項(xiàng)目一_數(shù)控機(jī)床裝調(diào).

1、教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)械功能部件裝調(diào)主傳動(dòng)機(jī)械裝調(diào)刀輔傳動(dòng)機(jī)械裝調(diào)數(shù)控工作臺(tái)機(jī)械裝調(diào)數(shù)控機(jī)床整機(jī)機(jī)械裝調(diào)數(shù)控機(jī)床位置精度檢測(cè)與補(bǔ)償項(xiàng)目一、進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)械功能部件裝調(diào)v學(xué)習(xí)目標(biāo)v1.會(huì)選用典型零部件進(jìn)行數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈的裝配與調(diào)整。v2.會(huì)用工夾量具對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)鏈進(jìn)行精度檢測(cè)。v3.能對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)鏈的關(guān)鍵零部件進(jìn)行計(jì)算與校核。進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)械功能部件v首先了解普通機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)械功能部件。v普通車床。(圖片如下)普通車床 普通銑床數(shù)控車床立式加工中心 臥式加工中心數(shù)控機(jī)床概論v數(shù)控機(jī)床-柔性化制造系統(tǒng)和敏捷化制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)裝備。v柔性制造系統(tǒng)是由統(tǒng)一的信息控制系統(tǒng)、物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和一組數(shù)字控制柔性制造

2、系統(tǒng)是由統(tǒng)一的信息控制系統(tǒng)、物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和一組數(shù)字控制加工設(shè)備組成，能適應(yīng)加工對(duì)象變換的自動(dòng)化機(jī)械制造系統(tǒng)加工設(shè)備組成，能適應(yīng)加工對(duì)象變換的自動(dòng)化機(jī)械制造系統(tǒng)(Flexible Manufacturing System)，英文縮寫為，英文縮寫為FMS。v敏捷制造的核心思想是：要提高企業(yè)對(duì)市場(chǎng)變化的快速反應(yīng)能力，滿足敏捷制造的核心思想是：要提高企業(yè)對(duì)市場(chǎng)變化的快速反應(yīng)能力，滿足顧客的要求。除了充分利用企業(yè)內(nèi)部資源外，還可以充分利用其他企業(yè)顧客的要求。除了充分利用企業(yè)內(nèi)部資源外，還可以充分利用其他企業(yè)乃至社會(huì)的資源來組織生產(chǎn)乃至社會(huì)的資源來組織生產(chǎn)。 v發(fā)展趨勢(shì)-高精化、高速化、高效化、柔性化、智

3、能化和集成化。還要注重工藝適用性和經(jīng)濟(jì)性。v就加工精度而言目前普通精度加工水平是20世紀(jì)50年代的精迷加工水平，提高了100倍。v國內(nèi)水平大致為0.0080.010mm。v國外水平大致為0.0020.003mm。進(jìn)給系統(tǒng)v任何數(shù)控機(jī)床其進(jìn)給系統(tǒng)的裝配精度是決定整機(jī)加工精度的關(guān)鍵因素。v進(jìn)給傳動(dòng)鏈-結(jié)構(gòu)示意圖（如下）工作臺(tái)進(jìn)給軸功能部件圖1-2（書本P2)X軸某加工中心工作臺(tái)進(jìn)給軸功能部件某加工中心工作臺(tái)進(jìn)給軸功能部件1.數(shù)控機(jī)床對(duì)數(shù)控機(jī)械的要求v1）靜剛度要好v機(jī)床在靜態(tài)力作用下的剛度-靜剛度v機(jī)床在動(dòng)態(tài)力作用下的剛度-動(dòng)剛度v也有用剛度的倒數(shù)-柔度來描述機(jī)床的該項(xiàng)性能的。剛度越大，柔度越小。

4、反比關(guān)系。v機(jī)床的靜剛度為 k=P/v P-機(jī)床的靜負(fù)荷（N）；v -機(jī)床在靜負(fù)荷作用下產(chǎn)生的變形量；v機(jī)床的動(dòng)剛度為 v kd=k(1-n)+4 nv -外加激振力的頻率（HZ）；v n-機(jī)床結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的固有頻率（HZ）；v -機(jī)床的阻尼比；v阻尼（英語：damping）是指任何振動(dòng)系統(tǒng)在振動(dòng)中，由于外界作用或系統(tǒng)本身固有的原因引起的振動(dòng)幅度逐漸下降的特性。實(shí)際的粘性阻尼系數(shù)與臨界阻尼系數(shù)之比稱為阻尼比。v提高機(jī)床結(jié)構(gòu)剛度的方法有；v提高機(jī)床構(gòu)件的靜剛度和固有頻率。v改善薄弱環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)和布局。v合理設(shè)計(jì)構(gòu)件的截面形狀及尺寸，所謂合理-是指以較小的結(jié)構(gòu)質(zhì)量獲得較高的靜剛度和適當(dāng)?shù)墓逃蓄l率。（工字

5、鋼）v設(shè)置卸載裝置-減少零部件的靜力變形。v提高構(gòu)件之間的接觸剛度。是指零件結(jié)合面在外力作用下底抗變形的能力。v使用新材料和鋼板焊接結(jié)構(gòu)等。 v2）熱變形要小v機(jī)床受熱產(chǎn)生變形是影響機(jī)床加工精度的重要因素之一。必須重視。v改善方法有：控制機(jī)床環(huán)境溫度，設(shè)計(jì)熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)、斜床身結(jié)構(gòu)，采取熱平衡措施等技術(shù)。 v3）傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單v主傳動(dòng)系統(tǒng)方面：（旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)-傳遞扭矩）v傳統(tǒng)的主傳動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)-聯(lián)軸器-變速箱-主軸。v當(dāng)前趨勢(shì)-電動(dòng)機(jī)，主軸合為一體。v進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)方面；（旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)）v傳統(tǒng)的方式是-電動(dòng)機(jī)-聯(lián)軸器-滾珠絲桿螺母副-工作臺(tái)。v當(dāng)前趨勢(shì)-只有電動(dòng)機(jī)和工作臺(tái)。v省去了：聯(lián)軸器-

6、滾珠絲桿螺母副。那么它怎么樣把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)？旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)變?yōu)橹本€電動(dòng)機(jī)。(后面有介紹）2.幾種典型機(jī)床部件v1）滾珠絲桿螺母副（運(yùn)動(dòng)副）v什么是運(yùn)動(dòng)副-兩構(gòu)件直接接觸組成的可動(dòng)連接，它限制了兩構(gòu)件之間的某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)。v 比如：鉸鏈副、齒輪副、渦輪蝸桿副、齒輪齒條副等。v滾珠絲桿螺母副是數(shù)控機(jī)床的核心部件之一。其作用是將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)（運(yùn)動(dòng)可逆）。 觀察螺釘螺母之間相互運(yùn)動(dòng)。螺釘螺母簡(jiǎn)單的滑動(dòng)絲桿螺母副。滾珠絲桿螺母副結(jié)構(gòu)圖片滾珠絲桿螺母副結(jié)構(gòu)圖v內(nèi)循環(huán)在螺母的側(cè)孔中裝有圓柱凸鍵反向器，反向器上銑有S形回珠槽，將相鄰螺紋滾道聯(lián)結(jié)起來，滾珠從螺紋滾道進(jìn)入反向器，借助反向器迫

7、使?jié)L珠越過絲杠牙頂進(jìn)入相鄰滾道，實(shí)現(xiàn)循環(huán)。v一般一個(gè)螺母上裝有24個(gè)反向器，反向器沿螺母圓周均布。這種結(jié)構(gòu)徑向尺寸緊湊，剛性好，且不易磨損，因返程滾道短，不易發(fā)生滾珠堵塞，摩擦損失小。但反向器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，且不能用于多頭螺紋傳動(dòng)。滾珠絲桿螺母副結(jié)構(gòu)圖v外循環(huán)外循環(huán)-滾珠在返回過程中與絲杠滾珠在返回過程中與絲杠表面脫離接觸；表面脫離接觸；v外循環(huán)常見的有插管式和螺旋槽式。外循環(huán)常見的有插管式和螺旋槽式。 圖圖(a)為插管式，它用彎管作為返回管為插管式，它用彎管作為返回管道，這種形式結(jié)構(gòu)工藝性好，但管道道，這種形式結(jié)構(gòu)工藝性好，但管道突出螺母體外，徑向尺寸較大。突出螺母體外，徑向尺寸較大。

8、圖圖(b)為螺旋槽式，它是在螺為螺旋槽式，它是在螺母外圓上銑出螺旋槽，槽的兩端鉆出母外圓上銑出螺旋槽，槽的兩端鉆出通孔并與螺紋滾道相切，形成返回通通孔并與螺紋滾道相切，形成返回通道。這種形式的結(jié)構(gòu)比插管式的結(jié)構(gòu)道。這種形式的結(jié)構(gòu)比插管式的結(jié)構(gòu)徑向尺寸小，但制造較為復(fù)雜。徑向尺寸小，但制造較為復(fù)雜。 滑動(dòng)絲杠與滾動(dòng)絲杠比較滾珠絲桿螺母副的傳動(dòng)特點(diǎn)v（1）傳動(dòng)效率高 為9098 是滑動(dòng)絲杠的24倍。原因是：滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦。v扭矩和推力的轉(zhuǎn)換公式為v F=2M/S vS -導(dǎo)程（螺紋中的螺距） F-推力 M-扭矩 -傳動(dòng)效率，一般取0.9（偏向保守）（書P5圖1-5）滾珠絲桿螺母副的傳動(dòng)特點(diǎn)v

9、（2）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) 摩擦阻力小 靈敏度高 啟動(dòng)時(shí)無顫動(dòng) 低速時(shí)無爬行 因此可精密控制微量進(jìn)給。v（3）高精度 運(yùn)動(dòng)中升溫小，熱膨脹也小。并且采取預(yù)緊方式消除螺母的軸向間隙，還可以對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸消除熱膨脹帶來的影響。滾珠絲桿螺母副的傳動(dòng)特點(diǎn)v（4）耐用性高 鋼球滾動(dòng)接觸處的硬度為5863HRC，運(yùn)動(dòng)過程為純滾動(dòng)磨損小，故而使用壽命長(zhǎng)精度保持性好。v（5）同步性好 由于運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、反應(yīng)快、無阻滯、無滑動(dòng)，用幾套相同的滾珠絲桿傳動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)傳動(dòng)幾個(gè)相同的部件和裝置，可以獲得很好的同步效果。v（6）可靠性好 與液壓傳動(dòng)系統(tǒng)比，故障低，維修保養(yǎng)簡(jiǎn)單，只需進(jìn)行一般的潤(rùn)滑和防塵。幾種典型機(jī)床部件v2）滾動(dòng)導(dǎo)軌副（

10、作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)） 也是數(shù)控機(jī)床的核心部件之一。其作用是支撐數(shù)控機(jī)床的立柱、工作臺(tái)等部件。滾動(dòng)導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)形式很多，其共同特點(diǎn)是利用滾動(dòng)體（鋼球或鋼柱）的滾動(dòng)將導(dǎo)軌副的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦。大大減少了摩擦阻力，摩擦系數(shù)在0.003左右。其結(jié)構(gòu)是由導(dǎo)軌、滾動(dòng)體、滑塊三個(gè)主要零件組成。雙“V”形直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副圓柱形直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副另一種直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，它的滾動(dòng)體是圓柱體，另一種直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，它的滾動(dòng)體是圓柱體，稱為稱為-滾子導(dǎo)軌塊。滾子導(dǎo)軌塊。 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的優(yōu)缺點(diǎn)v優(yōu)點(diǎn)：由于低摩擦力，響應(yīng)迅速、移動(dòng)速度高、無低速爬行，從而得到較高的定位精度。v缺點(diǎn)：剛性不足（相對(duì)滑動(dòng)導(dǎo)軌而言）、吸振性和阻尼性不足。

11、對(duì)賍物較敏感，必須有好的防護(hù)裝置。抗沖擊能力差，易損壞，現(xiàn)場(chǎng)不易修復(fù)。裝卸工件時(shí)注意，輕拿輕放。幾種典型機(jī)床部件v3）貼塑導(dǎo)軌（滑動(dòng)導(dǎo)軌）-就是在原鋼制的導(dǎo)軌上粘貼一層塑料。種類有：貼塑導(dǎo)軌軟帶、三層復(fù)合材料DU導(dǎo)軌板、塑料涂層等。其中貼塑導(dǎo)軌軟帶應(yīng)用的廣，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工成本低、摩擦系數(shù)小、吸振性好、剛性好等。目前用的廣和多的是聚四氟乙烯（4F）。在聚四氟乙烯中加入各種金屬和非金屬材料（比如：青銅粉、二硫化鉬、石墨等）可以改善或提高其性能，稱為-聚四氟乙烯基軟帶（4FJ）?？拐裥詢?yōu)于滾動(dòng)軌道。工作臺(tái)和滑座及貼塑的橫剖面圖塑料導(dǎo)軌加工方法v粘貼-固化-磨削-刮研（刮研點(diǎn)要深便于儲(chǔ)油、潤(rùn)滑）幾種典

12、型機(jī)床部件v4）間隙消除機(jī)構(gòu)v在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中，運(yùn)動(dòng)副的傳動(dòng)間隙是導(dǎo)致反向誤差的主要因素之一， 直接影響加工精度。消除反向間隙是數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須解決的問題。解決的方法很多，原理是改變主、被動(dòng)齒輪在齒槽中的接觸條件，即保證齒輪的齒兩面都接觸上，或間隙盡可能的小。雙片齒輪錯(cuò)齒法消除間隙雙齒輪齒條液壓預(yù)緊消除間隙預(yù)加負(fù)載雙齒輪預(yù)加負(fù)載雙齒輪齒條無間隙傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒條無間隙傳動(dòng)機(jī)構(gòu)軸2上有兩個(gè)斜齒輪且螺旋方向相反，軸2的運(yùn)動(dòng)又分別傳至軸1和軸3，軸1上的齒輪4和軸3上的齒輪5都和床身齒條嚙合。對(duì)軸2施加軸向力（可在端部設(shè)有加載彈簧，通過調(diào)整螺母施加軸向力，也可靠液壓加負(fù)載），使軸2上的斜齒輪產(chǎn)生微

13、量的軸向移動(dòng)，由于軸2上的兩個(gè)斜齒輪的螺旋方向相反，因此軸1和軸3便以相反的方向轉(zhuǎn)過微小角度，使齒輪4和5分別與齒條齒槽的左右側(cè)面貼緊而消除了間隙。 幾種典型機(jī)床部件v5）無間隙傳動(dòng)聯(lián)軸器 v機(jī)械傳動(dòng)中為何要使用聯(lián)軸器？能不能不用聯(lián)軸器？比如：電動(dòng)機(jī)-聯(lián)軸器-滾珠絲桿螺母副中去掉聯(lián)軸器。v選用聯(lián)軸器時(shí)要考慮傳動(dòng)力矩的大小、孔徑、方式、兩軸的允許平行偏差、角度偏差、消振性及外形尺寸。常見的幾種聯(lián)軸器（十字滑塊）常見的幾種聯(lián)軸器（波紋管）常見的幾種聯(lián)軸器（彈性膜片）幾種典型機(jī)床部件v6）帶傳動(dòng) 數(shù)控機(jī)床中由于結(jié)構(gòu)限制和性能要求不允許同軸時(shí)，可考慮采用皮帶傳動(dòng)。帶傳動(dòng)是一種傳統(tǒng)的傳動(dòng)方式，常見的有V

14、形帶傳動(dòng)、平帶傳動(dòng)、多楔帶傳動(dòng)和同步齒形帶傳動(dòng)。數(shù)控機(jī)床大多用同步齒形帶，是緣于其準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。齒形帶又分為梯形齒的和圓弧齒的同步帶。同步齒形帶結(jié)構(gòu)兩種齒形帶比較v梯形齒同步帶v與小帶輪接觸時(shí)，齒形變形，受力情況變壞。v高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，有較大的噪聲和振動(dòng)。v圓弧齒同步帶v沒有梯形齒同步帶的缺點(diǎn)。v同時(shí)具有帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。不打滑，不需要很大的緊力，傳動(dòng)效率可達(dá)98%99.5v數(shù)控機(jī)床需要時(shí)的首選。幾種典型機(jī)床部件v7）角接觸球軸承 v多數(shù)情況下，數(shù)控機(jī)床的軸承要同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷，常用的角接觸球軸承的接觸角為1560。常見的幾種軸承常見的幾種軸承幾種典型機(jī)床部件v8)底座（床身）機(jī)床的

15、重要基礎(chǔ)部件v立柱、導(dǎo)軌、工作臺(tái)都依附于它之上，因此要有很好的剛性。 保證剛度的措施有：v（1）整體底座，合理布筋。v（2）合理布局回水、排屑結(jié)構(gòu)。v（3）適當(dāng)加大導(dǎo)軌的跨度。v（4）軸承座與底座鑄成一體。底座圖幾種典型機(jī)床部件v9）立柱 也是機(jī)床的重要基礎(chǔ)部件v立柱上設(shè)有主軸箱上下移動(dòng)的軌道和主軸平衡裝置。對(duì)剛性的要求也高，保證部件的剛度是保證機(jī)床加工精度的前提（必要條件）。v立柱應(yīng)具有的特點(diǎn)：v（1）框架式結(jié)構(gòu)，熱對(duì)稱性好、剛度高。v（2）設(shè)有平衡裝置來平衡主軸箱。v（3）絲杠軸承座與立柱一體。立柱圖幾種典型機(jī)床部件v10）直線電動(dòng)機(jī) v是一種直接將電能轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能的傳動(dòng)裝置，省去

16、中間傳動(dòng)裝置中間傳動(dòng)裝置（如：聯(lián)軸器、軸承、軸承座、絲杠等）大大提高機(jī)床的加工精度。因此稱“零傳動(dòng)”或“直接驅(qū)動(dòng)”技術(shù)。其原理可以簡(jiǎn)單認(rèn)為是將旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)沿徑向剖開，展直。v新技術(shù)，未來的發(fā)展方向，可能是成本方面和技術(shù)的考慮，普及程度不高。直線電動(dòng)機(jī)圖片機(jī)械功能部件的選擇與計(jì)算v1.滾珠絲桿副的傳動(dòng)要求v機(jī)床的伺服進(jìn)給傳動(dòng)是把調(diào)節(jié)器的控制指令轉(zhuǎn)換成三個(gè)方向的直線運(yùn)動(dòng)，因此，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)裝置必須具有下列特征。v（1）良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)-控制參數(shù)變更時(shí)，機(jī)床滑臺(tái)及時(shí)跟上變化。v（2）系統(tǒng)穩(wěn)定性好- 負(fù)載變化時(shí)，輸出速度基本不變。v（3）位置精度高-實(shí)際位移與指令位移的差值要小。v（4）調(diào)速范圍要寬

17、-既能實(shí)現(xiàn)最小設(shè)定的速度值，又能空載高速運(yùn)行。機(jī)械功能部件的選擇與計(jì)算v2. 滾珠絲桿副的選擇與計(jì)算v滾珠絲桿的選擇包括：v滾珠絲桿導(dǎo)程的計(jì)算和選擇。v滾珠絲桿名義直徑計(jì)算和選擇。v滾珠絲桿精度選擇。v1）滾珠絲桿導(dǎo)程精度的選擇v滾珠絲桿導(dǎo)程精度是指在全行程內(nèi)規(guī)定長(zhǎng)度范圍內(nèi)-導(dǎo)程的變動(dòng)量。v規(guī)定長(zhǎng)度范圍-普通機(jī)床為任意300mm,精密機(jī)床為全程。v選取的基本原則為：導(dǎo)程精度=1/31/2的機(jī)床精度。（此外，為了消除絲杠發(fā)熱膨脹，除了采取潤(rùn)滑、冷卻的手段之外，廠家還有意把絲杠導(dǎo)程預(yù)置為負(fù)值，以此來抵消熱膨脹的影響。這個(gè)值的計(jì)算公式為L(zhǎng)=Lt）v2)滾珠絲桿軸向間隙的解決措施v滾珠絲桿軸向間隙是由

18、螺母和絲杠的配合產(chǎn)生的，解決的措施也是施加適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力。v具體方法-兩個(gè)螺母中間加墊片。機(jī)械功能部件的選擇與計(jì)算v滾珠絲杠螺紋滾道型面的形狀滾珠絲杠螺紋滾道型面的形狀v 國內(nèi)投產(chǎn)的螺紋滾道型面的形狀，僅有單圓弧型面和雙圓弧型面兩國內(nèi)投產(chǎn)的螺紋滾道型面的形狀，僅有單圓弧型面和雙圓弧型面兩種。如圖所示，滾珠與滾道型面接觸點(diǎn)法線與絲杠軸線的垂直線間夾角種。如圖所示，滾珠與滾道型面接觸點(diǎn)法線與絲杠軸線的垂直線間夾角稱為稱為v接觸角接觸角。滾珠絲杠螺母副螺紋滾道型面的截形滾珠絲杠螺母副螺紋滾道型面的截形a單圓弧型面；單圓弧型面；b雙圓弧型面雙圓弧型面a ab bv墊片的厚度決定預(yù)緊力的大小。選用多厚的墊

19、片合適？首先要知道預(yù)緊力的大小。v設(shè)預(yù)緊力為P0 螺母A、B的變形量皆為0 v在彈性變形范圍內(nèi)，螺母變形量與壓力P之間有這樣關(guān)系 v=cP/3-赫茲公式（c-與螺紋滾道曲率、材料的彈性模量有關(guān)的系數(shù)）v當(dāng)螺母受到工作載荷Pw時(shí)，方向指向螺母A。v螺母A的變形量為A= 0 ，v螺母B的變形量為B= 0 +，v為滿足絲杠在最大軸向載荷Pwmax作用下也不能有間隙， A最多為零。（為什么？）v即： A=0= 0 v 0 = v那么B= 20 由赫茲公式可得v 0=cP0/3 v B=cPwmax/3= 20 =2cP0/3 v于是有 P0=Pwmax/(22) Pwmax/3v 結(jié)論是：預(yù)緊力不應(yīng)超

20、過最大軸向載荷的1/3。v3）導(dǎo)程Ph 的計(jì)算與選擇 v 導(dǎo)程的選擇應(yīng)滿足這樣的條件：伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)以最高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行件所移動(dòng)的距離不小于執(zhí)行件所要求移動(dòng)的距離。v 即：vmax-執(zhí)行件所要求移動(dòng)的最大線速度；nmax-伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)速。v4）滾珠絲杠名義直徑的計(jì)算與選擇 v 滾珠絲杠名義直徑按所承受的當(dāng)量動(dòng)載荷來選擇。v當(dāng)量動(dòng)載荷是指一批相同規(guī)格的滾珠絲杠經(jīng)過一百萬次運(yùn)轉(zhuǎn)后，90%的滾珠絲杠副不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕時(shí)的軸向載荷。滾珠絲杠的名義直徑越大，則承載能力和剛度越大。v5）軸承及其安裝方式的選擇v 若機(jī)床需要大扭矩輸出型，采用絲杠專用軸承（公稱接觸角為60，以保證大的

21、軸向支撐力）兩端固定的安裝方式。v6）滾珠絲杠的最高轉(zhuǎn)速的驗(yàn)算v 對(duì)數(shù)控機(jī)床來說，滾珠絲杠的最高轉(zhuǎn)速是指滑臺(tái)快速移動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速。因此，只要此時(shí)的轉(zhuǎn)速不超過臨界轉(zhuǎn)速就可以了。v臨界轉(zhuǎn)速一般以校核絲杠軸的轉(zhuǎn)速與在自振頻率下的轉(zhuǎn)速是否接近為依據(jù)。v如果很接近，就會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)迫共振，影響機(jī)床的穩(wěn)定工作，因此絲杠必須在臨界轉(zhuǎn)速下使用。 機(jī)械功能部件的選擇與計(jì)算v3進(jìn)給系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)的選擇與校核進(jìn)給系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)的選擇與校核v 進(jìn)給系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)源是伺服電動(dòng)機(jī)。伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)源是伺服電動(dòng)機(jī)。伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)工件運(yùn)動(dòng)分兩個(gè)階段：動(dòng)工件運(yùn)動(dòng)分兩個(gè)階段：v一是機(jī)床啟動(dòng)時(shí)，機(jī)床各進(jìn)給軸從機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)加一是機(jī)床啟動(dòng)

22、時(shí)，機(jī)床各進(jìn)給軸從機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)加速接近工件，此階段要求伺服電動(dòng)機(jī)有高的加速力速接近工件，此階段要求伺服電動(dòng)機(jī)有高的加速力矩矩Ta及很短的伺服上升時(shí)間及很短的伺服上升時(shí)間tup,以達(dá)到快速空載所以達(dá)到快速空載所需要的力矩需要的力矩Tqul；v二是加工工件時(shí)，克服切削進(jìn)給所需要的力矩二是加工工件時(shí)，克服切削進(jìn)給所需要的力矩Tfc、最大切削負(fù)載所需要的力矩最大切削負(fù)載所需要的力矩Tml。1 1）伺服電動(dòng)機(jī)階躍加速時(shí)的加速力矩為）伺服電動(dòng)機(jī)階躍加速時(shí)的加速力矩為)(1260LmamaJJtVT工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速；工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速；mVatSKT11伺服電動(dòng)機(jī)的加速時(shí)間

23、，對(duì)于階躍加速取伺服電動(dòng)機(jī)的加速時(shí)間，對(duì)于階躍加速取 mJ伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；lJ負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為進(jìn)給系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)的慣量折算到電動(dòng)機(jī)負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為進(jìn)給系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)的慣量折算到電動(dòng)機(jī)軸上的慣量之和。軸上的慣量之和。 at2 2）切削進(jìn)給所需要的力矩）切削進(jìn)給所需要的力矩T Tfcfc與最大切削負(fù)載所需要的力矩與最大切削負(fù)載所需要的力矩T Tmlml 切削進(jìn)給所需要的力矩切削進(jìn)給所需要的力矩T Tfcfc由兩部分組成，一是切削時(shí)的負(fù)載由兩部分組成，一是切削時(shí)的負(fù)載力矩力矩T Tl l; ;二是滾珠絲杠副引起的磨擦力矩二是滾珠絲杠副引起的磨

24、擦力矩T Tscsc。12hvtwflpFgmmFT120hscpPTsclfcTTT3 3）切削時(shí)最大切削負(fù)載力矩）切削時(shí)最大切削負(fù)載力矩T Tmlml)(1260LmasdsdJJtVT sdfcmlTTT4 4）負(fù)載慣量的匹配計(jì)算）負(fù)載慣量的匹配計(jì)算 機(jī)械部分的等效慣量 對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的響應(yīng)特性是有影響的。 越大，響應(yīng)越緩，出現(xiàn)超調(diào)的可能性越大，超調(diào)的幅值也越大；相比而言， 越小，系統(tǒng)響應(yīng)越快，也越穩(wěn)。在設(shè)計(jì)中機(jī)械部分的等效慣量 必須在一定的取值范圍內(nèi)，即lJlJlJ8 . 0JJ 5 . 0llmJlJ伺服電動(dòng)機(jī)慣量-mJ4 4傳動(dòng)系統(tǒng)剛度及精度的驗(yàn)算傳動(dòng)系統(tǒng)剛度及精度的驗(yàn)算傳動(dòng)系統(tǒng)綜合剛

25、度計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)綜合剛度計(jì)算 本機(jī)床伺服進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的各組成環(huán)節(jié)的剛度，如伺服電動(dòng)本機(jī)床伺服進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的各組成環(huán)節(jié)的剛度，如伺服電動(dòng)機(jī)的剛度機(jī)的剛度k ksvsv、聯(lián)軸器的剛度、聯(lián)軸器的剛度k kcpcp、滾珠絲杠的剛度、滾珠絲杠的剛度k kscsc及其承載軸及其承載軸承的剛度承的剛度k kbrbr、絲杠鎖緊螺母的剛度、絲杠鎖緊螺母的剛度k kntnt等對(duì)系統(tǒng)的綜合剛度等對(duì)系統(tǒng)的綜合剛度k k都有都有影響。系統(tǒng)是由這幾部分串聯(lián)而成的，因此由彈簧串聯(lián)的綜合剛影響。系統(tǒng)是由這幾部分串聯(lián)而成的，因此由彈簧串聯(lián)的綜合剛度公式可得度公式可得 ntbrsccpsvkkkkkk111111機(jī)械功能部件的選擇

26、與計(jì)算機(jī)械功能部件的選擇與計(jì)算5 5結(jié)論結(jié)論 加工中心的定位精度是在不切削空載條件下檢驗(yàn)的，故軸向加工中心的定位精度是在不切削空載條件下檢驗(yàn)的，故軸向載荷為不切削時(shí)的負(fù)載力載荷為不切削時(shí)的負(fù)載力F Fminmin。因此力引起的彈性變形為。因此力引起的彈性變形為 所選用的滾珠絲杠在任意所選用的滾珠絲杠在任意300mm300mm內(nèi)的導(dǎo)程誤差為內(nèi)的導(dǎo)程誤差為 。因此，本機(jī)床總的彈性變形為。因此，本機(jī)床總的彈性變形為 、/ /全行程。全行程。mFk3min/1m72mm151021機(jī)械功能部件的選擇與計(jì)算v6滾動(dòng)導(dǎo)軌副的選型v 滾動(dòng)導(dǎo)軌內(nèi)的滾珠與溝槽的常用結(jié)構(gòu)可分為二列式與四列式，依其負(fù)載與剛性的不同

27、而應(yīng)用于不同場(chǎng)合。一般而言，滾動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)以二列式雙圓弧型與四列式單圓弧型為主。v 二列式雙圓弧型結(jié)構(gòu)的滾動(dòng)導(dǎo)軌副能承受各個(gè)方向的力和力矩，在輕負(fù)載或中負(fù)載應(yīng)用場(chǎng)合較多，尤其在側(cè)向負(fù)載較大時(shí)。v 四列式單圓弧型結(jié)構(gòu)的滾動(dòng)導(dǎo)軌副采用較大的預(yù)緊力，剛性較好，在重負(fù)載或超重負(fù)載場(chǎng)合應(yīng)用較多， 進(jìn)給傳動(dòng)鏈的裝配與檢測(cè)v1.滾珠絲桿的裝配與檢測(cè)v1)簡(jiǎn)介v 滾珠絲杠知名生產(chǎn)：廠商家有日本THK、BOSCH、臺(tái)灣元銀、南京工藝裝備、漢江機(jī)床等。滾珠絲杠具有壽命長(zhǎng)、摩擦力小、傳動(dòng)效率高、經(jīng)預(yù)緊后剛度和精度高、響應(yīng)速度快的特點(diǎn)。滾珠絲杠是在具有螺旋槽的絲杠螺母間裝有滾珠作為中間傳動(dòng)元件，螺旋槽設(shè)計(jì)為雙圓弧滾道

28、，使鋼球在運(yùn)動(dòng)中有良好的線性接觸，螺母上特殊設(shè)計(jì)的返向器可使?jié)L珠能無阻滯地循環(huán)。螺母的特殊配置能實(shí)現(xiàn)不同的預(yù)加負(fù)荷。滾動(dòng)接觸面的硬度達(dá)到6062HRC,傳動(dòng)效率可達(dá)92%98%。 進(jìn)給傳動(dòng)鏈的裝配與檢測(cè)v2）滾珠絲桿裝配的技術(shù)要求va.滾珠絲桿副相對(duì)于運(yùn)功部件不能有軸向串動(dòng)；vb.螺母座中心孔與絲杠同心；vc.滾珠絲桿副中心線在兩個(gè)方向上與導(dǎo)軌平行；vd.能方便地進(jìn)行間隙調(diào)整和絲杠的預(yù)拉伸。兩端軸承最與螺母座同心v安裝技術(shù)要求：va.基準(zhǔn)面水平方向的直線度0.02mm/1000mm;vb.絲杠水平和垂直兩面的母線與導(dǎo)軌的平行度0.015mm;vc.螺母端面跳動(dòng)0.02mm。表示端面垂直于絲杠軸

29、心的程度。？v 3）滾珠絲桿裝配的實(shí)施va.領(lǐng)出待裝的零件：滾珠絲桿副、聯(lián)軸器、電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)座、軸承座、軸承座壓蓋、螺母座、補(bǔ)正墊片、固定用的螺釘、鎖緊螺母。vb.清洗、修平基準(zhǔn)面。清洗滾珠絲桿副上的防銹油，注意：不得使防銹油流入螺母內(nèi)。清洗其他零件的安裝面，確保無油污、賍物、鐵屑。試配螺釘-裝上螺釘不擰緊。vc.用水平儀找平電動(dòng)機(jī)座、軸承座基準(zhǔn)平面。？vd.安裝滾動(dòng)絲杠副，事先要調(diào)好兩個(gè)導(dǎo)軌的精度。保證絲杠在兩個(gè)方向上與導(dǎo)軌平行。鎖緊螺母（圓螺母）螺母座水平儀v第一步：水平平面內(nèi)找直，將千分表固定在導(dǎo)軌滑塊上，表頭打在絲杠的上母線上，得出兩端的差值。不平的話，加墊片（補(bǔ)正墊片），墊片的厚度

30、取決于差值。v第二步：垂直平面內(nèi)找直，千分表依然是固定在導(dǎo)軌滑塊上，只是表頭要打在絲杠的側(cè)母線上，得出兩端的差值。不平時(shí)，左右移動(dòng)軸承座找整，擰緊螺釘。v第三步：檢測(cè)螺母安裝肩端面的端面跳動(dòng)，不大于0.02為合格。(如何測(cè)量？）v第四步：固定，配鉆、配鉸圓錐定位銷孔。v第五步：安裝軸承座壓蓋，先安裝一端，塞尺檢驗(yàn)縫隙0.03mm。達(dá)不到要求時(shí)，調(diào)整螺釘松緊，再達(dá)不到，要修磨軸承座壓蓋。擰緊鎖緊圓螺母（兩個(gè)一組）。安裝另一端，方法一樣。v第六步：對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸。預(yù)拉伸的作用，補(bǔ)償因工作升溫引起的絲杠伸長(zhǎng)、減小彈性變形、增加剛度，保證了定位精度。v第七步：復(fù)檢。v第八步：安裝聯(lián)軸器，保證電動(dòng)機(jī)軸

31、線與絲杠軸線同心。進(jìn)給傳動(dòng)鏈的裝配與檢測(cè)v滾珠絲杠軸向間隙的調(diào)整：滾珠絲杠軸向間隙的調(diào)整：v v 為了保證滾珠絲杠副的反向傳動(dòng)精度和為了保證滾珠絲杠副的反向傳動(dòng)精度和軸向剛度，必須消除軸向間隙。除個(gè)別用單軸向剛度，必須消除軸向間隙。除個(gè)別用單螺母消除間隙外，滾珠絲杠螺母副常用雙螺螺母消除間隙外，滾珠絲杠螺母副常用雙螺母預(yù)緊消隙。母預(yù)緊消隙。進(jìn)給傳動(dòng)鏈的裝配與檢測(cè)v雙螺母預(yù)緊消隙主要有：雙螺母預(yù)緊消隙主要有：va.雙螺母墊片調(diào)隙式結(jié)構(gòu)雙螺母墊片調(diào)隙式結(jié)構(gòu) vb.雙螺母螺紋調(diào)隙式結(jié)構(gòu)雙螺母螺紋調(diào)隙式結(jié)構(gòu) vc.雙螺母齒差調(diào)隙式結(jié)構(gòu)雙螺母齒差調(diào)隙式結(jié)構(gòu) 進(jìn)給傳動(dòng)鏈的裝配與檢測(cè)va.雙螺母墊片調(diào)隙式結(jié)

32、構(gòu)雙螺母墊片調(diào)隙式結(jié)構(gòu) 在螺母處放入一墊片，調(diào)整墊片厚度使左右兩個(gè)螺母產(chǎn)生方向相反的在螺母處放入一墊片，調(diào)整墊片厚度使左右兩個(gè)螺母產(chǎn)生方向相反的位移，則兩個(gè)螺母中的滾珠分別貼緊在螺旋滾道的兩個(gè)相反的側(cè)面上，位移，則兩個(gè)螺母中的滾珠分別貼緊在螺旋滾道的兩個(gè)相反的側(cè)面上，即可消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力。這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性好，但調(diào)整不便，即可消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力。這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性好，但調(diào)整不便，滾道有磨損時(shí)不能隨時(shí)消除間隙和進(jìn)行預(yù)緊，調(diào)整精度不高，僅適用于滾道有磨損時(shí)不能隨時(shí)消除間隙和進(jìn)行預(yù)緊，調(diào)整精度不高，僅適用于一般精度的數(shù)控機(jī)床。一般精度的數(shù)控機(jī)床。墊片調(diào)隙式墊片調(diào)隙式進(jìn)給傳動(dòng)鏈的裝配與檢

33、測(cè)螺紋調(diào)隙式螺紋調(diào)隙式 左螺母外端有凸緣，右螺母右端加工有螺紋，用兩個(gè)圓螺母左螺母外端有凸緣，右螺母右端加工有螺紋，用兩個(gè)圓螺母1、2把墊片壓在螺母座上，左右螺母通過平鍵和螺母座連接，使螺母在螺把墊片壓在螺母座上，左右螺母通過平鍵和螺母座連接，使螺母在螺母座內(nèi)可以軸向滑移而不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。調(diào)整時(shí)，擰緊圓螺母母座內(nèi)可以軸向滑移而不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。調(diào)整時(shí)，擰緊圓螺母1使右螺母使右螺母向右滑動(dòng)，就改變了兩螺母的間距，即可消除間隙并產(chǎn)生預(yù)緊力，然后向右滑動(dòng)，就改變了兩螺母的間距，即可消除間隙并產(chǎn)生預(yù)緊力，然后用螺母用螺母2鎖緊。這種調(diào)整方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，工作可靠，調(diào)整方便，應(yīng)鎖緊。這種調(diào)整方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，

34、工作可靠，調(diào)整方便，應(yīng)用較廣，但調(diào)整預(yù)緊量不能控制。用較廣，但調(diào)整預(yù)緊量不能控制。雙螺母螺紋調(diào)隙式結(jié)構(gòu)雙螺母螺紋調(diào)隙式結(jié)構(gòu)1圓螺母；圓螺母；2鎖緊螺母鎖緊螺母進(jìn)給傳動(dòng)鏈的裝配與檢測(cè)vc.雙螺母齒差調(diào)隙式結(jié)構(gòu)雙螺母齒差調(diào)隙式結(jié)構(gòu)v 在兩個(gè)螺母的凸緣上各制有圓柱外齒輪，分別與固緊在兩個(gè)螺母的凸緣上各制有圓柱外齒輪，分別與固緊在套筒兩端的內(nèi)齒圈相嚙合，其齒數(shù)分別為在套筒兩端的內(nèi)齒圈相嚙合，其齒數(shù)分別為z1和和z2，并相差，并相差一個(gè)齒。調(diào)整時(shí)，先取下內(nèi)齒圈，讓兩個(gè)螺母相對(duì)于套筒方一個(gè)齒。調(diào)整時(shí)，先取下內(nèi)齒圈，讓兩個(gè)螺母相對(duì)于套筒方向都轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒，然后再插入內(nèi)齒圈，則兩個(gè)螺母便產(chǎn)生相向都轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒，然后再插入內(nèi)齒圈，則兩個(gè)螺母便產(chǎn)生相對(duì)角位移，其軸向位移量對(duì)角位移，其軸向位移量s=（1/z1-1/z2)Pn。v 特點(diǎn)：這種調(diào)整方法能精確調(diào)整預(yù)緊量，調(diào)整方便、特點(diǎn)：這種調(diào)整方法能精確調(diào)整預(yù)緊量，調(diào)整方便、可靠，但結(jié)構(gòu)尺寸較大，多用于高精度的傳動(dòng)。可靠，但結(jié)構(gòu)尺寸較大，多用于高精度的傳動(dòng)。 雙螺母齒差調(diào)隙式結(jié)構(gòu)雙螺母齒差調(diào)隙式結(jié)構(gòu)百分表、千分表的工作原理，是將被測(cè)尺寸引起的測(cè)桿微小直線移動(dòng)，經(jīng)過齒輪傳動(dòng)放大，變?yōu)橹赣?jì)在刻度盤上的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而讀