第5章 數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)

1、數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院第第5章章數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)1 1 數(shù)控機床對機械結(jié)構(gòu)的要求數(shù)控機床對機械結(jié)構(gòu)的要求2 2 數(shù)控機床典型機械結(jié)構(gòu)數(shù)控機床典型機械結(jié)構(gòu)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院內(nèi)容回顧：內(nèi)容回顧：數(shù)控機床的組成數(shù)控機床的組成輸入輸出輸入輸出設(shè)備設(shè)備 機床機床檢測反饋裝置檢測反饋裝置數(shù)控裝置數(shù)控裝置伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)11對機械結(jié)構(gòu)的要求對機械結(jié)構(gòu)的要求數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院數(shù)控機床的機械結(jié)

2、構(gòu)數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)11對機械結(jié)構(gòu)的要求對機械結(jié)構(gòu)的要求1、高精度、高精度2、高速度、高速度3、高自動化、高自動化要求數(shù)控機床必須具有很高的要求數(shù)控機床必須具有很高的 強度、剛度和抗振性強度、剛度和抗振性 因此，數(shù)控機床的功能要求和設(shè)計要求與普通機床有較大的因此，數(shù)控機床的功能要求和設(shè)計要求與普通機床有較大的差異。數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求可以歸納為如下幾方面：差異。數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求可以歸納為如下幾方面： 1、具有大切削功率，高的靜、動剛度和良好的抗振性能；、具有大切削功率，高的靜、動剛度和良好的抗振性能； 2、具有較高的幾何精度、傳動精度、定位精度和熱穩(wěn)定性；、具有較高的幾何精度、傳動精度

3、、定位精度和熱穩(wěn)定性； 3、具有實現(xiàn)輔助操作自動化的結(jié)構(gòu)部件。、具有實現(xiàn)輔助操作自動化的結(jié)構(gòu)部件。數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院1 1、數(shù)控機床應(yīng)具有更高的靜、動剛度、數(shù)控機床應(yīng)具有更高的靜、動剛度（1 1）提高剛度的原因）提高剛度的原因在重載荷的作用下，機床的各部件、構(gòu)件會受力變形，在重載荷的作用下，機床的各部件、構(gòu)件會受力變形，引起刀具和工件的相對位置的變化引起刀具和工件的相對位置的變化 機床剛度差機床剛度差影響機床抗振性影響機床抗振性剛度剛度:是指支承件在是指支承件在恒定載荷恒定載荷或或交變載荷交變載荷作用下抵抗變形的能力作用下抵抗變形的能力(靜剛度靜剛度)(動

4、剛度動剛度)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院（2 2）提高剛度的措施）提高剛度的措施合理選擇支承件的結(jié)構(gòu)形式合理選擇支承件的結(jié)構(gòu)形式措施措施1 支承件截面形狀支承件截面形狀盡量選用抗彎的盡量選用抗彎的方截面方截面和抗扭和抗扭的的圓截面圓截面或采用或采用封閉型床身封閉型床身封閉整體箱形結(jié)構(gòu)封閉整體箱形結(jié)構(gòu)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院措施措施2 合理布置支承件隔板的合理布置支承件隔板的筋條筋條 隔板的作用是將作用于支承板的局部載荷傳遞給其它隔板的作用是將作用于支承板的局部載荷傳遞給其它壁板壁板,從而使整個支承件承受載荷從而使整個支承件承受載荷,提

5、高支承件的自身剛度提高支承件的自身剛度“T”形隔板連接，主形隔板連接，主要提高水平面抗彎剛要提高水平面抗彎剛度，對提高垂直面抗度，對提高垂直面抗彎剛度和抗扭剛度不彎剛度和抗扭剛度不顯著，多用在剛度要顯著，多用在剛度要求不高的床身上求不高的床身上（2 2）提高剛度的措施）提高剛度的措施數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院“W”形隔板，能較大地提高水平面上的抗彎抗扭剛度，形隔板，能較大地提高水平面上的抗彎抗扭剛度，對中心距超過對中心距超過1500mm的長床身，效果最為顯著的長床身，效果最為顯著（2 2）提高剛度的措施）提高剛度的措施數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)

6、院紫金學(xué)院“”形隔板，在垂直面和水平面上的抗彎剛度都形隔板，在垂直面和水平面上的抗彎剛度都比較高，鑄造性能好，在大中型車床上應(yīng)用較多比較高，鑄造性能好，在大中型車床上應(yīng)用較多（2 2）提高剛度的措施）提高剛度的措施數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院斜向拉筋，床身剛度最高，排屑容易斜向拉筋，床身剛度最高，排屑容易（2 2）提高剛度的措施）提高剛度的措施數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院措施措施3 增加增加導(dǎo)軌與支承件導(dǎo)軌與支承件的的連接部分的剛度連接部分的剛度連接剛度連接剛度:支承件在連接處抵抗變形的能力支承件在連接處抵抗變形的能力,稱為支承件的連稱為

7、支承件的連 接剛度接剛度.（2 2）提高剛度的措施）提高剛度的措施數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院措施措施4 增加機床各部件的增加機床各部件的接觸剛度接觸剛度和和承載能力承載能力u 采用采用刮研刮研的方法增加單位面積上的接觸點的方法增加單位面積上的接觸點u 在結(jié)合面之間施加足夠大的在結(jié)合面之間施加足夠大的預(yù)加載荷預(yù)加載荷,增加接觸面積增加接觸面積（2 2）提高剛度的措施）提高剛度的措施數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院合理的結(jié)構(gòu)布局合理的結(jié)構(gòu)布局（2 2）提高剛度的措施）提高剛度的措施數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院合理選用

8、構(gòu)件的材料合理選用構(gòu)件的材料措施措施1 床身、立柱等支承件采用床身、立柱等支承件采用鋼板或型鋼鋼板或型鋼焊接焊接 增加剛度、減輕重量、提高抗振性增加剛度、減輕重量、提高抗振性鑄件鑄件: 容易獲得復(fù)雜結(jié)構(gòu)的支承件容易獲得復(fù)雜結(jié)構(gòu)的支承件,鑄鐵的內(nèi)摩擦力大鑄鐵的內(nèi)摩擦力大,阻尼阻尼 系數(shù)大系數(shù)大,振動的衰減性能好振動的衰減性能好,成本低成本低.鑄件的周期較長鑄件的周期較長, 需做木型模需做木型模,易產(chǎn)生縮孔、氣泡等缺陷易產(chǎn)生縮孔、氣泡等缺陷焊接件焊接件:鋼材的強度比鑄鐵高，質(zhì)量可比鑄件減輕鋼材的強度比鑄鐵高，質(zhì)量可比鑄件減輕20%- -50%， 不需要木模和澆注，生產(chǎn)周期短，不易出現(xiàn)廢品不需要木模

9、和澆注，生產(chǎn)周期短，不易出現(xiàn)廢品（2 2）提高剛度的措施）提高剛度的措施數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院措施措施2 采用采用封砂床身封砂床身結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)在鑄件中不清除砂心，在焊接在鑄件中不清除砂心，在焊接件中灌注混凝土或砂增加摩擦件中灌注混凝土或砂增加摩擦阻力，提高抗振性。阻力，提高抗振性。（2 2）提高剛度的措施）提高剛度的措施數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院人造大理石床身（混凝土聚合物）人造大理石床身（混凝土聚合物）措施措施3 采用混凝土、樹脂混凝土或人造花崗巖作支承件的材料采用混凝土、樹脂混凝土或人造花崗巖作支承件的材料（2 2）提高剛度的措施

10、）提高剛度的措施數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院天然大理石床身天然大理石床身（2 2）提高剛度的措施）提高剛度的措施數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院2 2、減少機床的熱變形、減少機床的熱變形（1）減少熱變形的措施：）減少熱變形的措施：減少發(fā)熱減少發(fā)熱將熱源從主機中將熱源從主機中分離分離出去出去措施措施1 主運動采用直流或交流調(diào)速電動機進行無級調(diào)速主運動采用直流或交流調(diào)速電動機進行無級調(diào)速 減少傳動軸和傳動齒輪數(shù)量減少傳動軸和傳動齒輪數(shù)量 減少主傳動箱內(nèi)的發(fā)熱量減少主傳動箱內(nèi)的發(fā)熱量數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院 進行熱變

11、形補償進行熱變形補償措施措施2 采用低摩擦系數(shù)的導(dǎo)軌和軸承采用低摩擦系數(shù)的導(dǎo)軌和軸承 采用滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌或滾動軸承采用滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌或滾動軸承 控制溫升控制溫升措施措施 通過散熱和冷卻方法通過散熱和冷卻方法 改善機床結(jié)構(gòu)改善機床結(jié)構(gòu)措施措施1 采用對稱原則設(shè)計數(shù)控機床結(jié)構(gòu)采用對稱原則設(shè)計數(shù)控機床結(jié)構(gòu)措施措施2 采用排屑系統(tǒng)采用排屑系統(tǒng)（2）減少熱變形的措施：）減少熱變形的措施：數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院主軸主軸冷卻風管冷卻風管對機床熱源進行強制冷卻對機床熱源進行強制冷卻數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院主軸主軸冷卻風管冷卻風管對機床熱

12、源進行強制冷卻對機床熱源進行強制冷卻數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院對稱結(jié)構(gòu)立柱措施措施1 采用對稱原則設(shè)計數(shù)控機床結(jié)構(gòu)采用對稱原則設(shè)計數(shù)控機床結(jié)構(gòu)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院機床排屑系統(tǒng)機床排屑系統(tǒng)措施措施2 采用排屑系統(tǒng)采用排屑系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院傾斜床身傾斜床身措施措施2 采用排屑系統(tǒng)采用排屑系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院3 3、減少運動副的摩擦，提高傳動精度、減少運動副的摩擦，提高傳動精度措施措施1 采用滾動導(dǎo)軌或靜壓導(dǎo)軌來減少摩擦副之間的摩擦采用滾動導(dǎo)軌或靜壓導(dǎo)軌

13、來減少摩擦副之間的摩擦措施措施2 采用滾珠絲杠或無間隙齒輪傳動采用滾珠絲杠或無間隙齒輪傳動減小摩擦減小摩擦滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副滾滾動動導(dǎo)導(dǎo)軌軌副副數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院4 4、提高機床壽命和精度保持性、提高機床壽命和精度保持性措施措施1 采用耐磨性好的零部件采用耐磨性好的零部件措施措施2 機床運動部件間具有良好的潤滑機床運動部件間具有良好的潤滑數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院5 5、安全防護和宜人的造型、安全防護和宜人的造型 數(shù)控機床大都采用機、電、液、氣一體化布局，全封數(shù)控機床大都采用機、電、液、氣一體化布局，全封閉或半封閉防

14、護，機械結(jié)構(gòu)大大簡化，易于操作及實現(xiàn)自閉或半封閉防護，機械結(jié)構(gòu)大大簡化，易于操作及實現(xiàn)自動化。動化。數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院便于操作的機床結(jié)構(gòu)便于操作的機床結(jié)構(gòu)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)22典型機械結(jié)構(gòu)典型機械結(jié)構(gòu)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院1 主傳動系統(tǒng)主傳動系統(tǒng)2 進給傳動系統(tǒng)進給傳動系統(tǒng)3 自動換刀裝置自動換刀裝置4 回轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)工作臺數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)22典型機械結(jié)構(gòu)典型機械結(jié)構(gòu)刀庫刀庫機械手機械手數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金

15、學(xué)院紫金學(xué)院2、對主傳動的要求、對主傳動的要求1、主傳動的作用：、主傳動的作用：產(chǎn)生產(chǎn)生主切削力主切削力足夠的轉(zhuǎn)速范圍足夠的轉(zhuǎn)速范圍足夠的功率和扭矩足夠的功率和扭矩各零部件應(yīng)具有足夠的精度、強度、剛度和抗振性各零部件應(yīng)具有足夠的精度、強度、剛度和抗振性噪聲低、運行平穩(wěn)噪聲低、運行平穩(wěn)一一 主傳動系統(tǒng)主傳動系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院3、主傳動的變速方式、主傳動的變速方式采用采用變速齒輪變速齒輪傳動傳動采用采用同步齒形帶同步齒形帶傳動傳動采用主軸電機直接驅(qū)動（一體化主軸，采用主軸電機直接驅(qū)動（一體化主軸，電主軸電主軸）一一 主傳動系統(tǒng)主傳動系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京

16、理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院(1) (1) 電動機經(jīng)齒輪變速傳動主軸電動機經(jīng)齒輪變速傳動主軸主軸電動機主軸電動機通過通過少數(shù)幾對少數(shù)幾對齒輪降速，齒輪降速，使之成為使之成為分段無級變速分段無級變速?；讫X輪的移位采用滑移齒輪的移位采用液壓液壓撥叉撥叉或電磁離合器控制。或電磁離合器控制。應(yīng)用：大中型數(shù)控機床應(yīng)用：大中型數(shù)控機床數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院主軸電動機主軸電動機(2) 電動機經(jīng)電動機經(jīng)帶傳動帶傳動主軸主軸主要應(yīng)用在小型數(shù)控機主要應(yīng)用在小型數(shù)控機床，可避免齒輪傳動引起床，可避免齒輪傳動引起的振動

17、和噪聲，但它只適的振動和噪聲，但它只適用于低扭矩特性要求的主用于低扭矩特性要求的主軸。軸。常用帶：多楔帶、同步帶常用帶：多楔帶、同步帶數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院多楔帶多楔帶兼有兼有v v帶和平帶的優(yōu)點，既有平帶柔軟、強韌的帶和平帶的優(yōu)點，既有平帶柔軟、強韌的特點，又有特點，又有v v帶緊湊、高效等優(yōu)點。帶緊湊、高效等優(yōu)點。數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院具有齒具有齒輪傳動和鏈傳動輪傳動和鏈傳動的特點，的特點，能夠保證能夠保證準確的傳動比準確的傳動比。數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院(3) 主軸電動機主軸電動機直接驅(qū)動

18、（一體化主軸，電主軸）直接驅(qū)動（一體化主軸，電主軸） 數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院電主軸電主軸數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院(3) 主軸電動機直接驅(qū)動（一體化主軸，電主軸）主軸電動機直接驅(qū)動（一體化主軸，電主軸） 優(yōu)點：優(yōu)點：主軸部件結(jié)主要構(gòu)內(nèi)緊容湊、重量輕、慣量小，主軸部件結(jié)主要構(gòu)內(nèi)緊容湊、重量輕、慣量小，可提高啟動、停止響應(yīng)特性，利于控制振動和噪聲。大可提高啟動、停止響應(yīng)特性，利于控制振動和噪聲。大大簡化了主運動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了所謂大簡化了主運動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了所謂“零傳動零傳動”

19、，使，使傳動精度大大提高，在高速數(shù)控機床大量采用。傳動精度大大提高，在高速數(shù)控機床大量采用。缺點缺點: 電機運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動和熱量將直接影響到主軸，電機運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動和熱量將直接影響到主軸，因此，主軸組件的整機因此，主軸組件的整機平衡平衡、溫度控制和、溫度控制和冷卻冷卻是主軸電是主軸電機的關(guān)鍵問題。機的關(guān)鍵問題。數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院4 4、主軸部件、主軸部件見見P155P155，圖，圖5-55-5，TND360TND360型數(shù)控車床的主軸部件型數(shù)控車床的主軸部件見見P156P156，圖，圖5-75-7，加工中心機床的主軸結(jié)構(gòu)，加工中心機床的主軸結(jié)構(gòu)數(shù)控技術(shù)數(shù)控

20、技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院5、車削中心、車削中心C軸功能軸功能數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院6、 主軸主軸準停準停裝置裝置 每次機械手自動裝取刀具時，必須保證每次機械手自動裝取刀具時，必須保證刀柄上的刀柄上的鍵槽對準主軸的端面鍵鍵槽對準主軸的端面鍵, ,為滿足主軸這一功能而設(shè)計為滿足主軸這一功能而設(shè)計的裝置稱為主軸準停裝置或稱主軸定向裝置。的裝置稱為主軸準停裝置或稱主軸定向裝置。（保證自動換刀）；（保證自動換刀）；數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院6、 主軸準停裝置主軸準停裝置主軸準停：主軸準停： 機械式機械式 電氣式電氣式現(xiàn)代

21、現(xiàn)代CNC機床上，機床上，一般都采用一般都采用電氣電氣方式定向。方式定向。數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院二、二、 進給傳動系統(tǒng)進給傳動系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院1 1、進給傳動系統(tǒng)作用、進給傳動系統(tǒng)作用 進給傳動系統(tǒng)是將伺服電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)進給傳動系統(tǒng)是將伺服電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行部件的直線運動或回轉(zhuǎn)運動行部件的直線運動或回轉(zhuǎn)運動。二、二、 進給傳動系統(tǒng)進給傳動系統(tǒng)傳統(tǒng)進給傳動系統(tǒng)與數(shù)控伺服進給系統(tǒng)的區(qū)別傳統(tǒng)進給傳動系統(tǒng)與數(shù)控伺服進給系統(tǒng)的區(qū)別傳統(tǒng)進給傳動系統(tǒng)：傳統(tǒng)進給傳動系統(tǒng)：多采用多采用一個電機一個電機，執(zhí)行件之間采用，執(zhí)

22、行件之間采用大量大量的齒輪傳動的齒輪傳動，以實現(xiàn)內(nèi)外傳動鏈的各種傳動比要求。故，以實現(xiàn)內(nèi)外傳動鏈的各種傳動比要求。故傳動傳動鏈很長鏈很長，結(jié)構(gòu)相當復(fù)雜。結(jié)構(gòu)相當復(fù)雜。數(shù)控伺服進給系統(tǒng)：數(shù)控伺服進給系統(tǒng)：每一個運動都由每一個運動都由單獨單獨的伺服的伺服電機驅(qū)動電機驅(qū)動，傳動鏈傳動鏈大大縮大大縮短短，傳動件傳動件大大減大大減少少，有利于減，有利于減少傳動誤差少傳動誤差，提提高傳動精度。高傳動精度。數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院2 2、進給傳動系統(tǒng)要求、進給傳動系統(tǒng)要求1)1)有較高的工作精度有較高的工作精度2)2)響應(yīng)速度快響應(yīng)速度快3)3)調(diào)速范圍寬調(diào)速范圍寬4)4)穩(wěn)

23、定性好穩(wěn)定性好5)5)可靠性高可靠性高二、二、 進給傳動系統(tǒng)進給傳動系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院3 3、進給傳動系統(tǒng)構(gòu)成、進給傳動系統(tǒng)構(gòu)成二、二、 進給傳動系統(tǒng)進給傳動系統(tǒng)伺服電機及檢測元件伺服電機及檢測元件傳動機構(gòu)傳動機構(gòu)運動變換機構(gòu)運動變換機構(gòu)導(dǎo)向機構(gòu)導(dǎo)向機構(gòu)執(zhí)行件執(zhí)行件一到兩級一到兩級傳動齒輪傳動齒輪和和同步帶同步帶絲杠螺母副、蝸桿蝸輪副、齒輪齒條副絲杠螺母副、蝸桿蝸輪副、齒輪齒條副滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、軸承等滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、軸承等數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院（1 1）滾珠絲杠螺母副）滾珠絲杠螺母副二、二、

24、 進給傳動系統(tǒng)進給傳動系統(tǒng)絲杠（螺母）旋轉(zhuǎn)，絲杠（螺母）旋轉(zhuǎn)，滾珠滾珠在在封閉滾道內(nèi)封閉滾道內(nèi)沿滾道沿滾道滾動滾動、迫使、迫使螺母（絲杠）軸向移動，從而實現(xiàn)將旋轉(zhuǎn)運動變換成直線螺母（絲杠）軸向移動，從而實現(xiàn)將旋轉(zhuǎn)運動變換成直線運動。運動。數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院絲杠絲杠滾珠滾珠螺母螺母滾珠絲杠螺母副的滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院滾珠絲杠螺母副的滾珠絲杠螺母副的特點特點優(yōu)點：優(yōu)點：傳動效率高傳動效率高 摩擦阻力小摩擦阻力小 傳動精度高傳動精度高 有可逆性有可逆性 使用壽命長使用壽命長缺點：缺點：制造工藝復(fù)雜制造工

25、藝復(fù)雜 不能實現(xiàn)自鎖不能實現(xiàn)自鎖 數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院滾珠絲杠螺母副的滾珠絲杠螺母副的循環(huán)方式循環(huán)方式螺旋槽式螺旋槽式螺母外圓表面銑出螺母外圓表面銑出螺旋槽螺旋槽，形成滾珠，形成滾珠返回通道。返回通道。制造相對復(fù)雜。制造相對復(fù)雜。插管式插管式彎管彎管作為滾珠返回通作為滾珠返回通道。道。結(jié)構(gòu)工藝性好。結(jié)構(gòu)工藝性好。數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院單列多圈單列多圈結(jié)構(gòu)，徑向尺寸小，剛性好，反向器加工困難。結(jié)構(gòu)，徑向尺寸小，剛性好，反向器加工困難。內(nèi)循環(huán)：內(nèi)循環(huán)：始終與絲杠保持接觸。始終與絲杠保持接觸。數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大

26、學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副循軸向間隙調(diào)整循軸向間隙調(diào)整常用的常用的雙螺母雙螺母消除消除軸向間隙軸向間隙的結(jié)構(gòu)形式：的結(jié)構(gòu)形式： 墊片預(yù)緊方式墊片預(yù)緊方式 螺紋預(yù)緊方式螺紋預(yù)緊方式 齒差預(yù)緊方式齒差預(yù)緊方式軸向間隙軸向間隙通常指絲杠和螺通常指絲杠和螺母無相對轉(zhuǎn)動時，絲杠和母無相對轉(zhuǎn)動時，絲杠和螺母之間的最大軸向竄動。螺母之間的最大軸向竄動。結(jié)構(gòu)本身的游隙、彈性變結(jié)構(gòu)本身的游隙、彈性變形所造成的竄動等。形所造成的竄動等。數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院 調(diào)整調(diào)整墊片厚度墊片厚度，使螺母產(chǎn)生軸向位移，該形式結(jié)構(gòu)簡單，使螺母產(chǎn)生軸向位移，該形式結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整

27、方便，應(yīng)用廣，但僅適用于一般精度機構(gòu)。調(diào)整方便，應(yīng)用廣，但僅適用于一般精度機構(gòu)。 墊片預(yù)緊方式墊片預(yù)緊方式 數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院 通過圓螺母調(diào)整，消除間隙并產(chǎn)生預(yù)緊力，再用鎖緊螺母通過圓螺母調(diào)整，消除間隙并產(chǎn)生預(yù)緊力，再用鎖緊螺母鎖緊，結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)整方便。但調(diào)整精度較差，且易于松動。鎖緊，結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)整方便。但調(diào)整精度較差，且易于松動。 螺紋預(yù)緊方式螺紋預(yù)緊方式數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院 兩螺母的凸緣上制有圓柱外齒，齒數(shù)相差兩螺母的凸緣上制有圓柱外齒，齒數(shù)相差1，分別與內(nèi)齒輪嚙，分別與內(nèi)齒輪嚙合，調(diào)整時先取下內(nèi)齒輪，使兩螺母產(chǎn)生

28、相對位移（即在同方合，調(diào)整時先取下內(nèi)齒輪，使兩螺母產(chǎn)生相對位移（即在同方向轉(zhuǎn)過相同齒），然后將內(nèi)齒輪復(fù)位固定，達到消除間隙的目向轉(zhuǎn)過相同齒），然后將內(nèi)齒輪復(fù)位固定，達到消除間隙的目的。的。 齒差預(yù)緊方式齒差預(yù)緊方式調(diào)整間隙調(diào)整間隙S=(1/Z1-1/Z2)t數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院（2 2）導(dǎo)軌）導(dǎo)軌二、二、 進給傳動系統(tǒng)進給傳動系統(tǒng)數(shù)控機床對于導(dǎo)軌有著更高的要求：數(shù)控機床對于導(dǎo)軌有著更高的要求：高速進給時不振動高速進給時不振動低速進給時不爬行低速進給時不爬行有高的靈敏度有高的靈敏度能在重載下長期連續(xù)工作能在重載下長期連續(xù)工作耐磨性好，精度保持性好耐磨性好，精度

29、保持性好數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院 支撐導(dǎo)軌支撐導(dǎo)軌與運動部件連成一體的導(dǎo)軌與運動部件連成一體的導(dǎo)軌與支承件連成一體固定不動的導(dǎo)軌與支承件連成一體固定不動的導(dǎo)軌 動導(dǎo)軌動導(dǎo)軌數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌導(dǎo)軌導(dǎo)軌分類分類 塑料滑動導(dǎo)軌塑料滑動導(dǎo)軌塑料與金屬相摩擦，導(dǎo)軌的滑動塑料與金屬相摩擦，導(dǎo)軌的滑動性好，在數(shù)控機床上廣泛采用性好，在數(shù)控機床上廣泛采用 靜壓導(dǎo)軌靜壓導(dǎo)軌通常在兩個相對運動的導(dǎo)軌面間通入通常在兩個相對運動的導(dǎo)軌面間通入壓力油，使運動件浮起。油壓能隨外加負載的變化自壓力油

30、，使運動件浮起。油壓能隨外加負載的變化自動調(diào)節(jié)，保證導(dǎo)軌面間始終處于純液體摩擦狀態(tài)。摩動調(diào)節(jié)，保證導(dǎo)軌面間始終處于純液體摩擦狀態(tài)。摩擦系數(shù)極小，功率消耗少，磨損少、精度保持性好，擦系數(shù)極小，功率消耗少，磨損少、精度保持性好，壽命長。制造成本較高。目前靜壓導(dǎo)軌一般應(yīng)用在大壽命長。制造成本較高。目前靜壓導(dǎo)軌一般應(yīng)用在大型、重型數(shù)控機床上。型、重型數(shù)控機床上。按接觸面的按接觸面的摩擦摩擦性質(zhì)性質(zhì)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院 滑動導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、剛度好、抗振性高等優(yōu)滑動導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、剛度好、抗振性高等優(yōu)點點, , 在數(shù)控機床上應(yīng)用廣泛，目前多數(shù)使用

31、在數(shù)控機床上應(yīng)用廣泛，目前多數(shù)使用金屬對塑料金屬對塑料形式，稱形式，稱為為貼塑導(dǎo)軌貼塑導(dǎo)軌或或注塑導(dǎo)軌注塑導(dǎo)軌 u滑動導(dǎo)軌滑動導(dǎo)軌注塑導(dǎo)軌：環(huán)氧樹脂為基體，加入二硫化鉬和膠體石墨及鉛粉注塑導(dǎo)軌：環(huán)氧樹脂為基體，加入二硫化鉬和膠體石墨及鉛粉 等混合而成等混合而成貼塑導(dǎo)軌：聚四氟乙烯為基體，加入青銅粉、二硫化鉬、石墨貼塑導(dǎo)軌：聚四氟乙烯為基體，加入青銅粉、二硫化鉬、石墨 及鉛粉等混合而成及鉛粉等混合而成數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院u 滾動導(dǎo)軌滾動導(dǎo)軌數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院特點：摩擦系數(shù)小、運動輕便、位移精度和定位精特點：摩擦系數(shù)小、運動

32、輕便、位移精度和定位精 度高、耐磨性好、抗震性較差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、度高、耐磨性好、抗震性較差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 防護要求較高防護要求較高數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院u 靜壓導(dǎo)軌靜壓導(dǎo)軌優(yōu)點：優(yōu)點：1 1、液體靜壓導(dǎo)軌由于其導(dǎo)軌的工作面完全處于純液體、液體靜壓導(dǎo)軌由于其導(dǎo)軌的工作面完全處于純液體 摩擦下，因而工作時摩擦系數(shù)極低（摩擦下，因而工作時摩擦系數(shù)極低（f=0.0005f=0.0005）；）； 2 2、導(dǎo)軌的運動不受負載和速度的限制，且低速時移動、導(dǎo)軌的運動不受負載和速度的限制，且低速時移動 均勻，無爬行現(xiàn)象；均勻，

33、無爬行現(xiàn)象； 3 3、由于液體具有吸振作用，因而導(dǎo)軌的抗振性好；、由于液體具有吸振作用，因而導(dǎo)軌的抗振性好； 4 4、承載能力大、剛性好；、承載能力大、剛性好； 5 5、摩擦發(fā)熱小，導(dǎo)軌溫升小。、摩擦發(fā)熱小，導(dǎo)軌溫升小。缺點：缺點：1 1、液體靜壓導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多了一套液壓系統(tǒng)；、液體靜壓導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多了一套液壓系統(tǒng)； 2 2、成本高；、成本高； 3 3、油膜厚度難以保持恒定不變。、油膜厚度難以保持恒定不變。使用范圍：液體靜壓導(dǎo)軌主要用于大型、重型數(shù)控機床上。使用范圍：液體靜壓導(dǎo)軌主要用于大型、重型數(shù)控機床上。數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理

34、工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院自動換刀裝置自動換刀裝置刀庫刀庫機械手機械手(ATC)作用作用交換主軸與刀庫中的刀（工）具交換主軸與刀庫中的刀（工）具三、自動換刀裝置三、自動換刀裝置數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院1 1 對自動換刀裝置的對自動換刀裝置的基本要求基本要求v換刀時間短換刀時間短v刀具重復(fù)定位精度高刀具重復(fù)定位精度高v有足夠的刀具貯存量有足夠的刀具貯存量v刀庫占地面積小及安全可靠刀庫占地面積小及安全可靠2 2 自動換刀裝置的形式自動換刀裝置的形式回轉(zhuǎn)刀架換刀回轉(zhuǎn)刀架換刀更換主軸換刀更換主軸換刀帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工

35、大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院（1 1）回轉(zhuǎn)刀架換刀）回轉(zhuǎn)刀架換刀1 1）回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)要求：良好的強度和剛性）回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)要求：良好的強度和剛性2 2）回轉(zhuǎn)刀架的換刀動作）回轉(zhuǎn)刀架的換刀動作刀架抬起刀架抬起刀架轉(zhuǎn)位刀架轉(zhuǎn)位常用于常用于數(shù)控車床數(shù)控車床?？稍O(shè)計成四方、六方刀架或圓盤式軸向裝刀刀架，可設(shè)計成四方、六方刀架或圓盤式軸向裝刀刀架，并相應(yīng)地安裝四把、六把或更多的刀具。并相應(yīng)地安裝四把、六把或更多的刀具。數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)刀刀架架換換刀刀數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院（2 2）更換主軸換刀）更換主軸換刀優(yōu)點：換刀時間

36、短，換刀的可靠性強。優(yōu)點：換刀時間短，換刀的可靠性強。缺點：主軸系統(tǒng)的剛度較差。缺點：主軸系統(tǒng)的剛度較差。適用場合：適應(yīng)于工序較少、精度要求不太高適用場合：適應(yīng)于工序較少、精度要求不太高的機床的機床 數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院（3）帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)）帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)組成組成刀庫刀庫選刀系統(tǒng)選刀系統(tǒng)刀具交換機構(gòu)刀具交換機構(gòu)刀具自動裝卸機構(gòu)刀具自動裝卸機構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，換刀過程動作多，換刀時間長。特點：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，換刀過程動作多，換刀時間長。適用場合：多用于鉆床、鏜銑床和數(shù)控組合機床。適用場合：多用于

37、鉆床、鏜銑床和數(shù)控組合機床。換刀形式換刀形式數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院2 2、刀庫的種類、刀庫的種類1 1、刀庫的功能、刀庫的功能功能：儲存加工工序所需的各種刀具及輔助工具。功能：儲存加工工序所需的各種刀具及輔助工具。直線式直線式特點：結(jié)構(gòu)簡單，刀庫容量小，一般可容納特點：結(jié)構(gòu)簡單，刀庫容量小，一般可容納8-128-12把刀具，故少用。把刀具，故少用。刀庫刀庫數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院鼓輪式（圓盤式）鼓輪式（圓盤式）1）單鼓輪式）單鼓輪式刀具、鼓輪軸線平行刀具、鼓輪軸線平行刀具、鼓輪軸線垂直刀具、鼓輪軸線垂直刀庫刀庫數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南

38、京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院盤式刀庫盤式刀庫數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院刀具、鼓輪軸線成銳角刀具、鼓輪軸線成銳角特點：結(jié)構(gòu)簡單緊湊，應(yīng)用較多，但刀具單環(huán)排特點：結(jié)構(gòu)簡單緊湊，應(yīng)用較多，但刀具單環(huán)排列，空間利用率低，適用于刀庫容量較小的場合，列，空間利用率低，適用于刀庫容量較小的場合，一般不多于一般不多于50-6050-60把刀。把刀。刀庫刀庫數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院鼓輪端面上雙環(huán)排列鼓輪端面上雙環(huán)排列特點：刀庫空間利用率較高，但裝刀、取特點：刀庫空間利用率較高，但裝刀、

39、取刀機構(gòu)復(fù)雜，僅適用于機床空間有限制而刀機構(gòu)復(fù)雜，僅適用于機床空間有限制而刀庫容量較大的場合。刀庫容量較大的場合。刀庫刀庫數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院2 2）多鼓輪式）多鼓輪式雙鼓輪式雙鼓輪式主軸主軸刀庫刀庫數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院三鼓輪式三鼓輪式 行星鼓輪式行星鼓輪式特點：不同類型的刀具及輕重型刀具可分別放特點：不同類型的刀具及輕重型刀具可分別放置，空間利用率高，但傳動機構(gòu)和運動控制裝置，空間利用率高，但傳動機構(gòu)和運動控制裝置復(fù)雜，適用于刀庫容量大的場合。置復(fù)雜，適用于刀庫容量大的場合。刀庫刀庫數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院鏈式鏈式特點：結(jié)構(gòu)緊湊，特點：結(jié)構(gòu)緊湊，刀庫容量大，可充刀庫容量大，可充分利用空間，通常分利用空間，通常為軸向取刀，位置為軸向取刀，位置精度較低，適用于精度較低，適用于刀庫容量大的場合。刀庫容量大的場合。刀庫刀庫數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院導(dǎo)輪導(dǎo)輪數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院龍門龍門加工中心加工中心數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)南京理工大學(xué)南京理工大學(xué)紫金學(xué)院紫金學(xué)院格子箱