數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)-課件

第7章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)7.1概述7.2數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7.3數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7.4數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺7.5典型數(shù)控機(jī)床傳動系統(tǒng)1第7章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)7.1概述17.1.1數(shù)控機(jī)床本體組成1主傳動系統(tǒng)；2進(jìn)給傳動系統(tǒng);實(shí)現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)、定位的裝置和附件；實(shí)現(xiàn)某些部件動作和輔助功能的系統(tǒng)和裝置，如液壓、氣壓、潤滑、冷卻等系統(tǒng)和排屑、防護(hù)等裝置；刀庫、刀架和自動換刀裝置（ATC）；6自動托盤交換裝置（APC）；特殊功能裝置，如刀具破損監(jiān)控、精度檢測和監(jiān)控裝置等；為完成自動化控制功能的各種反饋信號裝置及元件。

數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)除機(jī)床基礎(chǔ)件，由以下幾部分組成27.1.1數(shù)控機(jī)床本體組成1主傳動系統(tǒng)；刀庫、刀架和機(jī)床基礎(chǔ)件通常是指:床身底座立柱橫梁滑座工作臺7.1.1數(shù)控機(jī)床本體組成1-主軸頭

2-刀庫

3-立柱

4-立柱底座

5-工作臺

6-工作臺底座3機(jī)床基礎(chǔ)件通常是指:7.1.1數(shù)控機(jī)床本體組成1-主軸頭2立式數(shù)控銑床4立式數(shù)控銑床4移動立柱臥式加工中心5移動立柱臥式加工中心5立式數(shù)控銑床6立式數(shù)控銑床6數(shù)控機(jī)床7數(shù)控機(jī)床7

數(shù)控車床的主要內(nèi)部結(jié)構(gòu)8數(shù)控車床的主要內(nèi)部結(jié)構(gòu)8影響數(shù)控機(jī)床對傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)變革的最基本功能和性能主要有以下幾個(gè)方面：自動化大功率和高精度高速度工藝復(fù)合化和功能集成化高可靠性7.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和要求9影響數(shù)控機(jī)床對傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)變革的最基本功能和性能主要有以下7.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和要求數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)具有不同于普通機(jī)床特點(diǎn)和要求，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①高的靜、動剛度提高剛度的措施有：G.合理選用構(gòu)件的材料E.合理的結(jié)構(gòu)布局F.采用補(bǔ)償變形的措施H.通過加配重或液壓平衡負(fù)載以減小有關(guān)零部件的靜力變形I.通過在支承件內(nèi)腔或表面填加阻尼材料等來改善阻尼特性，以增大動剛度A.合理選擇支承件的結(jié)構(gòu)形式B.合理布置支承件隔板的筋條結(jié)構(gòu)C.增加導(dǎo)軌與支承件的連接部分的剛度D.增加機(jī)床各部件的接觸剛度和承載能力107.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和要求數(shù)控機(jī)床②高靈敏度③高抗振性改善動態(tài)特性的措施是：提高系統(tǒng)的靜剛度、增加阻尼（例如，采用三支承主軸，后支承就有利于消振）以及調(diào)整構(gòu)件的質(zhì)量和自振動頻率，對高速回轉(zhuǎn)部件或零件進(jìn)行動平衡等。④熱變形小產(chǎn)生熱變形的原因：①內(nèi)外熱源的影響；②不能人工修正熱變形誤差。7.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和要求11②高靈敏度7.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和要求11減小熱變形的措施：1.主運(yùn)動采用直流或交流調(diào)速電動機(jī)進(jìn)行無級調(diào)速；7.采用熱對稱結(jié)構(gòu)及熱平衡措施，使機(jī)床主軸的熱變形發(fā)生在刀具切入的垂直方向上，如下圖所示；7.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和要求12減小熱變形的措施：7.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和要求1熱對稱結(jié)構(gòu)立柱7.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和要求13熱對稱結(jié)構(gòu)立柱7.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和要求133.改善主軸軸承、絲杠螺母副、高速運(yùn)動導(dǎo)軌副的摩擦特性；4.對機(jī)床發(fā)熱部件采取散熱、風(fēng)冷或液冷等控制溫升，對切削部位采取大流量強(qiáng)制冷卻；主軸冷卻風(fēng)管對機(jī)床熱源進(jìn)行強(qiáng)制冷卻7.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和要求143.改善主軸軸承、絲杠螺母副、高速運(yùn)動導(dǎo)軌副的摩擦特性；主冷卻風(fēng)管主軸對機(jī)床熱源進(jìn)行強(qiáng)制冷卻7.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和要求15冷卻風(fēng)管主軸對機(jī)床熱源進(jìn)行強(qiáng)制冷卻7.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)5.預(yù)測熱變形規(guī)律，采取熱位移補(bǔ)償?shù)龋?.采用排屑系統(tǒng)，如圖所示。7.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和要求165.預(yù)測熱變形規(guī)律，采取熱位移補(bǔ)償?shù)龋?.1.2數(shù)控機(jī)床⑤高效率、無間隙、低摩擦傳動⑥高精度保持性⑦高可靠性⑧簡化傳動鏈⑨先進(jìn)刀具⑩滿足人機(jī)工程學(xué)的要求便于操作的機(jī)床結(jié)構(gòu)7.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和要求17⑤高效率、無間隙、低摩擦傳動便于操作的機(jī)床結(jié)構(gòu)7.1.7.2數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7.7.1

數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)的特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床比較，具有下列特點(diǎn)：(1)所選用電機(jī)的區(qū)別普通的交流異步電機(jī)或傳統(tǒng)的直流調(diào)速電機(jī)已逐步被新型的交流伺服電機(jī)和直流伺服電機(jī)所代替。(2)變速范圍大(3)轉(zhuǎn)速高，功率大(4)主軸速度的變換迅速可靠187.2數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7.7.1數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)主軸脈沖編碼器同步齒形帶主軸電機(jī)主軸19主軸脈沖編碼器同步齒形帶主軸電機(jī)主軸19數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)主要有以下三種配置方式：（1）帶有變速齒輪的主傳動（如圖a）（2）通過帶傳動的主傳動（如圖b）（3）由伺服電動機(jī)直接驅(qū)動的主傳動（如圖c）7.7.2

數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式20數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)主要有以下三種配置方式：7.7.2數(shù)控機(jī)7.7.2

數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式(1)帶有變速齒輪的主傳動通過少數(shù)幾對齒輪變速，使之成為分段無級變速，確保低速時(shí)有足夠的扭矩，以滿足主軸輸出扭矩特性的要求。滑移齒輪的移位大都采用液壓撥叉或直接由液壓缸帶動齒輪來實(shí)現(xiàn)。217.7.2數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式(1)帶有變速齒輪的主傳動（2）通過帶傳動的主傳動7.7.2

數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式22（2）通過帶傳動的主傳動7.7.2數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式2帶傳動主要應(yīng)用在小型數(shù)控機(jī)床上，具有如下優(yōu)點(diǎn)：①無滑動，傳動比準(zhǔn)確；②傳動效率高，可達(dá)98％以上；③傳動平穩(wěn)，噪聲??；④使用范圍較廣，速度可達(dá)50m/s，傳動比可達(dá)10左右，傳遞功率由幾瓦至數(shù)十千瓦。⑤維修保養(yǎng)方便，不需要潤滑。同步帶傳動也有許多不足之處，如其安裝時(shí)中心距要求嚴(yán)格，帶與帶輪制造工藝較復(fù)雜，成本高。7.7.2

數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式23帶傳動主要應(yīng)用在小型數(shù)控機(jī)床上，具有如下優(yōu)點(diǎn)：7.7.2數(shù)7.7.2

數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式同步帶又稱復(fù)合三角帶，端面為多楔型，它利用同步帶的齒形與同步帶輪的輪齒依次相嚙合來傳遞運(yùn)動或動力。同步帶傳動能滿足數(shù)控機(jī)床主傳動高速、大轉(zhuǎn)矩和不打滑的傳動要求，在數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。247.7.2數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式同步帶又稱復(fù)合三角帶，端面7.7.2

數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式常用同步帶輪結(jié)構(gòu)257.7.2數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式常用同步帶輪結(jié)構(gòu)257.7.2

數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式RPP同步帶梯形齒同步帶圓弧齒同步帶梯形齒雙面同步帶交錯雙面齒同步帶圓弧齒雙面同步帶常用同步帶結(jié)構(gòu)267.7.2數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式RPP同步帶梯形齒同步帶圓7.7.2

數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式(3)由伺服電動機(jī)直接驅(qū)動的主傳動這種主傳動方式大大簡化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸輸出扭矩小，電動機(jī)發(fā)熱對主軸的精度影響較大，主要用于高速輕載的中小型機(jī)床。277.7.2數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式(3)由伺服電動機(jī)直接驅(qū)動7.7.2

數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式這種主傳動所采用的電動機(jī)一般為直流主軸電機(jī)，在低于特定轉(zhuǎn)速時(shí)為恒扭矩輸出，高于特定轉(zhuǎn)速時(shí)為恒功率輸出。

直流主軸電動機(jī)的速度和扭矩關(guān)系圖287.7.2數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式這種主傳動所采用的電動機(jī)一7.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件機(jī)床的主軸部件是機(jī)床重要的部件之一，它帶動工件或刀具執(zhí)行機(jī)床的切削運(yùn)動。因此數(shù)控機(jī)床主軸部件的精度、抗振性和熱變形對加工質(zhì)量有直接的影響。主軸部件包括：1主軸軸承2刀具的自動夾緊機(jī)構(gòu)3主軸的準(zhǔn)停裝置297.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件機(jī)床的主軸部件是機(jī)床重要7.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件(1)數(shù)控機(jī)床的主軸軸承配置形式如圖所示：①前支承采用圓錐孔雙列圓柱滾子軸承和雙向推力角接觸球軸承組合，后支承采用成對角接觸球軸承（a）。②前軸承采用高精度角接觸球軸承（b）。③雙列圓錐滾子軸承和單列圓錐滾子軸承（c）。307.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件(1)數(shù)控機(jī)床的主軸軸承配置形7.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件（2）主軸結(jié)構(gòu)數(shù)控車床主軸結(jié)構(gòu)317.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件（2）主軸結(jié)構(gòu)數(shù)控車床主軸結(jié)構(gòu)7.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件①刀具的自動夾緊機(jī)構(gòu)它主要由拉桿7、拉桿端部的四個(gè)鋼球3、碟形彈簧8、活塞10、液壓缸11等組成。327.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件①刀具的自動夾緊機(jī)構(gòu)327.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件②主軸的準(zhǔn)停裝置。主軸準(zhǔn)停裝置具有準(zhǔn)確定位的功能，將主軸準(zhǔn)確地停在某一固定位置，以便在該處進(jìn)行換刀等動作。

主軸準(zhǔn)停裝置主要分為機(jī)械方式和電氣方式兩種。機(jī)械式主軸準(zhǔn)停裝置1-定位盤；2-接近體；3-無觸點(diǎn)開關(guān)；4-定位液壓缸337.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件②主軸的準(zhǔn)停裝置。機(jī)械式主軸7.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件1-指令2-強(qiáng)電時(shí)序電路3-伺服單元4-主軸電機(jī)5-同步齒形帶6-位置控制電路7-主軸端面鍵8-主軸9-發(fā)磁體10-磁傳感器

11-放大器12-定向電路電氣式主軸準(zhǔn)停裝置原理圖347.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件1-指令2-強(qiáng)電時(shí)序電7.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件(3)電主軸與高速主軸系統(tǒng)在高速機(jī)床上，大多數(shù)使用電動機(jī)轉(zhuǎn)子和主軸一體的電主軸，可以使主軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到數(shù)萬轉(zhuǎn)，甚至幾十萬轉(zhuǎn)每分鐘，主軸傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單、剛性更高。電主軸結(jié)構(gòu)原理圖1-引出線

2-定子

3-轉(zhuǎn)子

4-套筒

5-繞組

6-外殼357.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件(3)電主軸與高速主軸系統(tǒng)電主7.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件電主軸傳動的特點(diǎn)：(1)機(jī)械結(jié)構(gòu)最為簡單，傳動慣量小，因而快速響應(yīng)性好，能實(shí)現(xiàn)極高的速度、加（減）速度和定角速度的快速準(zhǔn)停（C軸控制）。(2)通過采用交流變頻調(diào)速或磁場矢量控制的交流主軸驅(qū)動裝置，輸出功率大，調(diào)速范圍寬，并有比較理想的轉(zhuǎn)矩——功率特性。(3)可以實(shí)現(xiàn)了主軸部件的單元化。367.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件電主軸傳動的特點(diǎn)：367.3數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7.3.1概述進(jìn)給傳動系統(tǒng)的作用：接受數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的進(jìn)給脈沖，經(jīng)放大和轉(zhuǎn)換后驅(qū)動執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動。進(jìn)給傳動系統(tǒng)的特點(diǎn)：數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)必須對進(jìn)給運(yùn)動的位置和速度同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動控制，除了要求具有較高的定位精度外，還應(yīng)具有良好的動態(tài)響應(yīng)特性。主要采取的措施：

1)采用貼塑導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌和滾珠絲杠螺母副等低摩擦的傳動副，減小運(yùn)動副之間的摩擦力；2)減小傳動系統(tǒng)折算到驅(qū)動軸上的轉(zhuǎn)動慣量，提高工作臺跟蹤指令的快速反應(yīng)能力。377.3數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7.3.1概述377.3.1概述滾珠絲杠螺母副+滾動導(dǎo)軌副387.3.1概述滾珠絲杠螺母副+滾動導(dǎo)軌副387.3.1概述爬行現(xiàn)象是指低速時(shí)運(yùn)動不平衡的現(xiàn)象，如下圖所示。機(jī)床爬行現(xiàn)象一般發(fā)生在低速度、重載荷的運(yùn)動情況下當(dāng)主動件1作勻速運(yùn)動時(shí)，被動件3往往會出現(xiàn)明顯的速度不均勻，產(chǎn)生跳躍式的時(shí)停時(shí)走的運(yùn)動狀態(tài)，或時(shí)快時(shí)慢現(xiàn)象。397.3.1概述爬行現(xiàn)象是指低速時(shí)運(yùn)動不平衡的現(xiàn)象，如下圖所7.3.2進(jìn)給傳動系統(tǒng)的要求數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)是指將電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ髋_或刀架的運(yùn)動的整個(gè)機(jī)械傳動鏈，包括齒輪傳動副(或蝸桿蝸輪副)、絲杠螺母副等及其支承部件(軸承座等)。對其進(jìn)給傳動機(jī)械裝置提出了如下要求：(1)傳動精度與定位精度高(2)傳動剛度高和抗振性好(3)進(jìn)給調(diào)速范圍寬(4)低摩擦和低慣量(5)響應(yīng)速度快(6)消除傳動間隙(7)速度的穩(wěn)定性好407.3.2進(jìn)給傳動系統(tǒng)的要求數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動41機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動417.3.3進(jìn)給傳動裝置數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的機(jī)械傳動裝置有兩種組成方案1-伺服電動機(jī)2-滾珠絲桿副3-工作臺4-減速器427.3.3進(jìn)給傳動裝置數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的機(jī)械傳動裝置有7.3.3進(jìn)給傳動裝置方案a采用負(fù)載能力強(qiáng)的伺服電動機(jī)，直接通過絲杠帶動工作臺進(jìn)給，傳動鏈短，剛度大，傳動精度高，是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動的主要組成形式。螺母絲杠電機(jī)支承437.3.3進(jìn)給傳動裝置方案a采用負(fù)載能力強(qiáng)的伺服電動機(jī)，直7.3.3進(jìn)給傳動裝置采用方案b，原因如下：①細(xì)化脈沖當(dāng)量，以便保證和提高進(jìn)給的精度；②改變加在電機(jī)上的負(fù)載扭矩，以實(shí)現(xiàn)與電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的最佳匹配；③改變加在電機(jī)軸上的負(fù)載慣量，以實(shí)現(xiàn)與電機(jī)慣量的最佳匹配；④改善傳動阻尼的需要，或安裝聯(lián)接的需要。傳動中，對于起轉(zhuǎn)換運(yùn)動形式作用的傳動機(jī)構(gòu)，除滾珠絲杠副外，還有靜壓蝸桿一蝸母機(jī)構(gòu)，預(yù)加載雙齒輪一齒條機(jī)構(gòu)等形式。447.3.3進(jìn)給傳動裝置采用方案b，原因如下：447.3.3進(jìn)給傳動裝置(1)滾珠絲桿副①工作原理和特點(diǎn)滾珠絲杠螺母副由于在絲杠和螺母之間放入了滾珠，滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，因而大大地減小了摩擦阻力，提高了傳動效率。滾珠絲杠螺母副457.3.3進(jìn)給傳動裝置(1)滾珠絲桿副滾珠絲杠螺母副457.3.3進(jìn)給傳動裝置與普通絲杠螺母副相比，滾珠絲杠螺母副其有以下優(yōu)點(diǎn)：1)傳動效率高，摩擦損失小。2)運(yùn)動平穩(wěn)無爬行。由于摩擦阻力小，動、靜摩擦力之差極小，故運(yùn)動平穩(wěn)，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。3)傳動精度高，反向時(shí)無空程。4)磨損小。因摩擦阻力小，磨損小，故精度保持性好，使用壽命長。5)運(yùn)動其有可逆性。由于摩擦系數(shù)小，不會自鎖，因而不僅可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動，也可將直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，即絲杠和螺母均可作主動件或從動件。467.3.3進(jìn)給傳動裝置與普通絲杠螺母副相比，滾珠絲杠螺母副7.3.3進(jìn)給傳動裝置滾珠絲杠螺母副也有不足的地方，主要有：1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且絲杠和螺母等元件的加工精度和表面質(zhì)量要求高，故制造成本高。2)由于不能自鎖，特別是在用作垂直安裝的滾珠絲杠傳動，會因部件的自重而自動下降。當(dāng)向下驅(qū)動部件時(shí)，由于部件的自重和慣性，傳動切斷時(shí)，不能立即停止運(yùn)動，必須增加制動裝置。477.3.3進(jìn)給傳動裝置滾珠絲杠螺母副也有不足的地方，主要有7.3.3進(jìn)給傳動裝置②結(jié)構(gòu)類型滾珠循環(huán)方式可分為兩種:外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)。外循環(huán)滾珠絲杠副

內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副

487.3.3進(jìn)給傳動裝置②結(jié)構(gòu)類型外循環(huán)滾珠絲杠副內(nèi)循環(huán)7.3.3進(jìn)給傳動裝置1)外循環(huán)滾珠在循環(huán)過程結(jié)束后，通過螺母外表面上的螺旋槽或插管返回絲杠螺母間重新進(jìn)入循環(huán)。497.3.3進(jìn)給傳動裝置1)外循環(huán)497.3.3進(jìn)給傳動裝置插管循環(huán)滾珠排列方式這種形式結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，承載能力較高，但徑向尺寸較大。目前這種形式應(yīng)用最為廣泛，也可用于重載傳動系統(tǒng)中。507.3.3進(jìn)給傳動裝置插管循環(huán)滾珠排列方式這種形式結(jié)構(gòu)簡單7.3.3進(jìn)給傳動裝置端蓋循環(huán)517.3.3進(jìn)給傳動裝置端蓋循環(huán)517.3.3進(jìn)給傳動裝置2)內(nèi)循環(huán)靠螺母上安裝的反向器接通相鄰滾道，使?jié)L珠成單圈循環(huán)，如圖所示。反向器的數(shù)目與滾珠圈數(shù)相等。這種形式結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好，滾珠流通性好，摩損失小，但制造較難。適用于高靈墩、高精度的進(jìn)給系統(tǒng)，不宜用于重載傳動中。527.3.3進(jìn)給傳動裝置2)內(nèi)循環(huán)527.3.3進(jìn)給傳動裝置（a）反向器（b）滾珠滾珠內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)537.3.3進(jìn)給傳動裝置（a）反向器（b）滾珠537.3.3進(jìn)給傳動裝置③滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊是通過改變兩個(gè)螺母的相對位置，使每個(gè)螺母中的滾珠分別接觸絲杠滾道的左右兩側(cè)實(shí)現(xiàn)的。預(yù)緊的作用：消除滾珠絲杠螺母副的軸向間隙并提高軸向剛度。常用的預(yù)緊方式有以下兩種:雙螺母墊片式預(yù)緊雙螺母螺紋式預(yù)緊547.3.3進(jìn)給傳動裝置③滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊547.3.3進(jìn)給傳動裝置1）雙螺母墊片式預(yù)緊通過改變兩螺母間的墊片厚度即可使螺母與絲杠的軸向間隙消除并產(chǎn)生預(yù)緊力。557.3.3進(jìn)給傳動裝置1）雙螺母墊片式預(yù)緊557.3.3進(jìn)給傳動裝置2）雙螺母螺紋式預(yù)緊原理是利用一個(gè)螺母上的外螺紋，通過圓螺母調(diào)整兩個(gè)螺母的相對軸向位置實(shí)現(xiàn)預(yù)緊，調(diào)整好后用另一個(gè)圓螺母鎖緊。雙螺母墊片式預(yù)緊567.3.3進(jìn)給傳動裝置2）雙螺母螺紋式預(yù)緊雙螺母墊片式預(yù)緊7.3.3進(jìn)給傳動裝置④滾珠絲杠的安裝滾珠絲杠所承受的主要是軸向載荷，它的徑向載荷主要是臥式絲杠的軸向精度和剛度要求較高。滾珠絲杠的兩端布置結(jié)構(gòu)形式如圖所示。（a）一端固定一端自由（b）一端固定一端浮動（c）兩端固定577.3.3進(jìn)給傳動裝置④滾珠絲杠的安裝（a）一端固定一端7.3.3進(jìn)給傳動裝置（2）靜壓蝸桿－蝸母條機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)摩擦系數(shù)f<0.005，傳動效率高，低速運(yùn)動平穩(wěn)，抗振性好，且不易磨損，特別適用于重型數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動。蝸桿－蝸母條機(jī)構(gòu)587.3.3進(jìn)給傳動裝置（2）靜壓蝸桿－蝸母條機(jī)構(gòu)蝸桿－蝸母7.3.3進(jìn)給傳動裝置（3）預(yù)加負(fù)載雙齒輪一齒條機(jī)構(gòu)通過調(diào)整軸3可預(yù)加規(guī)定的軸向負(fù)載(機(jī)械或液壓加載方式)，使與床身齒條相嚙合的兩個(gè)小齒輪1，產(chǎn)生相反方向的微量轉(zhuǎn)動。借以消除傳動間隙而達(dá)到無隙傳動的目的。1－雙齒輪2－齒條3－調(diào)整軸4－進(jìn)給電機(jī)軸5－右旋齒輪6－加載彈簧7－左旋齒輪597.3.3進(jìn)給傳動裝置（3）預(yù)加負(fù)載雙齒輪一齒條機(jī)構(gòu)1－雙7.3.3進(jìn)給傳動裝置（4）齒輪副進(jìn)給系統(tǒng)采用齒輪傳動，是為了使絲杠、工作臺的慣量在系統(tǒng)中占有較小的比重。同時(shí)可以起到降速以提高扭矩的作用，從而適應(yīng)驅(qū)動執(zhí)行件的需要。另外，在開環(huán)系統(tǒng)中還可計(jì)算所需的脈沖當(dāng)量。由于傳動齒輪副存在間隙，在開環(huán)系統(tǒng)中會造成進(jìn)給運(yùn)動的位移滯后于指令值，反向時(shí)會出現(xiàn)反向死區(qū)，影響加工精度。在閉環(huán)系統(tǒng)中，由于有反饋，滯后量可得到補(bǔ)償，但反向時(shí)會使伺服系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩而不穩(wěn)定。607.3.3進(jìn)給傳動裝置（4）齒輪副607.3.3進(jìn)給傳動裝置常用的減小齒輪間隙的方法有剛性調(diào)推法和柔性調(diào)整法兩種。1、3-齒輪2-偏心軸套偏心軸套調(diào)整法右圖為偏心軸套調(diào)整法，齒輪1裝在偏心軸套2上，調(diào)整套2可以改變齒輪l和3之間的中心距，從而消除了齒側(cè)間隙。這種方法常用于有一個(gè)齒輪軸懸臂安裝的結(jié)構(gòu)。617.3.3進(jìn)給傳動裝置常用的減小齒輪間隙的方法有剛性調(diào)推法7.3.3進(jìn)給傳動裝置1、2-齒輪3、4-墊片軸向墊片調(diào)隙627.3.3進(jìn)給傳動裝置1、2-齒輪627.3.3進(jìn)給傳動裝置偏心軸套調(diào)隙和軸套墊片調(diào)隙都是剛性調(diào)整法，在調(diào)整后，齒側(cè)間隙不能自動補(bǔ)償，因此對齒輪的周節(jié)公差及齒厚公差要求嚴(yán)格，否則會影響傳動的靈活性。它們結(jié)構(gòu)簡單，具有較好的傳動剛度，但調(diào)整較費(fèi)時(shí)。如果采用柔性調(diào)整法，在調(diào)整后，齒側(cè)間隙仍可自動補(bǔ)償，即使在齒輪的周節(jié)誤差及齒厚變化的情況下，也能保持無間隙嚙合，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，軸向尺寸大，傳動剛度較低，平穩(wěn)性也較差。637.3.3進(jìn)給傳動裝置偏心軸套調(diào)隙和軸套墊片調(diào)隙都是剛性調(diào)7.3.3進(jìn)給傳動裝置下面是兩種柔性調(diào)整法周向彈簧調(diào)隙軸向彈簧調(diào)隙647.3.3進(jìn)給傳動裝置下面是兩種柔性調(diào)整法周向彈簧調(diào)隙軸向7.3.4進(jìn)給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)（1）滾珠絲杠副的消隙1、2－單螺母3－螺母座4－調(diào)整墊片5－平鍵

6－調(diào)整螺母7、8－內(nèi)齒扇（a）墊片調(diào)隙式雙螺母結(jié)構(gòu)（b）螺紋調(diào)隙式雙螺母結(jié)構(gòu)（c）齒差調(diào)隙式雙螺母結(jié)構(gòu)657.3.4進(jìn)給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)（1）滾珠絲杠副的消隙1、7.3.4進(jìn)給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)以上3種消隙結(jié)構(gòu)，以a圖結(jié)構(gòu)最為簡單，b圖調(diào)整最為方便，c圖調(diào)整最為準(zhǔn)確。由于在消隙的同時(shí)還可以按需要進(jìn)行預(yù)緊(預(yù)加載)，從而改善和提高了機(jī)構(gòu)的傳動剛度。667.3.4進(jìn)給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)以上3種消隙結(jié)構(gòu)，以a圖結(jié)7.3.4進(jìn)給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)（2）齒輪副的消隙右圖為直齒輪消隙結(jié)構(gòu)，它通過調(diào)整偏心套1的安裝角度來改變兩齒輪間的中心距，進(jìn)而消除齒側(cè)間隙通過調(diào)整偏心套1的安裝角度。來改變兩齒輪間的中心距，進(jìn)而消除齒側(cè)間隙1-偏心套2-伺服電機(jī)圓柱齒輪副的消隙結(jié)構(gòu)677.3.4進(jìn)給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)（2）齒輪副的消隙1-偏心7.3.4進(jìn)給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)（2）齒輪副的消隙通過修磨墊片3的厚度，繼而改變帶錐度的兩齒輪軸向的相對位置來消除側(cè)隙。3-墊片圓柱齒輪副的消隙結(jié)構(gòu)687.3.4進(jìn)給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)（2）齒輪副的消隙7.3.4進(jìn)給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)（2）齒輪副的消隙斜齒輪副消隙而采用的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)靠修磨墊片5的厚度，改變兩薄片齒輪6,7相對齒輪4的圓周嚙合角度來達(dá)到消除側(cè)隙的目的。顯然，這種結(jié)構(gòu)，無論是齒輪正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，都只有一個(gè)薄片齒輪參與傳動。4-寬齒輪5-墊片

6、7-薄片齒輪圓柱齒輪副的消隙結(jié)構(gòu)697.3.4進(jìn)給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)（2）齒輪副的消隙4-寬齒7.3.4進(jìn)給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)上述幾種齒側(cè)隙調(diào)整方法，結(jié)構(gòu)比較簡單，傳動剛度好，但調(diào)整之后間隙不能再自動補(bǔ)償，且需嚴(yán)格控制齒輪的齒厚和齒距公差，否則將影響傳動的靈活性。下圖所示為齒側(cè)間隙可自動補(bǔ)償?shù)恼{(diào)整結(jié)構(gòu)。1-彈簧2-調(diào)整螺母3-鎖緊螺母

4-螺釘5、6-凸耳7-薄片齒輪707.3.4進(jìn)給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)上述幾種齒側(cè)隙調(diào)整方法，結(jié)7.3.4進(jìn)給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)1-固定銷（齒輪5上）2-壓簧3-活動銷（齒輪6上）

5，6-薄片齒輪7-寬齒輪

雙齒輪內(nèi)壓簧錯齒間隙調(diào)整結(jié)構(gòu)717.3.4進(jìn)給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)1-固定銷（齒輪5上）7.3.4進(jìn)給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)（3）鍵聯(lián)接的消隙數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動裝置中，齒輪等傳動件與軸鍵的配合間隙也會影響傳動的精度，需將其消除。下圖所示為消除鍵聯(lián)接間隙的結(jié)構(gòu)。(a)—雙鍵聯(lián)接消隙結(jié)構(gòu)

(b)—楔形銷聯(lián)接消隙結(jié)構(gòu)727.3.4進(jìn)給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)（3）鍵聯(lián)接的消隙(a)7.3.4進(jìn)給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)右圖所示為一種無鍵聯(lián)接消隙結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)制造簡單，聯(lián)接可靠，得到廣泛的采用。1-軸2-螺釘3、4-圓環(huán)5-內(nèi)彈簧錐形脹套6-外彈性錐形脹套7-傳動件無鍵聯(lián)接機(jī)構(gòu)737.3.4進(jìn)給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)右圖所示為一種無鍵聯(lián)接消隙7.3.5數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌7.3.5.1數(shù)控機(jī)床對導(dǎo)軌的基本要求導(dǎo)軌的作用：支承和導(dǎo)向，支承運(yùn)動部件并保證運(yùn)動部件在外力(運(yùn)動部件本身的重量、工件的重量、切削力、牽引力等)的作用下，能準(zhǔn)確地沿著一定的方向運(yùn)動。747.3.5數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌7.3.5.1數(shù)控機(jī)床對導(dǎo)軌的基本7.3.5.1數(shù)控機(jī)床對導(dǎo)軌的基本要求在導(dǎo)軌副中，運(yùn)動的一方成為活動導(dǎo)軌，不動的一方稱為支承導(dǎo)軌。導(dǎo)軌的精度和性能直接影響機(jī)床的加工精度、承載能力和使用壽命?；顒訉?dǎo)軌支承導(dǎo)軌757.3.5.1數(shù)控機(jī)床對導(dǎo)軌的基本要求在導(dǎo)軌副中，運(yùn)動的一7.3.5.1數(shù)控機(jī)床對導(dǎo)軌的基本要求導(dǎo)軌應(yīng)滿足以下基本要求：（1）足夠的導(dǎo)向精度導(dǎo)向精度是指機(jī)床的運(yùn)動部件沿導(dǎo)軌移動時(shí)的直線性和它與有關(guān)基面之間相互位置的準(zhǔn)確性。影響導(dǎo)向精度的主要因素有:導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式、導(dǎo)軌的制造精度和裝配質(zhì)量，以及導(dǎo)軌和基礎(chǔ)件的剛度等。（2）精度保持性好精度保持性好是指導(dǎo)軌在長期使用中保持一定導(dǎo)向精度的能力。導(dǎo)軌的耐磨性是保持精度的決定性因素。767.3.5.1數(shù)控機(jī)床對導(dǎo)軌的基本要求導(dǎo)軌應(yīng)滿足以下基本要7.3.5.1數(shù)控機(jī)床對導(dǎo)軌的基本要求（3）足夠的剛度導(dǎo)軌受力變形會影響部件之間的導(dǎo)向精度和相對位置，因此要求導(dǎo)軌應(yīng)有足夠的剛度。（4）低速運(yùn)動平穩(wěn)性運(yùn)動部件在導(dǎo)軌上低速運(yùn)動或微量位移時(shí)，運(yùn)動應(yīng)平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象。它與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類型、潤滑條件等有關(guān)。（5）結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好要求導(dǎo)軌便于制造加工、裝配調(diào)整和維修。777.3.5.1數(shù)控機(jī)床對導(dǎo)軌的基本要求（3）足夠的剛度777.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)機(jī)床上常用的導(dǎo)軌，按其接觸面間的摩擦性質(zhì)的不同，可分為滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌三大類。（1）滑動導(dǎo)軌滑動導(dǎo)軌優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、剛度好、抗振性強(qiáng)。為了克服其摩擦系數(shù)大、磨損快、使用壽命短等缺陷，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床使用塑料滑動導(dǎo)軌。787.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)機(jī)床上常用的導(dǎo)軌，按7.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)①滑動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)797.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)①滑動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)797.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)常用的導(dǎo)軌截面形狀有三角形、矩形、燕尾形及圓柱形四種，如圖所示。（a）三角形（b）矩形（c）燕尾形（d）圓柱形807.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)常用的導(dǎo)軌截面形狀有7.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)各種截面導(dǎo)軌的特點(diǎn)：三角形導(dǎo)軌同時(shí)控制水平和垂直方向的導(dǎo)軌精度，在載荷作用下能自動補(bǔ)償而消除間隙，導(dǎo)軌精度較其他導(dǎo)軌高。燕尾形導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小，能承受顛簸力矩，但摩擦阻力較大。圓柱形導(dǎo)軌制造容易，磨損后調(diào)整間隙很困難。817.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)各種截面導(dǎo)軌的特點(diǎn)：7.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)②滑動導(dǎo)軌的材料傳統(tǒng)的鑄鐵一鑄鐵、鑄鐵-淬火鋼導(dǎo)軌副，其缺點(diǎn)是靜摩擦系數(shù)大，而且動摩擦系數(shù)隨著速度的變化而變化，摩擦損失大，低速時(shí)易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，影響運(yùn)動平穩(wěn)性和定位精度。因此在數(shù)控機(jī)床上已不采用，而代之以鑄鐵一塑料或鑲鋼一塑料滑動導(dǎo)軌。目前，應(yīng)用較多的塑料導(dǎo)軌材料有聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶和環(huán)氧型耐腳涂料。827.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)②滑動導(dǎo)軌的材料87.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)（2）滾動導(dǎo)軌在導(dǎo)軌工作面間放入滾珠、滾柱或滾針等滾動體，使導(dǎo)軌面之間的摩擦成為滾動摩擦，這樣導(dǎo)軌稱為滾動導(dǎo)軌。它可以大大降低摩擦系數(shù)，提高運(yùn)動靈敏度?，F(xiàn)在廣泛應(yīng)用的直線運(yùn)動導(dǎo)軌(滾動直線導(dǎo)軌副)就是一種滾動導(dǎo)軌，潤滑方便，易于安裝，有成品部件可供選用。837.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)（2）滾動導(dǎo)軌837.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)滾動導(dǎo)軌847.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)滾動導(dǎo)軌84滾輪式導(dǎo)軌7.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)85滾輪式導(dǎo)軌7.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)85側(cè)面導(dǎo)軌圓柱導(dǎo)軌7.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)86側(cè)面導(dǎo)軌圓柱導(dǎo)軌7.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)867.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)①滾動導(dǎo)軌特點(diǎn)滾動導(dǎo)軌由于摩擦系數(shù)小，一般為0.0025-0.005，動、靜摩擦系數(shù)很接近，而且?guī)缀醪皇苓\(yùn)動速度變化的影響，因而有如下優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)動輕便靈活，所需驅(qū)動功率?。荒Σ涟l(fā)熱少，磨損小，精度保持性好；低速運(yùn)動時(shí)，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，定位精度高。滾動導(dǎo)軌的缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造較困難，因此成本較高；對臟物較敏感，必須要有良好的防護(hù)裝置。877.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)①滾動導(dǎo)軌特點(diǎn)877.3.5.2

數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)滾動導(dǎo)軌887.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)滾動導(dǎo)軌887.3.5.2

數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)②滾動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式897.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)②滾動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形7.3.5.2

數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)②滾動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式907.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)②滾動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形7.3.5.2

數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)②滾動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式滾動導(dǎo)軌按滾動體的形狀可分為滾珠導(dǎo)軌、滾柱導(dǎo)軌和滾針導(dǎo)軌，如圖所示。（a）滾針導(dǎo)軌（b）、（c）滾珠導(dǎo)軌（d）滾柱導(dǎo)軌917.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)②滾動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形7.3.5.2

數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)三種滾動導(dǎo)軌的特點(diǎn)：1）滾珠導(dǎo)軌這種結(jié)構(gòu)緊湊，制造容易，成本較低，但接觸面積小，剛度低，承載能力較小，適用于運(yùn)動部件重量和切削力都不大的機(jī)床。2）滾柱導(dǎo)軌這種導(dǎo)軌的接觸面積比較大，承載能力和剛度比滾珠導(dǎo)軌大，適用于載荷較大的機(jī)床。3）滾針導(dǎo)軌這種導(dǎo)軌與滾柱導(dǎo)軌相比，尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，在同樣長度內(nèi)能排列更多的滾針，因此承載能力大，但摩擦系數(shù)也大，適用于尺寸受限制的機(jī)床。927.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)三種滾動導(dǎo)軌的特點(diǎn)：7.3.5.2

數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)（3）靜壓導(dǎo)軌靜壓導(dǎo)軌是在兩個(gè)做相對運(yùn)動的導(dǎo)軌工作面之間開設(shè)油腔，通入具有一定壓強(qiáng)的潤滑油.使運(yùn)動導(dǎo)軌浮起，導(dǎo)軌面間充滿潤滑油形成的油膜。工作時(shí)，油腔的油壓能隨外載荷的變化自動調(diào)整，保證導(dǎo)軌面間始終處于純液體摩擦狀態(tài)。靜壓導(dǎo)軌的基本形式有開式靜壓導(dǎo)軌和閉式靜壓導(dǎo)軌兩種。數(shù)控機(jī)床上常用閉式靜壓導(dǎo)軌。937.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)（3）靜壓導(dǎo)軌937.3.5.2

數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)開式靜壓導(dǎo)軌工作原理閉式靜壓導(dǎo)軌工作原理947.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)開式靜壓導(dǎo)軌工作原理7.3.5.2

數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)導(dǎo)軌的潤滑和防護(hù)十分重要:導(dǎo)軌潤滑的好，可以減少摩擦阻力和摩擦磨損，避免低速爬行，降低高速時(shí)的溫升。導(dǎo)軌常用的潤滑劑有潤滑油和潤滑脂，滑動導(dǎo)軌主要用潤滑油，而滾動導(dǎo)軌兩種均可采用。數(shù)控機(jī)床上滑動導(dǎo)軌的潤滑主要采用壓力潤滑。導(dǎo)軌防護(hù)的目的是為了防止切屑、磨?；蚶鋮s液散落在導(dǎo)軌面上，引起磨損、擦傷和銹蝕，導(dǎo)軌面上應(yīng)有可靠的防護(hù)裝置。常用的防護(hù)裝置有刮板式、卷簾式和疊層式防護(hù)套，它們大多用于長導(dǎo)軌的機(jī)床，另外還有伸縮式防護(hù)罩等。957.3.5.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)導(dǎo)軌的潤滑和導(dǎo)軌的潤滑96導(dǎo)軌的潤滑967.4.1

回轉(zhuǎn)工作臺的種類(1)以在加工中心上安裝形式分類①裝在工作臺里面；②獨(dú)立式。(2)按分度工作臺回轉(zhuǎn)軸態(tài)勢分類①臥式；②立式；③傾斜式。(3)按分度機(jī)構(gòu)分類①多齒盤方式〔亦叫鼠牙盤方式)；②蝸輪副方式(亦叫數(shù)控分度方式)；③分度盤方式；④馬氏機(jī)構(gòu)方式。(4)按分度功能分類①任意角度分度方式；②等分角分度方式。(5)按分度驅(qū)動方式分類①手動方式；②電動方式；③氣動方式；④液壓方式；⑤NC方式。977.4.1回轉(zhuǎn)工作臺的種類(1)以在加工中心上安裝形式分類數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺98數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺98數(shù)控分度頭99數(shù)控分度頭99數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺100數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺100回轉(zhuǎn)工作臺的運(yùn)動101回轉(zhuǎn)工作臺的運(yùn)動1017.4.2回轉(zhuǎn)工作臺的主要參數(shù)(1)工作臺面尺寸及形狀①工作臺尺寸臥式數(shù)控機(jī)床工作臺面的尺寸系列有：320x320,400x400,500x500,630x630,800x800,1000x1000,1250x1250,1600x1600,2000x2000mm。立式數(shù)控機(jī)床工作臺面的寬度尺寸系列有：250mm、320mm、400mm、500mm、630mm、800mm等，而工作臺長度尺寸則根據(jù)廠家及用戶實(shí)際需要，可有：630mm、710mm、800mm、900mm、1000mm、1120mm、1250mm、1400mm、1600mm、1800mm、2000mm等。1027.4.2回轉(zhuǎn)工作臺的主要參數(shù)(1)工作臺面尺寸及形狀107.4.2回轉(zhuǎn)工作臺的主要參數(shù)矩形工作臺尺寸1037.4.2回轉(zhuǎn)工作臺的主要參數(shù)矩形工作臺尺寸1037.4.2回轉(zhuǎn)工作臺的主要參數(shù)②臺面形狀立式數(shù)控機(jī)床的臺面通常都用T形槽形式。臥式數(shù)控機(jī)床當(dāng)帶有交換工作臺時(shí)，其托盤形狀按IS0856推薦可有不同形式。當(dāng)托盤尺寸為320～800mm時(shí)，托盤形式如圖所示。1－臺面2－壓緊面3－傳送鉤安裝螺孔4－邊緣定位5－傳送滑動面

6－定位面7－支承面8－中心孔9－基準(zhǔn)孔10－定位銷孔1047.4.2回轉(zhuǎn)工作臺的主要參數(shù)②臺面形狀1－臺面2－壓7.4.2回轉(zhuǎn)工作臺的主要參數(shù)當(dāng)托盤尺寸為1000～2000mm時(shí)，托盤形式如圖所示。托盤臺面形式有平行T形槽式、螺孔式、輻射狀T形槽式等。

1－臺面2－壓緊面3－傳送鉤安裝螺孔4－邊緣定位5－傳送滑動面6－定位面7－支承面8－中心孔

9－定位銷孔1057.4.2回轉(zhuǎn)工作臺的主要參數(shù)當(dāng)托盤尺寸為1000～27.4.2回轉(zhuǎn)工作臺的主要參數(shù)回轉(zhuǎn)工作臺1067.4.2回轉(zhuǎn)工作臺的主要參數(shù)回轉(zhuǎn)工作臺1067.4.2回轉(zhuǎn)工作臺的主要參數(shù)（2）工作臺的分度轉(zhuǎn)速分度轉(zhuǎn)速影響著工作臺工作穩(wěn)定性和效率。轉(zhuǎn)速過快，影響工作穩(wěn)定性；轉(zhuǎn)速過慢，則影響工作效率。為了選定較理想的分度轉(zhuǎn)速，若有條件，應(yīng)統(tǒng)計(jì)分析類似規(guī)格加工中心的分度轉(zhuǎn)速，以類比法確定分度轉(zhuǎn)速。一般情況下，建議選用如下分度轉(zhuǎn)速：規(guī)格大的加工中心取小值，而規(guī)格小的加工中心則取大值。1077.4.2回轉(zhuǎn)工作臺的主要參數(shù)（2）工作臺的分度轉(zhuǎn)速1077.4.2回轉(zhuǎn)工作臺的主要參數(shù)（3）工作臺液壓缸拉緊力為使工作臺在強(qiáng)力切削下能穩(wěn)定可靠地工作，液壓缸必須有足夠的拉緊力拉住工作臺。中、小型加工中心，通常推薦拉緊力為40～80kNa。近來，由于切削用量的加大，拉緊力亦相應(yīng)地增大了，中等規(guī)格加工中心的拉緊力已增大到100kN左右。對交換托盤的拉緊力，大體上與對多齒盤工作臺的拉緊力相同。1087.4.2回轉(zhuǎn)工作臺的主要參數(shù)（3）工作臺液壓缸拉緊力107.4.3回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)形式(1)多齒盤分度工作臺加工中心分度工作臺之所以常用多齒盤分度方式，因?yàn)槎帻X盤分度有以下優(yōu)點(diǎn):①分度精度高.精度保持性好；②重復(fù)性好；③剛性好，承載能力強(qiáng)；④能自動定心；⑤分度機(jī)構(gòu)和驅(qū)動機(jī)構(gòu)可以分離。多齒盤分度可實(shí)現(xiàn)的分度角度為：

n=360/Z

n—整數(shù)Z—多齒盤齒數(shù)1097.4.3回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)形式(1)多齒盤分度工作臺n—整7.4.3回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)形式1107.4.3回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)形式1107.4.3回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)形式多齒盤分度工作臺通常采用PC簡易定位，驅(qū)動機(jī)構(gòu)采用蝸輪副及齒輪副，電氣定位與多齒盤定位會產(chǎn)生定位干涉，即所謂的過定位。當(dāng)上多齒盤落下，為了與下多齒盤正確嚙合，工作臺會產(chǎn)生附加扭轉(zhuǎn)，一旦出現(xiàn)不正常的過大扭轉(zhuǎn)，由于蝸桿的自鎖作用，會導(dǎo)致驅(qū)動元件的損壞。為此，許多制造廠家在設(shè)計(jì)上采用了浮動蝸桿結(jié)構(gòu)。彈簧浮動蝸桿1117.4.3回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)形式多齒盤分度工作臺通常采用PC7.4.3回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)形式液壓浮動蝸桿1127.4.3回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)形式液壓浮動蝸桿1127.4.3回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)形式（2）帶交換托盤的多齒盤回轉(zhuǎn)分度工作臺1137.4.3回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)形式（2）帶交換托盤的多齒盤回轉(zhuǎn)7.4.3回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)形式為了提高加工中心的運(yùn)轉(zhuǎn)率，在加工中心前面(或側(cè)面)，設(shè)置兩面或多面交換托盤，通過托盤自動交換裝置，與主機(jī)進(jìn)行托盤交換。圖為帶交換托盤的多齒盤分度工作臺結(jié)構(gòu)圖。

1－過渡橋2－定位塊

3－交換托盤4－拉板5－用于升降交換托盤的活塞6－上多齒盤7－下多齒盤8－用于升降多齒盤9－信號桿1147.4.3回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)形式為了提高加工中心的運(yùn)轉(zhuǎn)率，在7.4.3回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)形式（3）數(shù)控轉(zhuǎn)臺多齒盤分度工作臺，只能按最小分度角的整數(shù)倍分度，故即使采用360齒多齒盤，亦只能是1′的整數(shù)倍，而且只能在不切削時(shí)方能進(jìn)行分度。這就使多齒盤分度方式受到一定局限。為了實(shí)現(xiàn)任意角度分度和在切削過程中轉(zhuǎn)臺能夠回轉(zhuǎn)(多一個(gè)NC坐標(biāo))，采用了數(shù)控分度工作臺，簡稱數(shù)控轉(zhuǎn)臺,其結(jié)構(gòu)如圖所示。1157.4.3回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)形式（3）數(shù)控轉(zhuǎn)臺1157.6典型數(shù)控機(jī)床傳動系統(tǒng)7.6.1MJ－50數(shù)控車床傳動系統(tǒng)1167.6典型數(shù)控機(jī)床傳動系統(tǒng)7.6.1MJ－50數(shù)控車床傳動7.6典型數(shù)控機(jī)床傳動系統(tǒng)7.6.2XK5040數(shù)控銑床傳動系統(tǒng)1177.6典型數(shù)控機(jī)床傳動系統(tǒng)7.6.2XK5040數(shù)控銑床傳第7章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)7.1概述7.2數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7.3數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7.4數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺7.5典型數(shù)控機(jī)床傳動系統(tǒng)118第7章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)7.1概述17.1.1數(shù)控機(jī)床本體組成1主傳動系統(tǒng)；2進(jìn)給傳動系統(tǒng);實(shí)現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)、定位的裝置和附件；實(shí)現(xiàn)某些部件動作和輔助功能的系統(tǒng)和裝置，如液壓、氣壓、潤滑、冷卻等系統(tǒng)和排屑、防護(hù)等裝置；刀庫、刀架和自動換刀裝置（ATC）；6自動托盤交換裝置（APC）；特殊功能裝置，如刀具破損監(jiān)控、精度檢測和監(jiān)控裝置等；為完成自動化控制功能的各種反饋信號裝置及元件。

數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)除機(jī)床基礎(chǔ)件，由以下幾部分組成1197.1.1數(shù)控機(jī)床本體組成1主傳動系統(tǒng)；刀庫、刀架和機(jī)床基礎(chǔ)件通常是指:床身底座立柱橫梁滑座工作臺7.1.1數(shù)控機(jī)床本體組成1-主軸頭

2-刀庫

3-立柱

4-立柱底座

5-工作臺

6-工作臺底座120機(jī)床基礎(chǔ)件通常是指:7.1.1數(shù)控機(jī)床本體組成1-主軸頭2立式數(shù)控銑床121立式數(shù)控銑床4移動立柱臥式加工中心122移動立柱臥式加工中心5立式數(shù)控銑床123立式數(shù)控銑床6數(shù)控機(jī)床124數(shù)控機(jī)床7

數(shù)控車床的主要內(nèi)部結(jié)構(gòu)125數(shù)控車床的主要內(nèi)部結(jié)構(gòu)8影響數(shù)控機(jī)床對傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)變革的最基本功能和性能主要有以下幾個(gè)方面：自動化大功率和高精度高速度工藝復(fù)合化和功能集成化高可靠性7.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和要求126影響數(shù)控機(jī)床對傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)變革的最基本功能和性能主要有以下7.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和要求數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)具有不同于普通機(jī)床特點(diǎn)和要求，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①高的靜、動剛度提高剛度的措施有：G.合理選用構(gòu)件的材料E.合理的結(jié)構(gòu)布局F.采用補(bǔ)償變形的措施H.通過加配重或液壓平衡負(fù)載以減小有關(guān)零部件的靜力變形I.通過在支承件內(nèi)腔或表面填加阻尼材料等來改善阻尼特性，以增大動剛度A.合理選擇支承件的結(jié)構(gòu)形式B.合理布置支承件隔板的筋條結(jié)構(gòu)C.增加導(dǎo)軌與支承件的連接部分的剛度D.增加機(jī)床各部件的接觸剛度和承載能力1277.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和要求數(shù)控機(jī)床②高靈敏度③高抗振性改善動態(tài)特性的措施是：提高系統(tǒng)的靜剛度、增加阻尼（例如，采用三支承主軸，后支承就有利于消振）以及調(diào)整構(gòu)件的質(zhì)量和自振動頻率，對高速回轉(zhuǎn)部件或零件進(jìn)行動平衡等。④熱變形小產(chǎn)生熱變形的原因：①內(nèi)外熱源的影響；②不能人工修正熱變形誤差。7.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和要求128②高靈敏度7.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和要求11減小熱變形的措施：1.主運(yùn)動采用直流或交流調(diào)速電動機(jī)進(jìn)行無級調(diào)速；7.采用熱對稱結(jié)構(gòu)及熱平衡措施，使機(jī)床主軸的熱變形發(fā)生在刀具切入的垂直方向上，如下圖所示；7.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和要求129減小熱變形的措施：7.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和要求1熱對稱結(jié)構(gòu)立柱7.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和要求130熱對稱結(jié)構(gòu)立柱7.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和要求133.改善主軸軸承、絲杠螺母副、高速運(yùn)動導(dǎo)軌副的摩擦特性；4.對機(jī)床發(fā)熱部件采取散熱、風(fēng)冷或液冷等控制溫升，對切削部位采取大流量強(qiáng)制冷卻；主軸冷卻風(fēng)管對機(jī)床熱源進(jìn)行強(qiáng)制冷卻7.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和要求1313.改善主軸軸承、絲杠螺母副、高速運(yùn)動導(dǎo)軌副的摩擦特性；主冷卻風(fēng)管主軸對機(jī)床熱源進(jìn)行強(qiáng)制冷卻7.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和要求132冷卻風(fēng)管主軸對機(jī)床熱源進(jìn)行強(qiáng)制冷卻7.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)5.預(yù)測熱變形規(guī)律，采取熱位移補(bǔ)償?shù)龋?.采用排屑系統(tǒng)，如圖所示。7.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和要求1335.預(yù)測熱變形規(guī)律，采取熱位移補(bǔ)償?shù)龋?.1.2數(shù)控機(jī)床⑤高效率、無間隙、低摩擦傳動⑥高精度保持性⑦高可靠性⑧簡化傳動鏈⑨先進(jìn)刀具⑩滿足人機(jī)工程學(xué)的要求便于操作的機(jī)床結(jié)構(gòu)7.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和要求134⑤高效率、無間隙、低摩擦傳動便于操作的機(jī)床結(jié)構(gòu)7.1.7.2數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7.7.1

數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)的特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床比較，具有下列特點(diǎn)：(1)所選用電機(jī)的區(qū)別普通的交流異步電機(jī)或傳統(tǒng)的直流調(diào)速電機(jī)已逐步被新型的交流伺服電機(jī)和直流伺服電機(jī)所代替。(2)變速范圍大(3)轉(zhuǎn)速高，功率大(4)主軸速度的變換迅速可靠1357.2數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7.7.1數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)主軸脈沖編碼器同步齒形帶主軸電機(jī)主軸136主軸脈沖編碼器同步齒形帶主軸電機(jī)主軸19數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)主要有以下三種配置方式：（1）帶有變速齒輪的主傳動（如圖a）（2）通過帶傳動的主傳動（如圖b）（3）由伺服電動機(jī)直接驅(qū)動的主傳動（如圖c）7.7.2

數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式137數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)主要有以下三種配置方式：7.7.2數(shù)控機(jī)7.7.2

數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式(1)帶有變速齒輪的主傳動通過少數(shù)幾對齒輪變速，使之成為分段無級變速，確保低速時(shí)有足夠的扭矩，以滿足主軸輸出扭矩特性的要求?；讫X輪的移位大都采用液壓撥叉或直接由液壓缸帶動齒輪來實(shí)現(xiàn)。1387.7.2數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式(1)帶有變速齒輪的主傳動（2）通過帶傳動的主傳動7.7.2

數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式139（2）通過帶傳動的主傳動7.7.2數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式2帶傳動主要應(yīng)用在小型數(shù)控機(jī)床上，具有如下優(yōu)點(diǎn)：①無滑動，傳動比準(zhǔn)確；②傳動效率高，可達(dá)98％以上；③傳動平穩(wěn)，噪聲?。虎苁褂梅秶^廣，速度可達(dá)50m/s，傳動比可達(dá)10左右，傳遞功率由幾瓦至數(shù)十千瓦。⑤維修保養(yǎng)方便，不需要潤滑。同步帶傳動也有許多不足之處，如其安裝時(shí)中心距要求嚴(yán)格，帶與帶輪制造工藝較復(fù)雜，成本高。7.7.2

數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式140帶傳動主要應(yīng)用在小型數(shù)控機(jī)床上，具有如下優(yōu)點(diǎn)：7.7.2數(shù)7.7.2

數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式同步帶又稱復(fù)合三角帶，端面為多楔型，它利用同步帶的齒形與同步帶輪的輪齒依次相嚙合來傳遞運(yùn)動或動力。同步帶傳動能滿足數(shù)控機(jī)床主傳動高速、大轉(zhuǎn)矩和不打滑的傳動要求，在數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。1417.7.2數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式同步帶又稱復(fù)合三角帶，端面7.7.2

數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式常用同步帶輪結(jié)構(gòu)1427.7.2數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式常用同步帶輪結(jié)構(gòu)257.7.2

數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式RPP同步帶梯形齒同步帶圓弧齒同步帶梯形齒雙面同步帶交錯雙面齒同步帶圓弧齒雙面同步帶常用同步帶結(jié)構(gòu)1437.7.2數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式RPP同步帶梯形齒同步帶圓7.7.2

數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式(3)由伺服電動機(jī)直接驅(qū)動的主傳動這種主傳動方式大大簡化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸輸出扭矩小，電動機(jī)發(fā)熱對主軸的精度影響較大，主要用于高速輕載的中小型機(jī)床。1447.7.2數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式(3)由伺服電動機(jī)直接驅(qū)動7.7.2

數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式這種主傳動所采用的電動機(jī)一般為直流主軸電機(jī)，在低于特定轉(zhuǎn)速時(shí)為恒扭矩輸出，高于特定轉(zhuǎn)速時(shí)為恒功率輸出。

直流主軸電動機(jī)的速度和扭矩關(guān)系圖1457.7.2數(shù)控機(jī)床主軸的變速形式這種主傳動所采用的電動機(jī)一7.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件機(jī)床的主軸部件是機(jī)床重要的部件之一，它帶動工件或刀具執(zhí)行機(jī)床的切削運(yùn)動。因此數(shù)控機(jī)床主軸部件的精度、抗振性和熱變形對加工質(zhì)量有直接的影響。主軸部件包括：1主軸軸承2刀具的自動夾緊機(jī)構(gòu)3主軸的準(zhǔn)停裝置1467.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件機(jī)床的主軸部件是機(jī)床重要7.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件(1)數(shù)控機(jī)床的主軸軸承配置形式如圖所示：①前支承采用圓錐孔雙列圓柱滾子軸承和雙向推力角接觸球軸承組合，后支承采用成對角接觸球軸承（a）。②前軸承采用高精度角接觸球軸承（b）。③雙列圓錐滾子軸承和單列圓錐滾子軸承（c）。1477.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件(1)數(shù)控機(jī)床的主軸軸承配置形7.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件（2）主軸結(jié)構(gòu)數(shù)控車床主軸結(jié)構(gòu)1487.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件（2）主軸結(jié)構(gòu)數(shù)控車床主軸結(jié)構(gòu)7.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件①刀具的自動夾緊機(jī)構(gòu)它主要由拉桿7、拉桿端部的四個(gè)鋼球3、碟形彈簧8、活塞10、液壓缸11等組成。1497.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件①刀具的自動夾緊機(jī)構(gòu)327.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件②主軸的準(zhǔn)停裝置。主軸準(zhǔn)停裝置具有準(zhǔn)確定位的功能，將主軸準(zhǔn)確地停在某一固定位置，以便在該處進(jìn)行換刀等動作。

主軸準(zhǔn)停裝置主要分為機(jī)械方式和電氣方式兩種。機(jī)械式主軸準(zhǔn)停裝置1-定位盤；2-接近體；3-無觸點(diǎn)開關(guān)；4-定位液壓缸1507.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件②主軸的準(zhǔn)停裝置。機(jī)械式主軸7.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件1-指令2-強(qiáng)電時(shí)序電路3-伺服單元4-主軸電機(jī)5-同步齒形帶6-位置控制電路7-主軸端面鍵8-主軸9-發(fā)磁體10-磁傳感器

11-放大器12-定向電路電氣式主軸準(zhǔn)停裝置原理圖1517.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件1-指令2-強(qiáng)電時(shí)序電7.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件(3)電主軸與高速主軸系統(tǒng)在高速機(jī)床上，大多數(shù)使用電動機(jī)轉(zhuǎn)子和主軸一體的電主軸，可以使主軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到數(shù)萬轉(zhuǎn)，甚至幾十萬轉(zhuǎn)每分鐘，主軸傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單、剛性更高。電主軸結(jié)構(gòu)原理圖1-引出線

2-定子

3-轉(zhuǎn)子

4-套筒

5-繞組

6-外殼1527.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件(3)電主軸與高速主軸系統(tǒng)電主7.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件電主軸傳動的特點(diǎn)：(1)機(jī)械結(jié)構(gòu)最為簡單，傳動慣量小，因而快速響應(yīng)性好，能實(shí)現(xiàn)極高的速度、加（減）速度和定角速度的快速準(zhǔn)停（C軸控制）。(2)通過采用交流變頻調(diào)速或磁場矢量控制的交流主軸驅(qū)動裝置，輸出功率大，調(diào)速范圍寬，并有比較理想的轉(zhuǎn)矩——功率特性。(3)可以實(shí)現(xiàn)了主軸部件的單元化。1537.7.3數(shù)控機(jī)床的主軸部件電主軸傳動的特點(diǎn)：367.3數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7.3.1概述進(jìn)給傳動系統(tǒng)的作用：接受數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的進(jìn)給脈沖，經(jīng)放大和轉(zhuǎn)換后驅(qū)動執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動。進(jìn)給傳動系統(tǒng)的特點(diǎn)：數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)必須對進(jìn)給運(yùn)動的位置和速度同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動控制，除了要求具有較高的定位精度外，還應(yīng)具有良好的動態(tài)響應(yīng)特性。主要采取的措施：

1)采用貼塑導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌和滾珠絲杠螺母副等低摩擦的傳動副，減小運(yùn)動副之間的摩擦力；2)減小傳動系統(tǒng)折算到驅(qū)動軸上的轉(zhuǎn)動慣量，提高工作臺跟蹤指令的快速反應(yīng)能力。1547.3數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7.3.1概述377.3.1概述滾珠絲杠螺母副+滾動導(dǎo)軌副1557.3.1概述滾珠絲杠螺母副+滾動導(dǎo)軌副387.3.1概述爬行現(xiàn)象是指低速時(shí)運(yùn)動不平衡的現(xiàn)象，如下圖所示。機(jī)床爬行現(xiàn)象一般發(fā)生在低速度、重載荷的運(yùn)動情況下當(dāng)主動件1作勻速運(yùn)動時(shí)，被動件3往往會出現(xiàn)明顯的速度不均勻，產(chǎn)生跳躍式的時(shí)停時(shí)走的運(yùn)動狀態(tài)，或時(shí)快時(shí)慢現(xiàn)象。1567.3.1概述爬行現(xiàn)象是指低速時(shí)運(yùn)動不平衡的現(xiàn)象，如下圖所7.3.2進(jìn)給傳動系統(tǒng)的要求數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)是指將電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ髋_或刀架的運(yùn)動的整個(gè)機(jī)械傳動鏈，包括齒輪傳動副(或蝸桿蝸輪副)、絲杠螺母副等及其支承部件(軸承座等)。對其進(jìn)給傳動機(jī)械裝置提出了如下要求：(1)傳動精度與定位精度高(2)傳動剛度高和抗振性好(3)進(jìn)給調(diào)速范圍寬(4)低摩擦和低慣量(5)響應(yīng)速度快(6)消除傳動間隙(7)速度的穩(wěn)定性好1577.3.2進(jìn)給傳動系統(tǒng)的要求數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動158機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動417.3.3進(jìn)給傳動裝置數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的機(jī)械傳動裝置有兩種組成方案1-伺服電動機(jī)2-滾珠絲桿副3-工作臺4-減速器1597.3.3進(jìn)給傳動裝置數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的機(jī)械傳動裝置有7.3.3進(jìn)給傳動裝置方案a采用負(fù)載能力強(qiáng)的伺服電動機(jī)，直接通過絲杠帶動工作臺進(jìn)給，傳動鏈短，剛度大，傳動精度高，是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動的主要組成形式。螺母絲杠電機(jī)支承1607.3.3進(jìn)給傳動裝置方案a采用負(fù)載能力強(qiáng)的伺服電動機(jī)，直7.3.3進(jìn)給傳動裝置采用方案b，原因如下：①細(xì)化脈沖當(dāng)量，以便保證和提高進(jìn)給的精度；②改變加在電機(jī)上的負(fù)載扭矩，以實(shí)現(xiàn)與電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的最佳匹配；③改變加在電機(jī)軸上的負(fù)載慣量，以實(shí)現(xiàn)與電機(jī)慣量的最佳匹配；④改善傳動阻尼的需要，或安裝聯(lián)接的需要。傳動中，對于起轉(zhuǎn)換運(yùn)動形式作用的傳動機(jī)構(gòu)，除滾珠絲杠副外，還有靜壓蝸桿一蝸母機(jī)構(gòu)，預(yù)加載雙齒輪一齒條機(jī)構(gòu)等形式。1617.3.3進(jìn)給傳動裝置采用方案b，原因如下：447.3.3進(jìn)給傳動裝置(1)滾珠絲桿副①工作原理和特點(diǎn)滾珠絲杠螺母副由于在絲杠和螺母之間放入了滾珠，滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，因而大大地減小了摩擦阻力，提高了傳動效率。滾珠絲杠螺母副1627.3.3進(jìn)給傳動裝置(1)滾珠絲桿副滾珠絲杠螺母副457.3.3進(jìn)給傳動裝置與普通絲杠螺母副相比，滾珠絲杠螺母副其有以下優(yōu)點(diǎn)：1)傳動效率高，摩擦損失小。2)運(yùn)動平穩(wěn)無爬行。由于摩擦阻力小，動、靜摩擦力之差極小，故運(yùn)動平穩(wěn)，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。3)傳動精度高，反向時(shí)無空程。4)磨損小。因摩擦阻力小，磨損小，故精度保持性好，使用壽命長。5)運(yùn)動其有可逆性。由于摩擦系數(shù)小，不會自鎖，因而不僅可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動，也可將直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，即絲杠和螺母均可作主動件或從動件。1637.3.3進(jìn)給傳動裝置與普通絲杠螺母副相比，滾珠絲杠螺母副7.3.3進(jìn)給傳動裝置滾珠絲杠螺母副也有不足的地方，主要有：1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且絲杠和螺母等元件的加工精度和表面質(zhì)量要求高，故制造成本高。2)由于不能自鎖，特別是在用作垂直安裝的滾珠絲杠傳動，會因部件的自重而自動下降。當(dāng)向下驅(qū)動部件時(shí)，由于部件的自重和慣性，傳動切斷時(shí)，不能立即停止運(yùn)動，必須增加制動裝置。1647.3.3進(jìn)給傳動裝置滾珠絲杠螺母副也有不足的地方，主要有7.3.3進(jìn)給傳動裝置②結(jié)構(gòu)類型滾珠循環(huán)方式可分為兩種:外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)。外循環(huán)滾珠絲杠副

內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副

1657.3.3進(jìn)給傳動裝置②結(jié)構(gòu)類型外循環(huán)滾珠絲杠副內(nèi)循環(huán)7.3.3進(jìn)給傳動裝置1)外循環(huán)滾珠在循環(huán)過程結(jié)束后，通過螺母外表面上的螺旋槽或插管返回絲杠螺母間重新進(jìn)入循環(huán)。1667.3.3進(jìn)給傳動裝置1)外循環(huán)497.3.3進(jìn)給傳動裝置插管循環(huán)滾珠排列方式這種形式結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，承載能力較高，但徑向尺寸較大。目前這種形式應(yīng)用最為廣泛，也可用于重載傳動系統(tǒng)中。1677.3.3進(jìn)給傳動裝置插管循環(huán)滾珠排列方式這種形式結(jié)構(gòu)簡單7.3.3進(jìn)給傳動裝置端蓋循環(huán)1687.3.3進(jìn)給傳動裝置端蓋循環(huán)517.3.3進(jìn)給傳動裝置2)內(nèi)循環(huán)靠螺母上安裝的反向器接通相鄰滾道，使?jié)L珠成單圈循環(huán)，如圖所示。反向器的數(shù)目與滾珠圈數(shù)相等。這種形式結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好，滾珠流通性好，摩損失小，但制造較難。適用于高靈墩、高精度的進(jìn)給系統(tǒng)，不宜用于重載傳動中。1697.3.3進(jìn)給傳動裝置2)內(nèi)循環(huán)527.3.3進(jìn)給傳動裝置（a）反向器（b）滾珠滾珠內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)1707.3.3進(jìn)給傳動裝置（a）反向器（b）滾珠537.3.3進(jìn)給傳動裝置③滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊是通過改變兩個(gè)螺母的相對位置，使每個(gè)螺母中的滾珠分別接觸絲杠滾道的左右兩側(cè)實(shí)現(xiàn)的。預(yù)緊的作用：消除滾珠絲杠螺母副的軸向間隙并提高軸向剛度。常用的預(yù)緊方式有以下兩種:雙螺母墊片式預(yù)緊雙螺母螺紋式預(yù)緊1717.3.3進(jìn)給傳動裝置③滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊547.3.3進(jìn)給傳動裝置1）雙螺母墊片式預(yù)緊通過改變兩螺母間的墊片厚度即可使螺母與絲杠的軸向間隙消除并產(chǎn)生預(yù)緊力。1727.3.3進(jìn)給傳動裝置1）雙螺母墊片式預(yù)緊557.3.3進(jìn)給傳動裝置2）雙螺母螺紋式預(yù)緊原理是利用一個(gè)螺母上的外螺紋，通過圓螺母調(diào)整兩個(gè)螺母的相對軸向位置實(shí)現(xiàn)預(yù)緊，調(diào)整好后用另一個(gè)圓螺母鎖緊。雙螺母墊片式預(yù)緊1737.3.3進(jìn)給傳動裝置2）雙螺母螺紋式預(yù)緊雙螺母墊片式預(yù)緊7.3.3進(jìn)給傳動裝置④滾珠絲杠的安裝滾珠絲杠所承受的主要是軸向載荷，它的徑向載荷主要是臥式絲杠的軸向精度和剛度要求較高。滾珠絲杠的兩端布置結(jié)構(gòu)形式如圖所示。（a）一端固定一端自由（b）一端固定一端浮動（c）兩端固定1747.3.3進(jìn)給傳動裝置④滾珠絲杠的安裝（a）一端固定一端7.3.3進(jìn)給傳動裝置（2）靜壓蝸桿－蝸母條機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)摩擦系數(shù)f<0.005，傳動效率高，低速運(yùn)動平穩(wěn)，抗振性好，且不易磨損，特別適用于重型數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動。蝸桿－蝸母條機(jī)構(gòu)1757.3.3進(jìn)給傳動裝置（2）靜壓蝸桿－蝸母條機(jī)構(gòu)蝸桿－蝸母7.3.3進(jìn)給傳動裝置（3）預(yù)加負(fù)載雙齒輪一齒條機(jī)構(gòu)通過調(diào)整軸3可預(yù)加規(guī)定的軸向負(fù)載(機(jī)械或液壓加載方式)，使與床身齒條相嚙合的兩個(gè)小齒輪1，產(chǎn)生相反方向的微量轉(zhuǎn)動。借以消除傳動間隙而達(dá)到無隙傳動的目的。1－雙齒輪2－齒條3－調(diào)整軸4－進(jìn)給電機(jī)軸5－右旋齒輪6－加載彈簧7－左旋齒輪1767.3.3進(jìn)給傳動裝置（3）預(yù)加負(fù)載雙齒輪一齒條機(jī)構(gòu)1－雙7.3.3進(jìn)給傳動裝置（4）齒輪副進(jìn)給系統(tǒng)采用齒輪傳動，是為了使絲杠、工作臺的慣量在系統(tǒng)中占有較小的比重。同時(shí)可以起到降速以提高扭矩的作用，從而適應(yīng)驅(qū)動執(zhí)行件的需要。另外，在開環(huán)系統(tǒng)中還可計(jì)算所需的脈沖當(dāng)量。由于傳動齒輪副存在間隙，在開環(huán)系統(tǒng)中會造成進(jìn)給運(yùn)動的位移滯后于指令值，反向時(shí)會出現(xiàn)反向死區(qū)，影響加工精度。在閉環(huán)系統(tǒng)中，由于有反饋，滯后量可得到補(bǔ)償，但反向時(shí)會使伺服系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩而不穩(wěn)定。1777.3.3進(jìn)給傳動裝置（4）齒輪副607.3.3進(jìn)給傳動裝置常用的減小齒輪間隙的方法有剛性調(diào)推法和柔性調(diào)整法兩種。1、3-齒輪2-偏心軸套偏心軸套調(diào)整法右圖為偏心軸套調(diào)整法，齒輪1裝在偏心軸套2上，調(diào)整套2可以改變齒輪l和3之間的中心距，從而消除了齒側(cè)間隙。這種方法常用于有一個(gè)齒輪軸懸臂安裝的結(jié)構(gòu)。1787.3.3進(jìn)給傳動裝置常用的減小齒輪間隙的方法有剛性調(diào)推法7.3.3進(jìn)給傳動裝置1、2-齒輪3、4-墊片軸向墊片調(diào)隙1797.3.3進(jìn)給傳動裝置1、2-齒輪627.3.3進(jìn)給傳動裝置偏心軸套調(diào)隙和軸套墊片調(diào)隙都是剛性調(diào)整法，在調(diào)整后，齒側(cè)間隙不能自動補(bǔ)償，因此對齒輪的周節(jié)公差及齒厚公差要求嚴(yán)格，否則會影響傳動的靈活性。它們結(jié)構(gòu)簡單，具有較好的傳動剛度，但調(diào)整較費(fèi)時(shí)。如果采用柔性調(diào)整法，在調(diào)整后，齒側(cè)間隙仍可自動補(bǔ)償，即使在齒輪的周節(jié)誤差及齒厚變化的情況下，也能保持無間隙嚙合，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，軸向尺寸大，傳動剛度較低，平穩(wěn)性也較差。1807.3.3進(jìn)給傳動裝置偏心軸套調(diào)隙和軸套墊片調(diào)隙都是剛性調(diào)7.3.3進(jìn)給傳動裝置下面是兩種柔性調(diào)整法周向彈簧調(diào)隙軸向彈簧調(diào)隙1817.3.3進(jìn)給傳動裝置下面是兩種柔性調(diào)整法周向彈簧調(diào)隙軸向7.3.4進(jìn)給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)（1）滾珠絲杠副的消隙1、2－單螺母3－螺母座4－調(diào)整墊片5－平鍵

6－調(diào)整螺母7、8－內(nèi)齒扇（a）墊片調(diào)隙式雙螺母結(jié)構(gòu)（b）螺紋調(diào)隙式雙螺母結(jié)構(gòu)（c）齒差調(diào)隙式雙螺母結(jié)構(gòu)1827.3.4進(jìn)給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)（1）滾珠絲杠副的消隙1、7.3.4進(jìn)給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)以上3種消隙結(jié)構(gòu)，以a圖結(jié)構(gòu)最為簡單，b圖調(diào)整最為方便，c圖調(diào)整最為準(zhǔn)確。由于在消隙的同時(shí)還可以按需要進(jìn)行預(yù)緊(預(yù)加載)，從而改善和提高了機(jī)構(gòu)的傳動剛度。1837.3.4進(jìn)給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)以上3種消隙結(jié)構(gòu)，以a圖結(jié)7.3.4進(jìn)