數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修-第4章 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)

普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬第四章數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)*1普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬第四章數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)概述滾珠絲杠螺母副導(dǎo)軌滑塊副靜壓蝸桿—蝸輪齒條傳動預(yù)加載荷雙齒輪齒條直線電動機傳動進給傳動系統(tǒng)常見故障診斷及維修11/12/20222數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)是伺服系統(tǒng)的重要組成部分，它將伺服電動機的旋轉(zhuǎn)運動或直線伺服電動機的直線運動通過機械傳動結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為執(zhí)行部件的直線或回轉(zhuǎn)運動。一般來說，機械傳動結(jié)構(gòu)包括減速齒輪、聯(lián)軸器、滾珠絲杠螺母副、絲杠支承、導(dǎo)軌滑塊副傳動，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的蝸輪蝸桿等機械環(huán)節(jié)。為確保數(shù)控機床進給系統(tǒng)的傳動精度和工作平穩(wěn)性等，對機械傳動裝置提出如下要求。（1）減少摩擦阻力。為了提高數(shù)控機床進給系統(tǒng)的快速響應(yīng)性和運動精度，必須減小運動部件的摩擦阻力和動、靜摩擦力之差。為滿足上述要求，在數(shù)控機床進給系統(tǒng)中，普遍采用滾珠絲杠螺母副、靜壓絲杠螺母副、滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌和塑料導(dǎo)軌。在減小摩擦阻力的同時，還必須考慮傳動部件要有適當?shù)淖枘?，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（2）減少運動慣量。運動部件的慣量對伺服機構(gòu)的啟動和制動特性都有影響，尤其是處于高速運轉(zhuǎn)的零部件，其慣量的影響更大。因此，在滿足部件強度和剛度的前提下，盡可能減小運動部件的質(zhì)量、減小旋轉(zhuǎn)零件的直徑和質(zhì)量，以減小運動部件的慣量。（3）高的傳動精度與定位精度。數(shù)控機床的進給傳動裝置的傳動精度和定位精度對零件的加工精度起著關(guān)鍵性的作用，對采用步進電動機驅(qū)動的開環(huán)控制系統(tǒng)尤其如此。因此，傳動精度和定位精度是數(shù)控機床最重要，也是最具有該類機床特征的指標，無論對點位、直線控制系統(tǒng)，還是輪廓控制，該項精度都很重要。設(shè)計中，通過在進給傳動鏈中加入減速齒輪，以減小脈沖當量(即伺服系統(tǒng)接收一個指令脈沖驅(qū)動工作臺移動的距離)，預(yù)緊傳動滾珠絲杠，消除齒輪、蝸輪等傳動件的間隙等辦法，可達到提高傳動精度和定位精度的目的。由此可見，機床本身的精度，尤其伺服傳動鏈和伺服執(zhí)行機構(gòu)的精度，是影響工作精度的主要因素。（4）寬的進給調(diào)速范圍。伺服進給系統(tǒng)在承擔全部工作負載的條件下，應(yīng)具有很寬的調(diào)速范圍，以適應(yīng)各工件材料、尺寸和刀具等工況變化的需要，工作進給速度范圍可達3~6

000mm／min(調(diào)速范圍1:2000)。為了完成精密定位，伺服系統(tǒng)的低速趨近速度達0.1mm／min；為了縮短輔助時間，提高加工效率，快速移動速度應(yīng)高達15m／min。如此寬的調(diào)速范圍是伺服系統(tǒng)設(shè)計的難題。在多坐標聯(lián)動的數(shù)控機床上，合成速度維持常數(shù)，是保證表面粗糙度要求的重要條件；為保證較高的輪廓精度，各坐標方向的運動速度也要配合適當，這是對數(shù)控系統(tǒng)和伺服進給系統(tǒng)提出的共同要求。（5）無間隙傳動。進給系統(tǒng)的傳動間隙一般指反向間隙，即反向死區(qū)誤差．它存在于整個傳動鏈的各傳動副中，直接影響數(shù)控機床的加工精度。因此，應(yīng)盡量消除傳動間隙，減小反向死區(qū)誤差。設(shè)計中可采用消除間隙的聯(lián)軸器及有消除間隙措施的傳動副等方法。（6）響應(yīng)速度要快。所謂快速響應(yīng)特性是指進給系統(tǒng)對指令輸入信號的響應(yīng)速度及瞬態(tài)過程結(jié)束的迅速程度，即跟蹤指令信號的響應(yīng)要快；定位速度和輪廓切削進給速度要滿足要求；工作臺應(yīng)能在規(guī)定的速度范圍內(nèi)靈敏而精確地跟蹤指令，進行單步或連續(xù)移動，在運行時不出現(xiàn)丟步或多步現(xiàn)象。進給系統(tǒng)響應(yīng)速度的快慢不僅影響機床的加工效率，而且影響加工精度。設(shè)計中應(yīng)使機床工作臺及其傳動機構(gòu)的剛度、間隙、摩擦以及轉(zhuǎn)動慣量盡可能達到最佳值，以提高伺服進給系統(tǒng)的快速響應(yīng)特性。（7）穩(wěn)定性好、壽命長。穩(wěn)定性是伺服進給系統(tǒng)能夠正常工作的最基本條件，特別是在低速進給情況下不產(chǎn)生爬行，并能適應(yīng)外加負載的變化而不發(fā)生共振。穩(wěn)定性與系統(tǒng)的慣性、剛性、阻尼及增益等都有關(guān)系，適當選擇各項參數(shù)，并能達到最佳的工作性能，是伺服系統(tǒng)設(shè)計的目標。所謂進給系統(tǒng)的壽命，主要指其保持數(shù)控機床傳動精度和定位精度的時間長短，即各傳動部件保持其原來制造精度的能力。為此，組成進給機構(gòu)的各傳動部件應(yīng)選擇合適的材料及合理的加工工藝與熱處理方法，對于滾珠絲杠及傳動齒輪，必須具有一定的耐磨性和適宜的潤滑方式，以延長其壽命。普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬4.1

概述為確保數(shù)控機床進給系統(tǒng)的傳動精度和工作平穩(wěn)性等，對機械傳動裝置提出如下要求：減少摩擦阻力；減少運動慣量；高的傳動精度與定位精度；寬的進給調(diào)速范圍；無間隙傳動；響應(yīng)速度要快;穩(wěn)定性好、壽命長;使用維護方便。11/12/2022

3（8）使用維護方便。數(shù)控機床屬高精度自動控制機床。主要用于單件、中小批量、高精度及復(fù)雜的生產(chǎn)加工，因而進給系統(tǒng)目前廣泛應(yīng)用的進給運動的傳動方式主要有兩種：一種是回轉(zhuǎn)伺服電動機通過滾珠絲杠螺母副的間接傳動的進給運動方式，另一種是采用直線電動機直接驅(qū)動的進給運動方式。后者多用于高速加工中。滾珠絲杠螺母副（簡稱滾珠絲杠副）是一種在絲杠與螺母間裝有滾珠作為中間傳動元件的絲杠副，是直線運動與回轉(zhuǎn)運動能相互轉(zhuǎn)換的傳動裝置。當絲杠旋轉(zhuǎn)時，滾珠在滾道內(nèi)既自轉(zhuǎn)又沿滾道循環(huán)轉(zhuǎn)動，因而迫使螺母(或絲杠)軸向移動。與傳統(tǒng)絲杠相比，滾珠絲杠螺母副具有高傳動精度、高效率、高剛度、可預(yù)緊、運動平穩(wěn)、壽命長、低噪音等優(yōu)點，具體介紹如下：（1）因其采用滾動摩擦取代滑動摩擦，所以摩擦損失小，所需起動扭矩小，而且傳動效率高達85%-98%，是普通滑動絲杠副的3-4倍。（2）通過施加預(yù)緊力可以消除軸向間隙，從而提高機床的定位精度和剛度；滾珠絲杠副綜合考慮了牙型精度、材料特性及表面硬度等因素對絲杠壽命的影響。而且是滾動摩擦，所以不僅使用壽命長，且可預(yù)測。（3）近年來有些公司對回流單元進行改進，使得絲杠的運轉(zhuǎn)噪音降低5～7dB。（4）滾珠絲杠的靜、動摩擦系數(shù)實際上幾乎沒有什么差別。它可以消除反向間隙并施加預(yù)載，有助于提高定位精度和剛度。（5）滾珠絲杠制造成本高，如絲杠螺母副的螺旋槽滾道通常要求磨削成形，工藝復(fù)雜。（6）由于其摩擦角小于1°而不能自鎖，特別是垂直絲杠，由于自重和慣性或突然停斷電容易造成主軸箱等下滑，所以需要制動裝置。（7）目前已有許多國內(nèi)外廠家進行標準化，系列化和模塊化的專業(yè)化生產(chǎn)。普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副概述滾珠絲杠螺母副（簡稱滾珠絲杠副）是一種在絲杠與螺

母間裝有滾珠作為中間傳動元件的絲杠副，是直線運動與回轉(zhuǎn)運動能相互轉(zhuǎn)換的傳動裝置。當絲杠旋轉(zhuǎn)時，滾珠在滾道內(nèi)既自轉(zhuǎn)又沿滾道循環(huán)轉(zhuǎn)動，因而迫使螺母(或絲杠)軸向移動。與傳統(tǒng)絲杠相比，滾珠絲杠螺母副具有高傳動精度、高效率、高剛度、可預(yù)緊、運動平穩(wěn)、壽命長、低噪音等優(yōu)點。11/12/20224常用的循環(huán)方式有外循環(huán)與內(nèi)循環(huán)兩種。（1）外循環(huán)滾珠在循環(huán)過程中有時與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)，外循環(huán)還分為端部導(dǎo)流方式、管循環(huán)式、端蓋式。端部導(dǎo)流方式如圖4-1(a)所示。端部導(dǎo)流方式的構(gòu)造為在螺母端部沿螺桿絲杠切線方向?qū)L珠斜向拉起，并通過設(shè)在螺母內(nèi)部的導(dǎo)流孔。在螺母中央將滾珠拉起的方式稱為中部導(dǎo)流方式。其特點為螺母外徑小，可進行微型設(shè)計，無噪音高速傳送。管循環(huán)式如圖4-1(b)所示。管循環(huán)式的構(gòu)造為滾珠在大小合適的管道內(nèi)始點、終點間往復(fù)循環(huán)的方式。其特點為規(guī)格（軸徑、導(dǎo)程）的應(yīng)用范圍廣。端蓋式如圖4-1(c)所示。端蓋式的構(gòu)造為在螺母端部配置拉升滾珠的端蓋，在螺母內(nèi)設(shè)置的導(dǎo)流孔循環(huán)的方式。其特點為適合導(dǎo)程大的應(yīng)用場合，滾珠循環(huán)部的構(gòu)造復(fù)雜，缺乏廣泛適用性。（2）內(nèi)循環(huán)滾珠在循環(huán)過程中，始終與絲杠保持接觸的稱為內(nèi)循環(huán)，如圖4-2所示。這種結(jié)構(gòu)以反向器跨越相鄰的兩個滾道，滾珠從螺紋滾道通過反向器進入相鄰滾道，形成一個閉合的循環(huán)回路。一般一個螺母上裝有2～4個反向器，反向器沿螺母圓周等分分布。一列只有一圈滾珠，因而工作滾珠數(shù)目少，順暢性好，摩擦小，效率高。此結(jié)構(gòu)的螺母徑向尺寸小，但制造較困難。還有端蓋式循環(huán)方式，這種方式與外循環(huán)方式類似，主要區(qū)別在于在螺母外圓上銑出螺旋槽，槽的兩端鉆出通孔與螺母的螺紋滾道相切，形成滾珠返回通道。為防止?jié)L珠脫落，螺旋槽用鋼套蓋住。由于在螺母的滾道上布滿鋼珠，所以在相同動載荷情況下，該螺母長度可縮短一些。普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬4.2.2滾珠絲杠副的循環(huán)方式常用的循環(huán)方式有外循環(huán)與內(nèi)循環(huán)兩種。外循環(huán)滾珠在循環(huán)過程中有時與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)。端部導(dǎo)流方式如圖4.1(a)所示。其特點為螺母外徑小，可進行微型設(shè)計，無噪音高速傳送。管循環(huán)式如圖4.1(b)所示。其特點為規(guī)格（軸徑、導(dǎo)程）的應(yīng)用范圍廣。端蓋式如圖4.1(c)所示。其特點為適合導(dǎo)程大的應(yīng)用場合，滾珠循環(huán)部的構(gòu)造復(fù)雜，缺乏廣泛適用性。內(nèi)循環(huán)滾珠在循環(huán)過程中，始終與絲杠保持接觸的稱為內(nèi)循環(huán)（圖4.2）11/12/20225滾珠絲杠副預(yù)緊的目的是為了消除絲杠與螺母之間的間隙和施加預(yù)緊力，以保證滾珠絲杠反向傳動精度和軸向剛度。在數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)中使用的滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊方法有雙螺母預(yù)緊（D預(yù)緊）、彈簧式雙螺母預(yù)緊（J預(yù)緊）、偏移預(yù)緊（Z預(yù)緊）、超規(guī)滾珠預(yù)緊（P預(yù)緊）等。廣泛采用的是雙螺母結(jié)構(gòu)消隙。（1）雙螺母預(yù)緊（D預(yù)緊）如圖4-3（a）所示。使用2個螺母在其中間插入墊圈施加預(yù)緊。一般僅根據(jù)預(yù)緊量插入一定厚度的墊圈，而不是根據(jù)螺母之間的間隙。相反，有時也會使用薄的墊圈。（2）彈簧式雙螺母預(yù)緊（J預(yù)緊）如圖4-3（b）所示。將D預(yù)緊方式的墊圈改為彈簧。根據(jù)載重的方向剛性有所不同，所以使用時需要有所考慮。（3）偏移預(yù)緊（Z預(yù)緊）如圖4-3（c）所示。對于螺母中央附近的導(dǎo)程只增加α的預(yù)緊量進行預(yù)緊。采用單螺母，其預(yù)緊方式與D預(yù)緊方式相同。因不使用墊圈，可進行微型化設(shè)計。（4）超規(guī)滾珠預(yù)緊（P預(yù)緊）如圖4-3（d）所示。插入比軌道空間略大的滾珠（超大滾珠），使?jié)L珠4點接觸，然后施加預(yù)緊。在低轉(zhuǎn)距方面其性能良好。普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬4.2.3滾珠絲杠副的預(yù)緊滾珠絲杠副預(yù)緊的目的是為了消除絲杠與螺母之間的間隙和施加預(yù)緊力，以保證滾珠絲杠反向傳動精度和軸向剛度。在數(shù)控機床進給系統(tǒng)中使用的滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊方法有修磨墊片厚度、鎖緊雙螺母消隙、齒差式調(diào)整方法等。廣泛采用的是雙螺母結(jié)構(gòu)消隙。雙螺母預(yù)緊（D預(yù)緊）如圖4.3（a）所示。彈簧式雙螺母預(yù)緊（J預(yù)緊）如圖4.3（b）所示。偏移預(yù)緊（Z預(yù)緊）如圖4.3（c）所示。超規(guī)滾珠預(yù)緊（P預(yù)緊）如圖4.3（d）所示。11/12/20226安裝方式對滾珠絲杠副承載能力、剛性及最高轉(zhuǎn)速有很大影響。滾珠絲杠螺母副在安裝時應(yīng)滿足以下要求：（1）滾珠絲杠螺母副相對工作臺不能有軸向竄動。（2）螺母座孔中心應(yīng)與絲杠安裝軸線同心。（3）滾珠絲杠螺母副中心線應(yīng)平行于相應(yīng)的導(dǎo)軌。（4）能方便地進行間隙調(diào)整、預(yù)緊和預(yù)拉伸。常見安裝方式有以下四種情況：(1)固定——自由（G-Z方式）如圖4-6（a）所示，僅在一端裝可以承受雙向載荷與徑向載荷的推力角接觸球軸承或滾針/推力圓柱滾子軸承，并進行軸向預(yù)緊，另一端完全自由，不做支承。這種支承方式結(jié)構(gòu)簡單，但承載能力較小，適用于低轉(zhuǎn)速，中精度，絲杠長度、行程不長的短軸向絲杠。(2)兩端支承方式（J-J方式）如圖4-6（b）所示，絲杠兩端均為支承，這種支承方式簡單，但由于支承端只承受徑向力，絲杠熱變形后伸長，將影響加工精度，只適用于中等轉(zhuǎn)速，中精度的場合。(3)固定——支承方式（G-J方式）如圖4-6（c）所示，絲杠一端固定，另一端支承。固定端同時承受軸向力和徑向力；支承端只承受徑向力，而且能作微量的軸向浮動，可以減少或避免因絲杠自重而出現(xiàn)的彎曲，同時絲杠熱變形可以自由地向一端伸長。適用于中等轉(zhuǎn)速、高精度。(4)固定——固定雙推方式（G-G方式）如圖4-6（d）所示，絲杠兩端均固定，在兩端都安裝承受雙向載荷與徑向載荷的推力角接觸球軸承或滾針/推力圓柱滾子軸承，并進行預(yù)緊，提高絲杠支承剛度，可以部分補償絲杠的熱變形。適用于高轉(zhuǎn)速、高精度。普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬4.2.4滾珠絲杠副的應(yīng)用（一）滾珠絲杠副的支承安裝方式對滾珠絲杠副承載能力、剛性及最高轉(zhuǎn)速有很大影響。滾珠絲杠螺母副在安裝時應(yīng)滿足以下要求：滾珠絲杠螺母副相對工作臺不能有軸向竄動。螺母座孔中心應(yīng)與絲杠安裝軸線同心。滾珠絲杠螺母副中心線應(yīng)平行于相應(yīng)的導(dǎo)軌。能方便地進行間隙調(diào)整、預(yù)緊和預(yù)拉伸。常見安裝方式有以下四種情況:固定—自由

圖4.6（a）適用于低轉(zhuǎn)速，中精度，短軸向絲杠。兩端支承

圖4.6（b）適用于中等轉(zhuǎn)速，中精度。固定—支承

圖4.6（c）適用于中等轉(zhuǎn)速、高精度。(4)固定—固定

圖4.6（d）適用于高轉(zhuǎn)速、高精度。11/12/20227選用要點：應(yīng)該根據(jù)機床的精度要求來選用滾珠絲杠副的精度，根據(jù)機床的載荷來選定絲杠的直徑，并且要驗算絲杠扭轉(zhuǎn)剛度、壓曲剛度、臨界轉(zhuǎn)速與工作壽命等。精度等級的選擇：滾珠絲杠副的精度將直接影響數(shù)控機床各坐標軸的定位精度。普通精度的數(shù)控機床，一般可選用5（D）級，精密級數(shù)控機床選用4（C）級精度的滾珠絲杠副。絲杠精度中的導(dǎo)程誤差對機床定位精度影響最明顯，而絲杠在運轉(zhuǎn)中由于溫升引起的絲杠伸長，將直接影響機床的定位精度。通常需要計算出絲杠由于溫升產(chǎn)生的伸長量，該伸長量稱為絲杠的方向目標。用戶在定購滾珠絲杠時，必須給出滾珠絲杠的方向目標值。結(jié)構(gòu)尺寸的選擇。滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)尺寸主要有：絲杠的名義直徑D0、螺距t、長度L、滾珠直徑d0等，尤其是名義直徑與剛度直接相關(guān)，直徑大、承載能力和剛度越大，但直徑大轉(zhuǎn)動慣量也隨之增加，使系統(tǒng)的靈敏度降低。所以，一般是在兼顧二者的情況下選取最佳直徑。有關(guān)資料推薦：名義直徑D0：對于小型加工中心采用32、40mm，中型加工中心選用40、50mm，大型加工中心采用50、63mm的滾珠絲杠，但通常應(yīng)大于L/30~L/35；螺距t：t越小，螺旋升角小，摩擦力矩小，分辨率高，但傳動效率低，承載能力低，應(yīng)折中考慮；絲杠長度L：一般為工作行程+螺母長度+（5～10）mm；滾珠直徑d0越大，承載能力越高，盡量取大值，一般取d0=0.6t；滾珠的工作圈數(shù)、列數(shù)和工作滾珠總數(shù)對絲杠工作特性影響較大；當前面三項確定后，后兩項也確定了，一般不用用戶考慮。普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬（二）滾珠絲杠副的選擇方法選用要點：應(yīng)該根據(jù)機床的精度要求來選用滾珠絲杠副的精度，根據(jù)機床的載荷來選定絲杠的直徑，并且要驗算絲杠扭轉(zhuǎn)剛度、壓曲剛度、臨界轉(zhuǎn)速與工作壽命等。精度等級的選擇：滾珠絲杠副的精度將直接影響數(shù)控機床各坐標軸的定位精度。普通精度的數(shù)控機床，一般可選用D級，精密級數(shù)控機床選用C級精度的滾珠絲杠副。11/12/20228當有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)選定后，還應(yīng)根據(jù)有關(guān)規(guī)范進行扭轉(zhuǎn)剛度、臨界轉(zhuǎn)速和壽命的驗算校核。圖4-7為某公司提供的滾珠絲杠副的計算流程。剛度驗算：絲杠屬細長桿，受扭矩會引起扭轉(zhuǎn)變形，從而“吃掉”若干輸入的位置指令，致使執(zhí)行時的輸出不到位，這些被“吃掉”的輸入稱為失動量。剛度驗算就是校驗絲杠在額定軸向（扭轉(zhuǎn)）載荷作用下，執(zhí)行件的失動量。臨界轉(zhuǎn)速驗算：對于數(shù)控機床來說，滾珠絲杠的最高轉(zhuǎn)速是指快速移動時的轉(zhuǎn)速，不應(yīng)超過臨界轉(zhuǎn)速。應(yīng)校核絲杠軸的轉(zhuǎn)速與絲杠自身的自振頻率是否接近，如果很接近，會導(dǎo)致強迫共振，影響機床正常工作。應(yīng)根據(jù)有關(guān)計算公式進行校核。壽命驗算：滾珠絲杠副的壽命，主要是指疲勞壽命。在工程計算中，采用“額定疲勞壽命”這一概念，它指一批尺寸、規(guī)格、精度相同的滾珠絲杠，在相同條件下回轉(zhuǎn)時，其中90%不發(fā)生疲勞剝落的情況下運轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)。也可用總回轉(zhuǎn)時間或總運動距離來表示?？筛鶕?jù)有關(guān)經(jīng)驗公式校核，應(yīng)保證總時間壽命Lt≥20

000(h)。如果不能滿足這一條件，而且軸向載荷已由工作要求所決定不能減小，則只有選取直徑較大，即額定動載荷較大的絲杠，以保證Lt≥20

000(h)。普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬（三）滾珠絲杠副的驗算當有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)選定后，還應(yīng)根據(jù)有關(guān)規(guī)范進行扭轉(zhuǎn)剛度、臨界轉(zhuǎn)速和壽命的驗算校核。圖4.7

為某公司提供的滾珠絲杠副的計算流程。剛度驗算剛度驗算就是校驗絲杠在額定軸向(扭轉(zhuǎn))載荷作用下，執(zhí)行件的失動量。臨界轉(zhuǎn)速驗算應(yīng)校核絲杠軸的轉(zhuǎn)速與絲杠自身的自振頻率是否接近，如果很接近，會導(dǎo)致強迫共振，影響機床正常工作。應(yīng)根據(jù)有關(guān)計算公式進行的校核。壽命驗算滾珠絲杠副的壽命，主要是指疲勞壽命。11/12/20229滾珠絲杠副的傳動效率高但不能自鎖，用在垂直傳動或高速大慣量場合時需要制動裝置。目前常見的有機械式和電氣式兩種。電氣方式制動是采用電磁制動器，而且這種制動器就做在電動機內(nèi)部。圖4-8為FANUC公司伺服電動機帶制動器的示意圖。機床工作時，在制動電磁線圈7電磁力的作用下，使齒輪8與內(nèi)齒輪9脫開，彈簧受壓縮，當停機或停電時，電磁鐵失電，在彈簧恢復(fù)力作用下，齒輪8、9嚙合，齒輪9與電動機端蓋為一體，故與電動機軸連接的絲杠得到制動，這種電磁制動器裝在電動機殼內(nèi)，與電動機形成一體化的結(jié)構(gòu)。如圖4-9所示為數(shù)控臥式銑鏜床主軸箱進給絲杠示意圖。制動裝置的工作過程：機床工作時，電磁鐵通電，使摩擦離合器脫開。運動由步進電動機經(jīng)減速齒輪傳給絲杠，使主軸箱上下移動。當加工完畢，或中間停車時，電動機和電磁鐵同時斷電，借壓力彈簧作用合上摩擦離合器，使絲杠不能傳動，主軸箱便不會運動。普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬（四）制動裝置目前常見的有機械式和電氣式兩種。電氣方式制動是采用電磁制動器，而且這種制動器就做在電機內(nèi)部。圖4.8為FANUC公司伺服電機帶制動器的示意圖。如圖4.9所示為數(shù)控臥式銑鏜床主軸箱進給絲杠示意圖。11/12/202210滾珠絲杠副在工作狀態(tài)下，必須潤滑，以保證其充分發(fā)揮機能。潤滑方式主要有潤滑脂和潤滑油兩種。潤滑脂的給脂量一般是螺母內(nèi)部空間容積的1/3，某些生產(chǎn)廠家在裝配時螺母內(nèi)部已加注潤滑脂，而潤滑油的給油量隨行程、潤滑油的種類、使用條件等的不同而不同。滾珠絲杠副與滾動軸承一樣，如果污物及異物進入就很快使它磨損，因此考慮油污物異物（切削）進入時，必須采用防塵裝置，將絲杠軸完全保護起來。防塵裝置可采用可隨移動部件移動而收展的鋼制蓋板或柔性卷簾。普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬（五）滾珠絲杠副的潤滑及防護裝置潤滑方式主要有潤滑脂和潤滑油兩種。潤滑脂的給脂量一般是螺母內(nèi)部空間容積的1/3，某些生產(chǎn)廠家在裝配時螺母內(nèi)部已加注潤滑脂。而潤滑油的給油量隨行程、潤滑油的種類、使用條件等的不同而不同。11/12/202211滾珠絲杠間接傳動方式的技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)相對簡單，加速度特性受運動部件載荷變化的影響較小，但是普通傳動用的滾珠絲杠，由于存在慣量大，導(dǎo)程小，又受到臨界轉(zhuǎn)速的限制等，其所能提供的進給/快移速度只有10~20m/min，加速度為0.3g，滿足不了高速加工的要求，因此，高速加工用的進給滾珠絲杠要采取如下改進措施：（1）加大絲杠的導(dǎo)程和增加螺紋的頭數(shù)，前者為提高絲杠每轉(zhuǎn)的進給量(即進給速度)，后者則為彌補絲杠導(dǎo)程增大后所帶來的軸向剛度和承載能力的下降。（2）將實心絲杠改為空心的，這既是為減少絲杠的重量和慣量，也是為便于對絲杠采取通水內(nèi)冷，以利于提高絲杠轉(zhuǎn)速，提高進給/快移速度和加速的能力。（3）減少熱影響：改進回珠器和滾道的設(shè)計制造質(zhì)量，使?jié)L珠的循環(huán)更流暢，摩擦損耗更少。（4）采用滾珠絲杠固定，螺母與連接在移動部件上的伺服電動機集成在一起完成旋轉(zhuǎn)和移動，從而避開了絲杠受臨界轉(zhuǎn)速的限制等。經(jīng)過采取這些改進措施后，滾珠絲杠傳動的進給方式可提供的進給/快移速度達60m/min~90m/min，加速度可達1~2g。但是由于受到原理結(jié)構(gòu)的限制，要想進一步提高滾珠絲杠傳動的運動速度和加速度很難了，而且受絲杠的可制造長度限制，滾珠絲杠傳動所能提供的運動行程也是有限的。普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬4.2.5滾珠絲杠副的發(fā)展趨勢高速加工用的進給滾珠絲杠要采取改進措施:(1)加大絲杠的導(dǎo)程和增加螺紋的頭數(shù);(2)將實心絲杠改為空心的;(3)減少熱影響;(4)采用滾珠絲杠固定。11/12/202212導(dǎo)軌主要用來支承和引導(dǎo)運動部件沿一定的軌道運動，從而保證各部件的相對位置和相對位置精度。導(dǎo)軌在很大程度上決定了數(shù)控機床的剛度、精度和精度保持性，所以數(shù)控機床要求導(dǎo)軌如下特性：1．導(dǎo)向精度高。導(dǎo)向精度是指機床的運動部件沿導(dǎo)軌運動的軌跡與機床的相關(guān)基準面的相互位置的準確性。影響精度的主要因素有：制造精度、結(jié)構(gòu)形式、裝配質(zhì)量、導(dǎo)軌及其支承件的剛度和熱變形。2．耐磨性好。耐磨性直接影響機床的精度保持性。運動導(dǎo)軌面沿支承面長期運動會引起導(dǎo)軌不均勻的磨損，從而影響機床加工的精度。在選用導(dǎo)軌時，必須考慮到導(dǎo)軌的耐磨性，盡可能減小導(dǎo)軌的磨損的不均勻量。影響耐磨性的因素有：導(dǎo)軌的材料、摩擦性質(zhì)、處理及加工的工藝方法，工作中受力情況、潤滑和防護。3．剛度大。導(dǎo)軌受力后變形會影響到運動部件之間的相對位置和導(dǎo)向精度。因此導(dǎo)軌要有足夠的剛度，保證在受力后不產(chǎn)生過大的變形，從而保證加工精度。4．良好的磨擦特性。導(dǎo)軌的磨擦系數(shù)要小，以減小磨擦阻力和導(dǎo)軌的熱變形；動靜磨擦系數(shù)盡量接近，使運動平穩(wěn)，低速無爬行。普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬導(dǎo)軌滑塊副數(shù)控機床對導(dǎo)軌滑塊副的要求導(dǎo)向精度高。導(dǎo)向精度是指機床的運動部件沿導(dǎo)軌運動的軌跡與機床的相關(guān)基準面的相互位置的準確性。影響精度的主要因素有：制造精度、結(jié)構(gòu)形式、裝配質(zhì)量、導(dǎo)軌及其支承件的剛度和熱變形。耐磨性好。影響耐磨性的因素有：導(dǎo)軌的材料、摩擦性質(zhì)、處理及加工的工藝方法，工作中受力情況、潤滑和防護。(3)剛度大(4)良好的磨擦特性。；動靜磨擦系數(shù)盡量接近，使運動平穩(wěn)，低速無爬行。11/12/202213導(dǎo)軌副按接觸面的摩擦性質(zhì)可以分為滑動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌。1．滑動導(dǎo)軌滑動導(dǎo)軌分為金屬對金屬的一般類型的導(dǎo)軌和金屬對塑料的塑料導(dǎo)軌兩類。金屬對金屬型式，靜摩擦系數(shù)大，動摩擦系數(shù)隨速度變化而變化，在低速時易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。而相對于一般導(dǎo)軌，塑料導(dǎo)軌具有塑料化學成分穩(wěn)定、摩擦系數(shù)小、耐磨性

好、耐腐蝕性強、吸振性好、比重小、加工成形簡單，能在任何液體或無潤滑條件下工作等特點，在數(shù)控機床中得到了應(yīng)

用。塑料導(dǎo)軌有聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶和環(huán)氧性耐磨導(dǎo)軌涂層兩種。在使用中，前者用粘貼的方法，因此習慣上稱為“貼塑導(dǎo)軌”；后者涂層導(dǎo)軌采用涂刮或注入膏狀塑料的方法，習慣稱為“注塑導(dǎo)軌”。塑料導(dǎo)軌的缺點是耐熱性差、導(dǎo)熱率低、熱膨脹系數(shù)比金屬大、在外力作用下易產(chǎn)生變形、剛性差、吸濕性大、影響尺寸穩(wěn)定性。2．靜壓導(dǎo)軌圖4-10

開式靜壓導(dǎo)軌工作原理1-粗過濾器2-液壓泵3-溢流閥4-精過濾器5-調(diào)速閥6-運動導(dǎo)軌7床身導(dǎo)軌8-油箱液體靜壓導(dǎo)軌指壓力油通過節(jié)流器進入兩相對運動的導(dǎo)軌面，所形成的油膜使兩導(dǎo)軌面分開，保證導(dǎo)軌面在液體摩擦狀態(tài)下工作。在工作中，導(dǎo)軌面上油腔上的油壓是隨外加載荷的變化自動調(diào)節(jié)的。其摩擦特性好，摩擦因數(shù)與速度為線性關(guān)系，但變化很小，起動摩擦因數(shù)可小至0.0005。有很強的吸振性，導(dǎo)軌運動平穩(wěn)，無爬行。應(yīng)用在高精度、高效率的大型、重型數(shù)控機床上。液體靜壓導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)型式可分為開式和閉式兩種。圖4-10為開式靜壓導(dǎo)軌工作原理圖。對于閉式液體靜壓導(dǎo)軌，其導(dǎo)軌的各個方向?qū)к壝嫔暇_有油腔，所以閉式導(dǎo)軌具有承受各方向載荷的能力，且其導(dǎo)軌保持平衡性較好。除液體靜壓導(dǎo)軌外還有氣體靜壓導(dǎo)軌，又稱氣墊導(dǎo)軌。其摩擦因數(shù)比液體靜壓導(dǎo)軌還小。3．滾動導(dǎo)軌滾動導(dǎo)軌是在導(dǎo)軌面間放置滾珠、滾柱、滾針等滾動體，使導(dǎo)軌面間的摩擦為滾動摩擦，其與普通滑動導(dǎo)軌的性能比較見表4-1，滾動導(dǎo)軌具有運動靈敏度高、定位精度高、精度保持性好和維修方便的優(yōu)點。圖4-11為直線滾動導(dǎo)軌外形圖。普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬4.3.2導(dǎo)軌副的分類導(dǎo)軌副按接觸面的摩擦性質(zhì)可分為滑動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌。1.滑動導(dǎo)軌滑動導(dǎo)軌分為金屬對金屬的一般類型的導(dǎo)軌和金屬對塑料的塑料導(dǎo)軌兩類。2、靜壓導(dǎo)軌液體靜壓導(dǎo)軌指壓力油通過節(jié)流器進入兩相對運動的導(dǎo)軌面，所形成的油膜使兩導(dǎo)軌面分開，保證導(dǎo)軌面在液體摩擦狀態(tài)下工作。圖

4.10為開式靜壓導(dǎo)軌工作原理圖。3、滾動導(dǎo)軌滾動導(dǎo)軌是在導(dǎo)軌面間放置滾珠、滾柱、滾針等滾動體，使導(dǎo)軌面間的摩擦為滾動摩擦，其與普通滑動導(dǎo)軌的性能比較見表4-1，滾動導(dǎo)軌具有運動靈敏度高、定位精度高、精度保持性好和維修方便的優(yōu)點。

圖4.11為直線滾動導(dǎo)軌外形圖。11/12/202214滾動導(dǎo)軌副按結(jié)構(gòu)形式可分為滾動導(dǎo)軌和滾柱導(dǎo)軌塊兩種。其中滾動導(dǎo)軌多用于中、小型數(shù)控機床中。滾柱導(dǎo)軌塊用滾子做滾動體，與機床床身導(dǎo)軌配合使用，不受行程長度的限制，承載能力和剛度較強，但摩擦系數(shù)略大，常用在重型機床中。目前滾動導(dǎo)軌副已經(jīng)作為標準件由專門的廠家生產(chǎn)。其規(guī)格由生產(chǎn)廠家制定，但它們的工作原理都是相同的。滾動導(dǎo)軌副按形狀可分為直線滾動導(dǎo)軌副、圓弧滾動導(dǎo)軌副。其中圓弧滾動導(dǎo)軌副可以實現(xiàn)任意直徑大小圓弧或圓周運動，克服了用軸承或滾動支承等設(shè)備加工而帶來的尺寸限制，理論上講圓弧導(dǎo)軌副在直徑越大的場合，設(shè)計、制造、安裝、維護等就越方便。直線滾動導(dǎo)軌副按導(dǎo)軌與滑塊的關(guān)系分為整體型和分離型導(dǎo)軌副。對于分離型導(dǎo)軌副，在實際使用中可以任意調(diào)整導(dǎo)軌與滑塊之間的預(yù)加載荷，提高系統(tǒng)的剛性或運動的平穩(wěn)性，而且導(dǎo)軌副的高度很低，可以在很狹小的空間實現(xiàn)精密直線導(dǎo)向運動。直線滾動導(dǎo)軌副就精度而言，國外品牌分為P、H、N級，國產(chǎn)品牌分為3、4、5級，其中N級、5級精度最低，價格相對便宜。廠家還按導(dǎo)軌橫截面的寬度設(shè)置導(dǎo)軌型號，如寬度為16mm，則為16型導(dǎo)軌，購買時還應(yīng)注意滑塊有無法蘭之分。按導(dǎo)軌副中是否有帶球保持器分為普通型和低噪音型直線滾動導(dǎo)軌。因帶球保持器使得滾珠與保持器之間形成了油膜接觸，避免了滾珠之間的摩擦，使得導(dǎo)軌副在運行時發(fā)熱量大大降低，運行穩(wěn)定，也實現(xiàn)導(dǎo)軌副的高速、高精度運動。普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬滾動導(dǎo)軌副按結(jié)構(gòu)形式可分為滾動導(dǎo)軌和滾柱導(dǎo)軌塊兩種。其中滾動導(dǎo)軌多用于中、小型數(shù)控機床中。滾動導(dǎo)軌副按形狀可分為直線滾動導(dǎo)軌副、圓弧滾動導(dǎo)軌副。其中圓弧滾動導(dǎo)軌副可以實現(xiàn)任意直徑大小圓弧或圓周運動，克服了用軸承或滾動支承等設(shè)備加工而帶來的尺寸限制。直線滾動導(dǎo)軌副按導(dǎo)軌與滑塊的關(guān)系分為整體型和分離型導(dǎo)軌副按導(dǎo)軌副中是否有帶球保持器分為普通型和低噪音型直線滾動導(dǎo)軌。因帶球保持器使得滾珠與保持器之間形成了油膜接觸，避免了滾珠之間的摩擦，使得導(dǎo)軌副在運行時發(fā)熱量大大降低，運行穩(wěn)定，也實現(xiàn)導(dǎo)軌副的高速、高精度運動。11/12/202215直線滾動導(dǎo)軌副，如圖4-12所示，為四方向等載荷帶球保持器型直線滾動導(dǎo)軌，是較常見的一種導(dǎo)軌副。圖中1是導(dǎo)軌，上面裝有滑塊9，在滑塊9中裝有4組滾珠，在支承導(dǎo)軌和滑塊間的直線滾道內(nèi)滾動。當滾珠滾動到滑塊的端面時，經(jīng)端蓋8由回珠孔返回另一端，從而循環(huán)工作。其中4為側(cè)密封蓋，7為側(cè)面密封墊可以用來防止灰塵進入導(dǎo)軌。2為潤滑脂注入嘴，可從此注入潤滑脂。4組滾珠和滾道相當于4個直線運動角接觸球軸承，接觸角為45°。四個方向上有相同的承載能力。如圖4-13所示，滾珠之間用保持器分開，滾珠之間不發(fā)生碰撞，降低了導(dǎo)軌副在運動中產(chǎn)生的噪音，稱之為低噪音型直線滾動導(dǎo)軌。如圖4-13（a）所示傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，鋼球之間完全以點接觸，所以單位面壓較高，容易引起油膜阻斷，并且由于互相摩

擦，會造成磨損，壽命較短。如圖4-13（b）所示鋼球間隔保持器結(jié)構(gòu)，不存在相互摩擦，延長了壽命；鋼球之間不存在互相摩擦，能夠抑制高速旋轉(zhuǎn)時的發(fā)熱；鋼球之間不存在相互摩擦，能夠消除鋼球的碰撞音；鋼球均勻的排列，能夠順暢的運

動；保持器能夠積存潤滑脂，提升了潤滑性能，因此能夠延長使用壽命。除上述滾珠型滾動導(dǎo)軌外，還有滾柱直線導(dǎo)軌如圖4-14所示，由于滾柱與導(dǎo)軌的接觸面積要比滾珠的大，因此它具有較大的負載能力。還可以通過增加滾道的數(shù)目來提高負載能力，如六滾道型滾動導(dǎo)軌。普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬4.3.3滾動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)滾動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)直線滾動導(dǎo)軌副，如圖4.12所示，為四方向等載荷帶球保持器型直線滾動導(dǎo)軌，是較常見的一種導(dǎo)軌副。如圖4.13所示，滾珠之間用保持器分開，滾珠之間不發(fā)生碰撞，降低了導(dǎo)軌副中在運動中產(chǎn)生的噪音，稱之為低噪音型滾動直線導(dǎo)軌。還有滾柱直線導(dǎo)軌如圖4.14

所示，由于滾柱與導(dǎo)軌的接觸面積要比滾珠的大，因此它具有較大的負載能力。還可以通過增加滾道的數(shù)目來提高負載能力，如六滾道型滾動導(dǎo)軌。11/12/202216普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬4.3.4滾動導(dǎo)軌的載荷、壽命計算滾動導(dǎo)軌的選用流程如圖4.15

所示。1.載荷計算滾動導(dǎo)軌所承受的載荷，受到很多因素的影響，如配置形式（水平、垂直或斜置等）、移動的重心和受力點的位置、移動導(dǎo)軌牽引力的作用點、起動及停止時的慣性力，以及切削阻力作用等。表4-2

為幾種典型條件下作用于導(dǎo)軌上載荷的計算。2.壽命計算直線滾動導(dǎo)軌副的壽命計算公式為：—硬度系數(shù)見表4-3—接觸系數(shù)見表4-5—載荷系數(shù)見表4-7F—工作載荷—溫度系數(shù)表4-4所示—精度系數(shù)表4-6所示11/12/202217普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬滾動導(dǎo)軌塊壽命計算的公式為：如果壽命以h計算，式中 ——行程長度（m）——每分鐘往復(fù)次數(shù)如已選定滾動導(dǎo)軌的型號，即已知C，可據(jù)此計算預(yù)期壽命；如給定預(yù)期壽命，可由Lh計算L，再計算額定動載荷C，據(jù)此選定導(dǎo)軌的型號。11/12/2022181．滾動導(dǎo)軌的導(dǎo)軌塊安裝滾動導(dǎo)軌的常見安裝形式按導(dǎo)向方式分為閉式安裝窄式導(dǎo)向，閉式導(dǎo)軌寬式導(dǎo)向。按定位方式分為單導(dǎo)軌定位和雙導(dǎo)軌定位。閉式安裝，窄式導(dǎo)向。如圖4-16（a）所示導(dǎo)軌塊的配置，動導(dǎo)軌塊和鑲鋼導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式之一，數(shù)控機床及加工中心的導(dǎo)軌一般采用鑲鋼導(dǎo)軌。鑲鋼導(dǎo)軌一般采用正方形或長方形兩種，為便于熱處理和減少變形，把鋼導(dǎo)軌分段裝在床身上。如圖4-16（b）所示支撐主導(dǎo)軌，用貼塑壓板的滾動導(dǎo)軌塊，用來承受翻轉(zhuǎn)力矩。閉式導(dǎo)軌，寬式導(dǎo)向。如圖4-17所示滾動導(dǎo)軌的寬式安裝，上下左右都用滾動導(dǎo)軌塊，圖中1、2是彈簧墊或調(diào)整墊，用來調(diào)節(jié)滾子和支承導(dǎo)軌間的預(yù)壓力。單導(dǎo)軌定位。如圖4-18所示，把一條導(dǎo)軌作為基準導(dǎo)軌，安裝在床身的基準面上，底面和側(cè)面都有定位面，另一條導(dǎo)軌為非基準導(dǎo)軌，床身上沒有側(cè)向定位面，固定時以基準導(dǎo)軌為定位面固定。單導(dǎo)軌定位易于安裝，容易保證平行，對床身沒有側(cè)向定位面平行的要求。雙導(dǎo)軌定位。如圖4-19所示，兩條導(dǎo)軌的側(cè)面都要定位，雙導(dǎo)軌定位要求定位面平行度高，當用調(diào)整墊調(diào)整時的加工精度要求較高，調(diào)整難度較大。安裝前必須檢查導(dǎo)軌是否有合格證，有否碰傷或銹蝕，用防銹油清洗干凈，清除裝配表面的毛刺、撞擊凸起物及污物等；檢查裝配連接部位的螺栓孔是否吻合，如果發(fā)生錯位而強行擰入螺栓，將會降低運行精度。普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬4.3.5滾動導(dǎo)軌的安裝與調(diào)整1．滾動導(dǎo)軌的導(dǎo)軌塊安裝滾動導(dǎo)軌的常見安裝形式按導(dǎo)向方式分為閉式安裝窄式導(dǎo)向，閉式導(dǎo)軌寬式導(dǎo)向。按定位方式分為單導(dǎo)軌定位和雙導(dǎo)軌定位。閉式安裝，窄式導(dǎo)向。如圖4.16（a）所示導(dǎo)軌塊的配置。如圖4.16（b）所示支撐主導(dǎo)軌，用貼塑壓板的滾動導(dǎo)軌塊，用來承受翻轉(zhuǎn)力矩。閉式導(dǎo)軌，寬式導(dǎo)向。如圖4.17

所示滾動導(dǎo)軌的寬式安裝，上下左右都用滾動導(dǎo)軌塊，圖中1、2是彈簧墊或調(diào)整墊，用來調(diào)節(jié)滾子和支承導(dǎo)軌間的預(yù)壓力。單導(dǎo)軌定位，如圖4.18

所示。雙導(dǎo)軌定位，如圖4.19

所示。11/12/202219安裝完畢后，檢查其全行程內(nèi)運行是否輕便、靈活，有無打頓、阻滯現(xiàn)象；摩擦阻力在全行程內(nèi)不應(yīng)有明顯的變化。達到上述要求后，檢查工作臺的運行直線度、平行度是否符合要求。普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬導(dǎo)軌安裝步驟如下：將導(dǎo)軌基準面緊靠機床裝配表面的側(cè)基面，對準螺孔，將導(dǎo)軌輕輕地用螺栓予以固定。上緊導(dǎo)軌側(cè)面的頂緊裝置，使導(dǎo)軌基準側(cè)面緊緊靠貼床身的側(cè)面。按表4-8

的參考值，用力矩扳手擰緊導(dǎo)軌的安裝螺釘；從中間開始按交叉順序向兩端擰緊?；瑝K座安裝步驟如下：將工作臺置于滑塊座的平面上，并對準安裝螺釘孔，輕輕地壓緊。擰緊基準側(cè)滑塊座側(cè)面的壓緊裝置，使滑塊座基準側(cè)面緊緊靠貼工作臺的側(cè)基面。按對角線順序擰緊基準側(cè)和非基準側(cè)滑塊座上各個螺釘。11/12/202220常用的調(diào)整形式有過盈配合法和調(diào)整法。調(diào)整法又分為壓板調(diào)整、鑲條調(diào)整、壓板鑲條調(diào)整。過盈配合法：預(yù)加載荷大于外載荷，預(yù)緊力產(chǎn)生過盈量為2~3μm，過大會使牽引力增加，若運動部件較重，其重力可起預(yù)加載荷作用。如圖4-20所示為壓板調(diào)整間隙，壓板用螺釘固定在動導(dǎo)軌上，常用鉗工配合刮研及選用調(diào)整墊片、平鑲條等機構(gòu)，使導(dǎo)軌面與支承面之間的間隙均勻，達到規(guī)定的接觸點數(shù)。如圖4-21（a）所示為等厚度鑲條調(diào)整間隙，全長厚度相等，橫截面為平行四邊形（用于燕尾形導(dǎo)軌）或矩形的平鑲條，通過側(cè)面的螺釘調(diào)節(jié)和螺母鎖緊，以其橫向位移來調(diào)整間隙，在螺釘?shù)闹c有撓曲。如圖4-21（b）所示斜鑲條，全長厚度變化的斜鑲條及三種用于斜鑲條的調(diào)節(jié)螺釘，以其斜鑲條的縱向位移來調(diào)整間隙。斜鑲條在全長上支承，其斜度為1：40或1：100，由于楔形的增壓作用會產(chǎn)生過大的橫向壓力，因此調(diào)整時應(yīng)細心。如圖4-22所示為壓板鑲條調(diào)整間隙，T形壓板用螺釘固定在運動部件上，運動部件內(nèi)側(cè)和T形壓板之間放置斜鑲條，鑲條不是在縱向有斜度，而是在高度方面做成傾斜。調(diào)整時，借助壓板上幾個推拉螺釘，使鑲條上下移動，從而調(diào)整間隙。如圖4-23所示滾動導(dǎo)軌調(diào)整實例，鑲條1固定不動，滾動導(dǎo)軌塊2固定在鑲條4上，可隨鑲條4移動，扭動調(diào)整螺釘5、7可使鑲條4相對鑲條1運動，因而可調(diào)整滾動導(dǎo)軌塊對支承導(dǎo)軌壓力的大小。普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬2．軌道副的間隙調(diào)整常用的調(diào)整形式有過盈配合法和調(diào)整法。調(diào)整法又分為壓板調(diào)整、鑲條調(diào)整、壓板鑲條調(diào)整。如圖4.20

所示為壓板調(diào)整間隙，壓板用螺釘固定在動導(dǎo)軌上。如圖4.21（a）所示為等厚度鑲條調(diào)整間隙，全長厚度相等，橫截面為平行四邊形（用于燕尾形導(dǎo)軌）或矩形的平鑲條，通過側(cè)面的螺釘調(diào)節(jié)和螺母鎖緊，以其橫向位移來調(diào)整間隙，在螺釘?shù)闹c有撓曲。如圖4.21（b）所示斜鑲條，全長厚度變化的斜鑲條及三種用于斜鑲條的調(diào)節(jié)螺釘，以其斜鑲條的縱向位移來調(diào)整間隙。如圖4.22

所示為壓板鑲條調(diào)整間隙，T形壓板用螺釘固定在運動部件上。如圖4.23所示滾動導(dǎo)軌調(diào)整實例，鑲條1固定不動，滾動導(dǎo)軌塊2固定在鑲條4上。11/12/202221普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬3．滾動導(dǎo)軌調(diào)整要求加工中心上使用的直線滾動導(dǎo)軌一般選用精密級(D級）。安裝直線滾動導(dǎo)軌的安裝基面精度，必須等于或高于導(dǎo)軌精度。安裝精密級直線滾動導(dǎo)軌的安裝基面，平面度一般取

0.0lmm以下。安裝基面兩側(cè)定位面之間的平行度取0.015mm左右。側(cè)定位面對底平面安裝面的垂直度為0.005mm。11/12/202222靜壓蝸桿—蝸輪齒條是一種精密傳動副，用于將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€位移。如圖4-24所示，蝸桿可看作長度很短的絲杠，其長徑比很小，蝸輪齒條則可以看作一個很長的螺母沿軸向剖開后的一部分。與滾珠絲杠不同，蝸輪齒條能無限接長，因此，運動部件的行程可以很長。流體靜壓蝸桿蝸輪齒條機構(gòu)是在蝸桿和蝸輪齒條的嚙合面間注入一層高剛度的吸振油膜使兩嚙合面間成為液體摩擦。這層油膜不但從根本上解決了傳動副的磨損問題，而且減小了傳動件的制造誤差對傳動精度的影響，從而起到平均誤差的作用。液體摩擦阻力小，摩擦系數(shù)小于0.0005，功率消耗少，傳動效率高，可達0.94~0.98，同時這種傳動有良好的承載剛度，并有很好的工作特性，有利于消除低速爬行，故在重型機床、數(shù)控機床及其它重載精密機械中得到應(yīng)

用。流體靜壓蝸桿蝸輪齒條的工作原理如圖4-25所示，圖中油腔開在蝸輪上，用毛細管節(jié)流的定壓供油方式給該機構(gòu)提供壓力

油。從液壓泵輸出的壓力油，經(jīng)過蝸桿螺紋內(nèi)的毛細管節(jié)流器，分別進入蝸桿—蝸輪齒條的兩側(cè)面油腔內(nèi)，然后經(jīng)過嚙合面之間的間隙，再進入齒頂與齒根的間隙，壓力降為零，流回油箱。靜壓蝸桿—蝸輪齒條結(jié)構(gòu)的供油系統(tǒng)為定量式或定壓式，采用定壓供油系統(tǒng)，需配置適當?shù)墓?jié)流器，如圖4-25中的毛細管和小孔固定節(jié)流器或雙薄膜可變節(jié)流器。目前設(shè)計的油膜厚度多取0.025~0.035mm，這樣的油膜厚度可兼顧設(shè)計與制造問題。靜壓蝸桿蝸輪齒條采用的材料有：鋼蝸桿配鑄鐵蝸輪齒條；鋼蝸桿配鑄鐵基體涂有SKC3耐磨涂層的蝸輪齒條；銅蝸桿配鋼蝸輪齒條或鑄鐵蝸輪齒條。前兩種應(yīng)用較多，前者的蝸輪齒條需用精加工機床加工，較難達到高精度；后者在鑄鐵基體上涂上SKC3耐磨涂層后可用精密母蝸桿擠壓或注塑成型，蝸輪齒條制造工藝簡單，且精度較高。普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬靜壓蝸桿—蝸輪條傳動傳動原理靜壓蝸桿—蝸輪齒條（圖4.24）是一種精密傳動副，用于將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€位移。流體靜壓蝸桿蝸輪齒條機構(gòu)是在蝸桿和蝸輪齒條的嚙合面間注入一層高剛度的吸振油膜使兩嚙合面間成為液體摩擦。這層油膜不但從根本上解決了傳動副的磨損問題，而且減小了傳動件的制造誤差對傳動精度的影響，從而起到平均誤差的作用。流體靜壓蝸桿蝸輪齒條的如圖4.25所示，圖中油腔開在蝸輪上，用毛細管節(jié)流的定壓供油方式給該機構(gòu)提供壓力油。11/12/202223蝸桿—蝸輪齒條機構(gòu)常用的傳動方案有以下兩種：（1）蝸桿箱固定，蝸輪齒條固定在運動件上，如圖4-26所示。這種傳動方案用于龍門式銑床的移動工作臺進給驅(qū)動機構(gòu)中。（2）蝸輪齒條固定，蝸桿箱固定在運動件上，如圖4-27所示。這樣行程長度可大大超過運動部件的長度。這種方案常用于橋式鏜銑床橋架進給驅(qū)動機構(gòu)中。普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬4.4.2傳動方案蝸桿—蝸輪齒條機構(gòu)常用的傳動方案有以下兩種：蝸桿箱固定（圖4.26），蝸輪齒條固定在運動件上。這種傳動方案用于龍門式銑床的移動工作臺進給驅(qū)動機構(gòu)中。蝸輪齒條固定（圖4.27），蝸桿箱固定在運動件上。這樣行程長度可大大超過運動部件的長度。這種方案常用于橋式鏜銑床橋架進給驅(qū)動機構(gòu)中。11/12/202224工作行程很大的大型數(shù)控機床通常采用齒輪齒條來實現(xiàn)進給運動。進給力不大時，可以采用類似于圓柱齒輪傳動中的雙薄片齒輪結(jié)構(gòu)，通過錯齒的方法來消除間隙；當進給力較大時，通常采用雙厚齒輪的傳動結(jié)構(gòu)。圖4-28是雙厚齒輪的傳動結(jié)構(gòu)圖。進給運動由軸2輸入，通過兩對斜齒輪將運動傳給軸1和軸3，然后由兩個直齒輪4和5去傳動齒條，帶動工作臺移動。軸2上兩個斜齒輪的螺旋線的方向相反。如果通過彈簧在軸2上作用一個軸向力F，使斜齒輪產(chǎn)生微量的軸向移動，這時軸1和軸3便以相反的方向轉(zhuǎn)過微小的角度，使齒輪4和5分別與齒條的兩齒面貼緊，消除了間隙。普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬4.5

預(yù)加載荷雙齒輪齒條工作行程很大的大型數(shù)控機床通常采用齒輪齒條來實現(xiàn)進給運動。進給力不大時，可以采用類似于圓柱齒輪傳動中的雙薄片齒輪結(jié)構(gòu)，通過錯齒的方法來消除間隙；當進給力較大時，通常采用雙厚齒輪的傳動結(jié)構(gòu)（圖4.28）。當進給力較大時，通常采用雙厚齒輪的傳動結(jié)構(gòu)。11/12/202225近幾年來，直線電動機在機床進給伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用，已在世界機床行業(yè)得到重視，并在西歐工業(yè)發(fā)達地區(qū)掀起“直線電動機熱”。直線電動機傳動的發(fā)展越來越快，在運動控制行業(yè)中倍受重視。在國外工業(yè)運動控制相對發(fā)達的國家已開始推廣使用相應(yīng)的產(chǎn)品，其中美國科爾摩根公司（KELLMORGEN）的PLATINNM

DDL系列直線電動機和SERVOSTAR

CD系列數(shù)字伺服放大器構(gòu)成一種典型的直線永磁伺服系統(tǒng)，它能提供很高的動態(tài)響應(yīng)速度和加速度、極高的剛度、較高的定位精度和平滑的無差運動；德國西門子公司、日本三井精機公司、臺灣上銀科技公司等也開始在其產(chǎn)品中應(yīng)用直線電動機。直線電動機可以分為步進直線電動機、直流直線電動機和交流直線電動機三大類。在機床上主要使用交流直線電動機。在結(jié)構(gòu)上，可以有如圖4-30所示的短次級和短初級兩種形式。為了減小發(fā)熱量和降低成本，高速機床用直線電動機一般采用圖4-30b所示的短初級和短長次級結(jié)構(gòu)。在勵磁方式上，交流直線電動機可以分為永磁(同步)式和感應(yīng)(異步)式兩種。永磁式直線電動機的次級是一塊鋪設(shè)的永久磁鋼，其初級是含鐵心的三相繞組。感應(yīng)式直線電動機的初級和永磁式直線電動機的初級相同，而次級是用自行短路的不饋電柵條來代替永磁式直線電動機的永久磁鋼。永磁式直線電動機在單位面積推力、效率、可控性等方面均優(yōu)于感應(yīng)式直線電動機，但其成本高，工藝復(fù)雜，而且給機床的安裝、使用和維護帶來不便。感應(yīng)式直線電動機在不通電時是沒有磁性的，因此有利于機床的安裝、使用和維護。近年來，其性能不斷改進，已接近永磁式直線電動機的水平，已應(yīng)用于機械行業(yè)中。普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬4.6

直線電動機傳動4.6.1直線電動機的工作原理直線電動機的工作原理（圖4.29）與旋轉(zhuǎn)電動機沒有本質(zhì)區(qū)別，可將其視為旋轉(zhuǎn)電動機沿圓周方向拉伸展平的產(chǎn)物，對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電動機的定子部分，稱為直線電動機的初級；對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電動機的轉(zhuǎn)子部分，稱為直線電動機的次級。當多相交變電流通過多相對稱繞組時，就會在直線電動機初級和次級之間的氣隙中產(chǎn)生一個行波磁場，從而使初級和次級之間相對移動。當然，二者之間也存在下一個垂直力，可以是吸引力，也可以是推斥力。11/12/202226近年來，隨著直線電動機技術(shù)的成熟，將直線電動機應(yīng)用于伺服進給系統(tǒng)組成高速機床，此結(jié)構(gòu)無中間傳動鏈，精度高、進給快、無長度限制；但散熱差，防護要求特別高。在機床進給系統(tǒng)中，采用直線電動機直接驅(qū)動與原旋轉(zhuǎn)電動機傳動的最大區(qū)別是取消了從電動機到工作臺（拖板）之間的機械傳動環(huán)節(jié)，把機床進給傳動鏈的長度縮短為零，因而這種傳動方式又被稱為“零傳動”。正是由于這種“零傳動”方式，帶來了原旋轉(zhuǎn)電動機驅(qū)動方式無法達到的性能指標和優(yōu)點。（1）高速響應(yīng)由于系統(tǒng)中取消了一些響應(yīng)時間常數(shù)較大的機械傳動件（如絲杠等），使整個閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)性能大大提高，反應(yīng)異常靈敏快捷。（2）定位精度高直線驅(qū)動系統(tǒng)取消了進給傳動鏈，則由此產(chǎn)生的傳動間隙和誤差也被取消，減少了插補運動時因傳動系統(tǒng)滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制，即可大大提高機床的定位精度。（3）動剛度高由于“直接驅(qū)動”，避免了啟動、變速和換向時因中間傳動環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現(xiàn)象，同時也提高了其傳動剛度。（4）速度快、加減速過程短，由于直線電動機最早主要用于磁懸浮列車（時速可達500Km/h），所以用在機床進給驅(qū)動中，要滿足其超高速切削的最大進給速度（要求達60～150m/min或更高）當然是沒有問題的。也由于上述“零傳動”的高速響應(yīng)性，使其加減速過程大大縮短。以實現(xiàn)起動時瞬間達到高速，高速運行時又能瞬間準停。一般來說，加速度可達2～10g（g=9.8m/s2），而滾珠絲杠傳動的最大加速度一般只有0.1～0.5g。（5）行程長度不受限制在導(dǎo)軌上通過串聯(lián)直線電動機，就可以無限延長其行程長度。（6）運動噪音低由于取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦，且導(dǎo)軌又可采用滾動導(dǎo)軌或磁墊懸浮導(dǎo)軌（無機械接觸），其運動時噪音大大降低。（7）效率高由于無中間傳動環(huán)節(jié)，消除了機械摩擦時的能量損耗，傳動效率大大提高。普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬4.6.2直線電動機的特點在機床進給系統(tǒng)中，采用直線電動機直接驅(qū)動與原旋轉(zhuǎn)電動機傳動的最大區(qū)別是取消了從電動機到工作臺（拖板）之間的機械傳動環(huán)節(jié)，把機床進給傳動鏈的長度縮短為零，因而這種傳動方式又被稱為“零傳動”。正是由于這種“零傳動”方式，帶來了原旋轉(zhuǎn)電動機驅(qū)動方式無法達到的性能指標和優(yōu)點。1、優(yōu)點高速響應(yīng)精度動剛度高速度快、加減速過程短行程長度不受限制運動噪音低效率高11/12/202227（1）效率低、功耗大、結(jié)構(gòu)尺寸和自重也相對較大。（2）由于沒有機械連接或嚙合，不具自鎖能力，設(shè)計和使用中應(yīng)注意考慮外加制動措施，特別是在垂直軸進給系統(tǒng)中使用時，需要外加一個平衡塊或制動器。（3）因為它的加速度值直接反比于運動部件的載荷量(工作臺/滑座自重加上工件及其它外載荷)，對運動載荷較敏感，所以當負荷變化大時，需要重新整定系統(tǒng)。目前大多數(shù)現(xiàn)代控制裝置具有自動整定功能，因此能快速調(diào)整機床。（4）磁鐵(或線圈)對電動機部件的吸力很大，因此應(yīng)注意選擇導(dǎo)軌和設(shè)計滑架結(jié)構(gòu)，并注意解決磁鐵吸引金屬顆粒的問題。（5）工作過程溫升高，要求強冷卻。直線電動機對于促進機床的高速化有十分重要的意義和應(yīng)用價值，如何取利避害是直線電動機在機床行業(yè)應(yīng)用中需要解決的問題。由于目前尚處于初級應(yīng)用階段，生產(chǎn)批量不大，因而成本很高。但可以預(yù)見，作為一種嶄新的傳動方式，直線電動機必然在機床工業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬2、缺點效率低、功耗大、結(jié)構(gòu)尺寸和自重相對較大;無機械連接或嚙合，不具自鎖能力，設(shè)計和使用中應(yīng)注意考慮外加制動措施,特別是在垂直軸進給系統(tǒng)應(yīng)用中；對運動載荷較敏感，所以當負荷變化大時，需要重新整定系統(tǒng)；磁鐵(或線圈)對電動機部件的吸力很大，因此應(yīng)注意選擇導(dǎo)軌和設(shè)計滑架結(jié)構(gòu)，并注意解決磁鐵吸引金屬顆粒的問題；工作過程溫升高，要求強冷卻。11/12/202228普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬4.7

進給傳動系統(tǒng)常見故障診斷及維修例舉了絲杠（表4-9）、導(dǎo)軌（表4-11）在使用過程中常見的的故障、故障原因及維修方法。表4-10列舉了為導(dǎo)軌的磨損形式11/12/202229普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)常見維修實例如下：例1：電動機聯(lián)軸器松動的故障維修故障現(xiàn)象：一臺數(shù)控車床，加工零件時，常出現(xiàn)徑向尺寸忽大忽小的故障。例2：導(dǎo)軌潤滑不足的故障維修故障現(xiàn)象：TH6363臥式加工中心，Y軸導(dǎo)軌潤滑不足。例3：行程終端產(chǎn)生明顯的機械振動故障維修故障現(xiàn)象：某加工中心運行時，工作臺X軸方向位移接近行程終端過程中產(chǎn)生明顯的機械振動故障，故障發(fā)生時系統(tǒng)不報警。例4：電動機過熱報警的維修

故障現(xiàn)象：X軸電動機過熱報警11/12/202230普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬例5：移動過程中產(chǎn)生機械干涉的故障維修故障現(xiàn)象：某加工中心采用直線滾動導(dǎo)軌，安裝后用扳手轉(zhuǎn)動滾珠絲杠進行手感檢查，發(fā)現(xiàn)工作臺X軸方向移動過程中產(chǎn)生明顯的機械干涉故障，運動阻力很大。例6：滾珠絲杠螺母松動引起的故障維修故障現(xiàn)象：其配套西門子公司生產(chǎn)的SINUMEDIK8MC的數(shù)控裝置的數(shù)控鏜銑床，機床Z軸運行（方滑枕為Z軸）抖動，瞬間即出現(xiàn)123號報警；機床停止運行。例7：加工尺寸不穩(wěn)定的故障維修故障現(xiàn)象：某加工中心運行九個月后，發(fā)生Z軸方向加工尺寸不穩(wěn)定，尺寸超差且無規(guī)律，CRT及伺服放大器無任何報警顯示。11/12/202231普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬例8：位置偏差過大的故障維修故障現(xiàn)象：某臥式加工中心出現(xiàn)ALM421報警，即Y軸移動中的位置偏差量大于設(shè)定值而報警。例9：絲杠竄動引起的故障維修故障現(xiàn)象：TH6380臥式加工中心，啟動液壓系統(tǒng)后，手動運行Y軸時，液壓系統(tǒng)自動中斷，CRT顯示報警，驅(qū)動失效，其它各軸正常。11/12/202232普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬11/12/202233普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬滾珠絲杠螺母副11/12/202234普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬外循環(huán)回流方式11/12/202235內(nèi)循環(huán)回流方式普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬危險轉(zhuǎn)速（臨界轉(zhuǎn)速）11/12/202236固定危險軸向載荷（容許軸向載荷）自由普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬支承危險轉(zhuǎn)速（臨界轉(zhuǎn)速）11/12/202237危險軸向載荷（容許軸向載荷）支承普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬支承11/12/202238危險轉(zhuǎn)速（臨界轉(zhuǎn)速）危險軸向載荷（容許軸向載荷）固定普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬危險轉(zhuǎn)速（臨界轉(zhuǎn)速）11/12/202239危險軸向載荷（容許軸向載荷）固定（d）固定普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬圖4.8滾珠絲杠的電氣制動圖1-旋轉(zhuǎn)變壓器

2-測速發(fā)電機轉(zhuǎn)子

3-測速發(fā)電機定子 4-電刷

5-永久磁鐵

6-伺服電機轉(zhuǎn)子7-電磁線圈8-外齒輪9-內(nèi)齒輪11/12/202240普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬圖4.9銑鏜床主軸箱進給絲杠示意圖11/12/202241普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬圖4.10開式靜壓導(dǎo)軌工作原理1-粗過濾器2-液壓泵3-溢流閥4-精過濾器5-調(diào)速閥

6-運動導(dǎo)軌

7床身導(dǎo)軌

8-油箱11/12/202242普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬圖4.11直線滾動導(dǎo)軌11/12/202243普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬圖4.12直線滾動導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)圖11/12/202244普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬圖4.13保持器11/12/202245普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬蝸桿-蝸輪齒條傳動機構(gòu)1-蝸桿 2-蝸輪齒條11/12/202246普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬圖4.25蝸桿-渦輪齒條工作原理1-油箱2-濾油器3-液壓泵4-電動機5-溢流閥6-粗濾油器7-精濾油器

8-壓力表

9-壓力繼電器

10-節(jié)流器 11-蝸輪

12-蝸桿11/12/202247普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬進給運動11/12/202248蝸桿箱固定式1-蝸輪齒條2-聯(lián)軸器3-進給箱4-電動機5-蝸桿普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬進給運動11/12/202249蝸桿箱移動式1-蝸桿2-渦輪齒條3-進給箱4-電動機5-蝸桿箱6-變速齒輪普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬雙厚齒輪的傳動結(jié)構(gòu)11/12/202250普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬次級11/12/202251初級）（a）

（b）圖4.29旋轉(zhuǎn)電機展平為直線電機的過程（a）旋轉(zhuǎn)電機

（b）直線電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬故障現(xiàn)象故障原因維修方法滾珠絲杠副噪聲絲杠支承軸承的壓蓋壓合情況不好調(diào)整軸承壓蓋，使其壓緊軸承端面絲杠支承軸承可能破裂如軸承破損，更換新軸承電動機與絲杠聯(lián)軸器松動擰緊聯(lián)軸器，鎖緊螺釘絲杠潤滑不良改善潤滑條件，使?jié)櫥土砍渥銤L珠絲杠副滾珠有破損更換新滾珠滾珠絲杠運動不靈活軸向預(yù)加載荷過大調(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)整螺母座位置絲杠彎曲變形調(diào)整絲杠滾珠絲杠

潤滑狀況不良檢查各絲杠副潤滑用潤滑脂潤滑絲杠，需移動工作臺，取下罩套，涂上潤滑脂11/12/202252滾珠絲杠常見故障、故障原因及維修方法普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬故障現(xiàn)象故障原因維修方法導(dǎo)軌研傷機床經(jīng)長時間使用，地基與床身水平度有變化，使導(dǎo)軌局部單位面積負荷過大定期進行床身導(dǎo)軌的水平度調(diào)整，或修復(fù)導(dǎo)軌精度長期加工短工件或承受過分集中的負荷，使導(dǎo)軌局部磨損嚴重注意合理分布短工件的安裝位置，避免負荷過分集中導(dǎo)軌潤滑不良調(diào)整導(dǎo)軌潤滑油量，保證潤滑油壓力導(dǎo)軌材質(zhì)不佳采用電鍍加熱自冷淬火對導(dǎo)軌進行處理，導(dǎo)軌上增加鋅鋁銅合金板，以改善摩擦情況刮研質(zhì)量不符合要求提高刮研修復(fù)的質(zhì)量機裝維護不良，導(dǎo)軌里落入臟物加強機床保養(yǎng)，保護好導(dǎo)軌防護裝置11/12/202253導(dǎo)軌常見故障、故障原因及維修方法普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬導(dǎo)軌上移動部件運動不良或不能移動導(dǎo)軌面研傷用180#砂布修磨機床與導(dǎo)軌面上的研傷導(dǎo)軌壓板研傷卸下壓板，調(diào)整壓板與導(dǎo)軌間隙導(dǎo)軌鑲條與導(dǎo)軌間隙太小，調(diào)得太緊松開鑲條防松螺釘，調(diào)整鑲條螺栓，使運動部件運動靈活，保證0.03mm的塞尺不得塞入，然后鎖緊防松螺釘加工面在接刀處不平導(dǎo)軌直線度超差調(diào)整或修刮導(dǎo)軌，允差為0.015/500mm工作臺鑲條松動或鑲條彎度太大調(diào)整鑲條間隙，鑲條彎度在自然狀態(tài)下小于0.05mm/全長機床水平度差，使導(dǎo)軌發(fā)生彎曲調(diào)整機床安裝水平度，保證平行度、垂直度在0.02/1000mm之內(nèi)11/12/202254導(dǎo)軌常見故障、故障原因及維修方法普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬分析及處理過程：檢查控制系統(tǒng)及加工程序均正常，然后檢查傳動鏈中電動機與絲杠的聯(lián)接處，發(fā)現(xiàn)電動機聯(lián)軸器緊固螺釘松動，使得電動機軸與絲杠產(chǎn)生相對運動。由于半閉環(huán)系統(tǒng)的位置檢測器件在電動機側(cè)，絲杠的實際轉(zhuǎn)動量無法檢測，從而導(dǎo)致零件尺寸不穩(wěn)定，緊固電動機聯(lián)軸器后故障清除。11/12/202255普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬分析及處理過程：TH6363臥式加工中心采用單線阻尼式潤滑系統(tǒng)，故障產(chǎn)生以后，開始認為是潤滑時間間隙太長，導(dǎo)致Y軸潤滑不足.將潤滑電動機起動時間間隔由15min改為110min，Y軸導(dǎo)軌潤滑有所改善但是油量仍不理想，故又集中注意力查找潤滑管路問題，潤滑管路完好，擰下Y軸導(dǎo)軌潤滑計量件，檢查發(fā)現(xiàn)計量件中的小孔堵塞。清洗后，故障排除。11/12/202256普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬分析及處理過程：因故障發(fā)生時系統(tǒng)不報警，但故障明顯，故通過交換法檢查，確定故障部件應(yīng)在X軸伺服電動機與絲杠傳動鏈一側(cè)；折卸電動機與滾珠絲杠之間的彈性聯(lián)軸器，單獨通電檢查電動機。檢查結(jié)果表明，電動機運行時無振動現(xiàn)象，顯然故障部位在機械傳動部分。脫開彈性聯(lián)軸器，用扳手轉(zhuǎn)動滾珠絲杠進行手感檢查，發(fā)現(xiàn)工作臺X軸方向位移接近行程終端時，感覺到阻力明顯增加。拆下工作臺檢查，發(fā)現(xiàn)滾珠絲杠與導(dǎo)軌不平行，故而引起機械轉(zhuǎn)動過程中的振動現(xiàn)象。經(jīng)過認真修理、調(diào)整后重新裝好，故障排除。11/12/202257普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬分析及處理過程：電動機過熱報警，產(chǎn)生的原因有多種，除伺服單元本身的問題外，可能是切削參數(shù)不合理，亦可能是傳動鏈上有問題。而該機床的故障原因是由于導(dǎo)軌鑲條與導(dǎo)軌間隙太小，調(diào)得太緊。松開鑲條防松螺釘，調(diào)整鑲條螺栓，使運動部件運動靈活，保證0.03mm的塞尺不得塞入，然后鎖緊防松螺釘。故障排除。11/12/202258普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬分析及處理過程：故障明顯在機械結(jié)構(gòu)部分。拆下工作臺，首先檢查滾珠絲杠與導(dǎo)軌的平行度，檢查合格。再檢查兩條直線導(dǎo)軌的平行度，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)軌平行度嚴重超差。拆下兩條直線導(dǎo)軌，檢查中滑板上直線導(dǎo)軌的安裝基面的平行度，檢查合格。再檢查直線導(dǎo)軌，發(fā)現(xiàn)一條直線導(dǎo)軌的安裝基面與其滾道的平行度嚴重超差（0.5mm）。更換合格的直線導(dǎo)軌，重新裝好后，故障排除。11/12/202259普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬分析及處理過程：出現(xiàn)123號報警的原因是跟蹤誤差超出了機床數(shù)據(jù)TEN345/N346中所規(guī)定的值。導(dǎo)致此種現(xiàn)象有三個可能：①位置測量系統(tǒng)的檢測器件與機械位移部分連接不良；②傳動部分出現(xiàn)間隙，③位置閉環(huán)放大系數(shù)KV不匹配。通過詳細檢查和分析，初步斷定是后兩個原因，使方滑枕（Z軸）運行過程中產(chǎn)生負載擾動而造成位置閉環(huán)振蕩?；谶@個判斷，我們首先修改了設(shè)定閉環(huán)KV系數(shù)的機床數(shù)據(jù)TEN152，將原值S1333改成S800，即降低了放大系數(shù)，有助于位置閉環(huán)穩(wěn)定；經(jīng)試運行發(fā)現(xiàn)雖振動減弱，但未徹底消除。這說明機械傳動出現(xiàn)間隙的可能性增大；可能是滑枕鑲條松動、滾珠絲杠或螺母竄動。對機床各部位采用先易后難，先外后內(nèi)逐一否定的方法，最后查出故障源：滾珠絲杠螺母背帽松動，使傳動出現(xiàn)間隙，當Z軸運動時由于間隙造成的負載擾動導(dǎo)致位置閉環(huán)振蕩而出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。緊好松動的背帽，調(diào)整好間隙，并將機床數(shù)據(jù)TEN152恢復(fù)到原值后，故障消除。11/12/202260普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬分析及處理過程：該加工中心采用三菱M3系統(tǒng),交流伺服電動機與滾珠絲杠通過聯(lián)軸器直接聯(lián)接，根據(jù)故障現(xiàn)象分析故障原因是聯(lián)軸器聯(lián)接螺釘松動，導(dǎo)致聯(lián)軸器與滾珠絲杠或伺服電動機間產(chǎn)生滑動。11/12/202261普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維修鄧三鵬分析及處理過程：該