第2章數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)講述

1、第第2 2章章 數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)2.1 概述概述2.2 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.3 數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.4 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺2.5 典型數(shù)控機床傳動系統(tǒng)典型數(shù)控機床傳動系統(tǒng)2.1.12.1.1數(shù)控機床本體組成數(shù)控機床本體組成1 主傳動系統(tǒng)； 2 進給傳動系統(tǒng);實現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)、定位的裝置和附件；3實現(xiàn)某些部件動作和輔助功能的系統(tǒng)和裝置，如液壓、氣壓、潤滑、冷卻等系統(tǒng)和排屑、防護等裝置；刀庫、刀架和自動換刀裝置（ATC）；6 自動托盤交換裝置（APC）；特殊功能裝置，如刀具破損監(jiān)控、精度檢測和監(jiān)控裝置等；為完成自

2、動化控制功能的各種反饋信號裝置及元件。 數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)除機床基礎(chǔ)件，由以下幾部分組成機床基礎(chǔ)件通常是指: 床身 底座 立柱 橫梁 滑座 工作臺2.1.12.1.1數(shù)控機床本體組成數(shù)控機床本體組成1-主軸頭 2-刀庫 3-立柱 4-立柱底座 5-工作臺 6-工作臺底座立式數(shù)控銑床移動立柱臥式加工中心立式數(shù)控銑床數(shù)控機床 數(shù)控車床的主要內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)控車床的主要內(nèi)部結(jié)構(gòu)影響數(shù)控機床對傳統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)變革的最基本功能和性能主要有以下幾個方面： 自動化 大功率和高精度 高速度 工藝復合化和功能集成化1.高可靠性2.1.2 2.1.2 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求2.1.2 2

3、.1.2 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求 數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)具有不同于普通機床特點和要求，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：高的靜、動剛度提高剛度的措施有：G.合理選用構(gòu)件的材料E.合理的結(jié)構(gòu)布局F.采用補償變形的措施H.通過加配重或液壓平衡負載以減小有關(guān)零部件的靜力變形I. 通過在支承件內(nèi)腔或表面填加阻尼材料等來改善阻尼特性，以增大動剛度A.合理選擇支承件的結(jié)構(gòu)形式B.合理布置支承件隔板的筋 條結(jié)構(gòu)C.增加導軌與支承件的連接 部分的剛度D.增加機床各部件的接觸剛 度和承載能力高靈敏度高抗振性n 改善動態(tài)特性的措施是：提高系統(tǒng)的靜剛度、增加阻尼（例如，采用三支承主軸，后支承就有

4、利于消振）以及調(diào)整構(gòu)件的質(zhì)量和自振動頻率，對高速回轉(zhuǎn)部件或零件進行動平衡等。熱變形小n 產(chǎn)生熱變形的原因：內(nèi)外熱源的影響；不能人工修正熱變形誤差。 2.1.2 2.1.2 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求減小熱變形的措施：1. 主運動采用直流或交流調(diào)速電動機進行無級調(diào)速；2. 采用熱對稱結(jié)構(gòu)及熱平衡措施，使機床主軸的熱變形發(fā)生在刀具切入的垂直方向上，如下圖所示；2.1.2 2.1.2 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求熱對稱結(jié)構(gòu)立柱2.1.2 2.1.2 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求3. 改善主軸軸承、絲杠螺母副、高速運

5、動導軌副的摩擦特性；4. 對機床發(fā)熱部件采取散熱、風冷或液冷等控制溫升，對切削部位采取大流量強制冷卻；主軸冷卻風管對機床熱源進行強制冷卻2.1.2 2.1.2 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求冷卻風管主軸對機床熱源進行強制冷卻2.1.2 2.1.2 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求5. 預測熱變形規(guī)律，采取熱位移補償?shù)龋?.采用排屑系統(tǒng)，如圖所示。2.1.2 2.1.2 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求 高效率、無間隙、低摩擦傳動高精度保持性高可靠性簡化傳動鏈先進刀具滿足人機工程學的要求便于操作的機床結(jié)構(gòu)2.1.2 2.1

6、.2 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求2.2 2.2 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.2.12.2.1 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的特點數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的特點數(shù)控機床與普通機床比較，具有下列特點：(1)所選用電機的區(qū)別 普通的交流異步電機或傳統(tǒng)的直流調(diào)速電機已逐步被新型的交流伺服電機和直流伺服電機所代替。(2)變速范圍大(3)轉(zhuǎn)速高，功率大(4)主軸速度的變換迅速可靠100minmaxnnRn主軸脈沖編碼器同步齒形帶主軸電機主軸數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)主要有以下三種配置方式：（1）帶有變速齒輪的主傳動（如圖a）（2）通過帶傳動的主傳動（如圖b）（3）由伺服電動機直接

7、驅(qū)動的主傳動（如圖c）2.2.22.2.2 數(shù)控機床主軸的變速形式數(shù)控機床主軸的變速形式2.2.22.2.2 數(shù)控機床主軸的變速形式數(shù)控機床主軸的變速形式(1)帶有變速齒輪的主傳動 通過少數(shù)幾對齒輪變速，使之成為分段無級變速，確保低速時有足夠的扭矩，以滿足主軸輸出扭矩特性的要求?；讫X輪的移位大都采用液壓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2.2.22.2.2 數(shù)控機床主軸的變速形式數(shù)控機床主軸的變速形式帶傳動主要應(yīng)用在小型數(shù)控機床上，具有如下優(yōu)點：無滑動，傳動比準確；傳動效率高，可達98以上；傳動平穩(wěn)，噪聲??；使用范圍較廣，速度可達50m/s，傳動比可達10左右，傳遞功

8、率由幾瓦至數(shù)十千瓦。維修保養(yǎng)方便，不需要潤滑。 同步帶傳動也有許多不足之處，如其安裝時中心距要求嚴格，帶與帶輪制造工藝較復雜，成本高。2.2.22.2.2 數(shù)控機床主軸的變速形式數(shù)控機床主軸的變速形式2.2.22.2.2 數(shù)控機床主軸的變速形式數(shù)控機床主軸的變速形式同步帶又稱復合三角帶，端面為多楔型，它利用同步帶的齒形與同步帶輪的輪齒依次相嚙合來傳遞運動或動力。同步帶傳動能滿足數(shù)控機床主傳動高速、大轉(zhuǎn)矩和不打滑的傳動要求，在數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。2.2.22.2.2 數(shù)控機床主軸的變速形式數(shù)控機床主軸的變速形式常用同步帶輪結(jié)構(gòu)2.2.22.2.2 數(shù)控機床主軸的變速形式數(shù)控機床主

9、軸的變速形式RPP同步帶梯形齒同步帶圓弧齒同步帶梯形齒雙面同步帶交錯雙面齒同步帶圓弧齒雙面同步帶常用同步帶結(jié)構(gòu)2.2.22.2.2 數(shù)控機床主軸的變速形式數(shù)控機床主軸的變速形式(3)由伺服電動機直接驅(qū)動的主傳動 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，電動機發(fā)熱對主軸的精度影響較大，主要用于高速輕載的中小型機床。 2.2.22.2.2 數(shù)控機床主軸的變速形式數(shù)控機床主軸的變速形式這種主傳動所采用的電動機一般為直流主軸電機，在低于特定轉(zhuǎn)速時為恒扭矩輸出，高于特定轉(zhuǎn)速時為恒功率輸出。 直流主軸電動機的速度和扭矩關(guān)系圖 2.2.3 2.2.3 數(shù)控

10、機床的主軸部件數(shù)控機床的主軸部件 機床的主軸部件是機床重要的部件之一，它帶動工件或刀具執(zhí)行機床的切削運動。因此數(shù)控機床主軸部件的精度、抗振性和熱變形對加工質(zhì)量有直接的影響。主軸部件包括：1 主軸軸承2 刀具的自動夾緊機構(gòu)3 主軸的準停裝置 2.2.3 2.2.3 數(shù)控機床的主軸部件數(shù)控機床的主軸部件(1)數(shù)控機床的主軸軸承配置形式如圖所示：前支承采用圓錐孔雙列圓柱滾子軸承和雙向推力角接觸球軸承組合，后支承采用成對角接觸球軸承（a）。前軸承采用高精度角接觸球軸承（b）。雙列圓錐滾子軸承和單列圓錐滾子軸承（c）。2.2.3 2.2.3 數(shù)控機床的主軸部件數(shù)控機床的主軸部件（2）主軸結(jié)構(gòu)數(shù)控車床主軸

11、結(jié)構(gòu)2.2.3 2.2.3 數(shù)控機床的主軸部件數(shù)控機床的主軸部件刀具的自動夾緊機構(gòu) 它主要由拉桿7、拉桿端部的四個鋼球3、碟形彈簧8、活塞10、液壓缸11等組成。 2.2.3 2.2.3 數(shù)控機床的主軸部件數(shù)控機床的主軸部件主軸的準停裝置。 主軸準停裝置具有準確定位的功能，將主軸準確地停在某一固定位置，以便在該處進行換刀等動作。 主軸準停裝置主要分為機械方式和電氣方式兩種。機械式主軸準停裝置1-定位盤；2-接近體；3-無觸點開關(guān)；4-定位液壓缸2.2.3 2.2.3 數(shù)控機床的主軸部件數(shù)控機床的主軸部件1-指令 2-強電時序電路 3-伺服單元 4-主軸電機 5-同步齒形帶6-位置控制電路 7-

12、主軸端面鍵 8-主軸 9-發(fā)磁體 10-磁傳感器 11-放大器 12-定向電路電氣式主軸準停裝置原理圖 2.2.3 2.2.3 數(shù)控機床的主軸部件數(shù)控機床的主軸部件(3)電主軸與高速主軸系統(tǒng) 在高速機床上，大多數(shù)使用電動機轉(zhuǎn)子和主軸一體的電主軸，可以使主軸的轉(zhuǎn)速達到數(shù)萬轉(zhuǎn)，甚至幾十萬轉(zhuǎn)每分鐘，主軸傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單、剛性更高。電主軸結(jié)構(gòu)原理圖1-引出線 2-定子 3-轉(zhuǎn)子 4-套筒 5-繞組 6-外殼2.2.3 2.2.3 數(shù)控機床的主軸部件數(shù)控機床的主軸部件電主軸傳動的特點： (1)機械結(jié)構(gòu)最為簡單，傳動慣量小，因而快速響應(yīng)性好，能實現(xiàn)極高的速度、加（減）速度和定角速度的快速準停（C軸控制）

13、。 (2)通過采用交流變頻調(diào)速或磁場矢量控制的交流主軸驅(qū)動裝置，輸出功率大，調(diào)速范圍寬，并有比較理想的轉(zhuǎn)矩功率特性。 (3)可以實現(xiàn)了主軸部件的單元化。2.3 2.3 數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.3.1 2.3.1 概述概述進給傳動系統(tǒng)的作用： 接受數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的進給脈沖，經(jīng)放大和轉(zhuǎn)換后驅(qū)動執(zhí)行元件實現(xiàn)預期的運動。進給傳動系統(tǒng)的特點 ： 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)必須對進給運動的位置和速度同時實現(xiàn)自動控制，除了要求具有較高的定位精度外，還應(yīng)具有良好的動態(tài)響應(yīng)特性。 主要采取的措施： 1)采用貼塑導軌、靜壓導軌、滾動導軌和滾珠絲杠螺母副等低摩擦的 傳動副，減小運動副之間的摩擦

14、力；2)減小傳動系統(tǒng)折算到驅(qū)動軸上的轉(zhuǎn)動慣量，提高工作臺跟蹤指令的 快速反應(yīng)能力。2.3.1 2.3.1 概述概述滾珠絲杠螺母副+滾動導軌副2.3.1 2.3.1 概述概述爬行現(xiàn)象是指低速時運動不平衡的現(xiàn)象，如下圖所示。機床爬行現(xiàn)象一般發(fā)生在低速度、重載荷的運動情況下當主動件1作勻速運動時，被動件3往往會出現(xiàn)明顯的速度不均勻，產(chǎn)生跳躍式的時停時走的運動狀態(tài)，或時快時慢現(xiàn)象。2.3.2 2.3.2 進給傳動系統(tǒng)的要求進給傳動系統(tǒng)的要求數(shù)控機床進給系統(tǒng)的機械傳動機構(gòu)是指將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ髋_或刀架的運動的整個機械傳動鏈，包括齒輪傳動副(或蝸桿蝸輪副)、絲杠螺母副等及其支承部件(軸承座等)。

15、對其進給傳動機械裝置提出了如下要求：(1)傳動精度與定位精度高(2)傳動剛度高和抗振性好(3)進給調(diào)速范圍寬(4)低摩擦和低慣量(5)響應(yīng)速度快(6)消除傳動間隙(7)速度的穩(wěn)定性好機床的進給運動2.3.3 2.3.3 進給傳動裝置進給傳動裝置數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)的機械傳動裝置有兩種組成方案1-伺服電動機 2-滾珠絲桿副 3-工作臺 4-減速器2.3.3 2.3.3 進給傳動裝置進給傳動裝置方案a采用負載能力強的伺服電動機，直接通過絲杠帶動工作臺進給，傳動鏈短，剛度大，傳動精度高，是現(xiàn)代數(shù)控機床進給傳動的主要組成形式。螺母絲杠電機支承2.3.3 2.3.3 進給傳動裝置進給傳動裝置采用方案b，

16、原因如下： 細化脈沖當量，以便保證和提高進給的精度； 改變加在電機上的負載扭矩，以實現(xiàn)與電動機輸出轉(zhuǎn)矩的最佳匹配； 改變加在電機軸上的負載慣量，以實現(xiàn)與電機慣量的最佳匹配； 改善傳動阻尼的需要，或安裝聯(lián)接的需要。 傳動中，對于起轉(zhuǎn)換運動形式作用的傳動機構(gòu)，除滾珠絲杠副外，還有靜壓蝸桿一蝸母機構(gòu)，預加載雙齒輪一齒條機構(gòu)等形式。2.3.3 2.3.3 進給傳動裝置進給傳動裝置(1)滾珠絲桿副工作原理和特點 滾珠絲杠螺母副由于在絲杠和螺母之間放入了滾珠，滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，因而大大地減小了摩擦阻力，提高了傳動效率。滾珠絲杠螺母副2.3.3 2.3.3 進給傳動裝置進給傳動裝置與普通絲杠螺母副相比，

17、滾珠絲杠螺母副其有以下優(yōu)點：1) 傳動效率高，摩擦損失小。2) 運動平穩(wěn)無爬行。由于摩擦阻力小，動、靜摩擦力之差極小，故運動平穩(wěn)，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。3) 傳動精度高，反向時無空程。4) 磨損小。因摩擦阻力小，磨損小，故精度保持性好，使用壽命長。5) 運動其有可逆性。由于摩擦系數(shù)小，不會自鎖，因而不僅可以將旋轉(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，即絲杠和螺母均可作主動件或從動件。 2.3.3 2.3.3 進給傳動裝置進給傳動裝置滾珠絲杠螺母副也有不足的地方，主要有：1) 結(jié)構(gòu)復雜，且絲杠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。2) 由于不能自鎖，特別是在用作垂直安裝的

18、滾珠絲杠傳動，會因部件的自重而自動下降。當向下驅(qū)動部件時，由于部件的自重和慣性，傳動切斷時，不能立即停止運動，必須增加制動裝置。2.3.3 2.3.3 進給傳動裝置進給傳動裝置結(jié)構(gòu)類型滾珠循環(huán)方式可分為兩種:外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)。外循環(huán)滾珠絲杠副 內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副 2.3.3 2.3.3 進給傳動裝置進給傳動裝置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螺母間重新進入循環(huán)。 2.3.3 2.3.3 進給傳動裝置進給傳動裝置插管循環(huán)滾珠排列方式這種形式結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，承載能力較高，但徑向尺寸較大。目前這種形式應(yīng)用最為廣泛，也可用于重載傳動系統(tǒng)中。2.3.3 2.3.

19、3 進給傳動裝置進給傳動裝置端蓋循環(huán)2.3.3 2.3.3 進給傳動裝置進給傳動裝置2) 內(nèi)循環(huán) 靠螺母上安裝的反向器接通相鄰滾道，使?jié)L珠成單圈循環(huán)，如圖所示。反向器的數(shù)目與滾珠圈數(shù)相等。這種形式結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好，滾珠流通性好，摩損失小，但制造較難。適用于高靈墩、高精度的進給系統(tǒng)，不宜用于重載傳動中。2.3.3 2.3.3 進給傳動裝置進給傳動裝置（a）反向器（b）滾珠 滾珠內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu) 2.3.3 2.3.3 進給傳動裝置進給傳動裝置 滾珠絲杠螺母副的預緊 滾珠絲杠螺母副的預緊是通過改變兩個螺母的相對位置，使每個螺母中的滾珠分別接觸絲杠滾道的左右兩側(cè)實現(xiàn)的。預緊的作用：消除滾珠絲杠螺母副的軸向

20、間隙并提高軸 向剛度。常用的預緊方式有以下兩種: 雙螺母墊片式預緊 雙螺母螺紋式預緊2.3.3 2.3.3 進給傳動裝置進給傳動裝置1）雙螺母墊片式預緊 通過改變兩螺母間的墊片厚度即可使螺母與絲杠的軸向間隙消除并產(chǎn)生預緊力。 2.3.3 2.3.3 進給傳動裝置進給傳動裝置2）雙螺母螺紋式預緊 原理是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)預緊，調(diào)整好后用另一個圓螺母鎖緊。 雙螺母墊片式預緊 2.3.3 2.3.3 進給傳動裝置進給傳動裝置滾珠絲杠的安裝 滾珠絲杠所承受的主要是軸向載荷，它的徑向載荷主要是臥式絲杠的軸向精度和剛度要求較高。滾珠絲杠的兩端布置結(jié)構(gòu)形式如圖所

21、示。（a）一端固定一端自由 （b）一端固定一端浮動 （c）兩端固定2.3.3 2.3.3 進給傳動裝置進給傳動裝置（2）靜壓蝸桿蝸母條機構(gòu) 該機構(gòu)摩擦系數(shù)f0.005，傳動效率高，低速運動平穩(wěn)，抗振性好，且不易磨損，特別適用于重型數(shù)控機床的進給傳動。蝸桿蝸母條機構(gòu) 2.3.3 2.3.3 進給傳動裝置進給傳動裝置（3）預加負載雙齒輪一齒條機構(gòu) 通過調(diào)整軸3可預加規(guī)定的軸向負載(機械或液壓加載方式)，使與床身齒條相嚙合的兩個小齒輪1，產(chǎn)生相反方向的微量轉(zhuǎn)動。借以消除傳動間隙而達到無隙傳動的目的。 1雙齒輪 2齒條 3調(diào)整軸 4進給電機軸 5右旋齒輪6加載彈簧 7左旋齒輪2.3.3 2.3.3 進

22、給傳動裝置進給傳動裝置（4）齒輪副 進給系統(tǒng)采用齒輪傳動，是為了使絲杠、工作臺的慣量在系統(tǒng)中占有較小的比重。同時可以起到降速以提高扭矩的作用，從而適應(yīng)驅(qū)動執(zhí)行件的需要。另外，在開環(huán)系統(tǒng)中還可計算所需的脈沖當量。 由于傳動齒輪副存在間隙，在開環(huán)系統(tǒng)中會造成進給運動的位移滯后于指令值，反向時會出現(xiàn)反向死區(qū)，影響加工精度。在閉環(huán)系統(tǒng)中，由于有反饋，滯后量可得到補償，但反向時會使伺服系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩而不穩(wěn)定。2.3.3 2.3.3 進給傳動裝置進給傳動裝置常用的減小齒輪間隙的方法有剛性調(diào)推法和柔性調(diào)整法兩種。1、3-齒輪 2-偏心軸套 偏心軸套調(diào)整法右圖為偏心軸套調(diào)整法，齒輪1裝在偏心軸套2上，調(diào)整套2可

23、以改變齒輪l和3之間的中心距，從而消除了齒側(cè)間隙。這種方法常用于有一個齒輪軸懸臂安裝的結(jié)構(gòu)。 2.3.3 2.3.3 進給傳動裝置進給傳動裝置1、2-齒輪3、4-墊片軸向墊片調(diào)隙 2.3.3 2.3.3 進給傳動裝置進給傳動裝置偏心軸套調(diào)隙和軸套墊片調(diào)隙都是剛性調(diào)整法，在調(diào)整后，齒側(cè)間隙不能自動補償，因此對齒輪的周節(jié)公差及齒厚公差要求嚴格，否則會影響傳動的靈活性。它們結(jié)構(gòu)簡單，具有較好的傳動剛度，但調(diào)整較費時。如果采用柔性調(diào)整法，在調(diào)整后，齒側(cè)間隙仍可自動補償，即使在齒輪的周節(jié)誤差及齒厚變化的情況下，也能保持無間隙嚙合，但是結(jié)構(gòu)復雜，軸向尺寸大，傳動剛度較低，平穩(wěn)性也較差。2.3.3 2.3.

24、3 進給傳動裝置進給傳動裝置下面是兩種柔性調(diào)整法周向彈簧調(diào)隙軸向彈簧調(diào)隙2.3.4 2.3.4 進給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)進給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)（1）滾珠絲杠副的消隙1、2單螺母 3螺母座 4調(diào)整墊片 5平鍵 6調(diào)整螺母 7、8內(nèi)齒扇（a）墊片調(diào)隙式雙螺母結(jié)構(gòu) （b）螺紋調(diào)隙式雙螺母結(jié)構(gòu) （c）齒差調(diào)隙式雙螺母結(jié)構(gòu)2.3.4 2.3.4 進給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)進給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)以上3種消隙結(jié)構(gòu)，以a圖結(jié)構(gòu)最為簡單，b圖調(diào)整最為方便，c圖調(diào)整最為準確。由于在消隙的同時還可以按需要進行預緊(預加載)，從而改善和提高了機構(gòu)的傳動剛度。2.3.4 2.3.4 進給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)進給傳動常用的消隙結(jié)

25、構(gòu)（2）齒輪副的消隙 右圖為直齒輪消隙結(jié)構(gòu)，它通過調(diào)整偏心套1的安裝角度來改變兩齒輪間的中心距，進而消除齒側(cè)間隙通過調(diào)整偏心套1的安裝角度。來改變兩齒輪間的中心距，進而消除齒側(cè)間隙 1-偏心套 2-伺服電機圓柱齒輪副的消隙結(jié)構(gòu) 2.3.4 2.3.4 進給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)進給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)（2）齒輪副的消隙 通過修磨墊片3的厚度，繼而改變帶錐度的兩齒輪軸向的相對位置來消除側(cè)隙。 3-墊片圓柱齒輪副的消隙結(jié)構(gòu) 2.3.4 2.3.4 進給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)進給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)（2）齒輪副的消隙 斜齒輪副消隙而采用的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)靠修磨墊片5的厚度，改變兩薄片齒輪6,7相對齒輪4的圓周嚙合角

26、度來達到消除側(cè)隙的目的。顯然，這種結(jié)構(gòu)，無論是齒輪正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，都只有一個薄片齒輪參與傳動。4-寬齒輪 5-墊片 6、7-薄片齒輪圓柱齒輪副的消隙結(jié)構(gòu) 2.3.4 2.3.4 進給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)進給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)上述幾種齒側(cè)隙調(diào)整方法，結(jié)構(gòu)比較簡單，傳動剛度好，但調(diào)整之后間隙不能再自動補償，且需嚴格控制齒輪的齒厚和齒距公差，否則將影響傳動的靈活性。下圖所示為齒側(cè)間隙可自動補償?shù)恼{(diào)整結(jié)構(gòu)。1-彈簧 2-調(diào)整螺母 3-鎖緊螺母 4-螺釘 5、6-凸耳 7-薄片齒輪 2.3.4 2.3.4 進給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)進給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)1-固定銷（齒輪5上） 2-壓簧 3-活動銷（齒輪6上） 5

27、，6-薄片齒輪 7-寬齒輪 雙齒輪內(nèi)壓簧錯齒間隙調(diào)整結(jié)構(gòu)2.3.4 2.3.4 進給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)進給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)（3）鍵聯(lián)接的消隙 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也會影響傳動的精度，需將其消除。下圖所示為消除鍵聯(lián)接間隙的結(jié)構(gòu)。 (a)雙鍵聯(lián)接消隙結(jié)構(gòu) (b)楔形銷聯(lián)接消隙結(jié)構(gòu)2.3.4 2.3.4 進給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)進給傳動常用的消隙結(jié)構(gòu)右圖所示為一種無鍵聯(lián)接消隙結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)制造簡單，聯(lián)接可靠，得到廣泛的采用。1-軸 2-螺釘 3、4-圓環(huán)5-內(nèi)彈簧錐形脹套6-外彈性錐形脹套 7-傳動件無鍵聯(lián)接機構(gòu)2.3.5 2.3.5 數(shù)控機床導軌數(shù)控機床導軌2.3.

28、5.1 2.3.5.1 數(shù)控機床對導軌的基本要求數(shù)控機床對導軌的基本要求導軌的作用： 支承和導向，支承運動部件并保證運動部件在外力(運動部件本身的重量、工件的重量、切削力、牽引力等)的作用下，能準確地沿著一定的方向運動。2.3.5.1 2.3.5.1 數(shù)控機床對導軌的基本要求數(shù)控機床對導軌的基本要求在導軌副中，運動的一方成為活動導軌，不動的一方稱為支承導軌。導軌的精度和性能直接影響機床的加工精度、承載能力和使用壽命?；顒訉к壷С袑к?.3.5.1 2.3.5.1 數(shù)控機床對導軌的基本要求數(shù)控機床對導軌的基本要求導軌應(yīng)滿足以下基本要求：（1）足夠的導向精度 導向精度是指機床的運動部件沿導軌移動時

29、的直線性和它與有關(guān)基面之間相互位置的準確性。影響導向精度的主要因素有:導軌的結(jié)構(gòu)形式、導軌的制造精度和裝配質(zhì)量，以及導軌和基礎(chǔ)件的剛度等。（2） 精度保持性好 精度保持性好是指導軌在長期使用中保持一定導向精度的能力。導軌的耐磨性是保持精度的決定性因素。2.3.5.1 2.3.5.1 數(shù)控機床對導軌的基本要求數(shù)控機床對導軌的基本要求（3）足夠的剛度 導軌受力變形會影響部件之間的導向精度和相對位置，因此要求導軌應(yīng)有足夠的剛度。（4）低速運動平穩(wěn)性 運動部件在導軌上低速運動或微量位移時，運動應(yīng)平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象。它與導軌的結(jié)構(gòu)類型、潤滑條件等有關(guān)。（5）結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好 要求導軌便于制造加工、裝配調(diào)

30、整和維修。2.3.5.2 2.3.5.2 數(shù)控機床導軌的分類和特點數(shù)控機床導軌的分類和特點機床上常用的導軌，按其接觸面間的摩擦性質(zhì)的不同，可分為滑動導軌、滾動導軌和靜壓導軌三大類。（1）滑動導軌滑動導軌優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、剛度好、抗振性強。為了克服其摩擦系數(shù)大、磨損快、使用壽命短等缺陷，現(xiàn)代數(shù)控機床使用塑料滑動導軌。2.3.5.2 2.3.5.2 數(shù)控機床導軌的分類和特點數(shù)控機床導軌的分類和特點滑動導軌的結(jié)構(gòu)2.3.5.2 2.3.5.2 數(shù)控機床導軌的分類和特點數(shù)控機床導軌的分類和特點常用的導軌截面形狀有三角形、矩形、燕尾形及圓柱形四種，如圖所示。（a）三角形 （b）矩形 （c）燕尾形

31、 （d）圓柱形2.3.5.2 2.3.5.2 數(shù)控機床導軌的分類和特點數(shù)控機床導軌的分類和特點各種截面導軌的特點： 三角形導軌同時控制水平和垂直方向的導軌精度，在載荷作用下能自動補償而消除間隙，導軌精度較其他導軌高。 燕尾形導軌的結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小，能承受顛簸力矩，但摩擦阻力較大。 圓柱形導軌制造容易，磨損后調(diào)整間隙很困難。2.3.5.2 2.3.5.2 數(shù)控機床導軌的分類和特點數(shù)控機床導軌的分類和特點滑動導軌的材料 傳統(tǒng)的鑄鐵一鑄鐵、鑄鐵-淬火鋼導軌副，其缺點是靜摩擦系數(shù)大，而且動摩擦系數(shù)隨著速度的變化而變化，摩擦損失大，低速時易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，影響運動平穩(wěn)性和定位精度。因此在數(shù)控機床上已不采用

32、，而代之以鑄鐵一塑料或鑲鋼一塑料滑動導軌。目前，應(yīng)用較多的塑料導軌材料有聚四氟乙烯導軌軟帶和環(huán)氧型耐腳涂料。2.3.5.2 2.3.5.2 數(shù)控機床導軌的分類和特點數(shù)控機床導軌的分類和特點（2）滾動導軌 在導軌工作面間放入滾珠、滾柱或滾針等滾動體，使導軌面之間的摩擦成為滾動摩擦，這樣導軌稱為滾動導軌。它可以大大降低摩擦系數(shù)，提高運動靈敏度?，F(xiàn)在廣泛應(yīng)用的直線運動導軌(滾動直線導軌副)就是一種滾動導軌，潤滑方便，易于安裝，有成品部件可供選用 。2.3.5.2 2.3.5.2 數(shù)控機床導軌的分類和特點數(shù)控機床導軌的分類和特點滾動導軌滾輪式導軌2.3.5.2 2.3.5.2 數(shù)控機床導軌的分類和特點

33、數(shù)控機床導軌的分類和特點側(cè)面導軌圓柱導軌2.3.5.2 2.3.5.2 數(shù)控機床導軌的分類和特點數(shù)控機床導軌的分類和特點2.3.5.2 2.3.5.2 數(shù)控機床導軌的分類和特點數(shù)控機床導軌的分類和特點滾動導軌特點 滾動導軌由于摩擦系數(shù)小，一般為0.0025-0.005，動、靜摩擦系數(shù)很接近，而且?guī)缀醪皇苓\動速度變化的影響，因而有如下優(yōu)點：n 運動輕便靈活，所需驅(qū)動功率?。籲 摩擦發(fā)熱少，磨損小，精度保持性好；n 低速運動時，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，定位精度高。 滾動導軌的缺點：n 結(jié)構(gòu)較復雜，制造較困難，因此成本較高；n 對臟物較敏感，必須要有良好的防護裝置。2.3.5.22.3.5.2 數(shù)控機床導

34、軌的分類和特點數(shù)控機床導軌的分類和特點滾動導軌2.3.5.22.3.5.2 數(shù)控機床導軌的分類和特點數(shù)控機床導軌的分類和特點滾動導軌的結(jié)構(gòu)形式2.3.5.22.3.5.2 數(shù)控機床導軌的分類和特點數(shù)控機床導軌的分類和特點滾動導軌的結(jié)構(gòu)形式2.3.5.22.3.5.2 數(shù)控機床導軌的分類和特點數(shù)控機床導軌的分類和特點滾動導軌的結(jié)構(gòu)形式 滾動導軌按滾動體的形狀可分為滾珠導軌、滾柱導軌和滾針導軌，如圖所示。（a）滾針導軌 （b）、（c）滾珠導軌 （d）滾柱導軌2.3.5.22.3.5.2 數(shù)控機床導軌的分類和特點數(shù)控機床導軌的分類和特點三種滾動導軌的特點：1）滾珠導軌 這種結(jié)構(gòu)緊湊，制造容易，成本較

35、低，但接觸面積小，剛度低，承載能力較小，適用于運動部件重量和切削力都不大的機床。2）滾柱導軌 這種導軌的接觸面積比較大，承載能力和剛度比滾珠導軌大，適用于載荷較大的機床。3）滾針導軌 這種導軌與滾柱導軌相比，尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，在同樣長度內(nèi)能排列更多的滾針，因此承載能力大，但摩擦系數(shù)也大，適用于尺寸受限制的機床。2.3.5.22.3.5.2 數(shù)控機床導軌的分類和特點數(shù)控機床導軌的分類和特點（3）靜壓導軌 靜壓導軌是在兩個做相對運動的導軌工作面之間開設(shè)油腔，通入具有一定壓強的潤滑油.使運動導軌浮起，導軌面間充滿潤滑油形成的油膜。 工作時，油腔的油壓能隨外載荷的變化自動調(diào)整，保證導軌面間始終處于純液

36、體摩擦狀態(tài)。靜壓導軌的基本形式有開式靜壓導軌和閉式靜壓導軌兩種。數(shù)控機床上常用閉式靜壓導軌。2.3.5.22.3.5.2 數(shù)控機床導軌的分類和特點數(shù)控機床導軌的分類和特點開式靜壓導軌工作原理閉式靜壓導軌工作原理2.3.5.22.3.5.2 數(shù)控機床導軌的分類和特點數(shù)控機床導軌的分類和特點 導軌的潤滑和防護十分重要: 導軌潤滑的好，可以減少摩擦阻力和摩擦磨損，避免低速爬行，降低高速時的溫升。導軌常用的潤滑劑有潤滑油和潤滑脂，滑動導軌主要用潤滑油，而滾動導軌兩種均可采用。數(shù)控機床上滑動導軌的潤滑主要采用壓力潤滑。 導軌防護的目的是為了防止切屑、磨粒或冷卻液散落在導軌面上，引起磨損、擦傷和銹蝕，導軌

37、面上應(yīng)有可靠的防護裝置。常用的防護裝置有刮板式、卷簾式和疊層式防護套，它們大多用于長導軌的機床，另外還有伸縮式防護罩等。 導軌的潤滑2.4.12.4.1 回轉(zhuǎn)工作臺的種類回轉(zhuǎn)工作臺的種類(1)以在加工中心上安裝形式分類 裝在工作臺里面；獨立式。(2)按分度工作臺回轉(zhuǎn)軸態(tài)勢分類 臥式；立式；傾斜式。(3)按分度機構(gòu)分類 多齒盤方式亦叫鼠牙盤方式)；蝸輪副方式(亦叫數(shù)控分度方式)；分度盤方式；馬氏機構(gòu)方式。(4)按分度功能分類 任意角度分度方式；等分角分度方式。(5)按分度驅(qū)動方式分類 手動方式；電動方式；氣動方式；液壓方式； NC方式。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺數(shù)控分度頭數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)工作臺的運動2.4

38、.2 2.4.2 回轉(zhuǎn)工作臺的主要參數(shù)回轉(zhuǎn)工作臺的主要參數(shù)(1)工作臺面尺寸及形狀工作臺尺寸 臥式數(shù)控機床工作臺面的尺寸系列有：320 x320, 400 x400, 500 x500,630 x630, 800 x800,1000 x1000, 1250 x1250,1600 x1600, 2000 x2000mm。 立式數(shù)控機床工作臺面的寬度尺寸系列有：250mm、 320mm、 400mm、 500mm、630mm、800mm等，而工作臺長度尺寸則根據(jù)廠家及用戶實際需要，可有：630mm、710mm、800mm、900mm、1000mm、1120mm、1250mm、1400mm、1600

39、mm、1800mm、2000mm等。2.4.2 2.4.2 回轉(zhuǎn)工作臺的主要參數(shù)回轉(zhuǎn)工作臺的主要參數(shù)矩形工作臺尺寸2.4.2 2.4.2 回轉(zhuǎn)工作臺的主要參數(shù)回轉(zhuǎn)工作臺的主要參數(shù)臺面形狀 立式數(shù)控機床的臺面通常都用T形槽形式。臥式數(shù)控機床當帶有交換工作臺時，其托盤形狀按IS0856推薦可有不同形式。當托盤尺寸為320 800mm時，托盤形式如圖所示。1臺面 2壓緊面 3傳送鉤安裝螺孔 4邊緣定位 5傳送滑動面 6定位面 7支承面 8中心孔 9基準孔 10定位銷孔 2.4.2 2.4.2 回轉(zhuǎn)工作臺的主要參數(shù)回轉(zhuǎn)工作臺的主要參數(shù)當托盤尺寸為1000 2 000mm時，托盤形式如圖所示。托盤臺面形式有平行T形槽式、螺孔式、輻射狀T形槽式等。 1臺面 2壓緊面 3傳送鉤安裝螺孔4邊緣定位 5傳送滑動面 6定位面7支承面 8中心孔 9定位銷孔2.4.2 2.4.2 回轉(zhuǎn)工作臺的主要參數(shù)回轉(zhuǎn)工作臺的主要參數(shù)回轉(zhuǎn)工作臺2.4.2 2.4.2 回轉(zhuǎn)工作臺的主要參數(shù)回轉(zhuǎn)工作臺的主要參數(shù)（2）工作臺的分度轉(zhuǎn)速 分度轉(zhuǎn)速影響著工作臺工作穩(wěn)定性和效率。轉(zhuǎn)速過快，影響工作穩(wěn)定性；轉(zhuǎn)速過慢，則影響工作效率。為了選定較理想的分度轉(zhuǎn)速，若有條件，應(yīng)統(tǒng)計分析類似規(guī)格加工中心的分度轉(zhuǎn)速，以類比法確定分度轉(zhuǎn)速。