數控機床進給模塊之機械部件的裝配（.doc

數控機床進給模塊之機械部件裝配一進給傳動系統(tǒng)圖縱向和橫向進給傳動系統(tǒng)圖二 系統(tǒng)圖的主要構造和功用 電動機：1. 步進電動機步進電動機是一種將電脈沖信號轉換成機械角位移的驅動元件。步進電動機是一種特殊的電動機，一般電動機通電后都是連續(xù)轉動的，而步進電動機則有定位與運轉兩種狀態(tài)。當有一個電脈沖輸入時，步進電動機就回轉一個固定的角度，這角度稱為步距角，一個步距角就是一步，所以這種電動機稱為步進電動機。又由于它輸入的是脈沖電流，也稱作脈沖電動機。當電脈沖連續(xù)不斷地輸入，步進電動機便跟隨脈沖一步一步地轉動，步進電動機的角位移量和輸入的脈沖個數嚴格成正比例，在時間上與輸入脈沖同步。因此，只需控制輸入脈沖的數量、頻率及電動機繞組的通電順序，便可獲得所需轉角、轉速和方向。在無脈沖輸入時，步進電動機的轉子保持原有位置，處于定位狀態(tài)。步進電動機的調速范圍廣、慣量小、靈敏度高、輸出轉角能夠控制，而且有一定的精度，常用作開環(huán)進給伺服系統(tǒng)的驅動元件。與閉壞系統(tǒng)相比，它沒有位置速度反饋回路，控制系統(tǒng)簡單，成本大大降低，與機床配接容易，使用方便，因而在對精度、速度要求不十分高的中小型數控機床上得到了廣泛地應用。 2. 直流伺服電動機 由于數控機床對進給伺服驅動裝置的要求較高，而直流電動機具有良好的調速特性，因此在半閉壞、閉壞伺服控制系統(tǒng)中，得到較廣泛地使用。直流進給伺服電動機就其工作原理來說，雖然與普通直流電動機相同。然而，由于機械加工的特殊要求，一般的直流電動機是不能滿足需要的。首先，一般直流電動機轉子的轉動慣量過大，而其輸出轉矩則相對較小。這樣，它的動態(tài)特性就比較差，尤其在低速運轉條件下，這個缺點就更突出。在進給伺服機構中使用的是經過改進結構，提高其特性的大功率直流伺服電動機，主要有以下兩種類型：（1）小慣量直流電動機。主要結構特點是其轉子的轉動慣量盡可能小，因此在結構上與普通電動機的最大不同是轉子做成細長形且光滑無槽。以此表現為轉子的轉動慣量小，僅為普通直流電動機的1/10左右。因此，響應特別快，機電時間常數可以小于10 ms，與普通直流電動機相比，轉矩與慣量之比要大出4050倍。且調速范圍大，運轉平穩(wěn)，適用于頻繁起動與制動，要求有快速響應（如數控鉆床、沖床等點定位）的場合。但由于其過載能力低，并且電動機的自身慣量比機床相應運動部件的慣量小，因此應用時都要經過一對中間齒輪副，才能與絲杠相連接，在某些場合也限制了它廣泛地使用。（2）大慣量直流電動機。又稱寬調速直流電動機，是在小慣量電動機的基礎上發(fā)展起來的。在結構上和常規(guī)的直流電動機相似，其工作原理相同。當電樞線圈通過直流電流時，就會在定子磁場的作用下，產生帶動負載旋轉的電轉矩。小慣量電動機是從減小電動機轉動轉量來提高電動機的快速性，而大慣量電動機則是在維持一般直流電動機轉動慣量的前提下，盡量提高轉矩的方法來改善其動態(tài)特性。它既具有一般直流電動機便于調速、機械特性較好的優(yōu)點，又具有小慣量直流電動機的快速響應性能。因此，可歸納為以下特點： 1）轉子慣量大。這種電動機的轉子具有較大的慣量，容易與機床匹配。可以和機床的進給絲杠直接連接，省掉了減速機構，故可使機床結構簡單，即避免了齒輪等傳動機構產生的噪聲和振動，又提高了加工精度。 2）低速性能好。這種電動機低速時輸出轉矩大，能滿足數控機床經常在低速進給時進給量大、轉矩輸出大的特點，如能在1 r/min甚至0.1 r/min下平穩(wěn)運轉。 3）過載能力強、動態(tài)響應好。由于大慣量直流電動機的轉子有槽，熱容量大，同時采用了冷卻措施后，提高了散熱能力。因此可以過載運行30分鐘。另外，電動機的定子采用矯頑力很高的鐵氧體永磁材料，可使電動機過載10倍而不會去磁，這就顯著地提高了電動機的瞬間加速力矩，改善了動態(tài)響應，加減速特性好。 4）調速范圍寬。這種電動機機械特性和調速特性的線性度好，所以調速范圍寬而運轉平穩(wěn)。一般調速范圍可達110000以上。 大慣量直流電動機盡管有上述優(yōu)點，但仍有不如其它驅動元件的地方，如運行調整不如步進電動機簡便；快速響應性能不如小慣量電動機。這種驅動系統(tǒng)可直接接有高精度檢測元件，如一些測量轉速和轉角等檢測元件，實現半閉壞、閉環(huán)伺服系統(tǒng)的精確定位。 3. 交流伺服電動機 盡管直流伺服電動機具有優(yōu)良的調速性能，但直流電動機存在著不可避免的缺點：它的電刷和換向器易磨損，需經常維護；另外換向時易產生火花，使電機的最高轉速受到限制，也使應用環(huán)境受到限制。而且，直流電動機結構復雜，制造成本高。隨著大規(guī)模集成電路、計算機控制技術及現代控制理論的發(fā)展與應用，80年代交流伺服驅動技術取得了突破性地進展，使得交流伺服電動機具備了調速范圍寬、穩(wěn)速、精度高、動態(tài)響應快以及其它良好的技術性能。交流電動機轉子慣量較直流電動機小，動態(tài)響應更好，在一般同樣體積下，交流電動機的輸出功率可比直流電動機提高10%70%，因此交流電動機可選得大一些，以達到更高的電壓與轉速。交流伺服電動機采用了全封閉無刷構造，不需要定期檢查與維修定子，省去了鑄造件殼體，比直流電動機在外形尺寸上減少了50%，重量減輕近60%，轉子慣量減至20%。定子鐵芯較一般電動機開槽多且深，絕緣可靠，磁場均勻。還可對定子鐵芯直接冷卻，散熱效果好。因而傳給機械部分的熱量少，提高了整個系統(tǒng)的可靠性。轉子采用具有精密磁極形狀的永久磁鐵，可得到高的轉矩/慣量比。因此交流伺服電動機可得到比直流伺服電動機更硬的機械性能和寬的調速范圍，交流伺服以其高的性能、大容量得到了廣泛地應用。交流伺服電動機提高性能的關鍵在于解決對交流電動機的調速控制與驅動。對交流伺服電動機的調速，目前用得較多的是計算機對交流電動機磁場作矢量變換控制，其基本原理是把交流電動機等效為直流電動機，從而使交流電動機像直流電動機一樣進行有效地控制。 數控進給傳動結構：在數控機床進給驅動系統(tǒng)中常用的機械傳動裝置主要有：滾珠絲杠螺母副、靜壓蝸桿-蝸母條、預加載荷雙齒輪-齒條及雙導程蝸桿等。1. 滾珠絲杠螺母副傳動為了提高數控機床進給系統(tǒng)的快速響應性能和運動精度，必須減少運動件的摩擦阻力和動靜摩擦力之差。為此，在中小型數控機床中，滾珠絲杠螺母副是采用最普遍的結構。(1）滾珠絲杠副的工作原理。滾珠絲杠副是回轉運動與直線運動相互轉換的新型傳動裝置，是在絲杠和螺母之間以滾珠為滾動體的螺旋傳動元件。其結構原理示意如圖，圖中絲杠和螺母上都加工有弧形螺旋槽，將它們套裝在一起時，這兩個圓弧形的螺旋槽對合起來就形成了螺旋滾道，并在滾道內裝滿滾珠。當絲杠相對于螺母旋轉時，滾珠則既自轉又沿著滾道流動。為了防止?jié)L珠從螺母中滾出來，在螺母的滾道兩端用返回裝置（又稱回珠器）連接起來，使?jié)L珠滾動數圈后離開滾道，通過返回裝置返回其入口繼續(xù)參加工作，如此往復循環(huán)滾動。（2）滾珠絲杠副的特點。由以上滾珠絲杠螺母副傳動的工作過程，可以明顯看出滾動絲杠副的絲杠與螺母之間是通過滾珠來傳遞運動的，使之成為滾動摩擦，這是滾珠絲杠區(qū)別于普通滑動絲杠的關鍵所在，其特點主要有以下幾點：1）傳動效率高。滾珠絲杠副的傳動效率高達95%98%，是普通梯形絲杠的34倍，功率消耗減少2/33/4.2）靈敏度高、傳動平穩(wěn)。由于是滾動摩擦，動靜摩擦系數相差極小。因此低速不易爬行，高速傳動平穩(wěn)。 3）定位精度高、傳動剛度高。用多種方法可以消除絲杠螺母的軸向間隙，使反向無空行程，定位精度高，適當預緊后，還可以提高軸向剛度。 4）不能自鎖、有可逆性。即能將旋轉運動轉換成直線運動，也能將直線運動轉換成旋轉運動。因此絲杠在垂直狀態(tài)使用時，應增加制動裝置或平衡塊。 5）制造成本高。滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度及表面粗糙度等要求高，制造工藝較復雜，成本高。（3）滾珠絲杠副的循環(huán)方式。常用的循環(huán)方式有兩種：滾珠在循環(huán)反向過程中，與絲杠滾道脫離接觸的稱為外循環(huán)；而在整個循環(huán)過程中，滾珠始終與絲杠各表面保持接觸的稱為內循環(huán)。 外循環(huán)回流方式 內循環(huán)回流方式1）、外循環(huán)外循環(huán)是滾珠在循環(huán)過程結束后通過螺母外表的螺旋槽或插管返回絲杠螺母間重新進入循環(huán)。如圖3-7所示，外循環(huán)滾珠絲杠螺母副按滾珠循環(huán)時的返回方式主要有端蓋式、插管埋入式、插管突出式和螺旋槽式。如圖3-7（a）所示為端蓋式。在螺母末端加工出以縱向孔，作為滾珠的回程管道，螺母兩端的蓋板上開有滾珠的回程口，滾珠由此進入回程管，形成循環(huán)。如圖3-7（b）所示為插管式。它用彎管作為返回管道，在螺母外圓上裝有螺旋形的插管口，其兩端接入滾珠螺母工作始末兩端孔中，以引導滾珠通過插管，形成滾珠的多圈循環(huán)鏈。這種形式結構簡單，工藝性好，承載能力較高，但徑向尺寸較大。目前應用最為廣泛，也可用于重載傳動系統(tǒng)中。如圖3-7（c）所示為螺旋槽式。它在螺母的外圓上銑出螺旋槽，槽的兩端鉆出通孔并與螺紋管道相切，形成返回通道，這種結構徑向尺寸較小，但制造較復雜。2）、內循環(huán)如圖3-8所示為內循環(huán)滾珠絲杠。內循環(huán)均采用反向器實現滾珠循環(huán)，它靠螺母上安裝的反向器接通相鄰兩滾道，形成一個閉合的循環(huán)回路，使?jié)L珠成單圈循環(huán)。反向器2的數目與滾珠圈數相等，一般有24個，且沿圓周等分分布。這種類型的結構緊湊，剛度好，滾珠流通性好，摩擦損失小效率高；適用于高靈敏、高精度的進給系統(tǒng)，不宜用于重載傳動，且制造較困難。反向器有兩種類型：圓柱凸鍵反向器和扁圓鑲塊反向器。如圖3-8（a）所示為圓柱凸鍵反向器，他的圓柱部分嵌入螺母內，端部開有反向槽。反向槽靠圓柱外圓面及其上端的圓鍵定位，以保證對準螺紋滾道方向。如圖3-8（b）所示為扁圓鑲塊反向器，反向器為一般圓頭平鍵形鑲塊，鑲塊嵌入螺母的切槽中，其端部開有反向槽，用鑲塊的外輪廓定位。兩種反向器比較，后者尺寸較小，從而減小了螺母的徑向尺寸及縮短了軸向尺寸。但這種反向器的外輪廓和螺母上的切槽尺寸精度要求較高。滾珠絲杠的螺旋滾道型面螺旋滾道型面（即滾道法向截形）的形狀有多種，常見的截形有單圓弧型面和雙圓弧型面兩種。如圖3-9所示為螺旋滾道型面的簡圖，圖中鋼球與滾道表面在接觸點處的公法線與螺紋軸線的垂線間的夾角稱為接觸角，理想接觸角=45。（4）滾珠絲杠副軸向間隙調整和預緊方法滾珠絲杠副的軸向間隙，是指負載時滾珠與滾道型面接觸的彈性變形所引起的螺母位移量和螺母原有間隙的總和，它直接影響其傳動剛度和精度。（5）滾珠絲杠副的使用防護。滾珠絲杠副和其它滾動摩擦的傳動元件一樣，如有硬質的灰塵或切屑等臟物落進滾道，就會妨礙滾珠的運轉并加速磨損，因此有效地防護密封和保持潤滑油的清潔就顯得十分必要。常用的防塵密封裝置有密封圈和防護罩相結合，密封圈系在滾珠螺母的兩端，和絲杠直接接觸，其材料有毛氈圈、耐油橡皮或尼龍等，防塵效果好。但有接觸壓力、摩擦力矩增加的現象，所以有時采用非接觸式、由聚氯乙烯等塑料制成的迷宮密封圈。對于暴露在外面的絲杠一般采用伸縮套筒式、折疊式的塑料或人造革等形式的防護罩，以防止空氣中塵埃或粘附在絲杠表面。滾珠絲杠副和普通滑動絲杠螺母副一樣，要用潤滑劑來提高耐磨性及傳動效率。潤滑劑可分為潤滑油或潤滑脂兩大類。潤滑油可采用一般機械油或90180號透平油或140號主軸油，經過殼體上的油孔而注入螺紋的空間內。潤滑脂可采用鋰基油脂，油脂則加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間內。2. 其它進給傳動機構（1）靜壓蝸桿-蝸母條傳動。蝸桿-蝸母條機構是絲杠螺母機構的一種特殊形式，蝸桿可看作長度很短的絲杠，蝸母條則可看作一個很長的螺母沿軸向剖開后的一部分。液體靜壓蝸桿-蝸母條機構是在蝸桿-蝸母條的嚙合齒面間注入壓力油，以形成一定厚度的油膜，使兩嚙合面形成液體摩擦，特別適宜重型數控機床的進給傳動系統(tǒng)。進給伺服電動機通過聯軸器與蝸桿相聯，產生旋轉運動。蝸母條與運動部件（工作臺）相聯，以獲得往復直線運動。這種形式常用于龍門式銑床的工作臺進給驅動。（2）雙齒輪-齒條傳動。齒輪-齒條是行程較長的大型數控機床上常用的進給傳動形式。適用于傳動剛性要求高，傳動精度不太高的場合。采用齒輪-齒條傳動時，必須采取消除齒側間隙的措施。通常采用兩個齒輪2，3與齒條嚙合的方法，專用的預加載機構使兩齒輪以相反方向預轉過微小的角度，使兩齒輪分別與齒條的兩側齒面貼緊，從而消除間隙。（3）雙導程蝸桿傳動。為了擴大工藝范圍，提高生產效率，數控機床除了直線進給運動之外，還有圓周進給運動?？捎苫剞D工作臺來實現，其進給傳動一般采用蝸輪-蝸桿傳動。用于這種傳動的蝸輪-蝸桿除應有較高的制造精度和裝配精度外，還要采取一定的措施來消除蝸輪-蝸桿副的傳動間隙，通常的方法是雙導程蝸桿傳動。它的嚙合原理與普通蝸桿-蝸輪傳動無本質的差別，區(qū)別在于蝸桿的左右齒面具有不同的節(jié)距（導程），而同側齒面的節(jié)距（導程）是相等的，各齒中間點節(jié)距L0（導程）也是相等的。如左側齒面的節(jié)距為Ll = L0 -L時，而右側齒面的節(jié)距為Lr = L0 +L，比左側都大了2L的數值，這就會造成蝸桿的齒面從左到右逐漸變厚。與之嚙合的蝸桿則和普通蝸輪一樣，當蝸桿沿軸向向左移動時，嚙合間隙逐漸減小直至消除。3、進給傳動導軌導軌是伺服進給系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)之一，它對數控機床的剛度、精度與精度保持性等有著重要地影響，現代數控機床的導軌，對導向精度、精度保持性、摩擦特性、運動平穩(wěn)性和靈敏度都有更高地要求，在材料和結構上起了“質”地變化，已不同于普通機床的導軌。 1. 塑料滑動導軌為了進一步降低普通滑動導軌的摩擦系數，防止低速爬行，提高定位精度，為此在數控機床上普遍采用塑料作為滑動導軌的材料，使原來鑄鐵-鑄鐵的滑動變?yōu)殍T鐵-塑料或鋼-塑料的滑動。（1）塑料軟帶。也稱聚四氟乙烯導軌軟帶，導軌材料是以聚四氟乙烯為基體，加入青銅粉、二硫化鉬和石墨等填充劑混合燒結，并做成軟帶狀，厚度約1.2mm。塑料軟帶用特殊的粘結劑粘貼在短的或動導軌上，它不受導軌形狀的限制，各種組合形狀的滑動導軌均可粘貼；導軌各個面，包括下壓板面和鑲條也均可以粘貼。由于這類導軌軟帶采用粘貼的方法，習慣上也稱為“貼塑導軌”。（2）塑料涂層。是以環(huán)氧樹脂為基體，加入鐵粉、二硫化鉬和膠體石墨，加入增塑劑，混合成液膏狀為一組份，與固化劑為另一組份，而組成的雙組份塑料涂層。由于這類涂層導軌采用涂刮或注入膏狀塑料的方法，習慣上也稱為“涂塑導軌”或“注塑導軌”。（3）塑料導軌的特點。1)摩擦特性好。實驗表明，鑄鐵-淬火鋼或鑄鐵-鑄鐵導軌副的動、靜摩擦系數相差較大，近一倍。而金屬-聚四氟乙烯導軌軟帶（Turcite-B、TSF）的動、靜摩擦系數基本不變，而且摩擦系數很低。這種良好的摩擦特性能防止低速爬行，使機床運行平穩(wěn)，以獲得高的定位精度。2)耐磨性好。除摩擦系數低外，塑料材料中含有青銅、二硫化鉬和石墨，因此其本身具有自潤滑作用，對潤滑油的供油量要求不高，采用間歇式供油即可。另外，塑料質地較軟，即使嵌入細小的金屬碎屑、灰塵等，也不致于損傷金屬導軌面和軟帶本身，可延長導軌的使用壽命。 3)減振性好。塑料的阻尼性能好，其減振消聲的性能對提高摩擦副的相對運動速度有很大的意義。 4)工藝性好?？山档蛯λ芰辖Y合的金屬基體的硬度和表面質量，而且塑料易于加工（銑、刨、磨、刮），使導軌副接觸面獲得良好的表面質量。 除此之外，塑料導軌還以其良好的經濟性、結構簡單、成本低，目前在數控機床上得到廣泛地使用。 2. 滾動導軌滾動導軌是在導軌工作面之間安裝滾動體（滾珠、滾柱和滾針），與滾珠絲杠的工作原理類似，使兩導軌面之間形成的摩擦為滾動摩擦。動、靜摩擦系數相差極小，幾乎不受運動速度變化的影響。直線滾動導軌是目前最流行的一種新形式。直線滾動導軌主要由導軌體、滑塊、滾珠、保持器、端蓋等組成。生產廠把滾動導軌的預緊力調整適當，成組安裝，所以這種導軌又稱為單元式直線滾動導軌。使用時，導軌固定在不運動部件上，滑塊固定在運動部件上。當滑塊沿導軌體移動時，滾珠在導軌和滑塊之間的圓弧直槽內滾動，并通過端蓋內的滾道，從工作負荷區(qū)到非工作負荷區(qū)，然后再滾動到工作負荷區(qū)，不斷循環(huán)，從而把導軌體和滑塊之間的移動變成了滾珠的滾動。為防止灰塵和臟物進入導軌滾道，滑塊兩端及下部均裝有塑料密封墊，滑塊還有潤滑油注油杯。滾動導軌的最大優(yōu)點是摩擦系數小，比塑料導軌還?。贿\動輕便靈活，靈敏度高；低速運動平穩(wěn)性好，不會產生爬行現象，定位精度高；耐磨性好，磨損小，精度保持性好；且潤滑系統(tǒng)簡單，為此滾動導軌在數控機床上得到普遍地應用。但是，滾動導軌的抗振性較差，結構復雜，對臟物較敏感，必須要有良好的防護措施。3. 靜壓導軌靜壓導軌是在兩個相對運動的導軌面間通入壓力油，使運動件浮起。工作過程中，導軌面上油腔中的油壓能隨著外加負載的變化自動調節(jié)，以平衡外負荷，保證導軌面始終處于純液體摩擦狀態(tài)。靜壓導軌的摩擦系數極?。s為0.0005），功率消耗少，由于系統(tǒng)液體摩擦，故導軌不會磨損，因而導軌的精度保持性好，壽命長。油膜厚度幾乎不受速度的影響，油膜承載能力大、剛性好、吸振性良好，導軌運行平穩(wěn)，既無爬行，也不產生振動。但靜壓導軌結構復雜，并需要有一個具有良好過濾效果的液壓裝置，制造成本較高。目前，靜壓導軌較多地應用在大型、重型數控機床上。三、數控機床對傳動系統(tǒng)的要求為確保數控機床進給系統(tǒng)的傳動精度和工作平穩(wěn)性等，在設計機械傳動裝置時，提出如下要求。1、高傳動精度與定位精度數控機床進給傳動裝置的傳動精度和定位精度對零件的加工精度起著關鍵性的作用，對采用步進電動機驅動的開環(huán)控制系統(tǒng)尤其如此。無論對點位、直線控制系統(tǒng)，還是輪廓控制系統(tǒng)，傳動精度和定位精度都是表征數控機床性能的主要指標。設計中，通過在進給傳動鏈中加入減速齒輪，以減小脈沖當量，預緊傳動滾珠絲杠，消除齒輪、蝸輪等傳動件的間隙等辦法，可達到提高傳動精度和定位精度的目的。由此可見，機床本身的精度，尤其是伺服傳動鏈和伺服傳動機構的精度，是影響工作精度的主要因素。2寬的進給調速范圍伺服進給系統(tǒng)在承擔全部工作負載的條件下，應具有很寬的調速范圍，以適應各種工件材料、尺寸和刀具等變化的需要，工作進給速度范圍可達36000mm/min。為了完成精密定位，伺服系統(tǒng)的低速趨近速度達0.1mm/min；為了縮短輔助時間，提高加工效率，快速移動速度應高達15m/min。在多坐標聯動的數控機床上，合成速度維持常數，是保證表面粗糙度要求的重要條件；為保證較高的輪廓精度，各坐標方向的運動速度也要配合適當；這是對數控系統(tǒng)和伺服進給系統(tǒng)提出的共同要求。3響應速度要快所謂快速響應特性是指進給系統(tǒng)對指令輸入信號的響應速度及瞬態(tài)過程結束的迅速程度，即跟蹤指令信號的響應要快；定位速度和輪廓切削進給速度要滿足要求；工作臺應能在規(guī)定的速度范圍內靈敏而精確地跟蹤指令，進行單步或連續(xù)移動，在運行時不出現丟步或多步現象。進給系統(tǒng)響應速度的大小不僅影響機床的加工效率，而且影響加工精度。設計中應使機床工作臺及其傳動機構的剛度、間隙、摩擦以及轉動慣量盡可能達到最佳值，以提高進給系統(tǒng)的快速響應特性。4無間隙傳動進給系統(tǒng)的傳動間隙一般指反向間隙，即反向死區(qū)誤差，它存在于整個傳動鏈的各傳動副中，直接影響數控機床的加工精度；因此，應盡量消除傳動間隙，減小反向死區(qū)誤差。設計中可采用消除間隙的軸節(jié)及有消除間隙措施的傳動副等方法。5、穩(wěn)定性好、壽命長穩(wěn)定性是伺服進給系統(tǒng)能夠正常工作的最基本的條件，特別是在低速進給情況下不產生爬行，并能適應外加負載的變化而不發(fā)生共振。穩(wěn)定性與系統(tǒng)的慣性、剛性、阻尼及增益等都有關系，適當選擇各項參數，并能達到最佳的工作性能，是伺服系統(tǒng)設計的目標。所謂進給系統(tǒng)的壽命，主要指其保持數控機床傳動精度和定位精度的時間長短，及各傳動部件保持其原來制造精度的能力。設計中各傳動部件應選擇合適的材料及合理的加工工藝與熱處理方法，對于滾珠絲杠和傳動齒輪，必須具有一定的耐磨性和適宜的潤滑方式，以延長其壽命。6大的轉矩輸出機床加工大多在低速時進行重切削，則要求低速時進給驅動要有大的轉矩輸出。為此，需縮短進給驅動傳動鏈，簡化機械結構，增強系統(tǒng)剛性，提高傳動精度。7、機床可逆運行。可逆運行要求能靈活地正反向運行。在加工過程中，機床工作臺處于隨機狀態(tài)，根據加工軌跡的要求，隨時都可能實現正向或反向運動。同時要求在方向變化時，不應有反向間隙和運動的損失。從能量角度看，應該實現能量的可逆轉換，即在加工運行時，電動機從電網吸收能量變?yōu)闄C械能：在制動時應把電動機的機械慣性能量變?yōu)殡娔芑仞伣o電網，以實現快速制動。8、減小運動慣量 運動部件的慣量對私服機構的啟動和制動特性都有影響尤其是處于高速運轉的零部件，慣量的影響更大。因此在滿足部件強度和剛度的前提下，盡可能減小運動部件的質量，減小旋轉零件的直徑和質量，以減小運動部件的慣量。9、減小摩擦阻力 為了提高數控機床進給系統(tǒng)的快速反應性能和精度，必須減小運動部件的摩擦阻力和動、靜摩擦力之差。為滿足上述要求，在數控機床進給系統(tǒng)中，普遍采用滾珠絲桿螺母副、靜壓絲桿螺母副，滾動導軌、靜壓導軌和塑料導軌。在減小摩擦阻力的同時，還必須考慮傳動部件要有適度的阻尼，以保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（9、10 ： 數控機床的機械結構與維修）10.使用維護方便 數控機床屬高精度自動控制機床，主要用于單件、中小批量、高精度及復雜件的生產加工，機床的開機率相應就高，因此，進給系統(tǒng)的結構設計應便于維護和保養(yǎng)，最大限度地減小維修工作量，以提高機床的利用率。11、高諧振為了提高進給的抗振性，應使機械構件具有較高的固有頻率和合適的阻尼，一般要求進給系統(tǒng)的固有頻率應高于伺服驅動系統(tǒng)的固有頻率23倍。四、進給系統(tǒng)的裝配裝配的概念裝配是按規(guī)定的技術要求,將零件或部件進行配合和聯系,使之成為半成品或成品的工藝過程。整機裝配是生產過程中的最后一個階段 ,它包括裝配、調整、檢驗和試驗等工作 ,且產品的最終質量由裝配保證。裝配工藝配合法的確定裝配的工藝配合法和工作組織形式是根據產品的結構、零件大小、制造精度、生產規(guī)模等因素來選擇的。工藝配合法與尺寸鏈的解算密切相關。選擇工藝配合法需找出裝配的全部尺寸鏈,結合設計要求和制造的經濟性,經過合理的技術計算,把封閉環(huán)的公差值分配給各組成環(huán),確定各環(huán)的公差和極限尺寸。裝配的最終精度,從有關尺寸鏈的解算而獲得。工藝配合法分為四種: (1) 互換裝配法; (2) 選配法; (3) 修配法; (4) 調整法。互換裝配法互換裝配法是在裝配時各配合零件不經修理、選擇或調整即可達到裝配精度的方法。其實質就是用控制零件的加工誤差的方法來保證裝配精度。軍工所目前多為單件小批量生產方式,因而裝配中為保證質量大多數選用互換裝配法。穩(wěn)定平臺中關鍵件縱橫搖的空間正交精度0. 02mm ,同軸度為0. 03mm 和0. 04mm ,就是靠加工予以保證的。重要件方位旋轉關節(jié)(轉動部分波導管和固定部分波導管) 中的主要精度尺寸,是經兩部分波導裝配后,通過精心換算工藝尺寸鏈,靠加工予以保證的。其中尺寸鏈的解算略。選配法(適用于大批量生產方式)選配法是將尺寸鏈中組成環(huán)的公差放大到經濟可行的程度,然后選擇合適的零件進行裝配,以保證規(guī)定的精度。它按形式不同可分為三類:直接選配法、分組選配法和復合選配法,如屏蔽罩等。修配法修配法是在裝配時,根據實際測量的結果,改變尺寸鏈中某預定的修配件(修配環(huán)) 的尺寸,使封閉環(huán)達到規(guī)定的裝配精度的方法。如波導管與法蘭盤、軸與軸承等的配合均采用此法。調整法調整法是將尺寸鏈中組成環(huán)在按經濟加工的加工精度確定公差時,選擇其中一個或幾個適當尺寸的調節(jié)件(調節(jié)環(huán)) 進行調整,來保證規(guī)定的裝配精度要求。這種調整件可起到補償裝配累積誤差的作用,故亦稱補償件。如偏心軸承套、軸承端蓋、鎖緊 螺母等。一、滾珠絲桿螺母副的安裝（1）一端裝推力軸承（固定自由式）如圖a所示，這種安裝方式的承載能力小，軸向剛度低，只適用于短絲杠，一般用于數控機床的調節(jié)或升降臺式數控銑床的立向（垂直）坐標中。（2）一端裝推力軸承，另一端裝深溝球軸承（固定支承式）如圖b所示，這種方式可用于絲杠較長的情況。應將推力軸承遠離液壓馬達等熱源及絲杠上的常用段，以減少絲杠熱變形有影響。（3）兩端裝推力軸承（單推單推式或雙推單推式）如圖c所示，把推力軸承裝在滾珠絲杠的兩端，并施加預緊拉力，這樣做的好處是：這樣有助于提高剛度，絲杠不會因溫升而伸長，從而保持絲杠的精度；減少絲杠因自重引起的彎曲變形；在推力軸承預緊力大于絲杠最大軸向載荷1/3的條件下，絲杠拉壓剛度可提高四倍。但這種安裝方式對絲杠的熱變形較為敏感，軸承的壽命較兩端裝推力軸承及向心球軸承方式低。（4）兩端裝推力軸承及深溝球軸承（固定固定式）如圖d所示，為使提高絲杠的剛度，它的兩端可用雙重支承，即推力軸承加深溝球軸承，并施加預緊拉力。這種結構方式不能精確地預先測定預緊力，預緊力的大小是由絲杠的溫度變形轉化而產生的，絲杠的熱變形轉化為止推軸承的預緊力。但設計時要求提高推力軸承的承載能力和支架剛度。滾珠絲杠的支撐方式(a)僅一端裝推力軸承; (b)一端裝推力軸承，另一端裝深溝球軸承；(c)兩端裝推力軸承; (d)兩端裝推力軸承和深溝球軸承近年來出現一種滾珠絲杠軸承，其結構如下圖所示。這是一種能夠承受很大軸向力的特殊角接觸球軸承，與一般角接觸球軸承相比，接觸角增大到600，增加了滾珠的數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兩倍以上，使用極為方便。產品成對出售，而且在出廠時已經選配好內外環(huán)的厚度，裝配調試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調整好的預緊力，使用極為方便。二、電動機與絲桿間的連接數控機床進過傳動對位置精度、快速響應性能、調速范圍有較高的要求：實現進給傳動的電動機主要有三種：步進電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機。目前，步進電動機只用于經濟型數控機床，交流伺服電動機作為比較理想的執(zhí)行元件正逐步替代直流伺服電動機。當采用不同的執(zhí)行元件時，數控機床進給系統(tǒng)會有所不同。電動機與絲桿間的聯接主要有三種形式，如圖所示。1）齒輪傳動方式數控機床在進給傳動裝置中一般采用齒輪傳動副來達到一定的降速要求，由于齒輪存在一定的齒側間隙，會使運動造成反向傳動間隙，對閉環(huán)系統(tǒng)來說，齒側間隙會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，齒輪傳動副常采用消隙機構來盡量減小齒側間隙。2）同步帶輪傳動形式這種聯接形式的結構比較簡單。同步帶輪傳動綜合了帶傳動和鏈傳動的優(yōu)點，可以避免齒輪傳動時引起的振動和噪聲，但只能適用于低轉矩特性要求的場合，安裝時中心距要求嚴格，帶宇帶輪的制造工藝復雜。3）聯軸器傳動型式通常電動機軸宇絲桿之間采用錐環(huán)無鍵聯接或高精度聯軸器聯接，從而使進給系統(tǒng)具有較高的傳動精度和傳動剛