，不 需要很大的紧力，传动 效率可达98%～99.5％
❖ 数控机床需要时的首选。
几种典型机床部件
❖ 7）角接触球轴承 ❖ 多数情况下，数控机床的轴承要同时承受径
向载荷和轴向载荷，常用的角接触球轴承的 接触角为15°～60°。
常见的几种轴承
常见的几种轴承
几种典型机床部件
❖ 8)底座（床身）机床的重要基础部件 ❖ 立柱、导轨、工作台都依附于它之上，因此
要有很好的刚性。 保证刚度的措施有： ❖ （1）整体底座，合理布筋。 ❖ （2）合理布局回水、排屑结构。 ❖ （3）适当加大导轨的跨度。 ❖ （4）轴承座与底座铸成一体。
底座图
几种典型机床部件
❖ 9）立柱 也是机床的重要基础部件 ❖ 立柱上设有主轴箱上下移动的轨道和主轴平
衡装置。对刚性的要求也高，保证部件的刚 度是保证机床加工精度的前提（必要条件）。 ❖ 立柱应具有的特点： ❖ （1）框架式结构，热对称性好、刚度高。 ❖ （2）设有平衡装置来平衡主轴箱。 ❖ （3）丝杠轴承座与立柱一体。
几种典型机床部件
❖ 5）无间隙传动联轴器 ❖ 机械传动中为何要使用联轴器？能不能不用
联轴器？比如：电动机----联轴器----滚珠丝杆 螺母副中去掉联轴器。 ❖ 选用联轴器时要考虑传动力矩的大小、孔径、 方式、两轴的允许平行偏差、角度偏差、消 振性及外形尺寸。
常见的几种联轴器（十字滑块）
常见的几种联轴器（波纹管）
加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统(Flexible Manufacturing System)，英文缩写为FMS。 ❖ 敏捷制造的核心思想是：要提高企业对市场变化的快速反应能力，满足 顾客的要求。除了充分利用企业内部资源外，还可以充分利用其他企业
乃至社会的资源来组织生产。
❖ 发展趋势---高精化、高速化、高效化、柔性化、智能化和集成化。还要 注重工艺适用性和经济性。
滚珠丝杆螺母副结构图
❖ 外循环-滚珠在返回过程中与丝杠 表面脱离接触； ❖ 外循环常见的有插管式和螺旋槽式。 图(a)为插管式，它用弯管作为返回管 道，这种形式结构工艺性好，但管道 突出螺母体外，径向尺寸较大。
图(b)为螺旋槽式，它是在螺 母外圆上铣出螺旋槽，槽的两端钻出 通孔并与螺纹滚道相切，形成返回通 道。这种形式的结构比插管式的结构 径向尺寸小，但制造较为复杂。
工作台进给轴功能部件图1-2（书本P2) X轴
某加工中心工作台进给轴功部件
1.数控机床对数控机械的要求
❖ 1）静刚度要好 ❖ 机床在静态力作用下的刚度----静刚度 ❖ 机床在动态力作用下的刚度----动刚度 ❖ 也有用刚度的倒数-----柔度来描述机床的该项性能
的。刚度越大，柔度越小。反比关系。 ❖ 机床的静刚度为 k=P/δ ❖ P----机床的静负荷（N）； ❖ δ-----机床在静负荷作用下产生的变形量；
几种典型机床部件
❖ 3）贴塑导轨（滑动导轨）----就是在原钢制的导轨 上粘贴一层塑料。种类有：贴塑导轨软带、三层复 合材料DU导轨板、塑料涂层等。其中贴塑导轨软带 应用的广，结构简单、加工成本低、摩擦系数小、 吸振性好、刚性好等。目前用的广和多的是聚四氟 乙烯（4F）。在聚四氟乙烯中加入各种金属和非金 属材料（比如：青铜粉、二硫化钼、石墨等）可以 改善或提高其性能，称为---聚四氟乙烯基软带 （4FJ）。抗振性优于滚动轨道。
双片齿轮错齿法消除间隙
双齿轮齿条液压预紧消除间隙
预加负载双齿轮—齿条无间隙传动机构
轴2上有两个斜齿轮且螺旋方向相 反，轴2的运动又分别传至轴1和轴 3，轴1上的齿轮4和轴3上的齿轮5 都和床身齿条啮合。对轴2施加轴 向力（可在端部设有加载弹簧，通 过调整螺母施加轴向力，也可靠液 压加负载），使轴2上的斜齿轮产 生微量的轴向移动，由于轴2上的 两个斜齿轮的螺旋方向相反，因此 轴1和轴3便以相反的方向转过微小 角度，使齿轮4和5分别与齿条齿槽 的左右侧面贴紧而消除了间隙。
❖ 提高构件之间的接触刚度。是指零件结合面 在外力作用下底抗变形的能力。
❖ 使用新材料和钢板焊接结构等。
❖ 2）热变形要小
❖ 机床受热产生变形是影响机床加工精度的重 要因素之一。必须重视。
❖ 改善方法有：控制机床环境温度，设计热对 称结构、斜床身结构，采取热平衡措施等技 术。
❖ 3）传动系统结构要简单
立柱图
几种典型机床部件
❖ 10）直线电动机 ❖ 是一种直接将电能转换成直线运动机械能的传动装
置，省去中间传动装置（如：联轴器、轴承、轴承 座、丝杠等）大大提高机床的加工精度。因此称 “零传动”或“直接驱动”技术。其原理可以简单 认为是将旋转电动机沿径向剖开，展直。 ❖ 新技术，未来的发展方向，可能是成本方面和技术 的考虑，普及程度不高。
校核。
进给传动机械 功能部件
❖ 首先了解普通机床进给传动机械功能部件。 ❖ 普通车床。(图片如下)
普通车床
普通铣床
数控车床
立式加工中心
卧式加工中心
数控机床概论
❖ 数控机床---柔性化制造系统和敏捷化制造系统的基础装备。 ❖ 柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制
滚珠丝杆螺母副的传动特点
❖ （2）运动平稳 摩擦阻力小 灵敏度高 启动 时无颤动 低速时无爬行 因此可精密控制微量 进给。
❖ （3）高精度 运动中升温小，热膨胀也小。 并且采取预紧方式消除螺母的轴向间隙，还 可以对丝杠进行预拉伸消除热膨胀带来的影 响。
滚珠丝杆螺母副的传动特点
❖ （4）耐用性高 钢球滚动接触处的硬度为58～ 63HRC，运动过程为纯滚动—磨损小，故而使用寿 命长精度保持性好。
❖ （5）同步性好 由于运动平稳、反应快、无阻滞、 无滑动，用几套相同的滚珠丝杆传动系统同时传动 几个相同的部件和装置，可以获得很好的同步效果。
❖ （6）可靠性好 与液压传动系统比，故障低，维修 保养简单，只需进行一般的润滑和防尘。
几种典型机床部件
❖ 2）滚动导轨副（作直线往复运动） 也是数 控机床的核心部件之一。其作用是支撑数控 机床的立柱、工作台等部件。滚动导轨副的 结构形式很多，其共同特点是利用滚动体 （钢球或钢柱）的滚动将导轨副的滑动摩擦 变为滚动摩擦。大大减少了摩擦阻力，摩擦 系数在0.003左右。其结构是由导轨、滚动体、 滑块三个主要零件组成。
直线电动机图片
机械功能部件的选择与计算
❖ 1.滚珠丝杆副的传动要求 ❖ 机床的伺服进给传动是把调节器的控制指令转换成三个方向
的直线运动，因此，数控机床的进给传动装置必须具有下列 特征。 ❖ （1）良好的动态响应---控制参数变更时，机床滑台及时跟 上变化。 ❖ （2）系统稳定性好--- 负载变化时，输出速度基本不变。 ❖ （3）位置精度高---实际位移与指令位移的差值要小。 ❖ （4）调速范围要宽---既能实现最小设定的速度值，又能空 载高速运行。
常见的几种联轴器（弹性膜片）