數(shù)控機床進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)

項目二：數(shù)控機床機械部件的維護(hù)保養(yǎng)技術(shù)基礎(chǔ)授課人：彭紅梅

任務(wù)三：數(shù)控機床進(jìn)給驅(qū)動

系統(tǒng)的維護(hù)技術(shù)基礎(chǔ)本節(jié)主要內(nèi)容※一、概述※二、數(shù)控機床對進(jìn)給系統(tǒng)的要求※三、進(jìn)給傳動系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)的維護(hù)技術(shù)基礎(chǔ)

（一）滾珠絲杠副（二）導(dǎo)軌副

※一、概述

☆進(jìn)給系統(tǒng)：是根據(jù)數(shù)控裝置發(fā)出控制指令來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)機床的精確進(jìn)給運動?！钐攸c：位置隨動、精確定位?！钭饔茫?/p>

1.放大CNC裝置發(fā)出的控制信號，具有功率輸出能力；

2.根據(jù)CNC裝置發(fā)出的控制信號對機床移動部件的位置和速度進(jìn)行控制。

※進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)的組成與作用驅(qū)動裝置---信號轉(zhuǎn)換、傳遞、放大；執(zhí)行元件---將電信號轉(zhuǎn)換為機械能，完成機械動作(位移、速度、運動方向)；傳動機構(gòu)---機械部件；檢測元件---將位移、速度、運動方向轉(zhuǎn)換為電信號，并反饋至CNC。※二、數(shù)控機床進(jìn)給傳動系統(tǒng)

機械部分的基本要求1.轉(zhuǎn)動慣量要小；2.傳動剛度要高；3.傳動間隙要??；4.諧振頻率要高；5.摩擦阻力要小。※（一）滾珠絲杠副1、滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)滾珠絲杠螺母副：是回轉(zhuǎn)運動與直線運動相互轉(zhuǎn)換的傳動裝置，在數(shù)控機床進(jìn)給系統(tǒng)中一般采用滾珠絲杠副來改善摩擦特性。

※（一）滾珠絲杠副2、滾珠絲杠副的工作原理當(dāng)絲杠相對于螺母旋轉(zhuǎn)時，兩者發(fā)生軸向位移，而滾珠則可沿著滾道流動，如圖所示：※（一）滾珠絲杠副※（一）滾珠絲杠副※（一）滾珠絲杠副

滾珠絲杠副1—返向器2—螺母3—絲杠4—滾珠※（一）滾珠絲杠副螺母滾珠絲杠螺旋槽螺旋槽回路管道※（一）滾珠絲杠副（a）單圓弧（b）雙圓弧螺紋滾道型面※（一）滾珠絲杠副3、滾珠絲杠副的種類按滾珠返回的方式不同可以分為內(nèi)循環(huán)式和外循環(huán)式兩種?！ㄒ唬L珠絲杠副內(nèi)循環(huán)?？柯菽干习惭b的反向器接通相鄰滾道，使?jié)L珠成單圈循環(huán)。反向器的數(shù)目與滾珠圈數(shù)相等。

絲杠螺母滾珠反向器滾珠在循環(huán)的過程中始終沒有脫離絲杠?！鶅?nèi)循環(huán)滾珠絲杠螺母副的特點滾珠循環(huán)回路短，流暢性好，效率高；※內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠螺母副的特點螺母的徑向尺寸小，加工困難，裝配調(diào)整不易；適用于高速、高靈敏度、高剛度的精密進(jìn)給系統(tǒng)?！ㄒ唬L珠絲杠副外循環(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(jìn)入循環(huán)。

※滾珠在循環(huán)過程中脫離過絲杠

螺母滾珠絲杠螺旋槽螺旋槽回路管道※外循環(huán)滾珠絲杠螺母副的特點滾珠循環(huán)回路長，流暢性差，效率低；※外循環(huán)滾珠絲杠螺母副的特點工藝簡單，螺母的徑向尺寸大，易于制造；擋珠器剛性差，易磨損。※（一）滾珠絲杠副

4、滾珠絲杠副的維護(hù)定期檢查、調(diào)整滾珠絲杠副的軸向間隙，保證反向傳動精度和軸向剛度；定期檢查絲杠與床身的連接是否有松動；定期檢查絲杠防護(hù)裝置是否有損壞，有要及時更換，以防灰塵或切屑進(jìn)入?！?)、軸向間隙的調(diào)整滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊軸向間隙調(diào)整的目的：保證反向傳動精度預(yù)緊目的：提高剛度※1)、軸向間隙的調(diào)整（1）雙螺母墊片預(yù)緊調(diào)整法

特點：結(jié)構(gòu)簡單，剛性高，預(yù)緊可靠，但使用中調(diào)整不方便。1-墊片；2-螺母※1)、軸向間隙的調(diào)整（2）雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整法鎖緊螺母調(diào)整螺母左螺母右螺母特點：結(jié)構(gòu)簡單，剛性好，預(yù)緊可靠，使用中調(diào)整方便，但不能精確定量調(diào)整?！?)、軸向間隙的調(diào)整（3）雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)整法套筒絲杠內(nèi)齒輪外齒輪※1)、軸向間隙的調(diào)整特點：可實現(xiàn)定量調(diào)整，使用中調(diào)整方便；

Z1，Z2分別為兩齒輪齒數(shù)，S為軸向位移量，P為絲杠螺距。兩邊齒輪同向旋轉(zhuǎn)一個齒時，螺母的軸向位移量為：※1)、軸向間隙的調(diào)整（4）彈簧式自動調(diào)整預(yù)緊式特點：能消除在使用過程中由于磨損或彈性變形產(chǎn)生的間隙，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，軸向剛度低；適用于輕載場合※2)、支撐軸承的定期檢查定期檢查絲杠軸承與床身的連接是否有松動，以及支撐軸承是否損壞。※2)、支撐軸承的定期檢查※2)、支撐軸承的定期檢查※3)、滾珠絲杠副的密封與潤滑（1）密封

◆絲杠的密封※3)、滾珠絲杠副的密封與潤滑伸縮套筒※3)、滾珠絲杠副的密封與潤滑

螺母的密封※3)、滾珠絲杠副的密封與潤滑（2）潤滑

一般采用潤滑脂或滴油潤滑，絲杠高速運轉(zhuǎn)時采用噴霧潤滑?！?、滾珠絲杠副的常見故障及診斷排

除方法序號故障現(xiàn)象故障原因

排除方法1加工件粗糙度值高導(dǎo)軌的潤滑油不足夠，致使溜板爬行加潤滑油，排除潤滑故障

滾珠絲桿有局部拉毛或研損更換或修理絲桿

絲桿軸承損壞，運動不平穩(wěn)

更換損壞軸承

伺服電動機未調(diào)整好，增益過大調(diào)整伺服電動機控制系統(tǒng)※4、滾珠絲杠副的常見故障及診斷排

除方法序號故障現(xiàn)象故障原因

排除方法2反向誤差大，加工精度不穩(wěn)定絲桿軸聯(lián)軸器錐套松動

重新緊固并用百分表反復(fù)測試

絲桿軸滑板配合壓板過緊或過松

重新調(diào)整或修研，用0.03mm賽尺不入為合格

滾珠絲桿預(yù)緊力過緊或過松重新調(diào)整或修研，使接觸率達(dá)70％以上，用0.03mm賽尺不入為合格滾珠絲桿螺母端面與結(jié)合面不垂直，結(jié)合過松調(diào)整預(yù)緊力，檢查軸向竄動值，使其誤差不大于0.015mm※4、滾珠絲杠副的常見故障及診斷排

除方法序號故障現(xiàn)象故障原因

排除方法2反向誤差大，加工精度不穩(wěn)定其他機械干涉排除干涉部位滾珠絲桿螺母端面與結(jié)合面不垂直，結(jié)合過松

修理、調(diào)整或加墊處理

絲桿支座軸承預(yù)緊力過緊或過松修理調(diào)整

滾珠絲桿制造誤差大或軸向竄動

用控制系統(tǒng)自動補償能消除間隙，用儀器測量并調(diào)整絲桿竄動

潤滑油不足或沒有

調(diào)節(jié)至各導(dǎo)軌面均有潤滑油序號故障現(xiàn)象故障原因

排除方法3滾珠絲桿在運轉(zhuǎn)中轉(zhuǎn)矩過大

二滑板配合壓板過緊或研損

重新調(diào)整或修研壓板，使0.04mm賽尺塞不入為合格

滾珠絲桿螺母反向器損壞，滾珠絲桿卡死或軸端螺母預(yù)緊力過大修復(fù)或更換絲桿并精心調(diào)整絲桿研損更換伺服電動機與滾珠絲桿聯(lián)接不同軸

調(diào)整同軸度并緊固連接座

滾珠絲桿螺母反向器損壞，滾珠絲桿卡死或軸端螺母預(yù)緊力過大修復(fù)或更換絲桿并精心調(diào)整無潤滑油

調(diào)整潤滑油路序號故障現(xiàn)象故障原因

排除方法3滾珠絲桿在運轉(zhuǎn)中轉(zhuǎn)矩過大

超程開關(guān)失靈造成機械故障

檢查故障并排除

伺服電動機過熱報警

檢查故障并排除4絲桿螺母潤滑不良

分油器是否分油

檢查定量分油器

油管是否堵塞

清除污物使油管暢通

5滾珠絲桿副噪聲滾珠絲桿軸承壓蓋壓合不良調(diào)整壓蓋，使其壓緊軸承滾珠絲桿潤滑不良檢查分油器和油路，使?jié)櫥统渥恪?、滾珠絲杠副的常見故障及診斷排

除方法序號故障現(xiàn)象故障原因

排除方法

6滾珠絲杠不靈活軸向預(yù)加載荷太大調(diào)整軸向間隙和預(yù)加載荷

絲杠與導(dǎo)軌不平行調(diào)整絲杠支座位置，使絲杠與導(dǎo)軌平行

螺母軸線與導(dǎo)軌不平行

調(diào)整螺母座的位置絲杠彎曲變形校直絲杠※（一）導(dǎo)軌副導(dǎo)軌副導(dǎo)軌副是數(shù)控機床的重要部件之一，它在很大程度上決定數(shù)控機床的剛度、精度和精度保持性。

導(dǎo)軌保護(hù)裝置※（一）導(dǎo)軌副數(shù)控機床對導(dǎo)軌副的要求：數(shù)控機床導(dǎo)軌必需具有較高的導(dǎo)向精度、高剛度、高靈敏度、高耐磨性，機床在高速進(jìn)給時不振動、低速進(jìn)給時不爬行等特性。

機床導(dǎo)軌防護(hù)罩※（一）導(dǎo)軌副滾動導(dǎo)軌：鋼珠在滑塊與滑軌之間無限滾動循環(huán)，使得負(fù)載平臺能沿著滑軌輕易的以高精度作線性運動，其摩擦系數(shù)可降至傳統(tǒng)滑動導(dǎo)引的1／50?！ㄒ唬?dǎo)軌副導(dǎo)軌副：機床上兩相對運動部件的配合面組成一對導(dǎo)軌副。

動導(dǎo)軌相對于支承導(dǎo)軌只有一個自由度。動導(dǎo)軌：在導(dǎo)軌副中，運動的一方。支承導(dǎo)軌：在導(dǎo)軌副中，不動的一方?！ㄒ唬?dǎo)軌副導(dǎo)軌的導(dǎo)向原理（保留一個移動自由

度）導(dǎo)軌的導(dǎo)向面2023/1/132011/2.※（一）導(dǎo)軌副一、導(dǎo)軌的作用作用：導(dǎo)向和承載。導(dǎo)軌主要用來支承和引導(dǎo)運動部件沿著一定的軌跡運動。※（一）導(dǎo)軌副二、導(dǎo)軌的基本要求導(dǎo)向精度直線度

平行度運動輕便、平穩(wěn)、低速時無爬行現(xiàn)象耐磨性好－精度保持性對溫度變化的不敏感性足夠的剛度結(jié)構(gòu)工藝好※（二）導(dǎo)軌副三、導(dǎo)軌的分類：1、

按運動軌跡分：直線運動導(dǎo)軌和圓運動導(dǎo)軌2)、

按工作性質(zhì)分：

主運動導(dǎo)軌:動導(dǎo)軌與支承導(dǎo)軌之間，相對運動的速度較高。進(jìn)給運動導(dǎo)軌:動導(dǎo)軌與支承導(dǎo)軌之間,相對運動的速度較低。

※（二）導(dǎo)軌副3)、按受力狀況分：開式導(dǎo)軌：在部件自重和外載作用下，導(dǎo)軌面在全長上可以始終貼合的導(dǎo)軌。

閉式導(dǎo)軌：在較大的傾覆力矩時，部件自重不能使導(dǎo)軌面貼合，必須用壓板作為輔助導(dǎo)軌面保證主導(dǎo)軌面貼合的導(dǎo)軌?！ǘ?dǎo)軌副※（二）導(dǎo)軌副4、按摩擦性質(zhì)分：

★1）滑動導(dǎo)軌：◆靜壓導(dǎo)軌

◆動壓導(dǎo)軌

◆混合摩擦導(dǎo)軌

★2）滾動導(dǎo)軌※滑動導(dǎo)軌----分類（1）靜壓導(dǎo)軌：導(dǎo)軌面間通入壓力油或壓縮空氣，使運動件浮起，保證液體或氣體摩擦。油膜壓強靠液壓泵建立，兩導(dǎo)軌面間有一層靜壓油膜，多用于進(jìn)給運動導(dǎo)軌。優(yōu)點：靜壓油膜使導(dǎo)軌面分開，精度保持性好。油膜較厚，有均化誤差的作用，可以提高精度。

※滑動導(dǎo)軌----分類優(yōu)點：磨擦系數(shù)很小，大大降低功率損耗，減少磨擦發(fā)熱。低速移動準(zhǔn)確、均勻，運動平穩(wěn)性好?？拐裥院谩Ｈ秉c：結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。增加了一套液壓設(shè)備。調(diào)整比較麻煩。對導(dǎo)軌的平面度要求比較高。

※滑動導(dǎo)軌----靜壓導(dǎo)軌

※滑動導(dǎo)軌----分類

（2）動壓導(dǎo)軌：動導(dǎo)軌的速度越高，越容易形成液體潤滑，油楔的承載能力也越大。因此，適用于主運動導(dǎo)軌。2023/1/132011/2.※滑動導(dǎo)軌----分類（3）混合摩擦導(dǎo)軌這種導(dǎo)軌在導(dǎo)軌面間有一定的動壓效應(yīng)，但相對滑動速度還不足以形成完全的壓力油膜，導(dǎo)軌面大部分仍處于直接接觸，介于液體摩擦和干摩擦之間的狀態(tài)，大部分進(jìn)給運動屬于此類型。運動件與承導(dǎo)件直線接觸?！瑒訉?dǎo)軌----優(yōu)缺點優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、接觸剛度大。缺點：摩擦阻力大、磨損快、低速運動時易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象?！瑒訉?dǎo)軌※滑動導(dǎo)軌-----導(dǎo)軌截面的常用形式

凸形導(dǎo)軌–

不易存屑、臟物、潤滑油，低速使用。凹形導(dǎo)軌–

與上相反，高速導(dǎo)軌，需保護(hù)裝置?！瑒訉?dǎo)軌--單根導(dǎo)軌截面的常用形式※滑動導(dǎo)軌--單根導(dǎo)軌截面的常用形式※滑動導(dǎo)軌

◆1）圓柱面導(dǎo)軌優(yōu)點：加工和檢驗比較簡單，易于達(dá)到較高精度。缺點：對溫度變化比較敏感，間隙不能調(diào)整?！瑒訉?dǎo)軌2）棱柱面導(dǎo)軌三角形導(dǎo)軌–

導(dǎo)向精度高，無間隙，可自動補償磨損。矩形導(dǎo)軌–

制造簡單，承載能力大，需調(diào)整間隙，不能補償磨損，導(dǎo)向精度低。燕尾形導(dǎo)軌–

制造較復(fù)雜，磨損不能補償，尺寸緊湊，調(diào)整（間隙）方便。※滑動導(dǎo)軌-----

2）棱柱面導(dǎo)軌三角形導(dǎo)軌（1）雙三角形導(dǎo)軌※滑動導(dǎo)軌----棱柱面導(dǎo)軌雙三角形導(dǎo)軌※滑動導(dǎo)軌----棱柱面導(dǎo)軌雙三角形導(dǎo)軌優(yōu)點：兩條導(dǎo)軌同時起支承和導(dǎo)向作用，導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度高，承載能力大，兩條導(dǎo)軌磨損均勻，磨損后能自動補償間隙，精度保持性好。缺點：導(dǎo)軌的制造、檢驗和維修比較困難，因為它要求四個導(dǎo)軌面都均勻接觸；對溫度變化比較敏感。

※滑動導(dǎo)軌----棱柱面導(dǎo)軌三角形一矩形導(dǎo)軌優(yōu)點：導(dǎo)向精度高、承載能力大；應(yīng)用廣泛。缺點：兩條導(dǎo)軌磨損不均勻，磨損后不能自動調(diào)整間隙?！瑒訉?dǎo)軌----棱柱面導(dǎo)軌（2）矩形導(dǎo)軌※滑動導(dǎo)軌----棱柱面導(dǎo)軌（2）矩形導(dǎo)軌—A導(dǎo)向面BC承載面※滑動導(dǎo)軌----棱柱面導(dǎo)軌（2）矩形導(dǎo)軌優(yōu)點：矩形導(dǎo)軌可以做得較寬，因而承載能力和剛度較大；結(jié)構(gòu)簡單；制造、檢驗、修理較易。缺點：是磨損后不能自動補償間隙，導(dǎo)向精度不如三角形導(dǎo)軌?！瑒訉?dǎo)軌----棱柱面導(dǎo)軌（3）燕尾導(dǎo)軌※滑動導(dǎo)軌----棱柱面導(dǎo)軌（3）燕尾導(dǎo)軌優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)整間隙方便。缺點：幾何形狀比較復(fù)雜，難于達(dá)到很高的配合精度，并且導(dǎo)軌中的摩擦力較大，運動靈活性較差?！鶟L動導(dǎo)軌滾動導(dǎo)軌的形式：在兩導(dǎo)軌面間裝有球、滾子或滾針等滾動元件，具有滾動摩擦的性質(zhì)，廣泛地應(yīng)用于進(jìn)給運動導(dǎo)軌和旋轉(zhuǎn)主運動導(dǎo)軌?！鶟L動導(dǎo)軌

◆優(yōu)點

◆摩擦系數(shù)小、運動靈便，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象；

◆定位精度高；◆磨損較小，壽命長，潤滑方便；◆缺點◆結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，加工較困難，成本較高；

◆對臟物及導(dǎo)軌面的誤差比較敏感，需要良好的防護(hù)條件?！鶟L動導(dǎo)軌典型結(jié)構(gòu)型式一※滾動導(dǎo)軌典型結(jié)構(gòu)

型式一※滾動導(dǎo)軌典型結(jié)構(gòu)型式二※滾動導(dǎo)軌典型結(jié)構(gòu)

型式二※滾動導(dǎo)軌典型結(jié)構(gòu)型式三※滾動導(dǎo)軌其它結(jié)構(gòu)型式2023/1/132011/2.※滾動導(dǎo)軌其它結(jié)構(gòu)型式－滾珠循環(huán)導(dǎo)軌2023/1/132011/2.※滾動導(dǎo)軌其它結(jié)構(gòu)型式2023/1/132011/2.※滾動導(dǎo)軌其它結(jié)構(gòu)型式2023/1/132011/2.※滾動導(dǎo)軌其它結(jié)構(gòu)型式2023/1/132011/2.※滾動導(dǎo)軌其它結(jié)構(gòu)型式2023/1/132011/2.※滾動導(dǎo)軌其它結(jié)構(gòu)型式2023/1/132011/2.※滾動導(dǎo)軌其它結(jié)構(gòu)型式2023/1/132011/2.※滾動導(dǎo)軌其它結(jié)構(gòu)型式2023/1/132011/2.※（二）導(dǎo)軌副四、導(dǎo)軌副材料的選擇2023/1/132011/2.※（二）導(dǎo)軌副2023/1/132011/2.※（二）導(dǎo)軌副2023/1/132011/2.※導(dǎo)軌副的維護(hù)—1間隙調(diào)整導(dǎo)軌接合面之間都存在間隙。間隙過小，增加運動阻力，加速導(dǎo)軌磨損間隙過大，降低導(dǎo)向精度，容易產(chǎn)生振動調(diào)整方法：采用鑲條和壓板。※導(dǎo)軌副的維護(hù)—1間隙調(diào)整1）鑲條調(diào)整間隙鑲條用來調(diào)整矩形導(dǎo)軌和燕尾形導(dǎo)軌的

側(cè)隙，以保證導(dǎo)軌面的正常接觸。常用的有平鑲條和楔形鑲條。放在導(dǎo)軌受力較小的一側(cè)。2023/1/132011/2.※導(dǎo)軌副的維護(hù)—1間隙調(diào)整（1）平鑲條---全長厚度相等，橫截面為平行四邊形或矩形。2023/1/132011/2.※導(dǎo)軌副的維護(hù)—1間隙調(diào)整（1）平鑲條2023/1/132011/2.※導(dǎo)軌副的維護(hù)—1間隙調(diào)整（2）斜鑲條楔形鑲條的兩個面分別與動導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌均勻接觸，所以比平鑲條剛度高。楔形鑲條的斜度為1∶100～1∶40，鑲條越長斜度應(yīng)越小，以免兩端厚度相差太大。2023/1/132011/2.※導(dǎo)軌副的維護(hù)—1間隙調(diào)整（2）斜鑲條全長厚度變化2023/1/132011/2.※導(dǎo)軌副的維護(hù)—1、間隙調(diào)整2）壓板調(diào)整間隙常用的壓板裝置形式有：◆

修復(fù)刮研法◆

鑲條式◆

墊片式2023/1/132011/2.※導(dǎo)軌副的維護(hù)—1、間隙調(diào)整2）壓板調(diào)整間隙2023/1/132011/2.※導(dǎo)軌副的維護(hù)—2、滾動導(dǎo)軌的預(yù)緊2023/1/132011/2.※導(dǎo)軌副的維護(hù)—2、滾動導(dǎo)軌的預(yù)緊預(yù)緊的方法1)采用過盈配合2023/1/132011/2.※導(dǎo)軌副的維護(hù)—2、滾動導(dǎo)軌的預(yù)緊預(yù)緊的方法：2）