數(shù)控機床的機械傳動系統(tǒng)

1、第三章 數(shù)控機床的機械傳動系統(tǒng)第一節(jié) 數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)一、數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的特點數(shù)控機床是一種高精度、高效率的自動化機床，它的機械部分較普通機床有更高的要求，如高精度、高剛度、高速度、低摩擦等。因此，無論是從機床布局、基礎(chǔ)件結(jié)構(gòu)設(shè)計，還是軸承的選擇與配置，都十分注意提高它們的剛度；零部件的制造精度和精度保持性都比普通機床提高很多，基本上按精密或高精密機床考慮，如主軸軸承都采用C級或超C級軸承，傳動絲杠采用高精度的滾珠絲杠螺母副。主傳動和進給傳動都廣泛采用高性能的交、直流伺服電動機驅(qū)動。此外為提高數(shù)控機床的靈敏度，改善摩擦特性，數(shù)控機床普遍采用了滾珠絲杠螺母副、滾動導(dǎo)軌、貼塑導(dǎo)軌以降低摩擦

2、損失，減少動、靜摩擦系數(shù)之差，以避免爬行。為了防止不靈敏區(qū)產(chǎn)生，在進給傳動系統(tǒng)中普遍采用消除間隙和預(yù)緊的措施。數(shù)控機床與普通機床比較，具有下列特點：（1）轉(zhuǎn)速高，功率大，數(shù)控機床能進行大功率切削和高速切削，從而實現(xiàn)高速加工。（2）主軸轉(zhuǎn)速的變換迅速可靠，并能自動無級變速，使切削工作始終在最佳狀態(tài)下運行。（3）為實現(xiàn)刀具的快速及自動裝卸，其主軸還設(shè)計有刀具自動裝卸、主軸定向停止和主軸孔內(nèi)的切屑清除裝置。主傳動系統(tǒng)是實現(xiàn)主運動的傳動系統(tǒng)，它的轉(zhuǎn)速高、傳遞的功率大，是數(shù)控機床的關(guān)鍵部件之一，對它的精度、剛度、噪聲、溫升、熱變形都有嚴(yán)格的要求。二、數(shù)控機床主軸變速方式目前，主傳動系統(tǒng)大致可分為以下大類

3、。1.帶有變速齒輪的主傳動如圖3-1a）所示，通過少數(shù)幾對齒輪降速，以滿足主軸低速時對扭矩特性的要求。數(shù)控機床在交流或直流電機無級變速的基礎(chǔ)上配以齒輪變速，使之成為分段無級變速?；讫X輪的移位大都采用液壓缸和撥叉或直接由液壓缸帶動齒輪來實現(xiàn)。2.通過帶傳動的主傳動如圖3-1b）所示，這種傳動主要應(yīng)用在小型數(shù)控機床上，由交流電機通過V帶直接帶動主軸。這種傳動方式可以避免齒輪傳動時引起的振動與噪聲，但只能適用于低扭矩特性要求的主軸。3.調(diào)速電機直接驅(qū)動的主傳動如圖3-1c）所示，這種主傳動方式大大簡化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸輸出扭矩小，電機發(fā)熱對主軸影響較大。圖3

4、-1 主傳動型式三、主軸組件數(shù)控機床主軸部件是影響機床加工精度的主要部件，它的回轉(zhuǎn)精度，影響工件的加工精度；它的功率大小與回轉(zhuǎn)速度，影響加工效率；它的自動變速、準(zhǔn)停、換刀等，影響機床的自動化程度。因此，要求主軸部件具有與本機床工作性能相適應(yīng)的高的回轉(zhuǎn)精度、剛度、抗振性、耐磨性和低的溫升；在結(jié)構(gòu)上，必須很好地解決刀具或工件的裝夾、軸承的配置、軸承間隙調(diào)整、潤滑密封等問題。(一) 主軸組件的類型主軸組件按運動方式可分為五類:(1)只作旋轉(zhuǎn)運動的主軸組件。此類主軸結(jié)構(gòu)較為簡單，如車床、銑床和磨床等的主軸組件。（2）既有旋轉(zhuǎn)運動又有軸向進給運動的主軸組件。如鉆床和鏜床等的主軸組件。其主軸組件與軸承裝在

5、套筒內(nèi)，主軸在套筒內(nèi)作旋轉(zhuǎn)主運動，套筒在主軸箱的導(dǎo)向孔內(nèi)作直線進給運動。（3）既有旋轉(zhuǎn)運動又有軸向調(diào)整移動的主軸組件。如滾齒機、部分立式銑床等的主軸組件。主軸在套筒內(nèi)作旋轉(zhuǎn)主運動，并可根據(jù)需要隨主軸套筒一起作軸向調(diào)整移動。（4）既有旋轉(zhuǎn)運動又有徑向進給運動的主軸組件。如臥式鏜床的平旋盤主軸部件、組合機床的鏜孔車端面頭主軸組件。主軸作旋轉(zhuǎn)運動時，裝在主軸前端平旋盤上的徑向 塊可帶動刀具作徑向進給運動。（5）主軸作旋轉(zhuǎn)運動又作行星運動的主軸組件。（二）主軸主軸是主軸組件的重要組成部分。它的結(jié)構(gòu)尺寸和形狀、制造精度、材料及熱處理等，對主軸組件的工作性能有很大的影響。主軸結(jié)構(gòu)隨主軸系統(tǒng)設(shè)計要求的不同而

6、有多種形式。主軸的主要尺寸參數(shù)包括：主軸直徑、內(nèi)孔直徑、懸伸長度和支承跨度。評價和考慮主軸主要尺寸參數(shù)的依據(jù)是主軸的剛度、結(jié)構(gòu)工藝性和主軸組件的工藝適用范圍。1. 主軸直徑 主軸直徑越大，其剛性越高，但軸承和軸上其它零件的尺寸也相應(yīng)增大。軸承的直徑越大，同等級精度軸承的公差值也就越大，要保證主軸的旋轉(zhuǎn)精度就越困難，同時極限轉(zhuǎn)速也下降。2. 主軸內(nèi)孔直徑 主軸內(nèi)孔用來通過棒料，用于通過刀具夾緊裝置固定刀具以及傳動氣動或液壓卡盤等。主軸孔徑越大，可通過的棒料直徑就越大，機床的使用范圍就越寬，同時主軸部件也越輕。主軸孔徑大小主要受主軸剛度的制約。當(dāng)主軸的孔徑與主軸直徑之比小于0.3時，空心主軸的剛度

7、幾乎與實心主軸的剛度相當(dāng)；為0.5時，空心主軸的剛度為實心主軸剛度的90%；大于0.7時，空心主軸的剛度急劇下降。3. 懸伸長度 主軸的懸伸長度與主軸前端結(jié)構(gòu)的形狀尺寸、前軸承的類型和組合方式以及軸承的潤滑與密封有關(guān)。主軸的懸伸長度對主軸的剛度影響很大，主軸懸伸長度越短，其剛度越好。4. 主軸的支承跨距 主軸組件的支承跨距對主軸本身的剛度都有很大的影響。主軸的軸端用于安裝夾具和刀具，要求夾具和刀具在軸端定位精度高，定位剛度好，裝卸方便，同時使主軸的懸伸長度短。（三）主軸軸承主軸軸承也是主軸組件的重要組成部分，應(yīng)根據(jù)數(shù)控機床的規(guī)格、精度采用不同的主軸軸承。一般中、小規(guī)格的數(shù)控機床（如車床、銑床、

8、鉆鏜床、加工中心、磨床等）的主軸部件多采用成組高精度滾動軸承，重型數(shù)控機床采用液體靜壓軸承，高精度數(shù)控機床（如坐標(biāo)磨床）采用氣體靜壓軸承，轉(zhuǎn)速達(dá)（210）×104r/min的主軸可采用磁力軸承或氮化硅材料的陶瓷滾珠軸承。四、主軸組件的潤滑與密封主軸組件的潤滑與密封是使用和維護過程中值得重視的問題。良好的潤滑效果可以降低軸承的工作溫度，延長其使用壽命。密封不僅要防止灰塵、屑末和切削液進入，還要防止?jié)櫥偷男孤＃ㄒ唬┲鬏S潤滑數(shù)控機床主軸的轉(zhuǎn)速高，為減少主軸發(fā)熱，必須改善軸承的潤滑方式。潤滑的作用是在摩擦副表面形成一層薄油膜，以減少摩擦發(fā)熱。在數(shù)控機床上的潤滑一般采用高級油脂封入方式潤滑

9、，每加一次油脂可以使用710年。也有用油氣潤滑，除在軸承中加入少量潤滑油外，還引入壓縮空氣，使?jié)L動體上包有油膜起到潤滑作用，再用空氣循環(huán)冷卻。（二）主軸的密封主軸的密封有接觸式和非接觸式兩種。圖3-2 非接觸式密封幾種非接觸密封的形式如圖3-2所示。圖3-2a)是利用軸承蓋與軸的間隙密封，在軸承蓋的孔內(nèi)開槽是為了提高密封效果；這種密封用于工作環(huán)境比較清潔的油脂潤滑處。圖3-2b)是在螺母的外圓上開鋸齒形環(huán)槽，當(dāng)油向外流時，靠主軸轉(zhuǎn)動的離心力把油沿斜面甩到端蓋的空腔內(nèi)，油液再流回箱內(nèi)。圖3-2c)是迷宮式密封的結(jié)構(gòu)，在切屑多、灰塵大的工作環(huán)境下可獲得可靠的密封效果；這種結(jié)構(gòu)適用于油脂或油液潤滑的

10、密封。接觸式密封主要有油氈圈和耐油橡膠密封圈密封兩種。五、主軸的準(zhǔn)停主軸準(zhǔn)停功能又稱主軸定位功能（spindle specified position stop）,即當(dāng)主軸停止時能控制其停于固定位置。它是自動換刀所必需的功能。在自動換刀的鏜銑加工中心上，切削的轉(zhuǎn)矩通常是通過刀桿的端面鍵傳遞的。這就要求主軸具有準(zhǔn)確定位于圓周上特定角度的功能，如圖3-3所示。圖3-3 主軸準(zhǔn)停換刀 圖3-4 磁傳感器準(zhǔn)停主軸準(zhǔn)?？煞譃闄C械準(zhǔn)停和電氣準(zhǔn)停。機械準(zhǔn)停采用機械凸輪等機構(gòu)和光電盤方式進行初定位，然后由定位銷（液壓或氣動）插入主軸上的銷孔或銷槽完成定位，換刀后定位銷退出，主軸才可旋轉(zhuǎn)。采用此方法定向比較可靠

11、、準(zhǔn)確，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。電氣準(zhǔn)停有磁傳感器準(zhǔn)停、編碼器型準(zhǔn)停和數(shù)控系統(tǒng)準(zhǔn)停。常用的磁傳感器準(zhǔn)停裝置如圖3-4所示，它是在主軸上安裝一個發(fā)磁體，使之與主軸一起旋轉(zhuǎn)，在距離發(fā)磁體旋轉(zhuǎn)外軌跡12mm處固定一個磁傳感器。磁傳感器經(jīng)過放大器與主軸控制單元連接，當(dāng)主軸需要定向準(zhǔn)停時，便控制主軸停止在調(diào)整好的位置上。第二節(jié) 數(shù)控機床的進給運動系統(tǒng)一、概述數(shù)控機床進給運動系統(tǒng)，尤其是輪廓控制的進給運動系統(tǒng)，必須對進給運動的位置和運動的速度兩個方面同時實現(xiàn)自動控制，與普通機床相比，要求其進給系統(tǒng)有較高的定位精度和良好的動態(tài)響應(yīng)特性。一個典型數(shù)控機床閉環(huán)控制的進給系統(tǒng)，通常由位置比較放大單元、驅(qū)動單元、機械傳動裝置及

12、檢測反饋元件等幾部分組成。這里所說的機械傳動裝置是指將驅(qū)動源的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)楣ぷ髋_直線運動的整個機械傳動鏈，包括減速裝置、轉(zhuǎn)動變移動的絲杠螺母副及導(dǎo)向元件等等。為確保數(shù)控機床進給系統(tǒng)的傳動精度、靈敏度和工作的穩(wěn)定性，對機械部分設(shè)計總的要求是消除間隙，減少摩擦，減少運動慣量，提高傳動精度和剛度。另外，進給系統(tǒng)的負(fù)載變化較大，響應(yīng)特性要求很高，故對剛度、慣量匹配都有很高的要求。為了滿足上述要求，數(shù)控機床一般采用低摩擦的傳動副，如減摩滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌及靜壓導(dǎo)軌、滾珠絲杠等；保證傳動元件的加工精度，采用合理的預(yù)緊、合理的支承形式以提高傳動系統(tǒng)的剛度；選用最佳降速比，以提高機床的分辨率，并使系統(tǒng)折算到驅(qū)

13、動軸上的慣量減少；盡量消除傳動間隙，減少反向死區(qū)誤差，提高位移精度等。二、電機與絲杠之間的聯(lián)接數(shù)控機床進給驅(qū)動對位置精度、快速響應(yīng)特性、調(diào)速范圍等有較高的要求。實現(xiàn)進給驅(qū)動的電機主要有三種：步進電機、直流伺服電機和交流伺服電機。目前，步進電機只適應(yīng)用于經(jīng)濟型數(shù)控機床，直流伺服電機在我國正廣泛使用，交流伺服電機作為比較理想的驅(qū)動元件已成為發(fā)展趨勢。數(shù)控機床的進給系統(tǒng)當(dāng)采用不同的驅(qū)動元件時，其進給機構(gòu)可能會有所不同。電機與絲杠間的聯(lián)接主要有三種形式，如圖3-5所示。1帶有齒輪傳動的進給運動數(shù)控機床在機械進給裝置中一般采用齒輪傳動副來達(dá)到一定的降速比要求，如圖3-5a）所示。由于齒輪在制造中不可能達(dá)

14、到理想齒面要求，總存在著一定的齒側(cè)間隙才能正常工作，但齒側(cè)間隙會造成進給系統(tǒng)的反向失動量，對閉環(huán)系統(tǒng)來說，齒側(cè)間隙會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，齒輪傳動副常采用消除措施來盡量減小齒輪側(cè)隙。但這種聯(lián)接形式的機械結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。圖3-5 電機與絲杠間的聯(lián)接形式2經(jīng)同步帶輪傳動的進給運動如圖3-5b）所示，這種聯(lián)接形式的機械結(jié)構(gòu)比較簡單。同步帶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，但只能適于低扭矩特性要求的場所。安裝時中心距要求嚴(yán)格，且同步帶與帶輪的制造工藝復(fù)雜。3電機通過聯(lián)軸器直接與絲杠聯(lián)接如圖3-5c）所示，此結(jié)構(gòu)通常是電機軸與絲杠之間采用錐環(huán)無鍵聯(lián)接或高精度十字聯(lián)軸器聯(lián)

15、接，從而使進給傳動系統(tǒng)具有較高的傳動精度和傳動剛度，并大大簡化了機械結(jié)構(gòu)。在加工中心和精度較高的數(shù)控機床的進給運動中，普遍采用這種聯(lián)接形式。三、滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副是回轉(zhuǎn)運動與直線運動相互轉(zhuǎn)換的一種新型傳動裝置，在數(shù)控機床上得到了廣泛的應(yīng)用。它的結(jié)構(gòu)特點是在具有螺旋槽的絲杠螺母間裝有滾珠作為中間傳動元件，以減少摩擦。（一） 滾珠絲杠螺母副工作原理滾珠絲杠螺母副工作原理，如圖3-6所示。圖中絲杠和螺母上都加工有圓弧形的螺旋槽，當(dāng)它們對合起來就形成了螺旋滾道。在滾道內(nèi)裝有滾珠，當(dāng)絲杠與螺母相對運動時，滾珠沿螺旋槽向前滾動，在絲杠上滾過數(shù)圈以后通過回程引導(dǎo)裝置，逐個地又滾回到絲杠與螺母之間，

16、構(gòu)成一個閉合的回路。圖3-6 滾珠絲杠螺母副工作原理圖 圖3-7 螺紋滾道法向截面形式（二）滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)滾珠絲杠的螺紋滾道法向截面有單圓弧和雙圓弧兩種不同的形狀，如圖3-7所示(a)為單圓弧、b)為雙圓弧)。其中單圓弧工藝簡單，雙圓弧性能較好。（三）滾珠的循環(huán)方式滾珠循環(huán)方式分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種方式。1 外循環(huán)滾珠在循環(huán)過程結(jié)束后，通過螺母外表面上的螺旋槽或插管返回絲杠間重新進入循環(huán)。如圖3-8a）所示為插管式，它用彎管作為返回管道，這種形式結(jié)構(gòu)工藝性好，但由于管道突出于螺母體外，徑向尺寸較大。如圖3-8b）所示為螺旋槽式，它是在螺母外圓上銑出螺旋槽，槽的兩端鉆出通孔并與螺紋滾道相切，

17、形成返回通道，這種形式的結(jié)構(gòu)比插管式結(jié)構(gòu)徑向尺寸小，但制造較復(fù)雜。2內(nèi)循環(huán) 這種循環(huán)靠螺母上安裝的反向器接通相鄰滾道,使?jié)L珠成單圈環(huán), 如圖3-9所示,滾珠從螺紋滾道進入反向器,借助反向器迫使?jié)L珠越過絲杠牙頂進入相鄰滾道,實現(xiàn)循環(huán)。一般一個螺母上裝有24個反向器，反向器沿螺母圓周等分分布。其優(yōu)點是徑向尺寸緊湊，剛性好，因其返回滾道較短，摩擦損失小。缺點是反向器加工困難。圖3-8 外循環(huán)滾珠絲杠圖3-9 內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠 (四)滾珠絲杠螺母副軸向間隙的調(diào)整滾珠絲杠的傳動間隙是軸向間隙。為了保證反向傳動精度和絲杠的剛度，必須消除軸向間隙。消除間隙的方法常采用雙螺母結(jié)構(gòu)，利用兩個螺母的相對軸向位移，使

18、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。用這種方法預(yù)緊消除軸向間隙時，應(yīng)注意預(yù)緊力不宜過大，預(yù)緊力過大會使空載力矩增加，從而降低傳動效率，縮短使用壽命。此外還要消除絲杠安裝部分和驅(qū)動部分的間隙。常用的螺母絲杠消除間隙方法有：（1）墊片調(diào)隙式。如圖3-10所示，調(diào)整墊片厚度使左右兩螺母不能相對旋轉(zhuǎn)，只產(chǎn)生軸向位移，即可消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力。這種方式結(jié)構(gòu)簡單，剛性好，調(diào)整時需要卸下調(diào)整墊圈修磨，滾道有磨損時不能隨時消除間隙和進行預(yù)緊。圖3-10 墊片調(diào)隙式 圖3-11 螺紋調(diào)隙式（2）螺紋調(diào)隙式。如圖3-11所示，滾珠絲杠左右兩螺母副以平鍵與外套相聯(lián)，用平鍵限制螺母在螺母座內(nèi)的轉(zhuǎn)

19、動。調(diào)整時，只要擰動圓螺母1即可消除間隙并產(chǎn)生預(yù)緊力，然后用螺母2鎖緊。這種調(diào)整方法具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、調(diào)整方便的優(yōu)點，但預(yù)緊量不很準(zhǔn)確。（3）齒差調(diào)隙式。如圖3-12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，其齒數(shù)分別為z1和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。例如，z1=81，z2=80，滾珠絲杠的導(dǎo)程為t=6mm時，s=6/64800.001mm。這種調(diào)整方法能精確調(diào)整預(yù)緊量，調(diào)整方便、可靠，但結(jié)構(gòu)尺寸較大，多用于高精度的傳動。 圖3-12 齒

20、差調(diào)隙式 圖3-13單螺母變位螺距式（4）單螺母變位螺距預(yù)加負(fù)荷。如圖3-13所示，它是在滾珠螺母體內(nèi)的兩列循環(huán)滾珠鏈之間使用螺紋滾道在軸向產(chǎn)生一個L0的導(dǎo)程突變量，從而使兩列滾珠在軸向錯位實現(xiàn)預(yù)緊。這種調(diào)隙方法結(jié)構(gòu)簡單，但負(fù)荷量須預(yù)先設(shè)定且不能改變。(五)滾珠絲杠的支承方式數(shù)控機床的進給系統(tǒng)要獲得較高的傳動剛度，除了加強滾珠絲杠螺母本身的剛度外，滾珠絲杠的正確安裝及其支承的結(jié)構(gòu)剛度也是不可忽視的因素。螺母座、絲杠端部的軸承及其支承加工的不精確性和它們在受力后的過量變形，都會給進給系統(tǒng)的傳動剛度帶來影響。因此，螺母座的孔與螺母之間必須保持良好的配合，并應(yīng)保證孔對端面的垂直度，螺母座應(yīng)增加適當(dāng)?shù)?/p>

21、肋板，并加大螺母座和機床結(jié)合部件的面積，以提高螺母座的局部剛度和接觸剛度。滾珠絲杠的不正確及支承結(jié)構(gòu)的剛度不足，會使?jié)L珠絲杠的壽命大大下降。因此要注意軸承的選用和組合，尤其是軸向剛度要求較高，為了提高支承的軸向剛度，選擇適當(dāng)?shù)臐L動軸承及其支承方式是十分重要的。常用的支承方式有下列幾種，如圖3-14所示。（1）一端裝止推軸承（固定-自由式）。這種安裝方式如圖3-14a）所示。其承載能力小，軸向剛度低，僅適用于短絲杠，如用于數(shù)控機床的調(diào)整環(huán)節(jié)或升降臺式數(shù)控機床的垂直坐標(biāo)中。圖3-14 滾珠絲杠的支承結(jié)構(gòu)（2）一端裝止推軸承，另一端裝深溝球軸承（固定-支承式） 這種安裝方式如圖3-14b）所示。當(dāng)滾

22、珠絲杠較長時，一端裝止推軸承固定，另一端由深溝球軸承支承。為了減小絲杠熱變的影響，止推軸承的安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離熱源（如液壓馬達(dá)）。（3）兩端裝止推軸承。這種安裝方式如圖3-14c）所示。將止推軸承裝在滾珠絲杠的兩端，并施加預(yù)緊拉力，有助于提高傳動剛度。但這種安裝方式對熱伸長較為敏感。圖3-15 制動裝置示意圖（4）兩端裝雙重止推軸承及深溝球軸承（固定-固定式）。這種安裝方式如圖3-14d）所示。為了提高剛度，絲杠兩端采用雙重支承，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)形式，可使絲杠的熱變形能轉(zhuǎn)化為止推軸承的預(yù)緊力。(六)制動裝置由于滾珠絲杠副的傳動效率高，無自鎖作用，故必須裝有制動裝置（

23、特別是滾珠絲杠處于垂直傳動時）。圖3-15所示為數(shù)控臥式銑鏜床主軸箱進給絲杠的制動裝置示意圖。當(dāng)機床工作時，電磁鐵線圈通電吸住壓彈簧，打開摩擦離合器。此時步時電動機受控制系統(tǒng)的指令脈沖后，通過液壓轉(zhuǎn)矩放大器及減速齒輪，帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，主軸鐵線圈亦同時斷電，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，主軸箱就不會因自重而下沉了。超越離合器也可用作滾珠絲杠的制動裝置。（七）滾珠絲杠的保護滾珠絲杠副可用潤滑來提高耐磨性及傳動效率。潤滑劑分為潤滑油及潤滑脂兩大類。潤滑油用機油、90180號透平油或140號主軸油。潤滑脂可采用鋰基油脂。潤滑脂加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間內(nèi)，而潤滑油通過殼

24、體上的油孔注入螺母空間內(nèi)。滾珠絲杠副和其它滾動摩擦的傳動元件，只要避免磨料微粒及化學(xué)活性物質(zhì)進入，就可以認(rèn)為這些元件幾乎是不產(chǎn)生磨損的情況下工作的。但如果在滾道上落入臟物，或使用骯臟的潤滑油，不僅會妨礙滾珠的正常運轉(zhuǎn)，而且使磨損急劇增加。通常采用毛氈圈對螺母副進行密封，毛氈圈的厚度為螺距的23倍，而且內(nèi)孔做成螺紋的形狀，使之緊密地包住絲杠，并裝入螺母或套筒兩端的槽孔內(nèi)。密封圈除了采用柔軟的毛氈之外，還可以采用耐油橡膠或尼龍材料。由于密封圈和絲杠直接接觸，因此防塵效果較好，但也增加了滾珠絲杠螺母副的摩擦阻力矩。為了避免這種摩擦阻力矩，可以采用由較硬塑料制成的非接觸式迷宮密封圈，內(nèi)孔做成與絲杠螺紋

25、滾道相反的形狀，并留有一定的間隙。對于暴露在外面的絲杠，一般采用螺旋剛帶、伸縮套筒、錐形套筒以及折疊式塑料或人造革等形式的防護罩，以防止塵埃和磨粒粘附到絲杠表面。除與導(dǎo)軌的防護罩相似外，這幾種防護罩一端連接在滾珠螺母的端面，另一端固定在滾珠絲杠的支承座上。四、進給系統(tǒng)傳動間隙的補償機構(gòu)(一)齒隙補償機構(gòu)數(shù)控機床進給系統(tǒng)由于經(jīng)常處于自動變向狀態(tài)，齒側(cè)間隙會造成進給反向時丟失指令脈沖，并產(chǎn)生反向死區(qū)從而影響加工精度，因此必須采取措施消除齒輪傳動中的間隙。圖3-16 圓柱齒輪間隙的幾種調(diào)整結(jié)構(gòu)圖3-16所示為圓柱齒輪間隙的幾種調(diào)整結(jié)構(gòu)。圖3-16a）為偏心套間隙調(diào)整結(jié)構(gòu)。將偏心套轉(zhuǎn)過一定角度，可調(diào)整

26、兩齒輪的中心距，從而得以消除齒側(cè)間隙。圖3-16b) 是帶有錐度的齒輪間隙調(diào)整結(jié)構(gòu)。兩個相互嚙合的齒輪都制成帶有小錐度，使齒厚沿軸線方向稍有變化。通過修磨墊片的厚度，調(diào)整兩齒輪的軸向相對位置，即可消除齒側(cè)間隙。圖3-16c）為斜齒圓柱齒輪軸向墊片間隙調(diào)整結(jié)構(gòu)。與寬齒輪同時嚙合的兩個薄片齒輪，用鍵與軸相聯(lián)接，彼此不能相對轉(zhuǎn)動。兩個薄片齒輪的輪齒是拼裝在一起進行加工的,加工時在它們之間墊入一定厚度的墊片。裝配時將厚度比加工時所用墊片稍大或稍小的墊片墊入它們之間，并用螺母擰緊，于是兩薄片齒輪的螺旋齒產(chǎn)生錯位，分別與寬齒輪的左、右齒側(cè)貼緊，從而消除了它們之間的齒側(cè)間隙。顯然，采用這種調(diào)整結(jié)構(gòu)，無論齒輪

27、正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，都只有一個薄片齒輪承受載荷。上述幾種齒側(cè)間隙的調(diào)整方法，結(jié)構(gòu)比較簡單，傳動剛性好，但調(diào)整之后間隙不能自動補償，且必須嚴(yán)格控制齒輪的齒厚和齒距公差，否則將影響傳動的靈活性。齒側(cè)間隙可自動補償?shù)恼{(diào)整結(jié)構(gòu)，如圖3-17所示。相互嚙合的一對齒輪中的一個做成兩個薄片齒輪，兩薄片齒輪套裝在一起，彼此可作相對運動。兩個齒輪的端面上，分別裝有螺紋凸耳，拉簧的一端鉤在一個凸耳上，另一端鉤在穿過另一個凸耳后的螺釘上，在拉簧的拉力作用下，兩薄片齒輪的輪齒相互錯位，分別貼緊在與之嚙合的齒輪（圖中未示出）左、右齒廓面上，消除了它們之間的齒側(cè)間隙，拉簧的拉力大小，可用調(diào)整螺母調(diào)整。這種調(diào)整方法能自動補償間隙，

28、但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳動剛度差，能傳遞的轉(zhuǎn)矩小。圖3-17 雙齒輪拉簧錯齒間隙的調(diào)整結(jié)構(gòu)(二)鍵聯(lián)接間隙補償機構(gòu)數(shù)控機床進給傳動裝置中，齒輪等傳動件與軸鍵的配合間隙，如同齒側(cè)間隙一樣，也會影響工件的加工精度，需將其消除。圖3-18所示為消除鍵聯(lián)接間隙的兩種方法。圖3-18a）為雙鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu)，用緊定螺釘頂緊消除鍵的聯(lián)接間隙。圖3-18b）為楔形銷鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu)，用螺母拉緊楔形銷以消除鍵的聯(lián)接間隙。圖3-18 鍵聯(lián)接間隙的消除方法 圖3-19無鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu)圖3-19所示為一種可獲得無間隙傳動的無鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu)。內(nèi)錐形脹套和外錐形脹套是一對相互配研、接觸良好的彈性錐形脹套，當(dāng)擰緊螺釘，通過布兩個圓環(huán)將它們壓緊時，內(nèi)錐

29、形脹套的內(nèi)孔縮小，外錐形脹套的外圓脹大，依靠摩擦力將傳動件和軸聯(lián)接在一起。錐形脹套的對數(shù)，根據(jù)所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小，可以是一對或幾對。第三節(jié) 回轉(zhuǎn)工作臺與導(dǎo)軌一、回轉(zhuǎn)工作臺 為了提高生產(chǎn)效率，擴大工藝范圍，數(shù)控機床除了沿X、Y和Z三個坐標(biāo)軸的直線進給運動之外，往往還帶有繞X、Y和Z軸的圓周進給運動。一般數(shù)控機床的圓周進給運動由回轉(zhuǎn)工作臺來實現(xiàn)。數(shù)控銑床的回轉(zhuǎn)工作臺除了用來進行各種圓弧加工或與直線進給聯(lián)動進行曲面加工外，還可以實現(xiàn)精確的自動分度，這給箱體零件的加工帶來了便利。對于自動換刀的多工序加工中心來說，回轉(zhuǎn)工作臺已成為一個不可缺少的部件。數(shù)控機床中常用的回轉(zhuǎn)工作臺有數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺和分度工作臺

30、兩種。（一）數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺主要用于數(shù)控鏜銑床,它的功用是使工作臺進行圓周進給運動,以完成切削工作，并使工作臺進行分度運動。它按照控制系統(tǒng)的指令，在需要時分別完成上述運動。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺外形和通用機床的分度工作臺相似，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)卻具有數(shù)控進給驅(qū)動機構(gòu)的許多特點。圖3-20所示為自動換刀數(shù)控臥式鏜銑床的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺。這是一種補償型的開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，它的進給、分度轉(zhuǎn)位和定位鎖緊都由給定的指令進行控制。工作臺的運動由伺服電機驅(qū)動，通過減速齒輪和帶動蝸桿，再傳遞給蝸輪0，使工作臺回轉(zhuǎn)。為了消除傳動間隙和反向間隙，齒輪和相嚙合的間隙，是靠調(diào)整偏心環(huán)來消除；齒輪與蝸桿是靠楔形拉緊圓柱銷

31、來連接，此法能消除軸與套的配合間隙；為消除蝸桿副的傳動間隙，采用雙螺距漸厚蝸桿，通過移動蝸桿的軸向位置來調(diào)整間隙。這種蝸桿的左右兩側(cè)面具有不同的螺距，因此蝸桿齒厚從頭到尾逐漸增厚。但由于同一側(cè)的螺距是相同的，所以仍然保持著正常的嚙合。當(dāng)工作臺靜止時，必須處于鎖緊狀態(tài)。工作臺面用沿其圓周方向分布的八個夾緊液壓缸進行夾緊。當(dāng)工作臺不回轉(zhuǎn)時，夾緊液壓缸的上腔進壓力油，使活塞向下運動，通過鋼球、夾緊瓦及將蝸輪夾緊。當(dāng)工作臺需要回轉(zhuǎn)時，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令，使夾緊液壓缸的上腔的油流回油箱。在彈簧的作用下，鋼球抬起，夾緊瓦及松開蝸輪，然后由伺服電機通過傳動裝置，使蝸輪和工作臺按照控制系統(tǒng)的指令作回轉(zhuǎn)運動。開環(huán)

32、系統(tǒng)的數(shù)字回轉(zhuǎn)工作臺的定位精度主要取決于蝸輪副的傳動精度，因而必須采用高精度的蝸輪副。除此之外，還可以實際測量工作臺靜態(tài)定位圖3-20 自動換刀數(shù)控臥式鏜銑床的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺誤差之后，確定需要補償?shù)慕嵌任恢煤脱a償脈沖的符號（正向或反向），記憶在補償回路中，由數(shù)控裝置進行誤差初具補償。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)有零點，當(dāng)它作返回零點運動時，先用擋塊碰撞限位開關(guān)（圖中未示出），使工作臺降速，然后通過感應(yīng)塊和無觸點開關(guān)，使工作臺準(zhǔn)確地停在零位。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺在任意角度轉(zhuǎn)位和分度時，由光柵進行讀數(shù)控制，因此能夠達(dá)到較高的分度精度。（二）分度工作臺數(shù)控機床的分度工作臺與數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺不同，它只能夠完成分度運動，而

33、不能實現(xiàn)圓周進給。由于結(jié)構(gòu)上的原因，通常分度工作臺的分度運動只限于完成規(guī)定的角度（如900、600或450等）。機床上的分度傳動機構(gòu)，本身很難保證工作臺分度的高精度要求，常常需要將定位機構(gòu)和分度機構(gòu)結(jié)合起來，再用夾緊裝置保證機床工作時的安全可靠。圖3-21 定位銷式分度工作臺圖3-21所示是THK6380型自動換刀數(shù)控臥式鏜銑床的定位銷式分度工作臺。這種工作臺的定位分度主要靠定位銷和定位孔來實現(xiàn)。分度工作臺置于長方形工作臺中間，在不單獨使用分度工作臺時，兩個工作臺可以作為一個整體使用。工作臺的底部均勻分布著個削邊圓柱定位銷，在工作臺底座上有一定位孔襯套以及供定位銷移動環(huán)形槽。因為定位銷之間的分

34、布角度為450，因此工作臺只能作二、四、八等分的分度運動。定位銷式分度工作臺的分度精度，主要由定位銷和定位孔的尺寸精度及坐標(biāo)精度決定。最高可達(dá)±5。為適應(yīng)大多數(shù)的加工要求，應(yīng)當(dāng)盡可能提高最常用的180º分度銷孔的坐標(biāo)精度，而其它角度（如45º、90º和135º）可以適當(dāng)降低。分度工作臺還有鼠齒盤式分度工作臺。二、導(dǎo)軌數(shù)控機床使用的導(dǎo)軌，盡管還是滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌，但在導(dǎo)軌材料和結(jié)構(gòu)上與普通機床的導(dǎo)軌有著顯著的不同。數(shù)控機床的導(dǎo)軌對導(dǎo)向精度、精度保持性、摩擦特性、運動平穩(wěn)性和靈敏性都有更高的要求。（一）滾動導(dǎo)軌滾動導(dǎo)軌是在導(dǎo)軌工作面之間

35、安排滾動件，使兩導(dǎo)軌面之間形成滾動摩擦。摩擦系數(shù)很小（0.00250.005），動、靜摩擦系數(shù)相差很小，運動輕便靈活，所需功率小，精度好，無爬行。為提高數(shù)控機床的移動部件的運動精度和定位精度，數(shù)控機床的導(dǎo)軌廣泛采用滾動導(dǎo)軌。1滾動導(dǎo)軌塊 由標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌塊構(gòu)成的滾動導(dǎo)軌具有效率高、靈敏性好、壽命長、潤滑簡單及裝拆方便等優(yōu)點。標(biāo)準(zhǔn)滾動導(dǎo)軌塊結(jié)構(gòu)形式如圖3-22所示，它多用于中等負(fù)荷的導(dǎo)軌。滾動導(dǎo)軌塊由專業(yè)廠家生產(chǎn)，有多種規(guī)格、形式可供用戶選用。使用時將導(dǎo)軌塊用螺釘固定在機床的運動部件上，當(dāng)運動部件移動時，滾柱在支承部件的導(dǎo)軌面與本體之間滾動，同時又繞本體循環(huán)滾動。與之相配的導(dǎo)軌多用鋼淬硬導(dǎo)軌。圖3-22 滾動導(dǎo)軌支承圖3-23 單元式直線滾動導(dǎo)軌2直線滾動導(dǎo)軌 直線滾動導(dǎo)軌是近年來新生產(chǎn)的一種滾