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

1、第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 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)2第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)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 工作原理：絲桿螺母旋轉(zhuǎn)，滾珠在封閉滾道內(nèi)沿滾道滾動、迫使螺母工作原理：絲桿螺母旋轉(zhuǎn)，滾珠在封閉滾道內(nèi)沿滾道滾動、迫使螺母絲桿軸向移動絲桿軸向移動第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)41-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)51.滾珠絲杠

2、的工作原理及特點（1原理（2特點傳動效率高，摩擦損失小 滾珠絲桿螺母副的傳動效率0.920.96，可實現(xiàn)高速運動。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，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 滾珠絲桿副經(jīng)預(yù)緊后，可消除軸向間隙。磨損小 精度保持性好，使用壽命長。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，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。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)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)過程中回珠時與絲滾珠

3、在循環(huán)過程中回珠時與絲杠脫離接觸的結(jié)構(gòu)；杠脫離接觸的結(jié)構(gòu)；采用弧形銅管形成滾珠返回通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；道，由彎管的端部引導(dǎo)滾珠； 其工作圈數(shù)是其工作圈數(shù)是2.5圈或圈或3.5圈圈 ，12列。列。絲桿第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)7第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)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)。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)螺母內(nèi) 工作圈數(shù)是工作圈數(shù)是3列。列。 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)9靠螺母上安裝的反向器接通相鄰滾道，使?jié)L珠成

4、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)，如下圖。反向器的數(shù)目與滾珠圈數(shù)相等。環(huán)，如下圖。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，但制造較困難。失小，但制造較困難。 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)，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)10第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)11第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)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，必須消除滾珠絲桿螺母副軸向間隙。消除間隙的方法常采用雙螺母結(jié)構(gòu)，利用兩個螺母

5、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)。 用這種方法預(yù)緊消除軸向間隙時，預(yù)緊力一般應(yīng)為最大軸向負載的l/3。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)13雙螺母墊片式消隙雙螺母墊片式消隙 如下圖，此種形式結(jié)構(gòu)簡單可靠、剛度好，應(yīng)用最為廣泛，如下圖，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)整不便，滾道有磨損

6、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)14第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)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)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)17 雙螺母螺紋式消隙雙螺母螺紋式消隙 如下圖，利用一個螺母上的外螺紋，通過圓螺如下圖，利用一個螺母上的外螺紋，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，調(diào)整好后母調(diào)整兩個螺母的相對軸向

7、位置實現(xiàn)預(yù)緊，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)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)19 齒差式消隙齒差式消隙 如下圖，在兩個螺母的凸緣上各制有圓如下圖，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，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)分別為其齒數(shù)分別為Z1Z1、Z2Z2，并相差一個齒。調(diào)整時，先取，并相差一個齒。調(diào)整時，

8、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：移，其軸向位移量為： 式中式中Z1Z1、Z2Z2為齒輪的齒數(shù)，為齒輪的齒數(shù)，PhPh為滾珠絲杠的導(dǎo)程。為滾珠絲杠的導(dǎo)程。hPZZS2111第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)20齒差式消隙圖例第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)214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) ) 如圖如圖a a所示。這種安所示。這種安裝方式的承載能力小，軸向剛度低，僅適應(yīng)于短絲

9、桿。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)224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) ) 如圖如圖b b所示。滾珠絲桿較長時，一端裝止推軸承固定，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，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)遠離熱源。止推軸承的安裝位置應(yīng)遠離熱源。 第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)234滾珠絲桿副的支承方式3） 兩端裝推力軸承單推兩端裝推力軸承單推單推式或雙推單推式或雙推單

10、推式如圖單推式如圖c 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大于絲杠最大軸向載荷1/31/3的條件下，絲杠拉壓剛度可提的條件下，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。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)244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) ) 如圖如圖d d所示。為

11、提高剛度，絲桿兩端采用雙重支承，如止推軸所示。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。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)25滾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)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，

12、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)27滾珠絲杠副的密封與潤滑防塵密封圈和防護套密封。光滑；潤滑劑潤滑油和油脂潤滑）滾珠絲杠的參數(shù)、標(biāo)記方法及選擇第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)28靜壓絲杠副1、工作原理2、特點摩擦系數(shù)小；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

13、要求高。第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)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?？拐裥院糜凶銐虻妮S向剛度蝸輪條能無限接長第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)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，如下圖。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)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

14、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)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)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)331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 如下圖，齒輪裝在電動機軸上，調(diào)整偏心軸如下圖，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

15、。套可以改變齒輪和之間的中心距，從而消除齒側(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)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)351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 如圖所示將一對齒輪和的輪齒沿齒寬方向如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)整時改變墊片制成小錐度，使齒厚在齒輪的軸向稍有變化。調(diào)整時改變墊片的厚度就能改變齒輪和的軸向相對位置，從而消除齒側(cè)間隙。的厚度就能改變齒輪和的軸向相對位置，從而消除

16、齒側(cè)間隙。第三章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)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)371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)的薄片齒輪構(gòu)。兩個相同齒數(shù)的薄片齒輪1和和2與另與另個寬齒輪嚙合，兩薄片個寬齒輪嚙合，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，凸耳可以在其中穿過，彈簧可以在其中穿過，彈

17、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。彈簧的拉鎖緊。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)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?shù)谌?數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)391圓柱齒輪傳動消除間隙4）雙片齒

18、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。裝配時使彈簧。裝配時使彈簧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)控機床的進給傳動系統(tǒng)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

19、 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)41l 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)422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和一個寬齒輪嚙合，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，相當(dāng)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，相當(dāng)于兩薄片斜齒

20、圓柱齒輪的螺旋線錯開了一定的角度。兩個齒輪與寬齒于兩薄片斜齒圓柱齒輪的螺旋線錯開了一定的角度。兩個齒輪與寬齒輪嚙合時分別負責(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)432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