9进给轴机械结构
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滚动导轨块
滚动 导轨块多 用于中等 负
荷导轨。使用时导轨块装在运
动部件上，每一导轨应至少用 两块或更多块，导轨块的数目 取决于导轨的长度和负载的大 小。与之相对的导轨多用镶钢 淬火导轨。
3、静压导轨
在两个相对运动的导轨面间通以 压力油，将运动件浮起，使导轨面间 处于纯液体摩擦状态。导轨不会磨损， 精度保持性好，寿命长，而且导轨摩 擦系数极小 ( 约为 0.0005) ，功率消 耗少。油膜承载能力大，刚度高，吸 振性好，导轨运行平稳，既无爬行， 也不会产生振动。
（1）采用伺服电动机驱动 （2）采用低摩擦的传动副 （3）传动副配有传动间隙调整装置 （4）工作台的功能多
传动机构 齿轮传动 同步齿形带 传动 联轴器
运动转换机 构 丝杠螺母副 齿轮齿条副
导向机构 导轨 滚动、静压 直线导轨
机械传 动装置
进给传动机构的类型
伺服电机 联轴器
减速器
丝杠螺母传动
作用
导向：引导运动部件按给定运动轨迹准 确运动 支承：即保证运动部件在外力的作用下 (运动部件本身的重量、工件重量、切削 力及牵引力等)能准确地沿着一定方向的 运动。
组成
活动导轨 支承导轨
滑动导轨
特征：动导轨和支承导轨之间为直接接触，滑动导轨 面之间呈混合摩擦
优点
结构简单、制造方便和抗振性良好，便于保持精度、
二、滚珠丝杠螺母副
丝杠螺母副将旋转运动转变成直线运动，用较小的 驱动力矩就可获得较大的轴向牵引力。
1.工作原理
主要构成： 丝杠、丝杠螺 母和滚动体（回珠装置）。
功能：实现旋转运动与直
线运动之间相互转换或调整。 作用：用于机构之间能量
螺母
滚珠 丝杠
的传递和运动形式的传递。
滚珠丝杠螺母副的工作原理
车床进给传动系统 机械结构
数控机床的进给传动系统是以数控机床的进给轴， 即机床的移动部件（刀架或工作台）的位置和速 度为控制量的，是以保证刀具和工件相对关系为 目的，因此，不仅要定性，还要定量。
进给传动系统
定义：实现运动执行件进给的系统，即进给
驱动装置。 特点：是数控装置的直接控制对象，以机床 的移动部件的位置和速度作为控制矢量。 实现过程：（数控装置）→指令信号（进给
型式：运动件（动导轨）和承导件（静导轨） 之间放置滚动体（滚珠、滚柱、滚针等）
滚动导轨
特点：
• ① 摩擦因数小（0.003～0.005）， 运动灵活。 • ② 动、静摩擦因数基本相同，因而 启动阻力小，不易产生爬行。 • ③ 可以预紧，刚度高。 • ④ 寿命长。 • ⑤ 精度高。 • ⑥ 润滑方便，可以采用脂润滑，一 次填装，长期使用。 • ⑦ 由专业厂生产，可以外购选用。
矩，机器停止运转后才能接合或分离的一种装置。
• 一、联轴器
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偏移；
可用作安全装置：作为一种安全装置用来防止
被联接件承受过大的载荷，起到过载保护的作用。 吸振、缓冲。
一、联轴器
特点
用联轴器联接的两轴只有在机器停车后，经拆卸才能使 两轴分开。 离合器：机器运转中，可根据需要将两轴分离或结合。
（4）两端装双重止推轴承及深沟球轴承(固定－固定式) 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。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
三、数控机床用导轨
机床上的直线运动部件都是沿着它的 床身、立柱、横梁等上的导轨进行运 动的。 从广义上讲：导轨副是用来支承和引 导运动部件沿一定的轨道运动。
球心的圆柱直径，它是滚珠丝杠副的特性尺寸。
公称直径越大，承载能力和刚度越大，推荐滚
珠丝杠副的公称直径应大于丝杠工作长度的1/30。
数控机床常用的进给丝杠公称直径为20~80mm。
（2）接触角β 滚珠与滚道在接触点处的公法线与螺纹轴线的垂直
线间的夹角，理想接触角为45°
（3）基本导程 丝杠相对于螺母旋转2π弧度时螺母上的基准点的轴 向位移。 滚珠丝杠副的参数有：
有弹性元件挠性联轴器
滑块联轴器
允许径向位移 适用于小功率、高转速、工作较平稳的场合
两面带有凸块 的浮动盘
有弹性元件挠性联轴器
十字轴式万向联轴器
允许较大的角位移； 广泛应用与汽车、拖拉机、机床中。
有弹性元件挠性联轴器
滚子链联轴器
允许径向位移，小的角位移 结构简单、装拆方便 不适用于有逆转的情况
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。
（3）两端装推力轴承（单推—单推式或双推—单推式）
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。
除此之外，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，滚道圆弧半径R等参数。
滚珠丝杠副的安装支承方式
（1） 一端装止推轴承(固定－自由式)
这种安装方式的承载能力小，轴向刚度低， 仅适应于短丝杆。
（2）一端装止推轴承，另一端装深沟球轴承(固 定－支承式)
套筒联轴器
结构简单，依靠锥销、键或螺钉与两轴联
接并传递扭矩，无标准，需自行设计。
凸缘式联轴器
绞制孔螺栓
普通螺栓
对中榫
有弹性元件挠性联轴器
弹性环（锥环）联接：利用锥
面贴合并挤紧在轴毂之间用摩擦
力传递扭矩，有过载保护作用。
锥环无键消隙联轴器
有弹性元件挠性联轴器
弹性柱销联轴器
结构简单，制造、
装拆方便，价廉，耐
久性好。 用于轴窜动大、起
动频繁或需正反转变
化较多中。
有弹性元件挠性联轴器
梅花形弹性联轴器
弹性元件为梅花形，装配时，花 瓣部分加紧在两半联轴器端面的凸 出齿在交错插进时所形成的齿侧空 间，起到缓冲减振的作用。
有弹性元件挠性联轴器
轮胎式联轴器
•富有弹性，具有良好的消振 能力，能有效地降低动载荷 和补偿较大的轴向位移，且 绝缘性能好，运转无噪音。 •但径向尺寸较大，当转矩较 大时，产生附加轴向载荷。
刚度，用于对低速均匀性及定位精度要求不高的机床。
缺点
摩擦系数大、磨损快、使用寿命短、低速易产生
爬行。
滑动导轨
塑料导轨
分为：贴塑导轨和注塑导轨 优点：摩擦系数低而稳定，吸收振动、耐磨性好、化学稳定 性好、维修方便、经济性好等。 缺点：易蠕变，在静载荷的长时间作用下，变形增加，且承 载能力低，导热性差。
静压导轨较多应用在大型、重型 数控机床上。
内循环
♠ ♠
内循环采用单圈，即在一个循环回路中只有一圈滚珠。 在螺母的侧孔中，装入接通相邻两圈螺纹滚道的反向器，借
助反向器上回珠槽实现循环。
♠结构紧凑，刚度好，滚珠流通性好，摩擦损失小，制造较困难，
适用于高灵敏、高精度的进给系统。
滚珠丝杠副的参数有： （1）公称直径d
滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态时包络滚珠
直线滚动导轨的安装。
① 将导轨基准面紧靠机床装配表面的侧基面，对准螺 孔，将导轨轻轻地用螺栓予以固定。
② 上紧导轨侧面的顶紧装置，使导轨基准侧面紧紧靠
贴床身的侧面。 ③ 按表所示的参考值，用测力矩扳手拧紧导轨的安装 螺钉，可从中间开始按交叉顺序向两端拧紧。
螺钉规格
拧紧力矩/（N· m）
M3
1.6
M4
一、联轴器
分类 按结构特性分：
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
套筒联轴器
结构：用一个套筒通过键或销钉将两轴联接在一起。用紧定螺钉来实现 轴向固定。 半圆键 型式： 普通平键
特点：结构简单、使用方便、传 递扭矩较大，但不能缓冲减振 。
当丝杠作为主动体时，螺母就会随丝杠的转动角度按照对应规格的导 程转化成直线运动，被动工件可以通过螺母座和螺母连接，从而实现
对应的直线运动。
滚珠丝杠螺母副的特点
优点 缺点
传动效率高 摩擦阻力小
制造工艺复杂， 成本高
传动精度高
运动有可逆性 磨损小，精度保持 性好，使用寿命长
不能实现自锁
抗冲击能力差 承载能力不如滑
现代数控机床采用铸铁-塑料滑动导轨和镶钢-塑 料滑动导轨。导轨上的塑料常用聚四氟乙烯导轨软带 和环氧型耐磨导轨涂层两类。 聚四氟乙烯为基体，加入青铜粉、二硫化钼和石墨等 填充剂混合烧结，并做成软带状。 1）聚四氟乙烯导轨软带的特点。 ① 摩擦特性好。② 耐磨特性好。③ 减振性好。④ 工艺性好。
滚动导轨
速度和位移） →伺服驱动装置（转换和放大）
→执行电机→机械传动机构→执行部件（工作 台等） →实现工作进给或快速运动。
组成
伺服驱动装置：转换和放大指令信号（速 度、位移）
执行电机：伺服系统执行件：步进电机、直 流、交流伺服电机
机械传动装置：将动力源旋转运动变为直线 运动的整个机械传动链
一、进给传动系统的特点
滚动导轨的结构形式
直线滚动导轨
安装孔 滑块
直线滚动导轨与平面导轨 一样，有两个基本元件； 一个作为导向的为固定元 件（导轨体），另一个是 移动元件（滑块）。它将 支承导轨和导向导轨组合 在一起。
导轨 滚动体
直线滚动导轨
直线导轨被广泛用于中、小型精密数控机床上，特别是 中小惯量的高速数控机床、激光切割机、数控车削中心等。
齿轮齿条传动
蜗轮蜗杆传动
进给传动机构的类型
联轴器 滚珠丝杠 联轴器座 伺服电机
1
联轴器直联的结构形式
进给传动机构的类型
电机
× ×
同步带
伺服电机
1
通过同步齿形带联接的结构形式
同步齿形带
进给传动机构的类型
1
通过齿轮联接的结构形式
一、联轴器
数控机床进给传动机构中，常采用电机经联轴器与
丝杠螺母副直联的传动方式。 联轴器：用来把两轴联接在一起，以传递运动与转
外循环-插管式
结构：用弯曲成形的管子插入螺母工作圈始、末端孔内以引导滚
珠通过插管，形成滚珠的多圈循环链。
优点：结构简单，流畅性好，有较好的工艺性，便于大量生产 缺点：径向外形尺寸较大，挡珠用的端部耐磨性差
外循环-螺旋槽式
在螺母体的外圆柱上直接铣出螺旋槽作为滚珠的回程道。 特点：工艺简单，易于制造，故使用较广。
动丝杠传动大
滚珠丝杠螺母副的循环方式
外循环 按滚珠的循环方 式分为 内循环 滚珠在循环过程中始终与丝杠 保持接触 滚珠在循环过程中有时与 丝杠脱离接触
外循环
内循环
外循环方式
滚珠在循环过程结束后， 通过螺母外表面上的螺 旋槽或插管返回丝杠螺 母间重新进入循环。外 循环采用多圈，常见的 外循环式有插管式和螺 旋槽式
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滚动导轨块
滚动 导轨块多 用于中等 负
荷导轨。使用时导轨块装在运
动部件上，每一导轨应至少用 两块或更多块，导轨块的数目 取决于导轨的长度和负载的大 小。与之相对的导轨多用镶钢 淬火导轨。
3、静压导轨
在两个相对运动的导轨面间通以 压力油，将运动件浮起，使导轨面间 处于纯液体摩擦状态。导轨不会磨损， 精度保持性好，寿命长，而且导轨摩 擦系数极小 ( 约为 0.0005) ，功率消 耗少。油膜承载能力大，刚度高，吸 振性好，导轨运行平稳，既无爬行， 也不会产生振动。
（1）采用伺服电动机驱动 （2）采用低摩擦的传动副 （3）传动副配有传动间隙调整装置 （4）工作台的功能多
传动机构 齿轮传动 同步齿形带 传动 联轴器
运动转换机 构 丝杠螺母副 齿轮齿条副
导向机构 导轨 滚动、静压 直线导轨
机械传 动装置
进给传动机构的类型
伺服电机 联轴器
减速器
丝杠螺母传动
作用
导向：引导运动部件按给定运动轨迹准 确运动 支承：即保证运动部件在外力的作用下 (运动部件本身的重量、工件重量、切削 力及牵引力等)能准确地沿着一定方向的 运动。
组成
活动导轨 支承导轨
滑动导轨
特征：动导轨和支承导轨之间为直接接触，滑动导轨 面之间呈混合摩擦
优点
结构简单、制造方便和抗振性良好，便于保持精度、
二、滚珠丝杠螺母副
丝杠螺母副将旋转运动转变成直线运动，用较小的 驱动力矩就可获得较大的轴向牵引力。
1.工作原理
主要构成： 丝杠、丝杠螺 母和滚动体（回珠装置）。
功能：实现旋转运动与直
线运动之间相互转换或调整。 作用：用于机构之间能量
螺母
滚珠 丝杠
的传递和运动形式的传递。
滚珠丝杠螺母副的工作原理
车床进给传动系统 机械结构
数控机床的进给传动系统是以数控机床的进给轴， 即机床的移动部件（刀架或工作台）的位置和速 度为控制量的，是以保证刀具和工件相对关系为 目的，因此，不仅要定性，还要定量。
进给传动系统
定义：实现运动执行件进给的系统，即进给
驱动装置。 特点：是数控装置的直接控制对象，以机床 的移动部件的位置和速度作为控制矢量。 实现过程：（数控装置）→指令信号（进给
型式：运动件（动导轨）和承导件（静导轨） 之间放置滚动体（滚珠、滚柱、滚针等）
滚动导轨
特点：
• ① 摩擦因数小（0.003～0.005）， 运动灵活。 • ② 动、静摩擦因数基本相同，因而 启动阻力小，不易产生爬行。 • ③ 可以预紧，刚度高。 • ④ 寿命长。 • ⑤ 精度高。 • ⑥ 润滑方便，可以采用脂润滑，一 次填装，长期使用。 • ⑦ 由专业厂生产，可以外购选用。
矩，机器停止运转后才能接合或分离的一种装置。
• 一、联轴器
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偏移；
可用作安全装置：作为一种安全装置用来防止
被联接件承受过大的载荷，起到过载保护的作用。 吸振、缓冲。
一、联轴器
特点
用联轴器联接的两轴只有在机器停车后，经拆卸才能使 两轴分开。 离合器：机器运转中，可根据需要将两轴分离或结合。
（4）两端装双重止推轴承及深沟球轴承(固定－固定式) 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。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
三、数控机床用导轨
机床上的直线运动部件都是沿着它的 床身、立柱、横梁等上的导轨进行运 动的。 从广义上讲：导轨副是用来支承和引 导运动部件沿一定的轨道运动。
球心的圆柱直径，它是滚珠丝杠副的特性尺寸。
公称直径越大，承载能力和刚度越大，推荐滚
珠丝杠副的公称直径应大于丝杠工作长度的1/30。
数控机床常用的进给丝杠公称直径为20~80mm。
（2）接触角β 滚珠与滚道在接触点处的公法线与螺纹轴线的垂直
线间的夹角，理想接触角为45°
（3）基本导程 丝杠相对于螺母旋转2π弧度时螺母上的基准点的轴 向位移。 滚珠丝杠副的参数有：
有弹性元件挠性联轴器
滑块联轴器
允许径向位移 适用于小功率、高转速、工作较平稳的场合
两面带有凸块 的浮动盘
有弹性元件挠性联轴器
十字轴式万向联轴器
允许较大的角位移； 广泛应用与汽车、拖拉机、机床中。
有弹性元件挠性联轴器
滚子链联轴器
允许径向位移，小的角位移 结构简单、装拆方便 不适用于有逆转的情况
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。
（3）两端装推力轴承（单推—单推式或双推—单推式）
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。
除此之外，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，滚道圆弧半径R等参数。
滚珠丝杠副的安装支承方式
（1） 一端装止推轴承(固定－自由式)
这种安装方式的承载能力小，轴向刚度低， 仅适应于短丝杆。
（2）一端装止推轴承，另一端装深沟球轴承(固 定－支承式)
套筒联轴器
结构简单，依靠锥销、键或螺钉与两轴联
接并传递扭矩，无标准，需自行设计。
凸缘式联轴器
绞制孔螺栓
普通螺栓
对中榫
有弹性元件挠性联轴器
弹性环（锥环）联接：利用锥
面贴合并挤紧在轴毂之间用摩擦
力传递扭矩，有过载保护作用。
锥环无键消隙联轴器
有弹性元件挠性联轴器
弹性柱销联轴器
结构简单，制造、
装拆方便，价廉，耐
久性好。 用于轴窜动大、起
动频繁或需正反转变
化较多中。
有弹性元件挠性联轴器
梅花形弹性联轴器
弹性元件为梅花形，装配时，花 瓣部分加紧在两半联轴器端面的凸 出齿在交错插进时所形成的齿侧空 间，起到缓冲减振的作用。
有弹性元件挠性联轴器
轮胎式联轴器
•富有弹性，具有良好的消振 能力，能有效地降低动载荷 和补偿较大的轴向位移，且 绝缘性能好，运转无噪音。 •但径向尺寸较大，当转矩较 大时，产生附加轴向载荷。
刚度，用于对低速均匀性及定位精度要求不高的机床。
缺点
摩擦系数大、磨损快、使用寿命短、低速易产生
爬行。
滑动导轨
塑料导轨
分为：贴塑导轨和注塑导轨 优点：摩擦系数低而稳定，吸收振动、耐磨性好、化学稳定 性好、维修方便、经济性好等。 缺点：易蠕变，在静载荷的长时间作用下，变形增加，且承 载能力低，导热性差。
静压导轨较多应用在大型、重型 数控机床上。
内循环
♠ ♠
内循环采用单圈，即在一个循环回路中只有一圈滚珠。 在螺母的侧孔中，装入接通相邻两圈螺纹滚道的反向器，借
助反向器上回珠槽实现循环。
♠结构紧凑，刚度好，滚珠流通性好，摩擦损失小，制造较困难，
适用于高灵敏、高精度的进给系统。
滚珠丝杠副的参数有： （1）公称直径d
滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态时包络滚珠
直线滚动导轨的安装。
① 将导轨基准面紧靠机床装配表面的侧基面，对准螺 孔，将导轨轻轻地用螺栓予以固定。
② 上紧导轨侧面的顶紧装置，使导轨基准侧面紧紧靠
贴床身的侧面。 ③ 按表所示的参考值，用测力矩扳手拧紧导轨的安装 螺钉，可从中间开始按交叉顺序向两端拧紧。
螺钉规格
拧紧力矩/（N· m）
M3
1.6
M4
一、联轴器
分类 按结构特性分：
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
套筒联轴器
结构：用一个套筒通过键或销钉将两轴联接在一起。用紧定螺钉来实现 轴向固定。 半圆键 型式： 普通平键
特点：结构简单、使用方便、传 递扭矩较大，但不能缓冲减振 。
当丝杠作为主动体时，螺母就会随丝杠的转动角度按照对应规格的导 程转化成直线运动，被动工件可以通过螺母座和螺母连接，从而实现
对应的直线运动。
滚珠丝杠螺母副的特点
优点 缺点
传动效率高 摩擦阻力小
制造工艺复杂， 成本高
传动精度高
运动有可逆性 磨损小，精度保持 性好，使用寿命长
不能实现自锁
抗冲击能力差 承载能力不如滑
现代数控机床采用铸铁-塑料滑动导轨和镶钢-塑 料滑动导轨。导轨上的塑料常用聚四氟乙烯导轨软带 和环氧型耐磨导轨涂层两类。 聚四氟乙烯为基体，加入青铜粉、二硫化钼和石墨等 填充剂混合烧结，并做成软带状。 1）聚四氟乙烯导轨软带的特点。 ① 摩擦特性好。② 耐磨特性好。③ 减振性好。④ 工艺性好。
滚动导轨
速度和位移） →伺服驱动装置（转换和放大）
→执行电机→机械传动机构→执行部件（工作 台等） →实现工作进给或快速运动。
组成
伺服驱动装置：转换和放大指令信号（速 度、位移）
执行电机：伺服系统执行件：步进电机、直 流、交流伺服电机
机械传动装置：将动力源旋转运动变为直线 运动的整个机械传动链
一、进给传动系统的特点
滚动导轨的结构形式
直线滚动导轨
安装孔 滑块
直线滚动导轨与平面导轨 一样，有两个基本元件； 一个作为导向的为固定元 件（导轨体），另一个是 移动元件（滑块）。它将 支承导轨和导向导轨组合 在一起。
导轨 滚动体
直线滚动导轨
直线导轨被广泛用于中、小型精密数控机床上，特别是 中小惯量的高速数控机床、激光切割机、数控车削中心等。
齿轮齿条传动
蜗轮蜗杆传动
进给传动机构的类型
联轴器 滚珠丝杠 联轴器座 伺服电机
1
联轴器直联的结构形式
进给传动机构的类型
电机
× ×
同步带
伺服电机
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通过同步齿形带联接的结构形式
同步齿形带
进给传动机构的类型
1
通过齿轮联接的结构形式
一、联轴器
数控机床进给传动机构中，常采用电机经联轴器与
丝杠螺母副直联的传动方式。 联轴器：用来把两轴联接在一起，以传递运动与转
外循环-插管式
结构：用弯曲成形的管子插入螺母工作圈始、末端孔内以引导滚
珠通过插管，形成滚珠的多圈循环链。
优点：结构简单，流畅性好，有较好的工艺性，便于大量生产 缺点：径向外形尺寸较大，挡珠用的端部耐磨性差
外循环-螺旋槽式
在螺母体的外圆柱上直接铣出螺旋槽作为滚珠的回程道。 特点：工艺简单，易于制造，故使用较广。
动丝杠传动大
滚珠丝杠螺母副的循环方式
外循环 按滚珠的循环方 式分为 内循环 滚珠在循环过程中始终与丝杠 保持接触 滚珠在循环过程中有时与 丝杠脱离接触
外循环
内循环
外循环方式
滚珠在循环过程结束后， 通过螺母外表面上的螺 旋槽或插管返回丝杠螺 母间重新进入循环。外 循环采用多圈，常见的 外循环式有插管式和螺 旋槽式