第4章 数控机床的进给传动系统

（3）寿命验算
滚珠丝杠副的寿命，主要是指疲劳寿命。
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（四）制动装置 目前常见的有机械式和电气式两种。电气方式制动是采用电 磁制动器，而且这种制动器就做在电机内部。 图4.8为FANUC公司伺服电机带制动器的示意图。 如图4.9所示为数控卧式铣镗床主轴箱进给丝杠示意图。
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（五）滚珠丝杠副的润滑及防护装置
润滑方式主要有润滑脂和润滑油两种。润滑脂的给脂量一般是 螺母内部空间容积的1/3，某些生产厂家在装配时螺母内部已加注 润滑脂。而润滑油的给油量随行程、润滑油的种类、使用条件等 的不同而不同。
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4.2.5 滚珠丝杠副的发展趋势
高速加工用的进给滚珠丝杠要采取改进措施: (1)加大丝杠的导程和增加螺纹的头数; (2)将实心丝杠改为空心的; (3)减少热影响; (4)采用滚珠丝杠固定。
（4）能方便地进行间隙调整、预紧和预拉伸。
常见安装方式有以下四种情况:
(1)固定—自由 图4.6（a）适用于低转速，中精度，短轴向丝杠。
(2)两端支承 图4.6（b）适用于中等转速，中精度。
(3)固定—支承 图4.6（c）适用于中等转速、高精度。
(4)固定—固定 图4.6（d）适用于高转速、高精度。
成的油膜使两导轨面分开，保证导轨面在液体摩擦状态下工作。图4.10 为开式静压导轨工作原理图。
3、滚动导轨 滚动导轨是在导轨面间放置滚珠、滚柱、滚针等滚动体，使导轨面 间的摩擦为滚动摩擦，其与普通滑动导轨的性能比较见表4-1，滚动导轨 具有运动灵敏度高、定位精度高、精度保持性好和维修方便的优点。 图4.11为直线滚动导轨外形图。
(3)刚度大 (4)良好的磨擦特性。；动静 磨擦系数尽量接近，使运动平稳，低速无爬行。
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4.3.2 导轨副的分类
导轨副按接触面的摩擦性质可分为滑动导轨、静压导轨和滚动导轨。 1. 滑动导轨 滑动导轨分为金属对金属的一般类型的导轨和金属对塑料的塑料导
轨两类。 2、静压导轨 液体静压导轨指压力油通过节流器进入两相对运动的导轨面，所形
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（二）滚珠丝杠副的选择方法
选用要点：应该根据机床的精度要求来选用滚珠丝杠副的精 度，根据机床的载荷来选定丝杠的直径，并且要验算丝杠扭转刚 度、压曲刚度、临界转速与工作寿命等。
精度等级的选择：滚珠丝杠副的精度将直接影响数控机床各 坐标轴的定位精度。普通精度的数控机床，一般可选用D级，精密 级数控机床选用C级精度的滚珠丝杠副。
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4.3 导轨滑块副
4.3.1数控机床对导轨滑块副的要求
(1)导向精度高。导向精度是指机床的运动部件沿导轨运动的轨迹 与机床的相关基准面的相互位置的准确性。影响精度的主要因素有： 制造精度、结构形式、装配质量、导轨及其支承件的刚度和热变形。
(2)耐磨性好。影响耐磨性的因素有：导轨的材料、摩擦 性质、处理及加工的工艺方法，工作中受力情况、润滑和防护。
(1) 减少摩擦阻力； (2) 减少运动惯量； (3) 高的传动精度与定位精度； (4) 宽的进给调速范围； (5) 无间隙传动； (6) 响应速度要快; (7) 稳定性好、寿命长; (8) 使用维护方便。
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4.2 滚珠丝杠螺母副
4.2.1 滚珠丝杠螺母副概述
滚珠丝杠螺母副（简称滚珠丝杠副）是一种在丝杠与螺母 间装有滚珠作为中间传动元件的丝杠副，是直线运动与回转运动 能相互转换的传动装置。当丝杠旋转时，滚珠在滚道内既自转又 沿滚道循环转动，因而迫使螺母(或丝杠)轴向移动。
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（三）滚珠丝杠副的验算 当有关结构参数选定后，还应根据有关规范进行扭转刚度、 临界转速和寿命的验算校核。图4.7 为某公司提供的滚珠丝杠副 的计算流程。 （1）刚度验算
刚度验算就是校验丝杠在额定轴向(扭转)载荷作用下，执行 件的失动量。
（2）临界转速验算
应校核丝杠轴的转速与丝杠自身的自振频率是否接近，如果 很接近，会导致强迫共振，影响机床正常工作。应根据有关计算 公式进行的校核。
与传统丝杠相比，滚珠丝杠螺母副具有高传动精度、高效 率、高刚度、可预紧、运动平稳、寿命长、低噪音等优点。
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4.2.2 滚珠丝杠副的循环方式
常用的循环方式有外循环与内循环两种。 （1）外循环 滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称为外循环。 端部导流方式如图4.1(a)所示。其特点为螺母外径小，可进行微
型设计，无噪音高速传送。管循环式如图4.1(b)所示。其特点为规格 （轴径、导程）的应用范围广。端盖式如图4.1(c)所示。其特点为适 合导程大的应用场合，滚珠循环部的构造复杂，缺乏广泛适用性。
（2）内循环 滚珠在循环过程中，始终与丝杠保持接触的称为内循环（图4.2）
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4.2.3 滚珠丝杠副的预紧
第四章数控机床的进给 传动系统
第四章数控机床的进给传动系统
4.1 概述 4.2 滚珠丝杠螺母副 4.3 导轨滑块副 4.4 静压蜗杆—蜗轮齿条传动 4.5预加载荷双齿轮齿条 4.6 直线电动机传动 4.7 进给传动系统常见故障诊断及维修
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4.1 概述
为确保数控机床进给系统的传动精度和工作平稳性等，对 机械传动装置提出如下要求：
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4.2.4 滚珠丝杠副的应用
（一）滚珠丝杠副的支承
安装方式对滚珠丝杠副承载能力、刚性及最高转速有很大影响。滚 珠丝杠螺母副在安装时应满足以下要求：
（1）滚珠丝杠螺母副相对工作台不能有轴向窜动。
（2）螺母座孔中心应与丝杠安装轴线同心。
（3）滚珠丝杠螺母副中心线应平行于相应的导轨。
滚珠丝杠副预紧的目的是为了消除丝杠与螺母之间的间隙 和施加预紧力，以保证滚珠丝杠反向传动精度和轴向刚度。
在数控机床进给系统中使用的滚珠丝杠螺母副的预紧方法 有修磨垫片厚度、锁紧双螺母消隙、齿差式调整方法等。广泛 采用的是双螺母结构消隙。
（1）双螺母预紧（D预紧） 如图4.3（a）所示。 （2）弹簧式双螺母预紧（J预紧） 如图4.3（b）所示。 （3）偏移预紧（Z预紧） 如图4.3（c）所示。 （4）超规滚珠预紧（P预紧） 如图4.3（d）所示。