機(jī)床數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用6-3

1、6.3 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)n6.3.1 進(jìn)給系統(tǒng)概述 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)承擔(dān)了數(shù)控機(jī)床各直線坐標(biāo)軸、回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸的定位和切削進(jìn)給，直接影響整個(gè)機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)和精度指標(biāo)。 數(shù)控機(jī)床按進(jìn)給方式可分為液壓進(jìn)給伺服系統(tǒng)和電氣進(jìn)給伺服系統(tǒng)兩類。由于伺服電動(dòng)機(jī)和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置的發(fā)展，目前絕大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)。 按反饋方式可分為閉環(huán)控制、半閉環(huán)控制和開(kāi)環(huán)控制。半閉環(huán)控制在裝配和調(diào)整時(shí)都比較方便，而且精度較高。通過(guò)對(duì)機(jī)械零件的選擇，必要時(shí)再采取螺距誤差補(bǔ)償和反向間隙補(bǔ)償?shù)碾姎獯胧梢詽M足一般精度數(shù)控機(jī)床的精度要求，所以目前大多數(shù)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)都采用半閉環(huán)方式。 6.3.1 進(jìn)給系統(tǒng)概述 數(shù)

2、控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)電部件主要有伺服電動(dòng)機(jī)及檢測(cè)元件、聯(lián)軸節(jié)、減速機(jī)構(gòu)（齒輪副和皮帶輪）、滾珠絲杠螺母副（或齒輪齒條副）、絲杠軸承、運(yùn)動(dòng)部件（工作臺(tái)、主軸箱、滑座、橫梁和立柱等）。 由于滾珠絲杠、伺服電動(dòng)機(jī)及其控制單元性能的提高，很多數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)中已去掉了減速機(jī)構(gòu)，而直接用伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠聯(lián)接，因而整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減少了產(chǎn)生誤差的環(huán)節(jié)。同時(shí)，由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減小，使伺服特性有所改善。 另外，進(jìn)給系統(tǒng)中還有一個(gè)重要的環(huán)節(jié)就是導(dǎo)軌。雖然從表面上看導(dǎo)軌似乎與進(jìn)給系統(tǒng)無(wú)密切關(guān)系，但實(shí)際上運(yùn)動(dòng)摩擦力及負(fù)載在進(jìn)給系統(tǒng)中占有重要地位，因此導(dǎo)軌的性能對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的影響是不容忽視的。6.3.1 進(jìn)給系統(tǒng)概述

3、 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)要求具有較高的定位系統(tǒng)還應(yīng)具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性， 既系統(tǒng)跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快，穩(wěn)定性好。 為了要確保數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作穩(wěn)定性，要求進(jìn)給系統(tǒng)要達(dá)到無(wú)間隙、低摩擦、低慣量、高剛度、高諧振頻率以及有適宜的阻尼比等。為了達(dá)到這些要求，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)中主要采取如下措施：（1）盡量采用低摩擦的傳動(dòng)，如采用靜壓導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾珠絲杠等，以減少摩擦力。（2）選用最佳的傳動(dòng)比。這樣既能提高機(jī)床的分辨率，又使工作臺(tái)能更快跟蹤指令，同時(shí)可減小系統(tǒng)折算到驅(qū)動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。6.3.1 進(jìn)給系統(tǒng)概述（3）縮短傳動(dòng)鏈，采用預(yù)緊的辦法提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度。如采用電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)絲杠、應(yīng)

4、用預(yù)加負(fù)載的滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)絲杠副、絲杠支承設(shè)計(jì)成兩端軸向固定、采用預(yù)拉伸的結(jié)構(gòu)等方法提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度。（4）盡量消除傳動(dòng)誤差，減少反向死區(qū)誤差。如采用消除間隙的聯(lián)軸器，采用有消除間隙措施的傳動(dòng)副等。6.3.2 傳動(dòng)齒輪的消隙 數(shù)控機(jī)床常用的調(diào)整齒側(cè)間隙的方法有以下幾種：n1.圓柱齒輪傳動(dòng)（1）偏心調(diào)整法 如右圖所示，將相互嚙合的一對(duì)齒輪中的一個(gè)裝在電動(dòng)機(jī)輸出軸上，并將電動(dòng)機(jī)1安裝在偏心套2上，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)偏心套的轉(zhuǎn)角，就可調(diào)節(jié)兩嚙合齒輪的中心距，從而消除圓柱齒輪正、反轉(zhuǎn)時(shí)的齒側(cè)間隙。這種方法的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但其側(cè)隙不能自動(dòng)補(bǔ)償。6.3.2 傳動(dòng)齒輪的消隙（2）軸向墊片調(diào)整法 如右圖所示，齒輪1

5、和齒輪2相嚙合，其分度圓齒厚沿軸線方向略有錐度，這樣就可以用墊片3使齒輪2沿軸向移動(dòng)，從而消除兩齒輪的齒側(cè)間隙。裝配時(shí)墊片3的軸向厚度應(yīng)既使齒輪1和2之間的齒側(cè)間隙小，又使運(yùn)轉(zhuǎn)靈活（3）雙片齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法 這種方法是將其中一個(gè)齒輪做成寬齒輪，另一個(gè)齒輪由兩片薄齒輪組成。使一個(gè)薄齒輪的左齒側(cè)和另一薄齒輪的右齒側(cè)分別緊貼在寬齒輪齒槽的左、右兩側(cè)，以消除齒側(cè)間隙，且反向時(shí)不會(huì)出現(xiàn)死區(qū)。6.3.2 傳動(dòng)齒輪的消隙n2.斜齒輪傳動(dòng) 斜齒輪傳動(dòng)齒側(cè)間隙的消除方法基本上與上述錯(cuò)齒調(diào)整法相同，也是用兩個(gè)薄片齒輪和寬齒輪嚙合，只是在兩個(gè)薄片齒輪的中間用墊片隔開(kāi)了一小段距離，以使螺旋線錯(cuò)開(kāi)。改變墊片的厚度，可使薄

6、片齒輪分別與寬齒輪齒槽的左、右側(cè)面貼緊，從而達(dá)到消除齒側(cè)間隙的目的。6.3.2 傳動(dòng)齒輪的消隙n3.齒輪齒條傳動(dòng) 在大型數(shù)控機(jī)床中，工作臺(tái)的行程很大，因此，它的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)不宜采用滾珠絲杠副來(lái)實(shí)現(xiàn)，而常采用齒輪齒條傳動(dòng)。 驅(qū)動(dòng)時(shí)可采用雙齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法，使齒輪分別與齒條齒槽左、右兩側(cè)面貼緊，從而消除齒側(cè)間隙。6.3.3 聯(lián)軸器 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)方式主要有三種：直聯(lián)式、齒輪減速方式和齒形皮帶方式。 最常用的是直聯(lián)式，通過(guò)撓性聯(lián)軸節(jié)，把伺服電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠聯(lián)結(jié)起來(lái)。這種無(wú)鍵、無(wú)隙直聯(lián)方式的聯(lián)軸節(jié)已編入機(jī)床的零部件標(biāo)準(zhǔn)，稱為膜片彈性聯(lián)軸器。 在數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)中，

7、為了避免進(jìn)給力過(guò)大而損壞機(jī)構(gòu)部件，常采用安全聯(lián)軸節(jié)。安全聯(lián)軸節(jié)由聯(lián)軸器和安全離合器組成。6.3.3 聯(lián)軸器 安全離合器的工作原理如圖所示。 正常情況下，運(yùn)動(dòng)由安全離合器傳至下一軸。當(dāng)出現(xiàn)過(guò)載，前軸的扭矩增大并超過(guò)允許值，通過(guò)安全離合器端面螺旋齒傳遞的扭矩也隨之增加，致使端面螺旋齒處的軸向推力超過(guò)彈簧3的壓力，將離合器右半部2推開(kāi)。這時(shí)離合器的左半部1繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，而右半部2不能帶動(dòng)，所以兩者之間產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，從而將傳遞斷開(kāi)，使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不致因過(guò)載而破壞。當(dāng)過(guò)載現(xiàn)象消失后，由于彈簧的彈力，安全離合器自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)的正常狀態(tài)。機(jī)床需用的最大進(jìn)給力決定于彈簧的彈力，可通過(guò)調(diào)整螺母來(lái)調(diào)整彈簧的彈力。6.3.

8、4 絲杠螺母副n滾珠絲杠螺母副（1）滾珠絲杠螺母副的組成及特點(diǎn) 滾珠絲杠螺母副是一種新型的螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在具有螺旋槽的絲杠與螺母之間裝有中間傳動(dòng)元件滾珠。右圖所示為滾珠絲杠螺母副機(jī)構(gòu)的組成。它由絲杠3，螺母2，滾珠4和反向器（滾珠循環(huán)反相裝置）1等組成。 絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)滾珠沿螺紋滾道滾動(dòng)。為防止?jié)L珠從滾道端面掉出，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有滾珠回程引導(dǎo)裝置，構(gòu)成滾珠的循環(huán)返回，從而形成滾珠流動(dòng)的閉合通路。6.3.4 絲杠螺母副 滾珠絲杠螺母副與滑動(dòng)絲杠螺母副相比，具有傳動(dòng)效率高（可達(dá)0.900.96）、摩擦系數(shù)?。?.002 0.005）、軸向剛度高（通過(guò)適當(dāng)預(yù)緊可消除絲杠螺母之間的軸向間隙）、運(yùn)

9、動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)精度高、不易磨損、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。但由于滾珠絲杠螺母副不能自鎖，具有傳動(dòng)的可逆性，因此用作升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)需要采取制動(dòng)措施。6.3.4 絲杠螺母副（2）滾珠絲杠螺母副的參數(shù) 右圖所示為滾珠絲杠螺母副的部分參數(shù)。 名義直徑d0：滾珠與螺紋滾道在理論接觸角狀態(tài)時(shí)，包括滾珠球心的圓柱直徑，它是滾珠絲杠螺母副的特征尺寸。 導(dǎo)程L：絲杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)2弧度時(shí)，螺母上基準(zhǔn)點(diǎn)的軸向位移。 接觸角：在螺紋滾道法向剖面內(nèi)，滾珠球心與滾道接觸點(diǎn)的連線和螺紋軸線的垂直線間的夾角，理想接觸角等于45。6.3.4 絲杠螺母副 此外還有絲杠螺紋大徑d、絲杠螺紋小徑d1、 螺紋全長(zhǎng)l、滾珠直徑db、螺母螺紋大徑

10、D、螺母螺紋小徑D1、滾道圓弧偏心距R等參數(shù)。 導(dǎo)程的大小是根據(jù)機(jī)床的加工精度要求確定的。精度要求高時(shí)，應(yīng)將導(dǎo)程取小一些，這樣在一定的軸向力作用下，絲杠上的摩擦阻力較小。但為了使?jié)L珠絲杠具有一定的承載能力，滾珠直徑又不能太小。 導(dǎo)程過(guò)小勢(shì)必使?jié)L珠直徑變小，滾珠絲杠螺母副的承載能力亦隨之減小。若絲杠副的名義直徑不變，導(dǎo)程減小則螺旋升角也變小，傳動(dòng)效率降低。因此在滿足機(jī)床加工精度的條件下，導(dǎo)程應(yīng)盡可能取得大些。 名義直徑與承載能力有直接關(guān)系，有的資料推薦滾珠絲杠螺母副的名義直徑應(yīng)大于絲杠工作長(zhǎng)度的1/30。數(shù)控機(jī)床常用進(jìn)給絲杠的名義直徑范圍為30 80mm。6.3.4 絲杠螺母副（3）滾珠絲杠螺母

11、副的結(jié)構(gòu)和軸向間隙的調(diào)整法 滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)的不同主要表現(xiàn)在螺紋滾道型面的形狀、滾珠循環(huán)方式、軸向間隙的調(diào)整和預(yù)加負(fù)載的方法等方面。 螺紋滾道型面的形狀及其主要尺寸 螺紋滾道型面的形狀有多種，但國(guó)內(nèi)只有單圓弧形面和雙圓弧形面兩種。在下圖中，滾珠與滾道型面接觸點(diǎn)處的法線與絲杠軸線的垂直線間的夾角稱為接觸角。6.3.4 絲杠螺母副 圖a所示為圓弧型面的螺紋滾道，通常滾道半徑稍大于滾珠半徑。對(duì)于單圓弧形面的螺紋滾道，接觸角隨軸向負(fù)荷的大小而變化。接觸角增大后，傳動(dòng)效率、軸向剛度以及承載能力隨之增大。圖b所示為雙圓弧形面的螺紋軌道。偏心決定后接觸角不變。雙圓弧交接處有一小空隙，可容納一些臟物，這對(duì)滾

12、珠的流動(dòng)有利。為提高傳動(dòng)效率和承載能力以及流動(dòng)暢通，接觸角應(yīng)選大些。但接觸角過(guò)大，使制造較困難，因此建議取接觸角為45。6.3.4 絲杠螺母副 滾珠循環(huán)方式 滾珠絲杠螺母副的滾珠循環(huán)可分為內(nèi)循環(huán)及外循環(huán)兩類。 下圖所示為外循環(huán)式滾珠循環(huán)。圖a為螺旋槽式，在螺母的外圓2上銑有螺旋槽，螺母外套1上后形成封閉的螺旋槽。在螺母2內(nèi)裝上擋珠器4，擋珠器的舍部切斷螺旋滾道，迫使?jié)L珠3離開(kāi)絲杠5而流向螺旋槽的孔中，完成循環(huán)。 圖b為插管式，用彎管1代替螺旋槽，彎管的兩端插在與螺紋滾道相切的兩個(gè)孔內(nèi)，用彎管的端部引導(dǎo)滾珠進(jìn)入彎管，完成循環(huán)。 圖c為端蓋式，在螺母1上加工出縱向孔，作為滾珠的回程通道，螺母兩端的

13、端蓋2上開(kāi)有滾珠的回程口，滾珠由此進(jìn)入回程管，形成循環(huán)。6.3.4 絲杠螺母副 右圖所示為內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副。在螺母外側(cè)的孔中裝有接通相鄰滾道的反向器，以迫使?jié)L珠翻越絲杠的齒頂后進(jìn)入相鄰滾道。通常一個(gè)螺母上裝3個(gè)反相器（即采用3列的結(jié)構(gòu)），這3個(gè)反向器彼此沿螺母圓周相互錯(cuò)開(kāi)120，其軸向間隔為螺距。有的內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副裝有2個(gè)反向器（即采用雙列結(jié)構(gòu)），反相器相互錯(cuò)開(kāi)180 。6.3.4 絲杠螺母副 滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整和施加預(yù)緊力的方法 除了對(duì)滾珠絲杠副本身單方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)精度有要求外，對(duì)其軸向間隙也有嚴(yán)格的要求，以保證反向傳動(dòng)精度。 滾珠絲杠副的軸向間隙，是負(fù)載在滾珠與滾道型面接觸點(diǎn)的彈性

14、變形所引起的螺母位移量和螺母原有間隙的總和。因此要完全消除軸向間隙相當(dāng)困難。通常采用雙螺母預(yù)緊的辦法，把彈性變形量控制在最小限度。 目前制造的外循環(huán)單螺母的軸向間隙達(dá)0.05mm，而用雙螺母加預(yù)緊力調(diào)整后，基本上能消除軸向間隙。6.3.4 絲杠螺母副利用雙螺母加預(yù)緊力消除軸向間隙時(shí)，必須注意： 1）通過(guò)預(yù)緊力產(chǎn)生預(yù)拉變形以減少?gòu)椥宰冃我鸬奈灰茣r(shí)，該預(yù)緊力不能過(guò)大，否則會(huì)引起驅(qū)動(dòng)力矩增大，傳動(dòng)效率降低，導(dǎo)致使用壽命縮短。 2）要特別注意減小絲杠安裝部分和驅(qū)動(dòng)部分的間隙。常用的雙螺母消除軸向間隙的結(jié)構(gòu)形式有墊片調(diào)隙式、螺紋調(diào)隙式和齒差調(diào)隙式等。6.3.4 絲杠螺母副（4）滾珠絲杠螺母副的精度等級(jí)

15、及尺寸系列 根據(jù)JB3162.291滾珠絲杠螺母副的精度可分為1，2，3，4，5，7，10等7個(gè)等級(jí)，最高級(jí)為1級(jí)，最低級(jí)為10級(jí)。而JB3162.282標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定滾珠絲杠螺母副的精度可分成C,D,E,F,G,H為6個(gè)等級(jí)，最高精度為C級(jí)，最低級(jí)為H級(jí)。 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO規(guī)定滾珠絲杠螺母副的公稱直徑系列為：6，8，10，12，16，20，25，32，40，50，63，80，100，120，125，160及200mm。導(dǎo)程為1，2，2.5，3，4，5，6，8，10，12，16，20，25，32，40mm。應(yīng)盡量選用2.5，5，10，20，40mm。 滾珠絲杠在數(shù)控機(jī)床、精密機(jī)床上用于開(kāi)環(huán)和半閉環(huán)進(jìn)給

16、系統(tǒng)時(shí)，可根據(jù)定位精度和重復(fù)定位精度的要求選用C，D，E（1，2，3）級(jí)，一般動(dòng)力傳動(dòng)可選用F,G（4，5）級(jí)，全閉環(huán)系統(tǒng)可選D,E,F（2，3，4）級(jí)。6.3.4 絲杠螺母副（5）滾珠絲杠螺母副的支承與制動(dòng) 支承方式 確定滾珠絲杠螺母副的支承結(jié)構(gòu)時(shí)要注意，若螺母座、絲杠的軸承及其支架的剛度不足，將嚴(yán)重地影響滾珠絲杠副的傳動(dòng)剛度。因此，螺母座應(yīng)有加強(qiáng)筋，以減少受力后的變形。螺母座與床身的接觸面積越大，其聯(lián)接螺釘后的剛度也越高。定位銷要緊密配合，不能松動(dòng)。 滾珠絲杠常用推力軸承支承，以提高軸向剛度（當(dāng)滾珠絲杠的軸向負(fù)載很小時(shí)，也可用深溝球軸承支承）。6.3.4 絲杠螺母副滾珠絲杠的支承方式有以下

17、幾種：a）一端裝推力軸承（圖a）。這種安裝方式適用于短絲杠，它的承載能力小、軸向剛度低，一般用于數(shù)控機(jī)床的調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)和升降臺(tái)式數(shù)控銑床的立向（垂直）坐標(biāo)軸。b）一端裝推力軸承，另一端裝深溝球軸承（圖b）。當(dāng)滾珠絲杠較長(zhǎng)時(shí)，一端裝推力軸承固定，另一自由端裝深溝球軸承。c）兩端裝推力軸承（圖c）。把推力軸承裝在滾珠絲杠的兩端，并施加預(yù)緊拉力，這樣有助于提高剛度。這種安裝方式對(duì)絲杠的熱變性較為敏感。d）兩端裝推力軸承及深溝球軸承（圖d）。為使絲杠具有最大剛度，絲杠兩端可采用雙重支承，裝上推力軸承加深溝球軸承，并施加預(yù)緊拉力。這種結(jié)構(gòu)方式可使絲杠的溫度變形轉(zhuǎn)化為推力軸承的預(yù)緊力，但設(shè)計(jì)時(shí)要求提高推力軸承

18、的承載能力和支架的剛度。6.3.4 絲杠螺母副 制動(dòng)裝置 右圖所示為數(shù)控臥式銑鏜床主軸向進(jìn)給絲杠的制動(dòng)裝置示意圖。機(jī)床工作時(shí)電磁鐵線圈通電，吸住壓簧，使摩擦離合器打開(kāi)。電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)滾珠絲杠副使主軸箱沿立向（垂直）移動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電磁鐵線圈同時(shí)斷電，在彈簧作用下摩擦離合器壓緊，使得滾珠絲杠不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸箱就不會(huì)因自重而下降。6.3.4 絲杠螺母副（6）滾珠絲杠螺母副的密封于潤(rùn)滑 滾珠絲杠副可用防塵密封圈和防護(hù)套密封，防止灰塵及雜質(zhì)進(jìn)入滾珠絲杠副。密封圈有解除式和非解除式兩種，裝在滾珠螺母的兩端。非接觸式密封圈通常由聚氯乙烯等塑料制成。接觸式密封圈用具有彈性的耐油橡膠和

19、尼龍等材料制成，因此會(huì)產(chǎn)生接觸壓力和一定的摩擦力矩，但其防塵效果較好。 防護(hù)套可防止塵土及雜質(zhì)進(jìn)入滾珠絲杠，影響其傳動(dòng)精度。防護(hù)罩的形式有折疊式密封套、伸縮管套和伸縮擋板等，它的材料有耐油塑料、人造革等。潤(rùn)滑使用潤(rùn)滑劑，以提高耐磨性及傳動(dòng)效率，從而維持傳動(dòng)精度，延長(zhǎng)使用壽命。 常用潤(rùn)滑劑有潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂兩類。潤(rùn)滑脂一般在安裝過(guò)程中放進(jìn)滾珠螺母的滾道內(nèi)，為定期潤(rùn)滑。使用潤(rùn)滑油時(shí)應(yīng)注意要經(jīng)常通過(guò)注油孔注油。6.3.4 絲杠螺母副（7）滾珠絲杠螺母副的選擇方法 滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)的選擇 可根據(jù)防塵、防護(hù)條件以及對(duì)調(diào)隙及預(yù)緊的要求選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式。例如：允許間隙存在（如垂直運(yùn)動(dòng)）時(shí)，可選用具有單圓弧

20、型螺紋滾道的單螺母滾珠絲杠副；如果必須有預(yù)緊，并在使用過(guò)程中因磨損而需要定期調(diào)整時(shí)，應(yīng)采用雙螺母螺紋預(yù)緊和齒差預(yù)緊式結(jié)構(gòu)；當(dāng)具備良好的防塵條件，只需在裝配時(shí)調(diào)整間隙及預(yù)緊力時(shí)，可采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式結(jié)構(gòu)。6.3.4 絲杠螺母副 滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)尺寸的選擇 選用滾珠絲杠螺母副時(shí)主要選擇絲杠的公稱直徑和基本導(dǎo)程。公稱直徑應(yīng)根據(jù)軸向最大載荷，按滾珠絲杠副的尺寸系列選擇。在允許的情況下螺紋長(zhǎng)度要盡量短?；緦?dǎo)程（或螺距）應(yīng)按承載能力、傳動(dòng)精度及傳動(dòng)速度選取。當(dāng)要求傳動(dòng)速度快時(shí)，可選用大導(dǎo)程滾珠絲杠副。6.3.4 絲杠螺母副 滾珠絲杠螺母副的選擇步驟 在選用滾珠絲杠螺母副時(shí)，必須知道實(shí)際

21、的工作條件，包括最大工作載荷（或平均工作載荷）、最大載荷作用下的使用壽命、絲杠的工作長(zhǎng)度（或螺母的有效行程）、絲杠的轉(zhuǎn)速（或平均轉(zhuǎn)速）、滾道的硬度及絲杠的工況等，然后按下列步驟進(jìn)行選擇。a.承載能力選擇；b.壓桿穩(wěn)定性核算；c.對(duì)于低速運(yùn)轉(zhuǎn)的絲杠，無(wú)需計(jì)算最大動(dòng)載荷值，而只考慮最大靜載荷是否充分大于最大工作載荷；d.剛度的驗(yàn)算。 另外，滾珠絲杠在軸向力的作用下將伸長(zhǎng)或縮短，在扭矩的作用下將產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)而影響絲杠導(dǎo)程的變化，從而影響傳動(dòng)精度及定位精度，故應(yīng)驗(yàn)算滿載時(shí)的預(yù)緊量。以上過(guò)程的公式可查閱有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。6.3.5 導(dǎo)軌 導(dǎo)軌用來(lái)支撐和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件沿著直線或圓周方向準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)。與支承件連成一體固定

22、不動(dòng)的導(dǎo)軌稱為支承導(dǎo)軌，與運(yùn)動(dòng)部件連成一體的導(dǎo)軌稱為動(dòng)導(dǎo)軌。導(dǎo)軌的精度和性能對(duì)數(shù)控機(jī)床的加工精度、承載能力、使用壽命影響很大，同時(shí)對(duì)伺服系統(tǒng)的影響也有很大的影響。 6.3.5 導(dǎo)軌n1.導(dǎo)軌的類型和要求（1）導(dǎo)軌的類型 按運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)軌跡導(dǎo)軌可分為直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。 按導(dǎo)軌結(jié)合面的摩擦性質(zhì)可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌。 滑動(dòng)導(dǎo)軌又可分為普通滑動(dòng)導(dǎo)軌和塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌。前者是金屬與金屬相摩擦，摩擦系數(shù)大，而且動(dòng)、靜摩擦系數(shù)差大，一般在普通機(jī)床上使用。后者簡(jiǎn)稱塑料導(dǎo)軌，是塑料與金屬相摩擦，導(dǎo)軌的滑動(dòng)性能好，在數(shù)控機(jī)床上廣泛采用。 而靜壓導(dǎo)軌根據(jù)介質(zhì)的不同又可分為液壓導(dǎo)軌和氣壓導(dǎo)軌。6

23、.3.5 導(dǎo)軌（2）導(dǎo)軌的要求n高的導(dǎo)向精度。導(dǎo)向精度保證部件運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確性。導(dǎo)向精度受導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形狀、組合方式、制造精度和導(dǎo)軌間隙的調(diào)整等因素的影響。n良好的耐磨性。耐磨性好可使導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度得以長(zhǎng)久保持。耐磨性一般受導(dǎo)軌副的材料、硬度、潤(rùn)滑和載荷的影響。n足夠的剛度。在載荷的作用下，導(dǎo)軌的剛度高則保持形狀不變的能力好。剛度受導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)和尺寸的影響。具有低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。運(yùn)動(dòng)部件在導(dǎo)軌上低速移動(dòng)時(shí)，不應(yīng)發(fā)生“爬行”的現(xiàn)象。造成“爬行”的主要因素有摩擦的性質(zhì)、潤(rùn)滑條件和傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度等。6.3.5 導(dǎo)軌n2.滑動(dòng)導(dǎo)軌n（1）滑動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu) 如下圖所示，滑動(dòng)導(dǎo)軌的常見(jiàn)截面形狀有矩形、三角形、燕尾

24、槽形和圓柱形。 矩形導(dǎo)軌（圖a）承載能力大，制造簡(jiǎn)單，水平方向和垂直方向上的位置精度互不相關(guān)。側(cè)面間隙不能自動(dòng)補(bǔ)償，必須設(shè)置間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)。三角形導(dǎo)軌（圖b）的三角形截面有兩個(gè)導(dǎo)向面，同時(shí)控制垂直方向和水平方向的導(dǎo)向精度。 這種導(dǎo)軌在載荷的作用下能自行補(bǔ)償而消除間隙，導(dǎo)向精度較其他導(dǎo)軌高。燕尾槽導(dǎo)軌（圖c）的高度值最小，能承受顛覆力矩，摩擦阻力也較大。圓柱形導(dǎo)軌（圖d）制造容易，磨損后調(diào)整間隙較困難。6.3.5 導(dǎo)軌 以上截面形狀的導(dǎo)軌有凸輪和凹形兩類。凹形導(dǎo)軌容易存油，但也容易積存切屑和塵粒，因此適用于防護(hù)良好的環(huán)境。凸形導(dǎo)軌需要良好的潤(rùn)滑條件。 直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌一般由兩條導(dǎo)軌組成，不同的組合形式

25、可滿足各類機(jī)床的工作要求。數(shù)控機(jī)床上滑動(dòng)導(dǎo)軌的形狀主要有三角形矩形式和矩形矩形式，只有少部分結(jié)構(gòu)采用燕尾式。矩形矩形導(dǎo)軌用側(cè)邊導(dǎo)向，當(dāng)采用一條導(dǎo)軌的兩側(cè)邊導(dǎo)向時(shí)稱為窄式導(dǎo)向，若分別用兩條導(dǎo)軌的兩個(gè)側(cè)邊導(dǎo)向則稱為寬式導(dǎo)向。窄式導(dǎo)向制造容易，受熱變形影響小。6.3.5 導(dǎo)軌n（2）滑動(dòng)導(dǎo)軌的材料 導(dǎo)軌材料主要有：鑄鐵、鋼、塑料、有色金屬。應(yīng)根據(jù)機(jī)床的性能和成本的要求，合理選擇導(dǎo)軌材料及熱處理方式，降低摩擦系數(shù)，提高導(dǎo)軌的耐磨性。a.鑄鐵材料。機(jī)床上常用的導(dǎo)軌材料是鑄鐵材料，常用的鑄鐵材料為HT200和HT300。為了提高耐磨性，有時(shí)也用孕育鑄鐵、高磷鑄鐵及合金鑄鐵。b.鑲鋼導(dǎo)軌材料。鑲鋼導(dǎo)軌也是機(jī)

26、床導(dǎo)軌的常用形式之一。鑲鋼導(dǎo)軌的硬度高，耐磨性好。但其制造工藝復(fù)雜，安裝時(shí)間長(zhǎng)（尤其是分段接長(zhǎng)時(shí)），成本較高，且總體剛度不如整體鑄鐵導(dǎo)軌好。為了發(fā)揮整體鑄鐵導(dǎo)軌和鑲鋼導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)，避免它們的確定，進(jìn)來(lái)出現(xiàn)了把型鋼與床身本體鑄成一體的導(dǎo)軌形式。6.3.5 導(dǎo)軌c.塑料導(dǎo)軌材料。塑料導(dǎo)軌是在動(dòng)導(dǎo)軌上涂上或貼上一層塑料材料，使導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)降低。這種導(dǎo)軌動(dòng)靜摩擦系數(shù)接近，耐磨性及吸振性好。塑料導(dǎo)軌的材料可分為貼塑材料和涂塑材料兩種。 塑料導(dǎo)軌在機(jī)床上的應(yīng)用形式如下圖所示6.3.5 導(dǎo)軌n（3）滑動(dòng)導(dǎo)軌的間隙調(diào)整為保證機(jī)床導(dǎo)軌的正常工作，導(dǎo)軌的滑動(dòng)表面之間應(yīng)保持適當(dāng)?shù)拈g隙。間隙過(guò)小，會(huì)增加摩擦阻力，間隙

27、過(guò)大又會(huì)降低導(dǎo)向精度，引起加工質(zhì)量等問(wèn)題。在垂直方向調(diào)整間隙時(shí)，一般都通過(guò)下壓板來(lái)調(diào)整它的底面間隙。導(dǎo)軌側(cè)向間隙的調(diào)整常采用平鑲條和斜鑲條兩種方法。平鑲條比斜鑲條容易制造，但間隙調(diào)整比較麻煩。一般采用側(cè)面螺釘調(diào)節(jié)平鑲條的側(cè)面間隙，很難達(dá)到各點(diǎn)的間隙完全一致，且平鑲條上各處的受力不同。斜鑲條又稱鍥鐵，制造要比平鑲條困難，但它使用可靠，調(diào)整方便，所以應(yīng)用較為廣泛。6.3.5 導(dǎo)軌n3.滾動(dòng)導(dǎo)軌 滾動(dòng)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)小，而且動(dòng)、靜摩擦系數(shù)相近，磨損小，潤(rùn)滑容易。因此它的低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好，移動(dòng)精度低和定位精度高。但滾動(dòng)導(dǎo)軌的抗振性比滑動(dòng)導(dǎo)軌差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)臟物也較為敏感，并需要良好的防護(hù)。數(shù)控機(jī)床常用的

28、滾動(dòng)導(dǎo)軌有滾動(dòng)導(dǎo)軌塊和直線滾動(dòng)導(dǎo)軌兩種。6.3.5 導(dǎo)軌n（1）滾動(dòng)導(dǎo)軌塊 這是一種滾動(dòng)體作循環(huán)運(yùn)動(dòng)的滾動(dòng)導(dǎo)軌，移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體沿封閉軌道作循環(huán)運(yùn)動(dòng)。滾動(dòng)體為滾珠或滾柱。數(shù)控機(jī)床上采用的滾柱式滾動(dòng)導(dǎo)軌塊如下圖所示，它多用于中等負(fù)荷的導(dǎo)軌。滾動(dòng)導(dǎo)軌塊由專業(yè)廠家生產(chǎn)，有各種規(guī)格、形式供用戶選用。使用時(shí)導(dǎo)軌塊裝在運(yùn)動(dòng)部件上，導(dǎo)軌塊的數(shù)目取決于導(dǎo)軌的長(zhǎng)度和負(fù)載的大?。恳粚?dǎo)軌應(yīng)至少用兩塊或更多塊）。與這種滾動(dòng)導(dǎo)軌相對(duì)的導(dǎo)軌多用鑲鋼淬火導(dǎo)軌。6.3.5 導(dǎo)軌n（2）直線滾動(dòng)導(dǎo)軌 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌又稱單元直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，由專業(yè)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)。直線滾動(dòng)導(dǎo)軌除導(dǎo)向外還能承受顛覆力矩，它具有制造精度高，可高速運(yùn)行

29、，并能長(zhǎng)時(shí)間保持高精度的優(yōu)點(diǎn)。另外，通過(guò)預(yù)加負(fù)載可提高剛性，且具有自調(diào)的能力，安裝基面的許用誤差大。直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的外形和結(jié)構(gòu)如下圖所示。6.3.5 導(dǎo)軌 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌主要由：導(dǎo)軌體、 滑塊、 滾珠、保持架、端蓋等組成。導(dǎo)軌體固定在不動(dòng)部件上，滑塊固定在運(yùn)動(dòng)部件上。當(dāng)滑塊沿導(dǎo)軌體移動(dòng)時(shí)，滾珠在導(dǎo)軌體和滑塊之間的圓弧直槽內(nèi)滾動(dòng)，并通過(guò)端蓋內(nèi)的滾道從工作負(fù)荷區(qū)運(yùn)動(dòng)到非工作負(fù)荷區(qū)，然后再滾動(dòng)回到工作負(fù)荷區(qū)。這樣不斷循環(huán)，把滾動(dòng)體和滑塊之間的移動(dòng)變成滾珠的滾動(dòng)。 為防止灰塵和臟物進(jìn)入導(dǎo)軌滾道，滑塊兩端及下部均由塑料密封墊?；瑝K上還有潤(rùn)滑油注油杯，只要定期將鋰基潤(rùn)滑脂放入潤(rùn)滑油注油杯即可實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑。6.3.

30、5 導(dǎo)軌n4.液壓導(dǎo)軌 機(jī)床上的液壓導(dǎo)軌主要是靜壓導(dǎo)軌。靜壓導(dǎo)軌通常在兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌面通入壓力油，使運(yùn)動(dòng)件浮起。在工作過(guò)程中，導(dǎo)軌面上油腔中的油壓能隨外加負(fù)載的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，保證導(dǎo)軌面間始終處于純液體摩擦狀態(tài)。所以靜壓導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)極小，功率消耗少。 這種導(dǎo)軌不會(huì)磨損，因而導(dǎo)軌的精度保持性好，壽命長(zhǎng)。它的油膜厚度幾乎不受速度的影響，油膜承載能力大、剛性高、吸振性良好。這種導(dǎo)軌的運(yùn)行很平穩(wěn)，既無(wú)爬行也不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。但靜壓導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并需要有一套過(guò)濾效果良好的液壓裝置，制造成本較高。目前靜壓導(dǎo)軌一般應(yīng)用在大型、重型數(shù)控機(jī)床上。 靜壓導(dǎo)軌按導(dǎo)軌的形式可分為：開(kāi)式和閉式兩種，數(shù)控機(jī)床上常采用閉式

31、靜壓導(dǎo)軌。靜壓導(dǎo)軌按供油方式又可分為恒壓供油和恒流供油兩種。6.3.5 導(dǎo)軌n5.導(dǎo)軌的潤(rùn)滑和保護(hù) 導(dǎo)軌潤(rùn)滑的目的是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(rùn)滑劑有潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂，前者用于滑動(dòng)導(dǎo)軌，而滾動(dòng)導(dǎo)軌則兩者均采用。 為了防止切屑、磨?；蚶鋮s液散落在導(dǎo)軌面上，引起磨損加快、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(zhǎng)導(dǎo)軌機(jī)床，如龍門刨床、導(dǎo)軌磨床等。另外還有手風(fēng)琴式的伸縮式防護(hù)罩等。這些裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由專門廠家制造。6.3.6 工作臺(tái) 工作臺(tái)是數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)中的執(zhí)行部件。立式數(shù)控銑床和臥式數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式各不相同。立式機(jī)床工作臺(tái)不作分度運(yùn)動(dòng)，其形狀一般為長(zhǎng)方形。臥式機(jī)床工作臺(tái)的臺(tái)面形狀通常為正方形。由于這種工作臺(tái)經(jīng)常要作分度運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而且它的回轉(zhuǎn)、分度運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般裝在工作臺(tái)里，所以也稱為分度工作臺(tái)或回轉(zhuǎn)工作