機(jī)床安裝與調(diào)試課件.doc

北京市工業(yè)技師學(xué)院 課件1數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動鏈組件之一聯(lián)軸器作為數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動機(jī)構(gòu)，目前有下述幾種常見連接形式： 電機(jī)與滾珠絲杠直連（目前廣泛用于各類數(shù)控機(jī)床） 電機(jī)與同步帶輪相連接，同步帶輪連接滾珠絲杠。（早期數(shù)控機(jī)床） 電機(jī)與蝸桿連接，蝸桿通過蝸輪副帶動工作臺回轉(zhuǎn)。（用于轉(zhuǎn)臺驅(qū)動）當(dāng)采用連接形式和時，電機(jī)作為主動軸，而滾珠絲杠和蝸桿軸作為被動軸，如何將主動軸上的扭矩精準(zhǔn)的傳遞到被動軸上？目前數(shù)控機(jī)床廣泛采用“彈性聯(lián)軸器”。所謂聯(lián)軸器就是用來連接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動軸和被動軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件。聯(lián)軸器可分為剛性的、和彈性的。剛性的又可分固定式（套筒聯(lián)軸器、凸緣聯(lián)軸器等）可移式（齒輪聯(lián)軸器、十字滑塊聯(lián)軸器及萬向聯(lián)軸器等）剛性聯(lián)軸器的特點：剛性聯(lián)軸器不具有補(bǔ)償被聯(lián)兩軸線相對偏移的能力，也不具有緩沖減震性能；但結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜。只有在載荷平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，能保證被聯(lián)軸線相對偏移極小的情況下，才可選用剛性聯(lián)軸器。彈性聯(lián)軸器的特點：有很好的緩沖性、減震性，承載力適中，更重要的是彈性聯(lián)軸器能夠允許主動軸和被動軸之間存在一定的安裝誤差。2角度誤差平行度誤差間隙誤差彈性聯(lián)軸器根據(jù)結(jié)構(gòu)不同分為： 波紋管式聯(lián)軸器特點：具有超強(qiáng)糾偏性。 順、逆時針回轉(zhuǎn)特性完全相同，可耐高溫、免維護(hù)。適用于小扭矩傳動時，零回轉(zhuǎn)間隙。 梅花聯(lián)軸器特點：工作穩(wěn)定可靠，具有良好的減振、緩沖性能，具有較大的軸向、徑向和角向補(bǔ)償能力，高強(qiáng)度聚氨酯彈性元件耐磨耐油，承載能力大，使用壽命長。適用于中等扭矩傳動時的連接 膜片聯(lián)軸器特點：承載能力大，適用范圍廣，傳遞扭矩范圍可達(dá) 30-8100000N.m 使用壽命長，工作溫度范圍大 ( 最高可達(dá)+280)，可在腐蝕介質(zhì)中工作構(gòu)簡單，易于加工制造，沒有磨損件，不需潤滑，易于維修，震動小、無噪聲?？磕て膹椥宰冃蝸硌a(bǔ)償所聯(lián)兩軸的相對位移。其適用于中等以上扭矩傳動時，傳動精度高，可靠性高，可高溫下運轉(zhuǎn)。 齒形聯(lián)軸器內(nèi)齒和外齒嚙合，其適用于大扭矩傳動時。北京市工業(yè)技師學(xué)院 課件聯(lián)軸器的連接聯(lián)軸器與軸相連時，又可分為不同連接形式。主要有：1.鍵連接傳動扭矩大，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，空間尺寸小，但高速旋轉(zhuǎn)時，其動平衡不好。鍵連接工作原理與普通機(jī)械設(shè)備鍵連接相同2.夾緊式連接結(jié)構(gòu)簡單，成本低，空間尺寸小。但鎖緊力不夠時，會造成連軸器與軸之間軸向打滑?？ňo連接是通過兩端的緊固螺絲，將“開口”閉合，增大卡持力矩。3.脹環(huán)連接傳動力矩大，對相關(guān)加工尺寸要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，聯(lián)軸器體積大。賬環(huán)夾緊工作原理為：通過端蓋鎖緊，當(dāng)壓緊端蓋時，同時壓緊了脹環(huán)，脹環(huán)分內(nèi)圈和外圈，形狀是成錐形的，所以當(dāng)有壓緊力時，它的內(nèi)圈會壓緊在軸上，外圈壓緊在聯(lián)軸器套筒上。這樣完成了軸與聯(lián)軸器的連接。受力變形變形鍵槽鎖緊螺絲壓緊Z1型脹環(huán)受力34十字滑塊式聯(lián)軸器當(dāng)傳遞小扭矩時，通常采用十字滑塊聯(lián)軸器，十字滑塊聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，體積小，安裝容易。同時能夠允許一定的軸線安裝誤差。目前 FANUC 脈沖編碼器常采用十字滑塊連接。聯(lián)軸器的常見故障： 彈性聯(lián)接器彈性聯(lián)接器是數(shù)控機(jī)床廣泛采用的聯(lián)軸器，它能補(bǔ)償因同軸度及垂直度誤差引起的“干涉”現(xiàn)象。在結(jié)構(gòu)允許的條件下，大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)都采用彈性聯(lián)接器結(jié)構(gòu)。但彈性聯(lián)接器裝配時很難把握錐套是否鎖緊，如果錐形套脹開后摩擦力不足，就使絲杠軸頭與電機(jī)軸頭之間產(chǎn)生相對滑移扭轉(zhuǎn)，造成數(shù)控機(jī)床工作運行中，被加工零件的尺寸呈現(xiàn)有規(guī)律的逐漸變化（由小變大或大變?。看蔚淖兓祷旧鲜呛愣ǖ摹Ｈ绻{(diào)整機(jī)床快速進(jìn)給速度后，這個變化量也會起變化，此時 CNC 系統(tǒng)并不報警，因為電動機(jī)轉(zhuǎn)動是正常的，編碼器的反饋也是正常的。一旦機(jī)床出現(xiàn)這種情況，單純靠擰緊兩端螺釘?shù)姆椒ú灰欢ㄗ嘈?。解決方法是設(shè)法鎖緊聯(lián)軸器的彈性錐形套，若錐形套過松，可將錐形套軸向切開一條縫，擰緊兩端的螺釘后，就能徹底消除故障。 剛性聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器目前主要采用聯(lián)軸套加錐銷的聯(lián)接方法，而且大多進(jìn)給電機(jī)軸上都備有平鍵。這種連接，經(jīng)過一段時間使用，圓錐銷開始松動，鍵槽側(cè)面間隙逐漸增大，有時甚至引起錐銷脫落，造成零件加工尺寸不穩(wěn)定。解決的方法有兩種： 采用特制的小頭帶螺紋的圓錐銷，用螺母加彈性墊圈鎖緊，防止圓錐銷因快速轉(zhuǎn)換而引起的松動。該方法能很好地解決圓錐銷松動的問題，同時也減輕了平鍵所承受的扭矩。當(dāng)然，這種方法因圓錐銷小頭有螺母，必須確保聯(lián)軸器有一定的回轉(zhuǎn)空間。 采用兩只一大一小的彈性銷取代圓錐銷連接，這種方法雖然沒有圓錐銷的連接方法精度高，但能很好地解決圓錐銷松動問題，彈性銷具有一定的彈性，能分解部分平鍵承受的扭矩，而且結(jié)構(gòu)緊湊，裝配也十分方便。經(jīng)在維修中應(yīng)用，效果很好。但裝配時要注意，大小彈性銷要求互成 180裝配，否則會影響零件加工的精度。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)，采用伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)與滾珠絲杠連接，一般采用聯(lián)軸器直連、齒形同步帶連接或運用齒輪相連。在許多場合，因結(jié)構(gòu)上的限制，北京市工業(yè)技師學(xué)院 課件5特別是采用了伺服電機(jī)或混合式步進(jìn)電機(jī)后，聯(lián)軸器直連便成為電機(jī)與滾珠絲杠最為常見的連接方法。由于數(shù)控機(jī)床進(jìn)給速度較快，如快進(jìn)、快退的速度有時高達(dá) 20m/min 以上，在整個加工過程中正反轉(zhuǎn)換頻繁。聯(lián)軸器承受的瞬間沖擊較大，容易引起聯(lián)軸器松動和扭轉(zhuǎn)，隨使用時間的增長,其松動和扭轉(zhuǎn)的情況加劇。在實際加工時，主要表現(xiàn)為各方向運動正常、編碼器反饋也正常、系統(tǒng)無報警，而運動值卻始終無法與指令值相符合，加工誤差值越來越大，甚至造成加工的零件報廢。出現(xiàn)這種情況時，建議檢查一下聯(lián)軸器。6聯(lián)軸器英語詞匯Coupling 聯(lián)軸器Torque 力矩Transmission 傳遞Torque transmission 力矩傳遞Damping 抑制，阻尼Vibrations 震蕩Damping of torsion vibrations 抑制扭矩震蕩Compensation 補(bǔ)償Misalignments 不重合Axial misalignments 軸線不重合Compensation for axial, radial and angular shaft misalignments 補(bǔ)償軸向、徑向和角度方向的誤差（不重合度）Axial plug-in 軸插入easy assembly 安裝容易maintenance free 免維護(hù)Flexible 彈性的、柔性的Elastic 彈性的Backlash 反向間隙Backlash-free 無反向間隙Prestress 預(yù)加應(yīng)力Easy blind assembly 便于盲裝，非常容易安裝。Integrated clamping system 綜合卡緊裝置Flange connect 法蘭連接feather keyway according to DIN 6885 標(biāo)準(zhǔn)鍵了連接，遵循 DIN 6885 標(biāo)準(zhǔn)。Finish bore according to ISO fit H7 聯(lián)軸器孔精鏜遵循 ISO 標(biāo)準(zhǔn) H7北京市工業(yè)技師學(xué)院 課件7數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動鏈組件之二滾珠絲杠副滾珠絲杠作為數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動鏈中的重要組成部分，在整個傳動鏈中起著將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動的重要作用。作為數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動（不同于主軸傳動），一般情況是伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器將動力直接傳遞給滾珠絲杠，絲杠旋轉(zhuǎn)帶動絲杠螺母橫向移動，也有的進(jìn)給機(jī)構(gòu)是將動力傳遞給絲杠螺母，絲杠螺母旋轉(zhuǎn)推動絲杠前后移動，完成將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動這一過程。數(shù)控機(jī)床常用絲杠參見圖 s-1 數(shù)控機(jī)床用滾珠絲杠圖 s-11. 滾珠絲杠的特點：那么數(shù)控機(jī)床為什么不象普通機(jī)床那樣使用梯形絲杠呢？我們通過對兩種絲杠的比較，自然會得出結(jié)論。圖 s-2 滾珠絲杠結(jié)構(gòu)圖 s-3 梯形絲杠結(jié)構(gòu)通過上圖 s-2 我們可以看出，滾珠絲杠副絲杠與絲杠螺母之間是滾動摩擦，靠一連續(xù)的滾珠在滾道中產(chǎn)生相對運動，摩擦系數(shù)非常小，可達(dá)到=0.003，在實際應(yīng)用中由于滾珠絲杠是滾動摩擦，所以動態(tài)響應(yīng)快，易于控制，精度高。而從圖 s-3 中我們得知，梯形絲杠是依靠絲母與絲杠之間的油膜產(chǎn)生相對滑動工作的，從機(jī)械原理上講，滑動摩擦的兩物體之間必然會有間隙，包括漸開線齒輪、齒輪齒條等，所以梯形絲杠傳遞力矩時，摩擦力比滾珠絲杠大，間隙比滾珠絲杠大。8從兩種不同絲杠的結(jié)構(gòu)特點，不難看出滾珠絲杠的優(yōu)勢和特點：滾珠絲杠螺母副是一種低摩擦，高精度，高效率的機(jī)構(gòu)。它的機(jī)構(gòu)效率（=0.92-0.96）比梯形絲杠（= 0.20-0.40）高 3-4 倍。滾珠絲杠螺母副的動（靜）摩擦系數(shù)基本相等，配以滾動導(dǎo)軌，啟動力矩很小，運動極靈敏，低速時不會出現(xiàn)爬行。另外，滾珠絲杠生產(chǎn)過程中，在滾道和珠子之間施加預(yù)緊力，可以消除間隙，所以滾珠絲杠可以達(dá)到無間隙配合?；谶@些特點數(shù)控機(jī)床廣泛采用滾珠絲杠，并配合伺服電機(jī)達(dá)到高的動態(tài)響應(yīng)和高定位精度。2. 滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)與預(yù)緊滾珠絲杠的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖 s-4 所示圖 s-4 內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠圖 s-5 外循環(huán)滾珠絲杠滾珠絲杠從循環(huán)形式上可分為：內(nèi)循環(huán)式和外循環(huán)式，參見圖 s-4 和圖 s-5。北京市工業(yè)技師學(xué)院 課件9滾珠絲杠從螺母預(yù)緊形式上可分為：單螺母和雙螺母，參見圖 s-7。內(nèi)循環(huán)式滾珠絲杠結(jié)構(gòu)尺寸小，但是由于循環(huán)器受尺寸所限，滾珠循環(huán)及散熱條件差，制約了絲杠高速旋轉(zhuǎn)。外循環(huán)式滾珠絲杠循環(huán)器有局部在絲母外，散熱好，但安裝尺寸較大。單螺母絲杠副的預(yù)緊力是在出廠時完成的，基本上是“一次性的”，也就是說進(jìn)入使用階段后很難再調(diào)整了。圖 s-6 單螺母內(nèi)部預(yù)緊而雙螺母絲杠副的預(yù)緊力雖然在出廠時已經(jīng)調(diào)好，但是進(jìn)入使用環(huán)節(jié)后，特別是使用一段時間需要調(diào)整絲杠副間隙時，可以通過增減調(diào)整墊的厚度，進(jìn)行再次的預(yù)緊。圖 s-7 雙螺母結(jié)構(gòu)滾珠絲杠作為高精度進(jìn)給驅(qū)動機(jī)構(gòu)，為了保證反向傳動精度和軸向剛度，必須消除軸向間隙。其雙螺母滾珠絲杠副消除間隙的方法是，利用兩個螺母的相對軸向位移，使兩個滾珠螺母中的滾珠分別貼緊在螺旋滾道的兩個相反的側(cè)面上。參見下圖s-8圖 s-7 雙螺母結(jié)構(gòu)調(diào)整預(yù)緊力其它常見的雙螺母調(diào)整結(jié)構(gòu)又有下述幾種形式：10常用的雙螺母絲桿間隙的調(diào)整方法有：1.墊片調(diào)隙式結(jié)構(gòu)；參見圖s-8 （A），原理是通過增加墊片厚度，使兩個螺母在相對的方向上產(chǎn)生軸向力，克服間隙，增加預(yù)緊力。（A）（B）2.3.螺母調(diào)隙式結(jié)構(gòu)；參見圖s-8 （B），原理同上，只是調(diào)整的手段不是墊片，而是兩個鎖緊螺母。齒差調(diào)隙式結(jié)構(gòu)；參見圖s-8 （C）。其原理是通過在兩個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 Z1、Z2，并相差一個齒。調(diào)整時，先取下內(nèi)齒圈，讓兩個螺母相對于套筒同方向都轉(zhuǎn)動一個齒，然后再插入內(nèi)齒圈，則兩個螺母便產(chǎn)生相對角位移，其軸向位移量為：式中 Z1、Z2為齒輪的齒數(shù)，Ph 為滾珠絲杠的導(dǎo)程。（C）圖 s-8 雙螺母滾珠絲杠預(yù)緊力調(diào)整但是，目前最常見的調(diào)整預(yù)緊力結(jié)構(gòu)是圖 s-7 中所示的“雙螺母加墊”預(yù)緊調(diào)整，所以我們在以后的學(xué)習(xí)中將重點關(guān)注這種結(jié)構(gòu)。北京市工業(yè)技師學(xué)院 課件11滾珠絲杠支撐絲杠螺母在受到工作臺的軸向力后為什么紋絲不動？前面我們大致了解了滾珠絲杠的工作原理，那么它是怎樣具體應(yīng)用在機(jī)床上呢？我們在這一節(jié)進(jìn)行討論。首先我們了解一個典型的進(jìn)給軸傳動鏈，如圖 s-9 所示：圖 s-9 伺服電機(jī)軸 滾珠絲杠、 聯(lián)軸節(jié)壓蓋 聯(lián)軸節(jié)軸套 Z1 型漲環(huán) 近端支撐軸承 遠(yuǎn)端支撐軸承從上圖我們不難發(fā)現(xiàn)，最終支撐滾珠絲杠的是近端支撐軸承和遠(yuǎn)端支撐軸承，仔細(xì)觀察這兩組軸承是具有“方向性”的，這兩組軸承通過相互的作用，將軸向力“頂住”，如圖中軸承受力延長線所示。所謂的“頂住”，是絲杠軸承巧妙的運用了“角接觸軸承（又稱向心推力軸承）”即可以承受徑向力，又可以承受軸向力的雙向受力特點。外圈作用力內(nèi)圈作用力圖 s-10如圖 s-10 所示，當(dāng)軸承內(nèi)檔圈和外檔圈受到一組相反方向的作用力時，軸承鋼珠承受著一對互為相反的作用力，從靜力學(xué)的角度上看，當(dāng)物體靜止時，這一對作用力大小相等，方向相反。作為我們機(jī)床絲杠傳動，來自工作臺的軸向力是作用在軸承的內(nèi)圈上，如果我們約束絲杠不竄動，只要在軸承外圈上作用一個方向相反、大小相等的力即可，這樣軸向受力是平衡的。又由于內(nèi)、外圈之間是滾動摩擦，因而保證了絲杠靈活的轉(zhuǎn)動。12對于數(shù)控機(jī)床絲杠傳動，需要根據(jù)不同的情況控制軸承的游隙（鋼珠與內(nèi)外環(huán)之間的間隙），對于低速大扭矩的傳動，需要這一游隙是過盈的，即要使鋼珠在滾道內(nèi)受擠壓變形，從配合的角度講，間隙是負(fù)值。而對于高速小一點的負(fù)載，則需要游隙大一點，預(yù)留出高速運行后鋼珠和內(nèi)外圈的熱膨脹系數(shù)。為了實現(xiàn)這一目的，我們往往采用“過定位”的方式，即在軸承的內(nèi)、外圈四個點均加上受力點，如圖 s-11 所示外圈外圈內(nèi)圈內(nèi)圈圖 s-11外圈軸承座定位內(nèi)圈檔環(huán)定位內(nèi)圈檔環(huán)定位內(nèi)圈縮緊螺母圖 s-12這樣滾珠絲杠就被牢牢的約束住了，這里請同學(xué)們注意，軸承游隙調(diào)整的過緊，機(jī)床驅(qū)動負(fù)載加大，軸承很快損壞。軸承游隙調(diào)整的過松，間隙過大，絲杠在軸向竄動比較大，導(dǎo)致機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度差。如何將游隙調(diào)整到一個精確合理的尺度，是一項比較精細(xì)的實踐活動，需要我們既有理論知識，又要有豐富的實踐經(jīng)驗。北京市工業(yè)技師學(xué)院 課件13軸承補(bǔ)充知識角接觸軸承組合另外，根據(jù)機(jī)床的結(jié)構(gòu)和要求不同、傳動鏈的受力不同，軸承的組合也不盡相同，常見的組合如下：雙列組合其中第一個字母表示：DDuplex 雙列軸承其中第二個字母表示：BBack to Back 背對背FFace to Face 面對面TTandem 串聯(lián)DF雙列面對面圖 s-13三列組合其中第一個字母表示：TTriplex 三列軸承其中第二個字母表示：BBack to Back 背對背FFace to Face 面對面TTandem 串聯(lián)TBT三列背對背串聯(lián)圖 s-14四列組合其中第一個字母表示：QQuadruple 四列軸承其中第二個字母表示：BC Back to BackTandem 雙背對背FC Face to FaceTandem 雙面對面TTandem 串聯(lián)圖 s-1514四列組合其中第一個字母表示：QQuadruple 四列軸承其中第二個字母表示：BTBack to Back Tandem背對背接串聯(lián)FTFace to Face Tandem面對面接串聯(lián)TTandem 串聯(lián)圖 s-16那么本節(jié)圖那么本節(jié)圖-1 中近端軸承組合是什么？請同學(xué)們自己表示出來。圖 s-17-1 中遠(yuǎn)端軸承組合是什么？請同學(xué)們自己表示出來。圖 s-18圖 s-19北京市工業(yè)技師學(xué)院 課件15滾珠絲杠支撐滾珠絲杠副的安裝形式上面我們僅介紹了一組軸承的約束，實際應(yīng)用中正如我們圖 s-9 所示，絲杠的近端和遠(yuǎn)端均有軸承支撐，那么數(shù)控機(jī)床進(jìn)給軸常見的絲杠支撐有幾種形式呢？滾珠絲杠副的安裝方式最常用的通常有以下幾種： 固定自由方式如圖 s-20 所示，絲桿一端固定，另一端自由。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桿或者用于全閉環(huán)的機(jī)床，因為這種結(jié)構(gòu)的機(jī)械定位精度是最不可靠的，特別是對于長/徑比大的絲杠（滾珠絲杠相對細(xì)長），熱變性是很明顯的，1.5 米長的絲杠在冷、熱的不同環(huán)境下變化 0.050.10 毫米是很正常的。但是由于它的結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)試方便，許多高精度機(jī)床仍然采用這種結(jié)構(gòu)，但是必須加裝光柵，采用全閉環(huán)反饋，如德國馬豪的機(jī)床大都采用此結(jié)構(gòu)。1電動機(jī) 2彈性聯(lián)軸器 3軸承 4滾珠絲桿 5滾珠絲桿螺母圖 s-20固定支承方式如圖 s-21 所示，絲桿一端固定，另一端支承。固定端同時承受軸向力和徑向力；支承端只承受徑向力，而且能作微量的軸向浮動，可以減少或避免因絲桿自重而出現(xiàn)的彎曲，同時絲桿熱變形可以自由地向一端伸長。這種結(jié)構(gòu)使用最廣泛，目前國內(nèi)中小型數(shù)控車床、立式加工中心等均采用這種結(jié)構(gòu)。1電動機(jī) 2彈性聯(lián)軸器 3軸承 4滾珠絲桿 5滾珠絲桿螺母圖 s-2116 固定固定方式如圖 s-22 所示絲桿兩端均固定。固定端軸承都可以同時承受軸向力，這種支承方式，可以對絲桿施加適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力，提高絲桿支承剛度，可以部分補(bǔ)償絲桿的熱變形。對于大型機(jī)床，重型機(jī)床，以及高精度機(jī)床常采用此種方案。圖 s-221電動機(jī) 2彈性聯(lián)軸器 3軸承 4滾珠絲桿 5滾珠絲桿螺母但是，這種絲杠的調(diào)整比較繁瑣，如果兩端的預(yù)緊力過大，將會導(dǎo)致絲杠最終的行程比設(shè)計行程要長，螺距也要比設(shè)計螺距大。如果兩端鎖母的預(yù)緊力不夠，會導(dǎo)致相反的結(jié)果，并容易引起機(jī)床震蕩，精度降低。所以這類絲杠在拆裝時一定要按照原廠商說明書調(diào)整，或借助儀器（雙頻激光測量儀）調(diào)整，參見下圖s-23。圖 s-23北京市工業(yè)技師學(xué)院 課件圖 s-24 進(jìn)給軸傳動鏈絲杠支撐與預(yù)緊1718滾珠絲杠日常保養(yǎng)間隙消除與潤滑1. 雙螺母滾珠絲杠副的間隙消除：圖 s-25雙螺母絲杠的工作原理我們已經(jīng)在前面敘述，下面我們簡述絲杠間隙調(diào)整步驟：首先判斷絲杠間隙：如果絲杠無間隙，有一定的預(yù)緊力時，轉(zhuǎn)動絲母時會感覺到有一定的阻力，似乎有些“阻尼”，并且全行程均如此，說明絲杠沒有間隙，不需要調(diào)整。相反，如果絲杠和絲母之間會很松垮的配合，則說明絲杠絲母之間存在間隙了，就需要調(diào)整了。步驟 1：將絲母上鍵式定位銷固定螺釘松開，取下定位銷。注意絲母上相隔 180度有兩個鍵式定位銷，均需要拆卸下來。參見圖 s-26步驟 2：將已經(jīng)分離的前后半月板螺母反方向旋轉(zhuǎn)，將其完全松開，取下兩個半月板。參見圖 s-26鍵銷步驟 3：根據(jù)絲杠副之間的圖 s-26空載力矩情況（手感），選擇塞尺與半月板同時插入兩絲杠螺母之間，并將絲杠螺母鎖緊到位。鎖緊到位的標(biāo)志是鍵銷定位槽對齊，這是再轉(zhuǎn)動絲杠螺母，直至手感有些阻力，但同時鍵銷定位槽又能夠?qū)R，說明厚度測好。參見圖 s-27鍵槽要對齊圖 s-27北京市工業(yè)技師學(xué)院 課件19步驟 4：將兩螺母松開，測量半月板和所插入塞尺的總厚度，畫圖從新制作半月板，試裝。步驟 5：如果厚度適宜，絲杠和絲杠螺母配合良好，安裝絲杠螺母上的兩個鍵銷，上緊鍵銷固定螺絲。2. 滾珠絲杠螺母副密封與潤滑的日常檢查滾珠絲杠螺母副的密封與潤滑的日常檢查是我們在操作使用中要注意的問題。對于絲杠螺母的密封，就是要注意檢查密封圈和防護(hù)套，以防止灰塵和雜質(zhì)進(jìn)入滾珠絲杠螺母副。對于絲杠螺母的潤滑，如果采用油脂潤滑，則應(yīng)按照機(jī)床廠說明書定期注入潤滑脂（不同型號的絲杠，使用不同的潤滑脂，注油周期不同）。如果使用稀油潤滑時則要定期檢查注油孔是否暢通，一般是在檢修時觀察絲杠上面的油膜即可。這里需要注意的是，當(dāng)采用稀油潤滑時，一般導(dǎo)軌和絲杠采用的是同一個集中潤滑系統(tǒng)，如圖 s-28 所示，油路從集中潤滑泵定量輸出，通過分配器輸送到各軸的導(dǎo)軌及絲杠潤滑點。油泵油路分配器圖 s-28 導(dǎo)軌與絲杠稀油潤滑圖 s-30 集中潤滑泵在數(shù)控車床的實裝位置潤滑點20補(bǔ)充知識之一潤滑泵目前數(shù)控機(jī)床采用的導(dǎo)軌及絲杠的集中潤滑箱主要有兩大類： 電控式定量集中潤滑泵通過外圍 PLC 設(shè)備設(shè)定“供油時間”和“間歇時間”，通知油泵電機(jī)工作。該泵結(jié)構(gòu)簡單，主要由齒輪泵、溢流閥、輔助手柄、箱體等組成。溢流閥的作用是控制泵的工作壓力，以保護(hù)泵的安全，并具有自動卸壓等功能。供油時間和間歇時間是通過外部 PLC 等自動化設(shè)備直接通知齒輪泵電機(jī)的旋轉(zhuǎn)。目前這種油泵使用最廣泛。圖 s-30 機(jī)械式定量集中潤滑泵依靠泵體本身的凸輪裝置或柱塞裝置，依靠機(jī)械的預(yù)調(diào)量，定期向系統(tǒng)供油。這種機(jī)械式定量的原理是通過齒輪泵帶動傘齒輪和轉(zhuǎn)動，力矩通過齒輪傳遞到凸輪，當(dāng)齒輪每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時，凸輪都會帶動活塞桿上下移動一次，而活塞桿每移動一次就將油腔中的壓力提高，當(dāng)油腔中的壓力足以推開油路單向閥時，便開始向系統(tǒng)油路供油。實際上此時僅輸出幾毫升的油滴，電機(jī)就這樣往復(fù)不斷的旋轉(zhuǎn)，油一滴一滴的“擠”向系統(tǒng)油路，而流量的調(diào)整可以通過手柄，鎖緊上油腔的空間和溢流口大小，從而控制流量。圖 s-30參見圖 s-31這種集中供油的優(yōu)點是不占用外圍 PLC 點，但缺點是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，供油量調(diào)整不準(zhǔn)，另外油泵電機(jī)和整個機(jī)械系統(tǒng)不停的運行，影響使用壽命。北京市工業(yè)技師學(xué)院 課件21補(bǔ)充知識之二滾珠絲杠的應(yīng)用以及國內(nèi)外主要品牌通過前面的學(xué)習(xí)討論，我們對滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)、使用、調(diào)整、日常保養(yǎng)有了一定的基本認(rèn)識。但是滾珠絲杠這一實用技術(shù)并不是首先用于數(shù)控機(jī)床的，滾珠絲杠最早被成功的用于早期的飛機(jī)制造業(yè)：如下圖所示：圖 s-30 滾珠絲杠用于飛機(jī)雙翼升降6070 年代之后，被成功的用于數(shù)控機(jī)床的制造中，但是隨著直線電機(jī)技術(shù)的成熟和在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用，滾珠絲杠也會漸漸的退出它在數(shù)控機(jī)床中的重要地位。圖 s-31 直線電機(jī)用于數(shù)控機(jī)床（滾珠絲杠消失）22國外主要絲杠生產(chǎn)品牌北京市工業(yè)技師學(xué)院 課件滾珠絲杠補(bǔ)充知識相關(guān)英語Ball screw 滾珠絲杠Nut 絲杠螺母Ball screw support 絲杠支撐Pitch 螺距Diameter 直徑Bearing 軸承Contact angle 角接觸Bearing with 60 degree contact angle 60 度角接觸軸承Back to back 背對背Face to face 面對面Tandem 串聯(lián)，一順Axial force 軸向力High grade grease 高級潤滑脂Axial rigidity 軸剛性Backlash 反向間隙（絲杠背隙）2324數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動鏈組件之三數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌從廣義上講：導(dǎo)軌主要用來支承和引導(dǎo)運動部件沿一定的軌道運動。在導(dǎo)軌副中，運動的一方叫做動導(dǎo)軌，不運動的一方叫做支承導(dǎo)軌。動導(dǎo)軌相對于支承導(dǎo)軌的運動，通常是直線運動或回轉(zhuǎn)運動。圖 d-1 數(shù)控機(jī)床直線導(dǎo)軌那么針對我們數(shù)控機(jī)床，導(dǎo)軌是支承和引導(dǎo)工作臺沿一定的軌道運動，作為立式加工中心，工作臺是沿著 X、Y 坐標(biāo)方向運動，主軸箱沿著 Z 坐標(biāo)方向移動。作為臥式加工中心；一般工作臺是沿著 X、Z 坐標(biāo)方向運動，主軸箱沿著 Y坐標(biāo)方向移動，同時工作臺還可以以 B 軸為中心的軌跡回轉(zhuǎn)。圖 d-2 臥式加工中心工作臺移動北京市工業(yè)技師學(xué)院 課件由于數(shù)控機(jī)床是高精密、強(qiáng)力金屬切削設(shè)備，所以對導(dǎo)軌的要求為： 導(dǎo)向精度高 耐磨性好及壽命長 足夠的剛度 高、低速運動的平穩(wěn)性 公益性好那么根據(jù)機(jī)加設(shè)備這些特質(zhì)要求，數(shù)控機(jī)床通常采用的導(dǎo)軌形式有： 滑動導(dǎo)軌 滾動導(dǎo)軌 靜壓導(dǎo)軌 氣浮導(dǎo)軌25滑動導(dǎo)軌即運動導(dǎo)軌和支撐導(dǎo)軌之間是滑動摩擦形式。但它們又細(xì)分為： 鑲鋼貼塑導(dǎo)軌貼塑導(dǎo)軌的工作原理是在動導(dǎo)軌和支撐導(dǎo)軌之間粘貼摩擦系數(shù)很小的有機(jī)材料，并加之油膜潤滑，使上、下導(dǎo)軌相對靈活移動。貼塑導(dǎo)軌最大的特點為，兩個相對運動體是“面接觸”（實際上是點群的接觸），導(dǎo)軌受力穩(wěn)定，抗強(qiáng)力切削性能好，被廣泛的用于中、重型機(jī)床的導(dǎo)軌上。但是由于貼塑面粘接、刮硯工藝復(fù)雜，特別是方形導(dǎo)軌，側(cè)鑲條（楔形鐵）和壓板的處理復(fù)雜，如果是重、大型機(jī)床修復(fù)損傷的貼塑導(dǎo)軌還需要解體立柱、主軸箱等，維修成本比較高。目前廣泛采用鑲鋼貼塑結(jié)構(gòu)參見下圖1床身 2工作臺 3壓板 4貼塑面 5鑲條圖 d-3 鑲鋼貼塑導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)目前市場上采用的塑帶材料大都為聚四氟乙烯。26圖 d-4 鑲鋼導(dǎo)軌機(jī)床聚四氟乙烯帶鑲鋼導(dǎo)軌圖 d-5 鑲鋼導(dǎo)軌與聚四氟乙烯貼塑帶機(jī)床實例北京市工業(yè)技師學(xué)院 課件27 鑄鐵貼塑面導(dǎo)軌這種導(dǎo)軌的工作原理與鑲鋼貼塑導(dǎo)軌工作原理完全相同，只是結(jié)構(gòu)要更加簡單，成本低，一般用于普通數(shù)控車床或中小型數(shù)控銑床。而鑄鐵貼塑面導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)又廣泛的采用“一平一V”的形式。因為這種“V”型槽有自動定位的功能，去掉了鑲條壓板等機(jī)構(gòu)。圖 d-6 一平一 V 及燕尾槽鑄鐵導(dǎo)軌 其它形式的滑動導(dǎo)軌：除上述前兩種情況之外，一些中小型數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌還采用鑄鐵-鑄鐵、鑄鐵-巴士合金（錫青銅）、非金屬涂層等多種滑動導(dǎo)軌。由于這類滑動導(dǎo)軌是非主流產(chǎn)品，本講座不作討論。滾動導(dǎo)軌即運動導(dǎo)軌和支撐導(dǎo)軌之間是滾動摩擦形式。但它們又細(xì)分為： 直線導(dǎo)軌（A）直線導(dǎo)軌副（B）導(dǎo)軌滑塊圖 d-7 直線導(dǎo)軌機(jī)床（C）導(dǎo)軌28直線滾動導(dǎo)軌主要由導(dǎo)軌體、滑塊、防塵刮板等組成。圖 s-8 直線導(dǎo)軌的組成當(dāng)滑塊與導(dǎo)軌體相對移動時，滾動體在導(dǎo)軌體和滑塊之間的圓弧直槽內(nèi)滾動，并通過端蓋內(nèi)的滾道，從工作負(fù)荷區(qū)到非工作負(fù)荷區(qū)，然后再滾動回工作負(fù)荷區(qū)，不斷循環(huán)，從而把導(dǎo)軌體和滑塊之間的移動變成滾動體的滾動。為防止灰塵和贓物進(jìn)入導(dǎo)軌滾道，滑塊兩端及下部均裝有塑料密封墊，滑塊上還有潤滑油杯?；谏鲜龅慕Y(jié)構(gòu)，滑動導(dǎo)軌具有下述特點：i. 摩擦系數(shù)小，靈敏度高，速度快由于是滾動摩擦，摩擦因數(shù)小(0.0030.005)，導(dǎo)軌運動均勻，尤其是在低速移動時，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。運動靈活，適宜工作臺高速運行，一般可以達(dá)到24,000 50,000 mm/min。ii. 負(fù)荷平衡佳簡單的雙排構(gòu)造，可采用大粒鋼珠，各方向的荷重都能平均承受。iii. 動、靜慣性矩小，精度高，噪音低軌道形狀經(jīng)過高精度磨削，再加上基于鋼球循環(huán)動作分析的最優(yōu)設(shè)計，動、靜摩擦系數(shù)相對很小。另外鋼珠預(yù)緊力均衡，負(fù)載牽引力小，移動輕便，移動、停止靈活，噪音低，定位精度高，重復(fù)定位精度可達(dá) 0.5 m。iv. 安裝工藝性好、精度容易保證導(dǎo)軌雙列使用，每個滑塊從斷面上看都是對角線相互受力，發(fā)生誤差的因素少，直線導(dǎo)軌副安裝工藝性好，兩導(dǎo)軌間的尺寸安裝精度容易提高。軌道精度的測定容易，可確保高精度。v. 由于是“點群”接觸，抗強(qiáng)力切削性差。北京市工業(yè)技師學(xué)院 課件29直線導(dǎo)軌副是依靠一組鋼珠支撐的，而鋼珠與導(dǎo)軌和滑塊的接觸是“點”的接觸，所以在承受強(qiáng)力切削時的穩(wěn)定性就比較差?；谏鲜鲞@些特點，直線導(dǎo)軌被廣泛用于中、小型精密數(shù)控機(jī)床上，特別是中小慣量的高速數(shù)控銑床、激光切割機(jī)、數(shù)控車削中心等。 滾動導(dǎo)軌滾動導(dǎo)軌的另一種形式是在支撐導(dǎo)軌和動導(dǎo)軌之間通過滑塊滾動體作為介質(zhì)使支撐導(dǎo)軌和動導(dǎo)軌產(chǎn)生相對運動。圖 d-9 滾動體結(jié)構(gòu)滾動體結(jié)構(gòu)如圖 d-9 所示，它就像坦克履帶那樣拖動負(fù)載移動，這種滾動體的特性與我們前面所講的直線導(dǎo)軌很相近：i. 摩擦系數(shù)小，靈敏度高，速度快ii動、靜慣性矩小，精度高，噪音低iii. 安裝工藝性好、精度容易保證但它與直線導(dǎo)軌相比較有一大優(yōu)點，由于它通常是由滾柱作為滾動體所以受力是由一組“線段”完成的，承載能力比直線導(dǎo)軌強(qiáng)，一般適用于重型機(jī)床的橫梁導(dǎo)軌，中、重型臥式加工中心的立柱導(dǎo)軌等。但是這種滾動體滑塊組成的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，要比直線導(dǎo)軌復(fù)雜，因為導(dǎo)軌的約束還是需要單獨的“壓板”機(jī)構(gòu)，而直線導(dǎo)軌滑塊與導(dǎo)軌之間的約束在直線導(dǎo)軌副出廠前就已經(jīng)裝配完畢。 靜壓導(dǎo)軌液體靜壓導(dǎo)軌是將具有一定壓力的油液經(jīng)節(jié)流器輸送到導(dǎo)軌面的油腔，形成承載油膜，將相互接觸的金屬表面隔開，實現(xiàn)液體摩擦。這種導(dǎo)軌的摩擦因數(shù)小30(約 0.0005)，機(jī)械效率高：由于導(dǎo)軌面間有一層油膜，吸振性好；導(dǎo)軌面不相互接觸，不會磨損，壽命長，而且在低速下運行也不易產(chǎn)生爬行。但靜壓導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高。靜壓導(dǎo)軌按導(dǎo)軌形式可分為開式和閉式兩種；按供油方式分為恒壓(即定壓)供油和恒流(即定量)供油兩種。圖 d-10 靜壓導(dǎo)軌工作原理圖靜壓導(dǎo)軌的最大特點是：動導(dǎo)軌和支撐導(dǎo)軌之間是“面接觸”，承載能力非常強(qiáng)，因此靜壓導(dǎo)軌被用于大型鏜銑床或大型龍門銑床，工作臺可承重達(dá) 200 噸以上，特別適宜冶金機(jī)械、重型機(jī)械零件的加工。圖 d-11 大型鏜銑床使用靜壓導(dǎo)軌北京市工業(yè)技師學(xué)院 課件根據(jù)前面對幾種不同形式導(dǎo)軌的介紹，現(xiàn)歸納如下：31導(dǎo)軌形式結(jié)構(gòu)特點適用容易產(chǎn)生故障直線導(dǎo)軌滑塊與導(dǎo)軌之間通過滾珠滾動產(chǎn)生相對運動滾動摩擦、慣性矩小、動態(tài)特性好，點群接觸，強(qiáng)力切削性差。切削力適中的高速加工機(jī)床，如鋁材箱體加工等磨損快，滑塊與導(dǎo)軌一旦產(chǎn)生間隙，切削時機(jī)床易產(chǎn)生震動。維修更換容易鑲鋼貼塑導(dǎo)軌鋼導(dǎo)軌與工作臺下面的聚四氟乙烯面以及它們之間的油膜產(chǎn)生滑動摩擦刮硯后接觸面好，穩(wěn)定性好，強(qiáng)力切削性能好。靜慣性矩大，起動力矩大，動態(tài)特性稍差。強(qiáng)力重切削機(jī)床，鋼件、不銹鋼件加工，目前中型數(shù)控機(jī)床使用廣泛貼塑面對潤滑要求嚴(yán)，一旦缺少潤滑，貼塑面很快損壞，維修成本高，必須刮硯修復(fù)。靜壓導(dǎo)軌通過壓力油分布在導(dǎo)軌面各點，工作臺浮在導(dǎo)軌上面摩擦系數(shù)小，受力好，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高大型龍門或大型鏜銑床，工作臺承重大壓力點不平衡，出油口堵塞，工作臺飄浮低于允差，壓力點平衡調(diào)整難度大鋼導(dǎo)軌與滑塊與直線導(dǎo)軌原理相似，但坦克鏈?zhǔn)交瑝K多為滾針形式，“線”接觸，滾動摩擦、慣性矩小、動態(tài)特性好，受力條件比直線導(dǎo)軌好，工藝性比直線導(dǎo)軌差中型機(jī)床或龍門機(jī)床橫梁廣泛采用這一結(jié)構(gòu)滑塊壽命周期有限，但更換維護(hù)容易。氣浮導(dǎo)軌通過小孔氣壓將工作臺浮在導(dǎo)軌上運動摩擦系數(shù)小，受力好，對環(huán)境要求嚴(yán)，適用于高速加工專用高速加工機(jī)床對 環(huán) 境 要 求高，氣和環(huán)境質(zhì)量非常重要32導(dǎo)軌的維護(hù)與調(diào)整鑲鋼貼塑導(dǎo)軌的調(diào)整壓板厚度調(diào)整壓板鑲條圖 d-12 鑲鋼貼塑導(dǎo)軌的調(diào)整前面我們介紹過鑲鋼貼塑導(dǎo)軌（參見圖 d-3）的結(jié)構(gòu)，在日常維修中需要處理的有兩個環(huán)節(jié)：鑲條的調(diào)整和壓板的調(diào)整。因為機(jī)床導(dǎo)軌在使用一段時間后，一般是若干年后導(dǎo)軌的側(cè)向約束（鑲條與側(cè)導(dǎo)軌）或上下約束（壓板）有可能松動。通過簡單的調(diào)整可以有效地消除間隙。下面簡單的分別介紹鑲條、壓板的調(diào)整。 鑲條的調(diào)整參見圖 d-12，鑲條是一個錐度 1:100 的楔鐵，機(jī)床在出廠時應(yīng)該將其調(diào)整在一個合適的位置工作臺即能移動，又不橫向晃動。實際上這里有一個矛盾，當(dāng)楔鐵頂?shù)倪^緊（如圖前頂絲頂緊，后頂絲放松，楔鐵擠入深），工作臺橫向沒有一絲的間隙，很穩(wěn)定，但是移動的阻力會非常大。重則導(dǎo)致伺服電機(jī)無法驅(qū)動工作臺移動，輕則影響機(jī)床的定位精度。相反，楔鐵過松（如圖前頂絲放松，后頂絲頂緊，楔鐵擠入淺），工作臺側(cè)北京市工業(yè)技師學(xué)院 課件33面與鑲條之間有間隙，工作臺移動靈活，但是左右受力后會晃動，導(dǎo)軌的直線性達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。一般機(jī)床使用 35 年后，鑲條與導(dǎo)軌側(cè)面的間隙會逐漸的顯露出來，并隨著時間的延長增大，所以需要時，我們必須會正確調(diào)整，調(diào)整點就是圖 d-12 中的前、后頂絲，目的就是“即能使工作臺移動自如，又不橫向晃動”。圖 d-13 主軸箱雙向鑲條調(diào)整位置 壓板的調(diào)整同理，機(jī)床在出廠時，壓板與機(jī)座下導(dǎo)軌結(jié)合恰到好處，即能使工作臺移動自如，工作臺受切削力后又不上下攢動，特別是對于主軸箱移動方向的導(dǎo)軌長時間使用后容易產(chǎn)生