數(shù)控機床與編程_第三章數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)

1、第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件 第一節(jié)、對進給系統(tǒng)的基本要求第一節(jié)、對進給系統(tǒng)的基本要求 （1）提高傳動部件的剛度 （2）減小傳動部件的慣量 （3）減小傳動部件的間隙 （4）減小系統(tǒng)的摩擦阻力 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件2 ） 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件3 第二節(jié) 數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)的基本形式 絲杠副、齒輪齒條副和直線電動機 一、滾珠絲杠副 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件4 1-絲杠絲杠 2-滾道滾道 3-螺母螺母 4-滾珠滾珠 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件5 1.滾珠絲杠的工作原理及特點 （1）原理 （2）特點 傳動效率高，摩擦損

2、失小傳動效率高，摩擦損失小 滾珠絲桿螺母副的傳動效率滾珠絲桿螺母副的傳動效率 0.920.920.960.96，可實現(xiàn)高速運動。，可實現(xiàn)高速運動。 運動平穩(wěn)無爬行運動平穩(wěn)無爬行 由于摩擦阻力小，動、靜摩擦系數(shù)之差極小，由于摩擦阻力小，動、靜摩擦系數(shù)之差極小， 故運動平穩(wěn)，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。故運動平穩(wěn)，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。 傳動精度高，反向時無空程傳動精度高，反向時無空程 滾珠絲桿副經(jīng)預(yù)緊后，可消除軸向滾珠絲桿副經(jīng)預(yù)緊后，可消除軸向 間隙。間隙。 磨損小磨損小 精度保持性好，使用壽命長精度保持性好，使用壽命長。 不能自鎖具有運動的可逆性不能自鎖具有運動的可逆性可以將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動，可以將旋

3、轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動， 也可將直線運動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動，即絲桿和螺母均可作主動件或也可將直線運動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動，即絲桿和螺母均可作主動件或 從動件。從動件。 制造成本高制造成本高 由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，絲桿和螺母等元件的加工精度和由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，絲桿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。表面質(zhì)量要求高，故制造成本高。 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件6 滾珠循環(huán)方式滾珠循環(huán)方式 外循環(huán)外循環(huán) 滾珠在循環(huán)過程中回 珠時與絲杠脫離接觸 的結(jié)構(gòu)； 采用弧形銅管形成滾 珠返回通道，由彎管 的端部引導(dǎo)滾珠； 其工作圈數(shù)是2.5圈或 3.5圈 ，12列。 絲桿 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)

4、 精品課件7 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件8 內(nèi)循環(huán)內(nèi)循環(huán) 滾珠在循環(huán)過程中始終與絲杠保持接觸的結(jié)構(gòu)。 采用圓柱凸鍵反向器實現(xiàn)滾珠循環(huán)，反向器嵌 入螺母內(nèi) 工作圈數(shù)是3列。 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件9 靠螺母上安裝的反向器接通相鄰滾道，使?jié)L珠成單圈循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。環(huán)，如圖所示。反向器的數(shù)目與滾珠圈數(shù)相等。 結(jié)構(gòu)緊湊，剛度好，滾珠流通性好，摩擦損結(jié)構(gòu)緊湊，剛度好，滾珠流通性好，摩擦損 失小失小，但，但制造較困難制造較困難。 適用于高靈敏、高精度的進給系統(tǒng)，不宜用適用于高靈敏、高精度的進給系統(tǒng)

5、，不宜用 于重載傳動中于重載傳動中。 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件10 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件11 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件12 滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整 為了保證滾珠絲杠反向傳動精度和軸向剛度，為了保證滾珠絲杠反向傳動精度和軸向剛度，必須消除滾珠絲桿必須消除滾珠絲桿 螺母副軸向間隙螺母副軸向間隙。 消除間隙的方法常采用消除間隙的方法常采用雙螺母結(jié)構(gòu)雙螺母結(jié)構(gòu)，利用兩個螺母的相對軸向位利用兩個螺母的相對軸向位 移，使每個螺母中的滾珠分別接觸絲桿滾道的左右兩側(cè)移，使每個螺母中的滾珠分別接觸絲桿滾道的左右兩側(cè)。 用這種方法預(yù)緊消除軸向間隙時，預(yù)緊力一般

6、應(yīng)為最大用這種方法預(yù)緊消除軸向間隙時，預(yù)緊力一般應(yīng)為最大 軸向負(fù)載的軸向負(fù)載的l/3l/3。當(dāng)要求不太高時，預(yù)緊力可小于此值。當(dāng)要求不太高時，預(yù)緊力可小于此值。 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件13 雙螺母墊片式消隙雙螺母墊片式消隙 如圖所示，此種形式結(jié)構(gòu)簡單可靠、剛度好，應(yīng)用最為廣泛，如圖所示，此種形式結(jié)構(gòu)簡單可靠、剛度好，應(yīng)用最為廣泛， 在雙螺母間加墊片的形式可由專業(yè)生產(chǎn)廠根據(jù)用戶要求事先調(diào)整在雙螺母間加墊片的形式可由專業(yè)生產(chǎn)廠根據(jù)用戶要求事先調(diào)整 好預(yù)緊力，使用時裝卸非常方便。好預(yù)緊力，使用時裝卸非常方便。 結(jié)構(gòu)簡單、剛性好，調(diào)整不便，滾道有磨損時不能隨時消除結(jié)構(gòu)簡單、剛性好，調(diào)

7、整不便，滾道有磨損時不能隨時消除 間隙和進行預(yù)緊。間隙和進行預(yù)緊。 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件14 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件15 圖示是雙螺母墊片調(diào)隙式結(jié)構(gòu)，其螺母本身與單 螺母相同，它通過修磨墊片的厚度來調(diào)整軸向間隙。 這種調(diào)整方法具有結(jié)構(gòu)簡單，剛性好，拆裝方便等優(yōu) 點，但它很難在一次修磨中調(diào)整完畢，調(diào)整的精度也 不如齒差調(diào)隙式好。 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件16 雙螺母墊片調(diào)整法（端部加墊片）圖例 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件17 雙螺母螺紋式消隙雙螺母螺紋式消隙 如圖所示，利用一個螺母上的外螺紋，如圖所示，利用一個螺母上的外螺紋，通

8、過圓螺通過圓螺 母調(diào)整兩個螺母的相對軸向位置實現(xiàn)預(yù)緊母調(diào)整兩個螺母的相對軸向位置實現(xiàn)預(yù)緊，調(diào)整好后，調(diào)整好后 用另一個圓螺母鎖緊，這種結(jié)構(gòu)調(diào)整方便，且可在使用另一個圓螺母鎖緊，這種結(jié)構(gòu)調(diào)整方便，且可在使 用過程中，隨時調(diào)整，但預(yù)緊力大小不能準(zhǔn)確控制。用過程中，隨時調(diào)整，但預(yù)緊力大小不能準(zhǔn)確控制。 調(diào)整精度較差。調(diào)整精度較差。 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件18 雙螺母螺紋消隙圖例 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件19 齒差式消隙齒差式消隙 如圖所示，在兩個螺母的凸緣上各制有如圖所示，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，圓柱外齒輪，分別與固

9、緊在套筒兩端的內(nèi)齒圈相嚙合， 其齒數(shù)分別為其齒數(shù)分別為Z Z1 1、Z Z2 2，并相差一個齒。，并相差一個齒。調(diào)整時，先取下調(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，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)齒圈然后再插入內(nèi)齒圈，則兩個螺母便產(chǎn)生相對角位移，則兩個螺母便產(chǎn)生相對角位移， 其軸向位移量為：其軸向位移量為： 式中式中Z Z1 1、Z Z2 2為齒輪的齒數(shù)，為齒輪的齒數(shù)，P Ph h為滾珠絲杠的導(dǎo)程。為滾珠絲杠的導(dǎo)程。 h P ZZ S 21 11 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件20 齒差式消隙圖例 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)

10、 精品課件21 4滾珠絲桿副的支承方式（1） 一端裝止推軸承一端裝止推軸承( (固定自由式固定自由式) ) 如圖a所示。這種安 裝方式的承載能力小，軸向剛度低，僅適應(yīng)于短絲桿。 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件22 4滾珠絲桿副的支承方式（2） 一端裝止推軸承，另一端裝深溝球軸承一端裝止推軸承，另一端裝深溝球軸承( (固定支承式固定支承式) ) 如圖b所示。滾珠絲桿較長時，一端裝止推軸承固定，另 一端由深溝球軸承支承。為了減少絲桿熱變形的影響， 止推軸承的安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離熱源。 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件23 4滾珠絲桿副的支承方式（3） 兩端裝推力軸承兩端裝推力軸承（單推

11、單推式或雙推單推式）如圖c 所示。這種方式是對絲杠進行預(yù)拉伸安裝。這樣做的好處 是：減少絲杠因自重引起的彎曲變形；在推力軸承預(yù)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；絲杠不會因溫升而伸長，從而保持絲杠精度。 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件24 4滾珠絲桿副的支承方式（4） 兩端裝雙重止推軸承及深溝球軸承兩端裝雙重止推軸承及深溝球軸承( (固定固定式固定固定式) ) 如圖d 所示。為提高剛度，絲桿兩端采用雙重支承，如止推軸 承和深溝球軸承，并施加預(yù)緊拉力。這種結(jié)構(gòu)方式可使 絲桿的熱變形轉(zhuǎn)化為止推軸承的預(yù)緊力。 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件25 滾

12、珠絲杠副支承方式圖例 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件26 滾珠絲杠常見故障及處理如下。 滾珠絲杠副有噪聲； 滾珠絲杠副產(chǎn)生噪聲的可能原因是電動機與絲杠聯(lián)軸器松動，絲 杠支承軸承的壓蓋壓合情況不好。 滾珠絲杠運動不靈活 ； 主要原因是絲杠與導(dǎo)軌不平行，絲杠潤滑不良，滾珠絲杠副滾珠 有破損，軸向預(yù)加載荷太大，絲杠彎曲變形，或螺母軸線與導(dǎo)軌 不平行。 滾珠絲杠副潤滑狀況不良 ； 檢查各滾珠絲杠副潤滑情況，取下罩套，涂上潤滑脂。 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件27 滾珠絲杠副的密封與潤滑 防塵密封圈和防護套密封。 潤滑；潤滑劑（潤滑油和油脂潤滑） 滾珠絲杠的參數(shù)、標(biāo)記方法及選擇 第

13、三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件28 靜壓絲杠副 1、工作原理 2、特點 摩擦系數(shù)??；啟動力矩很小，傳動靈活，避免了爬行 油膜層可以吸振，提高了運動的平穩(wěn)性 有利于散熱和減小熱變形，提高了機床的加工精度和光潔度 油膜層有一定的剛度，減小了反向間隙 對絲杠的誤差有“均化”作用，即可以使絲杠的傳動誤差小于絲杠 本身的制造誤差。 承載能力與供油壓力成正比，與轉(zhuǎn)速無關(guān)。 供油系統(tǒng)，油清潔度要求高。 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件29 靜壓蝸輪-蝸桿副 工作原理 特點： 摩擦阻力小，傳動效率高，很低的速度下運動也很平穩(wěn) 使用壽命長。 抗振性好 有足夠的軸向剛度 蝸輪條能無限接長 第三章

14、數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件30 直線異步電動機可看作是將籠型三相感應(yīng)電動機沿徑向展開成平面 而成的，如圖所示。由定子演變來的一側(cè)稱為一次側(cè)或初級，由 轉(zhuǎn)子演變而來的一側(cè)叫二次側(cè)或次級。 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件31 直線電動機直接驅(qū)動 1、工作原理 2、特點 （1）高速響應(yīng)性，機械傳動件比電氣元器件的動態(tài)響應(yīng)時間要大幾個數(shù)量 級 （2）高精度性，通過直線位置檢測反饋控制，可大大提高機床 （3）傳動剛度高、推力平穩(wěn)“直接驅(qū)動”提高了其傳動剛度。 （4）速度快、加減速過程短直線電動機最早主要用于磁浮列車 （5）行程長度不受限制 （6）運行時噪聲低 （7）效率高由于無中間傳動環(huán)

15、節(jié)，也就取消了其機械摩擦?xí)r的能量損耗。 問題 （1）發(fā)熱問題 （2）隔磁及防護問題 （3）負(fù)載干擾問題 （4）垂直進給中的自重問題性 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件32 第三節(jié) 進給傳動系統(tǒng)齒輪傳動間隙消除方法 1、剛性調(diào)整法 偏心套 墊片調(diào)整 斜齒輪調(diào)隙 2、柔性調(diào)整法 直齒輪的調(diào)隙 斜齒輪的調(diào)隙 錐齒輪的調(diào)隙 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件33 1圓柱齒輪傳動消除間隙（1） 偏心軸套調(diào)整法偏心軸套調(diào)整法 如圖所示，齒輪裝在電動機軸上，調(diào)整偏心如圖所示，齒輪裝在電動機軸上，調(diào)整偏心 軸套可以改變齒輪和之間的中心距，從而消除齒側(cè)間隙。軸套可以改變齒輪和之間的中心距，從而消除

16、齒側(cè)間隙。 只能補償齒厚誤差和中心距誤差不能補償偏心誤差只能補償齒厚誤差和中心距誤差不能補償偏心誤差 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件34 偏心套消隙圖例 1-齒輪齒輪 2-偏心套偏心套 3-齒輪齒輪 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件35 1圓柱齒輪傳動消除間隙（2） 錐度齒輪調(diào)整法錐度齒輪調(diào)整法 如如圖所示將一對齒輪和的輪齒沿齒寬方向圖所示將一對齒輪和的輪齒沿齒寬方向 制成小錐度，使齒厚在齒輪的軸向稍有變化。調(diào)整時制成小錐度，使齒厚在齒輪的軸向稍有變化。調(diào)整時改變墊片改變墊片 的厚度的厚度就能改變齒輪和的軸向相對位置就能改變齒輪和的軸向相對位置，從而消除齒側(cè)間隙。，從而消除齒

17、側(cè)間隙。 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件36 錐度齒輪消隙法圖例 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件37 1圓柱齒輪傳動消除間隙（3） 雙片齒輪錯齒調(diào)整法雙片齒輪錯齒調(diào)整法 圖示是雙片齒輪周向可調(diào)彈簧錯齒消隙結(jié)圖示是雙片齒輪周向可調(diào)彈簧錯齒消隙結(jié) 構(gòu)。兩個相同齒數(shù)的構(gòu)。兩個相同齒數(shù)的薄片齒輪薄片齒輪1和和2與另與另個個寬齒輪嚙合寬齒輪嚙合，兩薄片，兩薄片 齒輪可相對回轉(zhuǎn)。在兩個薄片齒輪齒輪可相對回轉(zhuǎn)。在兩個薄片齒輪1和和2的端面均勻分布著四個螺的端面均勻分布著四個螺 孔，分別裝上凸耳孔，分別裝上凸耳3和和8。齒輪。齒輪1的端面還有另外四個通孔，凸耳的端面還有另外四個通孔，凸耳

18、可以在其中穿過，彈簧可以在其中穿過，彈簧4的兩端分別鉤在凸耳的兩端分別鉤在凸耳3和調(diào)節(jié)螺釘和調(diào)節(jié)螺釘7上。上。 通過螺母通過螺母5調(diào)節(jié)彈簧調(diào)節(jié)彈簧4的拉力，調(diào)節(jié)完后用螺母的拉力，調(diào)節(jié)完后用螺母6鎖緊。鎖緊。彈簧的拉彈簧的拉 力使薄片齒輪錯位，即兩個薄齒輪的左右齒面分別貼在寬齒輪齒力使薄片齒輪錯位，即兩個薄齒輪的左右齒面分別貼在寬齒輪齒 槽的左右齒面上，從而消除了齒側(cè)間隙槽的左右齒面上，從而消除了齒側(cè)間隙。 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件38 雙齒錯齒可調(diào)彈簧式消隙法圖例 1 2 薄片齒輪薄片齒輪 3 8 凸耳凸耳 4 彈簧彈簧 5 螺母螺母 6 鎖緊螺母鎖緊螺母 7 調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)螺釘

19、 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件39 1圓柱齒輪傳動消除間隙（4） 雙片齒輪錯齒調(diào)整法雙片齒輪錯齒調(diào)整法 圖示為另一種雙片齒輪周向彈簧錯齒消隙圖示為另一種雙片齒輪周向彈簧錯齒消隙 結(jié)構(gòu)，兩片薄齒輪結(jié)構(gòu)，兩片薄齒輪1和和2套裝一起，每片齒輪各開有兩條周向通槽，套裝一起，每片齒輪各開有兩條周向通槽， 在齒輪的端面上裝有短柱在齒輪的端面上裝有短柱3，用來安裝彈簧，用來安裝彈簧4。裝配時。裝配時使彈簧使彈簧4具具 有足夠的拉力，使兩個薄齒輪的左右面分別與寬齒輪的左右面貼有足夠的拉力，使兩個薄齒輪的左右面分別與寬齒輪的左右面貼 緊，以消除齒側(cè)間隙緊，以消除齒側(cè)間隙。 第三章 數(shù)控機床的進給傳動

20、系統(tǒng) 精品課件40 雙齒錯齒周向彈簧式消隙法圖例 1 2 薄片齒輪薄片齒輪 3 短柱短柱 4 彈簧彈簧 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件41 l 圓柱齒輪傳動消除間隙的方法 （1）偏心軸套調(diào)整法）偏心軸套調(diào)整法 （2）錐度齒輪調(diào)整法）錐度齒輪調(diào)整法 （3）雙片齒輪錯齒調(diào)整法）雙片齒輪錯齒調(diào)整法 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件42 2斜齒輪傳動消除間隙（1） 基本思想基本思想 斜齒輪傳動消除側(cè)隙的方法與直齒圓柱齒輪傳動中雙片薄斜齒輪傳動消除側(cè)隙的方法與直齒圓柱齒輪傳動中雙片薄 齒輪消除間隙的思路相似，也是用兩個薄片齒輪和一個寬齒輪嚙合，齒輪消除間隙的思路相似，也是用兩個薄片齒輪

21、和一個寬齒輪嚙合， 只是通過不同的方法只是通過不同的方法使兩個薄片齒輪沿軸向移動合適的距離后使兩個薄片齒輪沿軸向移動合適的距離后，相當(dāng)相當(dāng) 于兩薄片斜齒圓柱齒輪的于兩薄片斜齒圓柱齒輪的螺旋線錯開螺旋線錯開了一定的角度了一定的角度。兩個齒輪與寬齒兩個齒輪與寬齒 輪嚙合時分別負(fù)責(zé)不同的方向（正向和反向），起到消除側(cè)隙的作用輪嚙合時分別負(fù)責(zé)不同的方向（正向和反向），起到消除側(cè)隙的作用。 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件43 2斜齒輪傳動消除間隙（2） 軸向墊片調(diào)整法軸向墊片調(diào)整法 如圖所示是斜齒輪墊片錯齒消隙結(jié)構(gòu)。寬齒輪如圖所示是斜齒輪墊片錯齒消隙結(jié)構(gòu)。寬齒輪4 同時與兩個相同薄片齒輪同時與兩個相同薄片齒輪1和和2嚙合，薄片齒輪由平鍵和軸聯(lián)接，嚙合，薄片齒輪由平鍵和軸聯(lián)接， 互相不能相對回轉(zhuǎn)。斜齒輪互相不能相對回轉(zhuǎn)。斜齒輪1和和2的齒形拼裝后一起加工，并與鍵的齒形拼裝后一起加工，并與鍵 槽保持確定的相對位置。裝配時在兩薄齒輪之間裝入厚度為槽保持確定的相對位置。裝配時在兩薄齒輪之間裝入厚度為的的 墊片墊片3，使薄片齒輪，使薄片齒輪1、2的螺旋線產(chǎn)生錯位，其左右兩齒面分別的螺旋線產(chǎn)生錯位，其左右兩齒面分別 與寬齒輪與寬齒輪4的齒貼緊，消除齒側(cè)間隙。的齒貼緊，消除齒側(cè)間隙。 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 精品課件44 斜齒輪軸向墊片消隙圖例 1 2 薄