數(shù)控專業(yè)畢業(yè)論文-滾珠絲杠的發(fā)展與應用.doc

畢 業(yè) 論 文題 目 滾珠絲杠的發(fā)展與應用 專 業(yè) 數(shù)控加工與維護工程 班 級 學 生 指導教師 西安工業(yè)大學函授部二 0 0 九 年摘 要絲杠螺母副是運動變換機構，其功用是將旋轉運動變換成直線運動。按絲杠與螺母的摩擦性質分類：滑動絲杠螺母副，主要用于舊機床的數(shù)控化改造、經(jīng)濟型數(shù)控機床等； 滾珠絲杠螺母副，廣泛用于中、高檔數(shù)控機床； 靜壓絲杠螺母副，主要用于高精度數(shù)控機床、重型機床。鑒于滾珠絲杠螺母副在數(shù)控機床中使用的廣泛性，本段將進行較詳細的討論。滾珠絲杠副是由絲杠、螺母、滾珠等零件組成的機械元件，其作用是將旋轉運動轉變?yōu)橹本€運動或將直線運動轉變?yōu)樾D運動，它是傳統(tǒng)滑動絲杠的進一步延伸發(fā)展。這一發(fā)展的深刻意義如同滾動軸承對滑動軸承所帶來得改變一樣。滾珠絲杠為適應各種用途，提供了標準化種類繁多的產(chǎn)品。滾珠的循環(huán)方式有循環(huán)導管式、循環(huán)器式、端蓋式。預壓方式有定位預壓（雙螺母方式、位預壓方式）、定壓預壓。可根據(jù)用途選擇適當類型。絲杠有高精度研磨加工的精密滾珠絲杠（精度分為從C0-C7的6個等級）和經(jīng)高精度冷軋加工成型的冷軋滾珠絲杠（精度分為從C7-C10的3個等級）。另外，為應付用戶急需交貨的情況，還有已對軸端部進行了加工的成品，可自由對軸端部進行追加工的半成品及冷軋滾珠絲杠。作為滾珠絲杠的周邊零配件，在使用上所必要的絲杠支撐單元、螺母支座、鎖緊螺母等也已被標準化了，可供用戶選擇使用。滾珠絲杠副因優(yōu)良的摩擦特性使其廣泛的運用于各種工業(yè)設備、精密儀器、精密數(shù)控機床。隨著科學技術的不斷發(fā)展，人們對滾珠絲杠副的要求也越來越高，為了使機械產(chǎn)品能實現(xiàn)高的定位精度且能平穩(wěn)運行，這就要求滾珠絲杠副不但有高的精度，而且運轉平穩(wěn)，無阻滯現(xiàn)象。由于滾珠絲杠副具有高效率、高精度、高剛度等特點，被廣泛應用于機械、航天、航空、核工業(yè)等領域。尤其是近年來，滾珠絲杠副作為數(shù)控機床直線驅動執(zhí)行單元，在機床行業(yè)得到廣泛運用，極大的推動了機床行業(yè)的數(shù)控化發(fā)展。這些都取決于其具有以下幾個方面的優(yōu)良特性：傳動效率高、 定位精度高、 傳動可逆性、使用壽命長、同步性能好 在滾珠絲杠副中，自由滾動的滾珠將力與運動在絲杠與螺母之間傳遞，這一傳動方式取代了傳統(tǒng)螺紋絲杠副的絲杠與螺母間直接作用方式，因而以極小滾動摩擦代替了傳統(tǒng)絲杠的滑動摩擦。使?jié)L珠絲杠副傳動效率達到90%以上，整個傳動副的驅動力矩減少至滑動絲杠的1/3左右，發(fā)熱率也因此得以大幅降低。關鍵詞：進給傳動系統(tǒng) 滾珠絲杠副 滾珠循環(huán)方式 滾珠絲杠螺母副結構原理21目 錄第一章 概述1.1滾珠絲杠副的發(fā)展41.1.1 滾珠絲杠副的種類41.1.2 滾珠絲杠副結構51.1.3 滾珠絲杠副精度51.1.4 滾珠絲杠副性能61.2滾珠絲杠螺母副發(fā)展所遇到的問題71.2.1精密滾珠絲杠副實現(xiàn)高速化要解決的主要矛盾71.2.2產(chǎn)品結構創(chuàng)新是實現(xiàn)高速化的基礎71.2.3提高工藝水平和制造質量是高速化的關鍵9第二章 滾珠絲杠螺母副的結構原理與維護2.1滾珠絲杠螺母副的工作原理102.1.1滾珠絲杠螺母副的工作原理102.1.2滾珠絲桿螺母副的消隙102.2兩種滾珠循環(huán)方式的工作原理112.2.1滾珠內循環(huán)方式112.2.2外循環(huán)方式122.3滾珠絲杠副的常見故障及排除方法122.3.1滾珠絲杠螺母副的維護132.3.2故障現(xiàn)象故障原因132.4滾珠絲杠副的安裝132.4.1滾珠絲杠副的安裝132.4.2滾珠絲杠副的防護和潤滑142.4.3滾珠絲杠副在高速數(shù)控機床上的應用14總 結致 謝參考文獻第一章 概述1.1滾珠絲杠副的發(fā)展早在19世紀末就發(fā)明了滾珠絲杠副，但很長一段時間未能實際應用，因制造難度太大。世界上第一個使用滾珠絲杠副的是美國通用汽車公司薩吉諾分廠，它將滾珠絲杠副用于汽車的轉向機構上。1940年，美國開始成批生產(chǎn)用于汽車轉向機構的滾珠絲杠副，1943年，滾珠絲杠副開始用于飛機上。精密螺紋磨床的出現(xiàn)使?jié)L珠絲杠副在精度和性能上產(chǎn)生了較大的飛躍，隨著數(shù)控機床和各種自動化設備的發(fā)展，促進了滾珠絲杠副的研究和生產(chǎn)。從50年代開始，在工業(yè)發(fā)達的國家中，滾珠絲杠副生產(chǎn)廠家如雨后春筍般迅速出現(xiàn)，例如：美國的WARNER-BEAVER公司、GMSAGINAW公司；英國的ROTAX公司；日本的NSK公司、TSUBAKI公司等。我國早在50年代末期開始研制用于程控機床、數(shù)控機床的滾珠絲杠副。40多年來，由于滾珠絲杠副具有高效率、高精度、高剛度等特點，被廣泛應用于機械、航天、航空、核工業(yè)等領域。現(xiàn)在，滾珠絲杠副已成為機械傳動與定位的首選部件。滾珠絲杠副的發(fā)展主要在以下幾方面。 1.1.1 滾珠絲杠副的種類由于滾珠絲杠副的使用不斷普及，使用領域不斷擴大，對滾珠絲杠副的要求也越來越多，普通規(guī)格的滾珠絲杠副已遠遠滿足不了使用要求，如航天航空領域、小型精密測試裝置、電子儀器以及半導體裝置等基本上都需要公稱直徑d012mm，導程Ph=0.52.5 mm的微型滾珠絲杠副。日本NSK公司已開發(fā)出公稱直徑d0=4mm，導程Ph=0.5mm的世界最小導程微型滾珠絲杠副。半導體插件裝置、小型機器人等需要微型大導程滾珠絲杠副，以滿足高速驅動要求。隨著機械產(chǎn)品向高速、高效、自動化方向發(fā)展，工業(yè)機器人、數(shù)控鍛壓機械、加工中心以及機電一體化自動機械等，其進給驅動速度不斷提高，大導程滾珠絲杠副的出現(xiàn)，滿足了高速化的要求。日本NSK公司已開發(fā)出公稱直徑導程為：15mm40mm、16mm50mm、20mm60mm、25mm80mm超大導程滾珠絲杠副，快速進給速度達180m/min。 滾珠絲杠副按照常規(guī)分類如圖1。 現(xiàn)國內外文獻上對滾珠絲杠副還沒有統(tǒng)一的分類，但各國一般是按以下原則進行分類的，普通滾珠絲杠副一般指公稱直徑d0=16100mm，導程Ph=420mm，螺旋升角9。 微型滾珠絲杠副指公稱直徑d012mm的滾珠絲杠副。對于導程Ph3mm的滾珠絲杠副稱為微型小導程滾珠絲杠副，螺旋升角9的滾珠絲杠副稱為微型大導程滾珠絲杠副。大導程滾珠絲杠副指公稱直徑d016mm，螺旋升角179或導程d0Phd0的滾珠絲杠副，對于螺旋升角17稱為超大導程滾珠絲杠副。 重型滾珠絲杠副指公稱直徑d0125mm的滾珠絲杠副。 1.1.2 滾珠絲杠副結構滾珠絲杠副的結構傳統(tǒng)分為內循環(huán)結構(以圓形反向器和橢圓形反向器為代表)和外循環(huán)結構(以插管為代表)兩種。這兩種結構也是最常用的結構。這兩種結構性能沒有本質區(qū)別，只是內循環(huán)結構安裝連接尺寸小；外循環(huán)結構安裝連接尺寸大。目前，滾珠絲杠副的結構已有10多種，但比較常用的主要有(圖2，附表)：內循環(huán)結構；外循環(huán)結構；端蓋結構；蓋板結構。 內循環(huán)結構反向器的形狀有多種多樣，但是，常用的外形就是圓形和橢圓形。由于圓形滾珠反向通道較短，因此，在流暢性上不如橢圓形結構。現(xiàn)在，最好的反向器結構為橢圓形內通道結構，由于滾珠反向不通過絲杠齒頂，類似外循環(huán)結構，因此，消除了絲杠齒頂?shù)菇钦`差給滾珠反向帶來的影響。但由于制造工藝較復雜，影響了這種結構的推廣。附表 滾珠絲杠副結構特點比較種類特點循環(huán)圈數(shù)螺母尺寸圈數(shù)列數(shù)內循環(huán)結構通過反向器組成滾珠循環(huán)回路，每一個反向器組成1圈滾珠鏈。因此承載小。適應于微型滾珠絲杠副與普通滾珠絲杠副。12列以上小外循環(huán)結構通過插管組成滾珠循環(huán)回路，每一個插管至少1.5圈滾珠鏈，因此，承載大。適應于小導程、一般導程、大導程與重型滾珠絲杠副。1.5以上1列以上大端蓋結構通過螺母兩端的端蓋組成滾珠循環(huán)回路，每個回路至少1圈滾珠鏈，承載大。適應于多頭大導程、超大導程滾珠絲杠副。1以上2列以上小蓋板結構通過蓋板組成滾珠循環(huán)回路，每個螺母一個蓋板，每個蓋板組成至少1.5圈滾珠鏈。適應于微型滾珠絲杠副。1.5以上1中1.1.3 滾珠絲杠副精度過去，為了獲得高的定位精度，主要通過提高滾珠絲杠副本身的精度來實現(xiàn)，因此，對滾珠絲杠的導程累積誤差要求很高，給滾珠絲杠副的制造帶來困難，使?jié)L珠絲杠副的生產(chǎn)成本加大。特別是高精度滾珠絲杠副，只有通過數(shù)控螺紋磨床或激光反饋螺紋磨床加工才能達到。隨著科學技術的不斷發(fā)展，人們掌握了數(shù)控補償技術，因而，不需要很高精度的滾珠絲杠副，也能獲得高的定位精度。為了適應數(shù)控補償技術的要求，國際標準ISO3408-3-1992以及部頒標準JB3162.2-92都對滾珠絲杠副的行程變動量作了要求，如有效行程內行程變動量、任意300mm行程內行程變動量、2弧度內行程變動量。其目的就是要控制滾珠絲杠副行程誤差的直線性，也即滾珠絲杠副行程誤差線性化。為數(shù)控誤差補償創(chuàng)造條件。 1.1.4 滾珠絲杠副性能隨著科學技術的不斷發(fā)展，人們對滾珠絲杠副的要求也越來越高，為了使機械產(chǎn)品能實現(xiàn)高的定位精度且能平穩(wěn)運行，這就要求滾珠絲杠副不但有高的精度，而且運轉平穩(wěn)，無阻滯現(xiàn)象。滾珠絲杠副運轉是否平穩(wěn)，主要取決于滾珠絲杠副預緊轉矩的變動量，不同轉速下滾珠絲杠副的滾珠鏈運動的流暢性不同，因此，滾珠絲杠副的預緊轉矩也不相同。國際標準ISO340831992以及部頒標準JB3162.292規(guī)定了在轉速為100r/min時，滾珠絲杠副預緊轉矩的允差。 由于存在加工誤差，如：滾珠絲杠中徑尺寸全長不一致，絲杠、螺母的導程誤差，絲杠與螺母的滾道齒形誤差以及螺紋滾道的粗糙度等，使?jié)L珠絲杠副的動態(tài)預緊轉矩在絲杠螺紋全長上是不恒定的，這直接影響驅動系統(tǒng)的平穩(wěn)性，因而也影響滾珠絲杠副的定位精度。因此，滾珠絲杠副預緊轉矩變動量的大小是反映滾珠絲杠副性能好壞的重要指標。近幾年來，人們對滾珠絲杠副的預緊轉矩變動量的大小開始重視起來，以前人們只重視滾珠絲杠副綜合行程誤差曲線，現(xiàn)在也開始重視滾珠絲杠副預緊轉矩的曲線。因為有了這兩條曲線，滾珠絲杠副的性能就能很好地反映出來。 為了滿足上述要求，北京機床研究所先后研制了滾珠絲杠副綜合行程誤差測量儀和預緊轉矩測量儀。應用現(xiàn)代化的測量手段和高精度的傳感器，在測量過程中能實時顯示行程誤差曲線和預緊轉矩曲線，并打印出完整的測量報告，為衡量滾珠絲杠副的總成質量，提供了可靠的檢測手段。 隨著數(shù)控機床的發(fā)展，“高速、高效”成為各廠家追求的目標，對于高速驅動與定位部件，國外已有直線電動機問世，開始用于加工中心，快速進給速度達到160m/min以上，加速度達4g以上，向滾珠絲杠副提出嚴峻的挑戰(zhàn)。但由于直線電動機存在價格昂貴、控制系統(tǒng)復雜、需采取措施解決磁鐵吸引金屬切屑、強磁對人身危害以及發(fā)熱等缺點，在近一段時間很難得到普及。滾珠絲杠副仍是現(xiàn)在高速驅動的最優(yōu)先選擇，國外大部分高速加工中心仍使用滾珠絲杠副。為了達到高速驅動目的，設計時在提高電動機轉速(電動機最高轉速可達4000r/min)的同時，使用大導程滾珠絲杠副，導程可達32mm。如日本馬扎克公司在FF660機床上使用滾珠絲杠副，機床快速移動速度達90m/min，加速度達1.5g。 從前，擔心大導程滾珠絲杠副驅動對加工中心精度的影響，設計時取導程Ph10mm。隨著科學技術的進步，從1999年日本國際機床展覽會上可看出，設計與研究現(xiàn)在大部分高速加工中心都使用大導程滾珠絲杠副。 滾珠絲杠副在高速驅動時主要存在的問題是：噪聲、溫升、精度。滾珠絲杠副噪聲產(chǎn)生的原因主要有：滾珠在循環(huán)回路中的流暢性、滾珠之間的碰撞、滾道的粗糙度、絲杠的彎曲等。滾珠絲杠副的溫升主要是由滾珠與絲杠、螺母、反向器之間的摩擦及滾珠之間的摩擦產(chǎn)生的。要解決上述問題首先應從滾珠絲杠副的結構設計開始，對存在的問題采取措施；另一方面，從工藝上解決，通過合理的工藝流程，提高產(chǎn)品的內在質量；選取適當?shù)臐L珠絲杠副預緊轉矩；減小滾珠絲杠副的預緊轉矩的變動量，使?jié)L珠絲杠副適應高速驅動的要求。 總之，隨著社會的不斷發(fā)展，用戶對滾珠絲杠副的要求越來越嚴，要求也多樣化，促使?jié)L珠絲杠生產(chǎn)廠不斷提高產(chǎn)品質量、開發(fā)新品種，以滿足用戶的需求。1.2滾珠絲杠螺母副發(fā)展所遇到的問早在19世紀末就發(fā)明了滾珠絲杠副，但很長一段時間未能實際應用，因制造難度太大。世界上第一個使用滾珠絲杠副的是美國通用汽車公司薩吉諾分廠，它將滾珠絲杠副用于汽車的轉向機構上。1940年，美國開始成批生產(chǎn)用于汽車轉向機構的滾珠絲杠副，1943年，滾珠絲杠副開始用于飛機上。精密螺紋磨床的出現(xiàn)使?jié)L珠絲杠副在精度和性能上產(chǎn)生了較大的飛躍，隨著數(shù)控機床和各種自動化設備的發(fā)展，促進了滾珠絲杠副的研究和生產(chǎn)。從50年代開始，在工業(yè)發(fā)達的國家中，滾珠絲杠副生產(chǎn)廠家如雨后春筍般迅速出現(xiàn)，例如：美國的WARNER-BEAVER公司、GMSAGINAW公司；英國的ROTAX公司；日本的NSK公司、TSUBAKI公司等。我國早在50年代末期開始研制用于程控機床、數(shù)控機床的滾珠絲杠副。40多年來，由于滾珠絲杠副具有高效率、高精度、高剛度等特點，被廣泛應用于機械、航天、航空、核工業(yè)等領域?，F(xiàn)在，滾珠絲杠副已成為機械傳動與定位的首選部件。汽車工業(yè)、航空航天工業(yè)的發(fā)展對輕合金的高速切削加工越來越重視，加工中心、工業(yè)機器人、CNC鍛壓機械、FMS及各類數(shù)控機床和自動化機械的進給驅動速度不斷提高。以加工中心為例，工作臺的移動速度在80年代僅為1520m/min、加速度0.5g左右，90年代中前期為3050m/min，加速度1g左右，到90年代后期已達6080時min，加速度1.5g以上，并向更高速度推進。作為伺服進給驅動系統(tǒng)中的重要執(zhí)行機構滾珠絲杠副，因具有高效快速、節(jié)省能源、零間隙高剛度傳動、跟隨靈敏、不污染環(huán)境且對周邊環(huán)境的適應性強等特點，始終占據(jù)直線運動應用領域的絕大部分市場。為適應高速切削加工的要求，在滿足定位精度的同時，如何進一步提高進給速度和加(減)速度成為業(yè)內人士當前關注的焦點。筆者研究了有關文獻并結合多年的親身經(jīng)歷，提出一些想法供同仁參考。 1.2.1精密滾珠絲杠副實現(xiàn)高速化要解決的主要矛盾本人認為，在精度、線速度、加(減)速度都要兼顧的情況下，需要解決以下問題。 滾珠絲杠副的最大工作轉速不能超過產(chǎn)生共振的臨界轉速Nc。Nc與絲杠的材質、螺紋小徑、兩端支承方式、支承間距等因素有關。隨著科學技術的發(fā)展，Nc值也在不斷提高。 滾珠在螺紋滾道和返向裝置中既通暢又可靠地循環(huán)滾動的安全轉速，可用類似軸承的d0n值表示(d0為滾珠絲杠的名義直徑，n為絲杠轉速)。要實現(xiàn)高速化，必須通過改進滾珠螺母返向裝置、提高制造精度、安裝精度和支承剛度來提高d0n值?，F(xiàn)在d0n值已由70000提高到150000。 要解決高速化帶來的噪聲、溫升與熱變形。據(jù)有關試驗表明:當未采取減噪、減振措施時，滾珠絲杠轉速每增加1000r/min，噪聲增高45dB(A)，滾珠螺母的溫度升高56。 以上三點說明:只用增加絲杠的轉速來提高進給驅動速度是不明智的。為了改善滾珠絲杠副的加(減)速度特性，提高對運動指令的快速跟蹤能力，必須提高滾珠絲杠軸系的系統(tǒng)剛度和絲杠副的軸向剛度，減小起動和停止瞬間彈性變形。 要解決滾珠絲杠副及周邊元件在高速運行中的可靠性。1.2.2產(chǎn)品結構創(chuàng)新是實現(xiàn)高速化的基礎 適度增大滾珠絲杠副的導程Pn和螺紋頭數(shù)是實現(xiàn)高速化的最佳選擇。我國早在1989年就完成了大導程滾珠絲杠副的“七五”攻關，螺旋升角為f917的大導程滾珠絲杠副已能批量生產(chǎn)。但是由于螺紋磨床傳動鏈誤差“基因”的遺傳，導程越大，導程精度越難提高。因此，兼顧精度的需求，導程Pn的增大要適度，例如名義直徑與導程的匹配d0Pn以40mm20mm，50mm25mm，50mm30mm等為宜，線速度均可達到60m/min以上。而采用雙頭螺紋是為了增加滾珠的有效承載圈數(shù)，從而提高絲杠副的剛度和承載能力，提高滾珠螺母在高速運行中的平穩(wěn)性。雖然超大導程滾珠絲杠副(f17)可以獲得更高的線速度，但它很難滿足精度和加(減)速度的要求。 空心強冷。在高速運轉時絲杠軸的熱變形是加工誤差的來源之一。同時為了提高系統(tǒng)剛性對絲杠軸預拉伸也會產(chǎn)生熱量。解決發(fā)熱問題的有效辦法是將冷卻液通入空心絲杠內部進行強制循環(huán)冷卻?？招慕z杠軸還有助于減小高速運轉時的慣性，增加絲杠軸的扭曲剛度。北京機床研究所曾于1997年與成都工具研究所合作，完成大型空心滾珠絲杠的深孔加工，并從中摸索出合金鋼精密深孔工藝的經(jīng)驗，可在高速滾珠絲杠生產(chǎn)中推廣應用。 Si3N4陶瓷與GCr15軸承鋼物理性能對比表滾動體材料硬度 HRC密度 g/cm2彈性模量 N/mm2熱膨脹系數(shù) 10-6熱導率 W/(mK) GCr1562647.852.110512.441.8750.24 Si3N4783.23.21053.429.31 在滾珠上做足文章。在高速運動時，滾珠的自旋速度、公轉速度、離心力、陀螺力矩都很大，滾珠相互間的撞擊、進出反向機構時的瞬間沖擊力也很大。解決這個問題有四個辦法:通過對滾珠鏈優(yōu)化計算，適當減小滾珠直徑;采用空心鋼球;將滾珠鏈中的滾珠按一大一小間隔排列;采用Si3N4氮化硅陶瓷球。 從上表可看出：Si3N4熱壓氮化硅陶瓷球具有硬度高、密度小(不到鋼球的一半)、彈性模量大、熱膨脹系數(shù)小、磨損慢和壽命高等特點，在高速運轉時可大大減小滾珠的離心力(見下圖)和進出反向機構的沖擊力，由于滾動體的旋滾比(V自旋/(V滾動)減小，使自旋運動引起的滑移摩擦減少，從而降低絲杠副的噪聲和溫升，使d0n值得到提高。我國洛陽軸承研究所和山東工業(yè)陶瓷研究院等單位在“八五”期間就開展了陶瓷球和混合軸承的研究，深圳南玻結構陶瓷公司已能生產(chǎn)3級精度的陶瓷球。圖1陶瓷球在滾動軸承中減小離心載荷的對比試驗(SKF資料) 改進滾珠螺母結構。包括三個方面:改進預加負荷的方式，對預緊力Fp實施動態(tài)控制。在高速運轉時為保持滾珠絲杠副在全行程范圍內剛度和精度不發(fā)生變化，必須使Fp不丟失，動態(tài)預緊轉矩Tp恒定。國外研制出一種可在工作過程中連續(xù)自動調節(jié)預緊力的裝置。該裝置包括調節(jié)器(壓電陶瓷)和傳感器，將其配置在雙螺母之間，當預緊力Fp在工作中發(fā)生變化時(絲杠中徑的不一致性也會導致Fp變化)，由傳感器發(fā)出信號，利用CNC控制系統(tǒng)發(fā)出指令通過調節(jié)器的膨脹和壓縮對預緊力進行適時補償。國內華東理工大學曾在1990年前研制出PVF2壓電薄膜預緊力傳感器，可對預緊力直接測量。滾珠在進出反向機構時會重復產(chǎn)生布里涅耳(Brinell)效應，即布氏撞擊耗損，在高速時這種重復撞擊尤為明顯，并伴有噪聲。因此應針對高速的要求對循環(huán)反向機構進行優(yōu)化設計。在這方面的工作包括:內循環(huán)反向結構及回珠槽曲線參數(shù)的優(yōu)化；采用高含油、高密度纖維減摩材料使?jié)L珠在循環(huán)時“軟著陸”；外循環(huán)導珠管采用高強度厚壁優(yōu)質合金材料、加大曲率半徑、對管壁和管舌實施強化處理；反向器和導珠管在滾珠螺母體上的坐標位置優(yōu)化布局等。其它減振減噪措施有：在滾珠螺母體周邊配置防噪聲套管；外插管的固定采用高強度工程塑料并將導珠管外露部分全部復蓋；在絲杠軸行程端部配置緩沖減振器等。 對滾珠絲杠副實施雙電動機驅動。用一個伺服電動機驅動滾珠絲杠軸。另一個伺服電動機以相反方向驅動由軸承支撐的滾珠螺母，這樣在不增加絲杠轉速的情況下，工作臺的進給速度幾乎可提高一倍。 當絲杠行程很長時，可將“絲杠轉動螺母移動”的絲杠驅動方式改為“絲杠固定，螺母一邊轉動一邊移動”的螺母驅動方式。其好處在于消除了臨界轉速Nc的限制，避免了長絲杠在高速轉動時產(chǎn)生的一系列令人煩腦的問題。 采用PVD涂層改善滾珠絲杠副的摩擦特性。據(jù)有關文獻介紹，在螺紋滾道、滾珠反向通道、鋼球表面采用PVD涂層可使高速運轉時的摩擦力矩降低10%左右，并明顯減少鋼球在非純滾動的“滑移”過程中對螺紋滾道的擦傷，降低溫升，提高運動的平穩(wěn)性，延長使用壽命。當采用導程PA=40mm時，移動線速度可達120m/min。 1.2.3提高工藝水平和制造質量是高速化的關鍵 生產(chǎn)流程中的關鍵工序實現(xiàn)CNC化，包括CNC車削中心、CNC絲杠磨床、CNC內螺紋磨削中心、CNC中頻淬火設備等。CNC絲杠磨床不但可獲得很高的導程精度、雙頭螺紋的分度精度，還可自動補償由于砂輪磨損導致絲杠中徑尺寸的變化，而這恰恰是高速傳動要求全行程內預緊力矩和剛度穩(wěn)定所需要的。在CNC內螺紋磨削中心上滾珠螺母一次安裝完成內螺紋滾道和裝配基面的精磨，這將大大提高絲杠副在主機上的安裝精度，使高速傳動更加平穩(wěn)。 采用CNC砂輪修正器或金剛滾輪可對大螺旋升角的雙圓弧齒形進行矯正，可獲得高精度的滾道截形，使?jié)L珠與滾道的適應度fr處于最佳狀態(tài)，從而提高接觸剛度，改善滾珠在快速滾動時的流暢性。如果再對螺紋滾道拋光或超精研拋，滾道表面粗糙度可達尺Ra0.040.08m，滾珠與滾道的吻合度可提高20%左右，可大大降低高速運行時的噪聲，增加疲勞強度。 為了確保高速運行時的安全和可靠性，要從冷熱工藝入手嚴格控制產(chǎn)品的內在質量，首先要嚴格控制原材料的品質，其次要在冷熱加工的全過程實施“小變形無裂紋”工藝。采用CNC中頻淬火工藝既能達到硬度和硬化層深度的要求，還可減少淬火過程中的彎曲和軸向變形，使絲杠全長上硬度均布。對滾珠螺母實施光亮(真空)淬火不但可減小變形、避免淬裂傾向，還能改善硬化層的質量，提高疲勞壽命。 對于空心滾珠絲杠，采用BAT內排屑深孔鉆和DF雙噴油深孔鉆系統(tǒng)，能夠滿足高速滾珠絲杠對深孔的直線度、粗糙度以及與外圓同軸度的要求。 為提高滾珠絲杠副的初始接觸剛度，避免在工作中預緊力丟失，高速滾珠絲杠副在零件裝配后的加載跑合應比一般產(chǎn)品要求更嚴格，跑合時間應更長。 滾珠絲杠副的功能從最初的“敏捷省能傳動”到“精密定位”，再從“大導程高速驅動”到“精密高速型”，是產(chǎn)品升級換代質的飛躍。在線性伺服高速驅動領域中，當對性能價格比、切削加工時間與空行程時間的比例、加減速出現(xiàn)的頻率等進行綜合分析后，考慮到節(jié)能和環(huán)保，人們更加關注精密高速滾珠絲杠副的發(fā)展。第二章 進給傳動系統(tǒng)滾珠絲杠螺母副2.1滾珠絲杠螺母副的工作原理2.1.1滾珠絲杠螺母副的工作原理滾珠絲杠螺母副的結構原理圖組成：主要由絲桿、螺母、滾珠和滾道（回珠器）、螺母座等組成。 工作原理：在絲桿和螺母上加工有弧行螺旋槽，當它們套裝在一起時便形成螺旋滾道，并在滾道內裝滿滾珠。而滾珠則沿滾道滾動，并經(jīng)回珠管作周而復始的循環(huán)運動?；刂楣軆啥诉€起擋珠的作用，以防滾珠沿滾道掉出。 特點：傳動效率高：機械效率可高達92%98%。 摩擦力?。褐饕怯脻L珠的滾動代替了普通絲桿螺母副的滑動。 軸向間隙可消除：也是由于滾珠的作用，提高了系統(tǒng)的剛性。經(jīng)預緊后可消除間隙。 使用壽命長、制造成本高：主要采用優(yōu)質合金材料，表面經(jīng)熱處理后獲得高的硬度。2.1.2滾珠絲桿螺母副的消隙（1）雙螺母墊片調隙：修磨墊片厚度消隙 滾珠絲桿螺母副采用雙螺母結構（類似于齒輪副中的雙薄片齒輪結構）。通過改變墊片的厚度使螺母產(chǎn)生軸向位移，從而使兩個螺母分別與絲桿的兩側面貼合。當工作臺反向時，由于消除了側隙，工作臺會跟隨CNC的運動指令反向而不會出現(xiàn)滯后。 (2)雙螺母螺紋調隙：(3)用鎖緊螺母消隙(4)差齒式調整法 圖示為利用兩個鎖緊螺母調整預緊力的結構。兩個工作螺母以平鍵與外套相聯(lián)，其中右邊的一個螺母外伸部分有螺紋。當兩個鎖緊螺母轉動時，正是由于平鍵限制了工作螺母的轉動，才使得帶外螺紋的工作螺母能相對于鎖緊螺母軸向移動。間隙調整好后，對擰兩鎖緊螺母即可。結構緊湊，工作可靠，應用較廣。 雙螺母齒差調隙： 兩個工作螺母的凸緣上分別切出齒數(shù)為Z1、Z2的齒輪，且Z1、Z2相差一個齒，即： Z2-Z1=1，兩個齒輪分別與兩端相應的內齒圈相嚙合，內齒圈緊固在螺母座上。 設其中的一個螺母Z1轉過一個齒時，絲桿的軸向移動量為S1，則有： Z1:1=T:S1 則S1=T/Z1如果兩個齒輪同方向各轉過一個齒，則絲桿的軸向位移為：S=S1-S2=T/Z1-T/Z2=T/Z1Z22.2兩種滾珠循環(huán)方式的工作原理絲杠（螺母）旋轉，滾珠在封閉滾道內沿滾道滾動、迫使螺母（絲杠）軸向移動，從而實現(xiàn)將旋轉運動變換成直線運動。滾珠循環(huán)方式 滾珠絲杠螺母副的滾珠循環(huán)方式常用的有兩種：滾珠在循環(huán)過程中有時與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)；始終與絲杠保持接觸的稱內循環(huán)。滾珠絲杠螺母副的每個循環(huán)稱為一列，每個導程稱為一圈。2.2.1滾珠內循環(huán)方式它采用圓柱凸鍵反向器實現(xiàn)滾珠循環(huán)，反向器的圓柱部分嵌入螺母內，端部開有反向槽2，反向槽靠圓柱外圓面及其上端的凸鍵1定位，以保持對準螺紋滾道方向。在一個螺母上沿螺紋周向錯開120，軸向錯開 （t為導程），裝三個反向器，形成三圈滾珠循環(huán)。內循環(huán)螺母結構緊湊，定位可靠，剛性好，不易磨損，反回滾道短，不易產(chǎn)生滾珠堵塞，摩擦損失小。缺點是結構復雜、制造較困難。 內循環(huán)的工作圈數(shù)是3列。 滾珠內循環(huán) 2.2.2外循環(huán)方式這種結構是在螺母體上軸向相隔2.5圈或3.5圈螺紋處鉆兩個孔與螺旋槽相切，作為滾珠的進口與出口。再用弧形銅管插入進口和出口內，形成滾珠返回通道，由彎管的端部來引導滾珠；這種彎管由兩半合成，采用沖壓件，工藝性好。外循環(huán)方式制造工藝簡單、應用廣泛，但螺母徑向尺寸較大，因用彎管端部作擋珠器，故剛性差、易磨損，噪音較大。外循環(huán)的工作圈數(shù)是2.5圈或3.5圈 ，12列。 滾珠外循環(huán)2.3滾珠絲杠副的常見故障及排除方法表8-2滾珠絲杠副的常見故障及排除方法序號故障現(xiàn)象故障原因排除方法1 滾珠絲杠副噪聲 絲杠支承軸承的壓蓋壓合情況不好調整軸承壓蓋，使其壓緊軸承端面 絲杠支承軸承可能破裂如軸承破損，更換新軸承 電動機與絲杠聯(lián)軸器松動擰緊聯(lián)軸器鎖緊螺釘 絲杠潤滑不良改善潤滑條件，使?jié)櫥土砍渥?滾珠絲杠副滾珠有破損更換新滾珠2滾珠絲杠運動不靈活 軸向預加載荷太大調整軸向間隙和預加載荷 絲杠與導軌不平行調整絲杠支座位置，使絲杠與導軌平行 螺母軸線與導軌不平行調整螺母座的位置 絲杠彎曲變形調整絲杠3滾珠絲杠潤滑狀況不良檢查各絲杠副潤滑用潤滑脂潤滑的絲杠，需移動工作臺，取下罩套，涂上潤滑脂2.3.1滾珠絲杠螺母副的維護（1.軸向間隙的調整保證反向傳動精度和軸向剛度(墊片調隙式,螺紋調隙式,齒差調隙式)（2.支承軸承的定期檢查定期檢查絲杠支承與床身的連接是否有松動以及軸承是否損壞滾珠絲杠螺母副的維護（3.滾珠絲杠副的潤滑潤滑劑(油/脂)可提高耐磨性和傳動效率(工作前/半年)（4.滾珠絲杠的防護防止硬質灰塵或切屑污物的進入,可采用防護罩或防護套管等滾珠絲杠螺母副的故障診斷2.3.2故障現(xiàn)象 故障原因（1.噪聲大絲杠支承軸承損壞或壓蓋壓合不好,聯(lián)軸器松動,潤滑不良或絲杠副滾珠有破損（2. 絲杠運動軸向預緊太大,絲杠或螺母不靈活線與導軌不平行,絲杠彎曲 滾珠絲杠副在高速驅動時主要存在的問題是：噪聲、溫升、精度。滾珠絲杠副噪聲產(chǎn)生的原因主要有：滾珠在循環(huán)回路中的流暢性、滾珠之間的碰撞、滾道的粗糙度、絲杠的彎曲等。滾珠絲杠副的溫升主要是由滾珠與絲杠、螺母、反向器之間的摩擦及滾珠之間的摩擦產(chǎn)生的。要解決上述問題首先應從滾珠絲杠副的結構設計開始，對存在的問題采取措施；另一方面，從工藝上解決，通過合理的工藝流程，提高產(chǎn)品的內在質量；選取適當?shù)臐L珠絲杠副預緊轉矩；減小滾珠絲杠副的預緊轉矩的變動量，使?jié)L珠絲杠副適應高速驅動的要求。總之，隨著社會的不斷發(fā)展，用戶對滾珠絲杠副的要求越來越嚴，要求也多樣化，促使?jié)L珠絲杠生產(chǎn)廠不斷提高產(chǎn)品質量、開發(fā)新品種，以滿足用戶的需求2.4滾珠絲杠副的安裝 滾珠絲杠副是在絲杠和螺母之間以滾珠為滾動體的螺旋傳動元件。滾珠絲杠副有多種結構型式。按滾珠循環(huán)方式分為外循環(huán)和內循環(huán)兩大類。外循環(huán)回珠器用插管式的較多，內循環(huán)回珠器用腰形槽嵌塊式的較多。按螺紋軌道的截面形狀分為單圓弧和雙圓弧兩種截形。由于雙圓弧截形軸向剛度大于單圓弧截形，因此目前普遍采用雙圓弧截形的絲杠。 按預加負載形式分，可分為單螺母無預緊、單螺母變位導程預緊、單螺母加大鋼球徑向預緊、雙螺母墊片預緊、雙螺母差齒預緊、雙螺母螺紋預緊。數(shù)控機床上常用雙螺母墊片式預緊，其預緊力一般為軸向載荷的1/3。滾珠絲杠副與滑動絲杠螺母副比較有很多優(yōu)點：傳動效率高、靈敏度高、傳動平穩(wěn)：磨損小、壽命長；可消除軸向間隙，提高軸向剛度等。 滾珠絲杠螺母傳動廣泛應用于中小型數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)。在重型數(shù)控機床的短行程(6m以下)進給系統(tǒng)中也常被采用。2.4.1滾珠絲杠副的安裝 數(shù)控機床的進給系統(tǒng)要獲得較高的傳動剛度，除了加強滾珠絲杠螺母本身的剛度之外，滾珠絲杠正確的安裝及其支承的結構剛度也是不可忽視的因素。螺母座及支承座都應具有足夠的剛度和精度。通常都適當加大和機床結合部件的接觸面積，以提高螺母座的局部剛度和接觸強度，新設計的機床在工藝條件允許時常常把螺母座或支承座與機床本體做成整體來增大剛度。為了提高支承的軸向剛度，選擇適當?shù)臐L動軸承也是十分重要的。國內目前主要采用兩種組合方式。一種是把向心軸承和圓錐軸承組合使用，其結構雖簡單，但軸向剛度不足。另一種是把推力軸承或向心推力軸承和向心軸承組合使用，其軸向剛度有了提高，但增大了軸承的摩擦阻力和發(fā)熱而且增加了軸承支架的結構尺寸。近年來國內外的軸承生產(chǎn)廠家已生產(chǎn)出一種滾珠絲杠專用軸承，這是一種能夠承受很大軸向力的特殊向心推力球軸承，與一般的向心推力球軸承相比，接觸角增大到60，增加了滾珠的數(shù)目并相應減小滾珠的直徑。這種新結構的軸承比一般軸承的軸向剛度提高了兩倍以上，而且使用極為方便，產(chǎn)品成對出售，而且在出廠時已經(jīng)選配好內外環(huán)的厚度，裝配時只要用螺母和端蓋將內環(huán)和外環(huán)壓緊，就能獲得出廠時已經(jīng)調整好的預緊力。 滾珠絲杠副安裝方式通常有以下幾種：(1)雙推一自由方式 如圖8-8a所示，絲杠一端固定，端自由。固定端軸承同時承受軸向力和徑向力。這種支承方式用于行程小的短絲杠。 (2)雙推一支承方式 如圖8-8b所示，絲杠一端固定，另一端支承。固定端軸承同時承受軸向力和徑向力；支承端軸承只承受徑向力，而且能作微量的軸向浮動，可以避免或減少絲杠因自重而出現(xiàn)的彎曲。同時絲杠熱變形可以自由地向一端伸長。 （3)雙推一雙推方式 如圖8-8c所示，絲杠兩端均固定。固定端軸承都可以同時承受軸向力和徑向力，這種支承方式，可以對絲杠施加適當?shù)念A拉力，提高絲杠支承剛度，可以部分補償絲杠的熱變形。(4)采用絲杠固定、螺母旋轉的傳動方式 如圖8-8d所示，此時，螺母一邊轉動、一邊沿固定的絲杠作軸向移動： 由于絲杠不動，可避免受臨界轉速的限制，避免了細長滾珠絲杠高速運轉時出現(xiàn)的種種問題。螺母慣性小、運動靈活，可實現(xiàn)的轉速高。此種方式可以對絲杠施加較大的預拉力，提高絲杠支承剛度，補償絲杠的熱變形。2.4.2滾珠絲杠副的防護和潤滑 (1)滾珠絲杠副的防護 滾珠絲杠副和其他滾動摩擦的傳動器件一樣，應避免硬質灰塵或切屑污物進入，因此必須裝有防護裝置。如果滾珠絲杠副在機床上外露，則應采用封閉的防護罩，如采用螺旋彈簧鋼帶套管、伸縮套管以及折疊式套管等。安裝時將防護罩的一端連接在滾珠螺母的側面，另一端固定在滾珠絲杠的支承座上。如果滾珠絲桿副處于隱蔽的位置，則可采用密封圈防護，密封圈裝在螺母的兩端。接觸式的彈性密封圈采用耐油橡膠或尼龍制成，其內孔做成與絲杠螺紋滾道相配的形狀；接觸式密封圈的防塵效果好，但由于存在接觸壓力，使摩擦力矩略有增加。非接觸式密封圈又稱迷宮式密封圈，它采用硬質塑料制成，其內孔與絲杠螺紋滾道的形狀相反，并稍有間隙，這樣可避免摩擦力矩，但防塵效果差。工作中應避免碰擊防護裝置，防護裝置一有損壞應及時更換。 (2)滾珠絲杠副的潤滑 潤滑劑可提高耐磨性及傳動效率。潤滑劑可分為潤滑油和潤滑脂兩大類。潤滑油一般為全損耗系統(tǒng)用油：潤滑脂可采用鋰基潤滑脂。潤滑脂一般加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間內，而潤滑油則經(jīng)過殼體上的油孔注入螺母的空間內。每半年對滾珠絲杠上的潤滑脂更換一次清洗絲杠上的舊潤滑脂，涂上新的潤滑脂。用潤滑油潤滑的滾珠絲杠副，可在每次機床工作前加油一次。2.4.3滾珠絲杠副在高速數(shù)控機床上的應用高速加工是面向21世紀的一項高新技術，它以高效率、高精度和高表面質量為基本特征，在航天航空、汽車工業(yè)、模具制造、光電工程和儀器儀表等行業(yè)中獲得了越來越廣泛的應用，并已取得了重大的技術經(jīng)濟效益，是當代先進制造技術的重要組成部分。為了實現(xiàn)高速加工，首先要有高速數(shù)控機床。高速數(shù)控機床必須同時具有高速主軸系統(tǒng)和高速進給系統(tǒng)，才能實現(xiàn)材料切削過程的高速化。為了實現(xiàn)高速進給，國內外有關制造廠商不斷采取措施，提高滾珠絲杠的高速性能。主要措施有：1)適當加大絲杠的轉速、導程和螺紋頭數(shù)。目前常用大導程滾珠絲杠名義直徑與導程的匹配為：40mm20mm，50mm25mm，50mm30mm等，其進給速度均可達到60m/min以上。為了提高滾珠絲杠的剛度和承載能力，大導程滾珠絲杠 一般采用雙頭螺紋，以提高滾珠的有效承載圈數(shù)。 2)改進結構，提高滾珠運動的流暢性。改進滾珠循環(huán)反向裝置，優(yōu)化回珠槽的曲線參數(shù)，采用三維造型的導珠管和回珠器，真正做到沿著內螺紋的導程角方向將滾珠引進螺母體中，使?jié)L珠運動的方向與滾道相切而不是相交。這樣可把沖擊損耗和噪聲減至最小。 3)采用“空心強冷”技術。高速滾珠絲杠在運行時由于摩擦產(chǎn)生高溫，造成絲杠的熱變形，直接影響高速機床的加工精度。采用“空心強冷”技術，就是將恒溫切削液通入空心絲杠的孔中，對滾珠絲杠進行強制冷卻，保持滾珠副溫度的恒定。這個措施是提高中、大型滾珠絲杠高速性能和工作精度的有效途徑。 4)對于大行程的高速進給系統(tǒng)，可采用絲杠固定、螺母旋轉的傳動方式。此時，螺母一邊轉動、一邊沿固定的絲杠作軸向移動，由于絲杠不動，可避免受臨界轉速的限制，避免了細長滾珠絲杠高速運轉時出現(xiàn)的種種問題。螺母慣性小、運動靈活，可實現(xiàn)的轉速高。 5)進一步提高滾珠絲杠的制造質量。通過采用上述種種措施后，可在一定程度上克服傳統(tǒng)滾珠絲杠存在的一些問題。日本和瑞士在滾珠絲杠高速化方面一直處于國際領先地位，其最大快速移動速度可達60m/min，個別情況下甚至可達90m/min，加速度可達15m/s2。由于滾珠絲杠歷史悠久、工藝成熟、應用廣泛、成本較低，因此在中等載荷、進給速度要求并不十分高、行程范圍不太大(小于45m)的一般高速加工中心和其他經(jīng)濟型高速數(shù)控機床上仍然經(jīng)常被采用?？?結滾珠絲杠副是將回轉運動轉化為直線運動，或將直線運動轉化為回轉運動的理想的產(chǎn)品。滾珠絲杠副是由絲杠、螺母、滾珠等零件組成的機械元件，其作用是將旋轉運動轉變?yōu)橹本€運動或將直線運動轉變?yōu)樾D運動，它是傳統(tǒng)滑動絲杠的進一步延伸發(fā)展。這一發(fā)展的深刻意義如同滾動軸承對滑動軸承所帶來得改變一樣。滾珠絲杠為適應各種用途，提供了標準化種類繁多的產(chǎn)品。滾珠的循環(huán)方式有循環(huán)導管式、循環(huán)器式、端蓋式。預壓方式有定位預壓（雙螺母方式、位預壓方式）、定壓預壓。可根據(jù)用途選擇適當類型。滾珠絲杠螺母副的特點1傳動效率高達85%98%，是普通滑動絲杠的24倍，2摩擦阻力小:靜摩擦阻力及動靜摩擦阻力差值小，采用它是提高進給系統(tǒng)靈敏度、定位精度和防止爬行的有效措施之一；3傳動精度高，可消除傳動間隙，實現(xiàn)無間隙傳動；由于效率高，無自鎖能力，故對于垂直使用的情況，應增加自鎖裝置。4動力更省驅動力矩僅為滑動絲杠副的1/3，具有較高的運動效率，可以更加省電。5、高精度的保證滾珠絲杠副都是由高水平的機械設備連貫生產(chǎn)出來的，制作精度更高。6、微進給可能滾珠絲杠副由于是利用滾珠運動，所以啟動力矩極小，不會出現(xiàn)滑動運動那樣的爬行現(xiàn)象，能保證實現(xiàn)精確的微進給。7、無側隙、剛性高滾珠絲杠副可以加預壓，由于預壓力可使軸向間隙達到負值，進而得到較高的剛性。8、高速進給滾珠絲杠副由于運動效率高、發(fā)熱小，所以可實現(xiàn)高速進給(運動) 。由于滾珠絲杠副具有高效率、高精度、高剛度等特點，被廣泛應用于機械、航天、航空、核工業(yè)等領域?，F(xiàn)在，滾珠絲杠副已成為機械傳動與定位的首選部件。致 謝論文能順利完成，是因為在設計當中我得到了許多人的幫助。首先非常感謝我的指導教師汪華娟。從課題的選取、研究、到總體設計的結束。她都幫助我解決了不少困難。為了我們的畢業(yè)設計，她到處給我們找資料，鼓氣。在設計中我遇到的一個大問題就是沒有設計電腦，汪老師就把學校的設備給我們拿出來搞設計。我羨慕汪老師，為了帶我們畢業(yè)生搞設計，她天天都要學習。每個學生的課題不一樣，但是他對每一個課題都要有獨到的見解。她平易近人，鼓勵我們積極的投入到設計中。隨時監(jiān)導我們的設計。在此，我向你表示我真誠的謝意！工程實訓中心的許多老師從設計的開始到我們的畢業(yè)論文的結束，教我們的機床操作。在設計中還有幫助我的身邊同學。在此，我感謝幫助我的人。當然還有我的父母。10多年的默默辛勞，我要對你們說：“你們的付出是偉大的，你們的付出沒有白費，因為我很爭氣。”感謝我的老師，他們嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；他們循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。 感謝我的老師，這片論文的每個實驗細節(jié)和每個數(shù)據(jù)，都離不開你的細心指導。而你開開朗的個性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很快的融入我們這個新的實驗室. 感謝我的室友們，從遙遠的家來到這個陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。三年了，仿佛就在昨天。三年里，我們沒有紅過臉，沒有吵過嘴，沒有發(fā)生上大學前所擔心的任何不開心的事情。只是今后大家就難得再聚在一起吃每年元旦那頓飯了吧，沒關系，各奔前程，大家珍重。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！參考文獻1許鎮(zhèn)宇.機械零件.北京：高等教育出版社，1983；2孔慶復.計算機輔助設計與制造.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1994；3雷宏.機械工程基礎.哈爾濱：黑龍江出版社 2002；4王中發(fā).實用機械設計.北京：北京理工大學出版社 1998；5 唐宗軍.機械制造基礎.大連：機械工業(yè)出版社 1997；6吳祖育，秦鵬飛.數(shù)控機床.上海：上?？茖W技術出版社 2003；7許翔泰，劉艷芳. 數(shù)控加工編程實用技術.北京：機械工業(yè)出版社2000；8吳明友.數(shù)控機床加工技術 東南大學出版社.江蘇：2000；9王寶成.現(xiàn)代數(shù)控機床.天津：天津科學技術出版社，2000；10廖效果，朱啟俅.數(shù)字控制機床.江西：華中科技大學出版社，2002；11王衛(wèi)兵.數(shù)控編程100例.機械工業(yè)出版社，2004；12張樹森.機械工程學.遼寧；東北大學出版社，2001；13應云天.俄文翻譯手冊.北京：高等教育出版社，1999；14金蓓.數(shù)控加工的編程技巧.航空精密制造技術.成都：2002，2；15 鄧星鐘. 機電傳動控制(第三版). 武漢: 華中科技大學出版社, 2001付：外文翻譯 電火花加工 電火花加工法對加工超韌性的導電材料（如新的太空合金）特別有價值。這些金屬很難用常規(guī)方法加工，用常規(guī)的切削刀具不可能加工極其復雜的形狀，電火花加工使之變得相對簡單了。在金屬切削工業(yè)中，這種加工方法正不斷尋找新的應用領域。塑料工業(yè)已廣泛使用這種方法，如在鋼制模具上加工幾乎是任何形狀的模腔。 電火花加工法是一種受控制的金屬切削技術，它使用電火花切除（侵蝕）工件上的多余金屬，工件在切削后的形狀與刀具（電極）相反。切削刀具用導電材料（通常是碳）制造。電極形狀與所需型腔想匹配。工件與電極都浸在不導電的液體里，這種液體通常是輕潤滑油。它應當是點的不良導體或絕緣體。 用伺服機構是電極和工件間的保持0.00050.001英寸（0.010.02mm）的間隙，以阻止他們相互接觸。頻率為20000Hz左右的低電壓大電流的直流電加到電極上，這些電脈沖引起火花，跳過電極與工件的見的不導電的液體間隙。在火花沖擊的局部區(qū)域，產(chǎn)生了大量的熱量，金屬融化了，從工件表面噴出融化金屬的小粒子。不斷循環(huán)著的不導電的液體，將侵蝕下來的金屬粒子帶走，同時也有助于驅散火花產(chǎn)生的熱量。 在最近幾年，電火花加工的主要進步是降低了它加工后的表面粗糙度。用低的金屬切除率時，表面粗糙度可達24vin.(0.050.10vin)。用高的金屬切除率如高達15in3/h(245.8cm3/h)時，表面粗糙度為1000vin.(25vm)。 需要的表面粗糙度的類型，決定了能使用的安培數(shù),電容,頻率和電壓值。快速切除金屬（粗切削）時，用大電流,低頻率,高電容和最小的間隙電壓。緩慢切除金屬（精切削）和需獲得高的表面光潔度時，用小電流,高頻率,低電容和最高的間隙電壓。 與常規(guī)機加工方法相比，電火花加工有許多優(yōu)點。 1 . 不論硬度高低，只要是導電材料都能對其進行切削。對用常規(guī)方法極難切削的硬質合金和超韌性的太空合金，電火化加工特別有價值。 2 . 工件可在淬火狀態(tài)下加工，因克服了由淬火引起的變形問題。 3 . 很容易將斷在工件中的絲錐和鉆頭除。 4 . 由于刀具（電極）從未與工件接觸過，故工件中不會產(chǎn)生應