第三章 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)

1、數(shù)數(shù) 控控 技技 術(shù)術(shù)第三章數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給第三章數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)第三章數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)第三章數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動系統(tǒng) 3.3 3.3 進(jìn)給傳動系統(tǒng)齒輪傳動間隙消除方法進(jìn)給傳動系統(tǒng)齒輪傳動間隙消除方法3.4 3.4 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)實(shí)例數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)實(shí)例3.2 3.2 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式3.1 3.1 對進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本要求對進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本要求 3.1 3.1 對進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本要求對進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本要求 進(jìn)給運(yùn)動是數(shù)字控制的直接對象，被加工工件的最終位置精度和輪廓精度都與進(jìn)給運(yùn)動的傳動精度、靈敏度、和穩(wěn)定性有關(guān)。因

2、此在設(shè)計(jì)傳動機(jī)構(gòu)，選用傳動元件時(shí)應(yīng)充分注意：1、提高傳動部件的剛度2、減少傳動部件的慣量3、減小傳動部件的間隙4、減小系統(tǒng)的摩擦阻力 3.2 3.2 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動可以分為數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動可以分為直線運(yùn)動和圓周運(yùn)動直線運(yùn)動和圓周運(yùn)動兩大兩大類。在數(shù)控機(jī)床上，實(shí)現(xiàn)直線進(jìn)給運(yùn)動主要有三種形式：類。在數(shù)控機(jī)床上，實(shí)現(xiàn)直線進(jìn)給運(yùn)動主要有三種形式：1 1、絲杠副、絲杠副2 2、齒輪齒條副、齒輪齒條副3 3、直線電動機(jī)、直線電動機(jī) 滾珠絲杠螺母副是回轉(zhuǎn)運(yùn)動與直線運(yùn)動相互轉(zhuǎn)換的新型理滾珠絲杠螺母副是回轉(zhuǎn)運(yùn)動與直線運(yùn)動相互轉(zhuǎn)換的新型理想裝置。

3、想裝置。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 1 1、傳動效率高；、傳動效率高； 2 2、摩擦力??；、摩擦力小；3 3、使用壽命長；、使用壽命長； 4 4、經(jīng)預(yù)緊后可以消除軸向間隙，提高系統(tǒng)剛度；、經(jīng)預(yù)緊后可以消除軸向間隙，提高系統(tǒng)剛度； 5 5、反向運(yùn)動時(shí)無空行程，可以提高軸向運(yùn)動精度。、反向運(yùn)動時(shí)無空行程，可以提高軸向運(yùn)動精度。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 1 1、制造成本高；、制造成本高； 2 2、不能自鎖不能自鎖滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副3.2 3.2 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式 滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副+ +滾動導(dǎo)軌副滾動導(dǎo)軌副3.2 3.2 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式數(shù)控機(jī)

4、床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式 摩擦系數(shù)小，傳動精度高，傳動效率高達(dá)摩擦系數(shù)小，傳動精度高，傳動效率高達(dá)85%-98%85%-98%，是普通滑動，是普通滑動絲杠傳動的絲杠傳動的2-42-4倍。滾珠絲杠副的摩擦角小于倍。滾珠絲杠副的摩擦角小于1 10 0 ，因此不能自鎖。因此不能自鎖。如果用于立式升降運(yùn)動則必須要有制動機(jī)構(gòu)。如果用于立式升降運(yùn)動則必須要有制動機(jī)構(gòu)。 （一）、滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)（一）、滾珠絲杠的結(jié)構(gòu) 絲杠和螺母之間填入鋼珠，使絲杠和螺母之間為滾動摩擦運(yùn)動。絲杠和螺母之間填入鋼珠，使絲杠和螺母之間為滾動摩擦運(yùn)動。螺紋的截面為圓弧型其半徑略大于鋼球直徑。螺紋的截面為圓弧型其半徑略大于鋼球直徑。

5、依據(jù)回珠方式分：依據(jù)回珠方式分：內(nèi)循環(huán)方式內(nèi)循環(huán)方式（結(jié)構(gòu)緊湊、流暢性好，但工藝（結(jié)構(gòu)緊湊、流暢性好，但工藝性差）性差）和外循環(huán)方式和外循環(huán)方式（工藝性好，但徑向尺寸較大、流暢性稍差）（工藝性好，但徑向尺寸較大、流暢性稍差） 依據(jù)消除間隙和預(yù)加載荷的方法：依據(jù)消除間隙和預(yù)加載荷的方法：單螺母和雙螺母方式單螺母和雙螺母方式滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副 3.2 3.2 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式 電機(jī)電機(jī)支承支承絲杠絲杠螺母螺母伺服進(jìn)給系統(tǒng)伺服進(jìn)給系統(tǒng)3.2 3.2 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式 3.2 3.2 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)

6、的基本形式數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式 滾珠絲杠副的傳動不允許有間隙，不僅因?yàn)樗鼭L珠絲杠副的傳動不允許有間隙，不僅因?yàn)樗鼤斐煞聪驔_擊，更重要的是產(chǎn)生定位誤差，影響會造成反向沖擊，更重要的是產(chǎn)生定位誤差，影響機(jī)床的精度穩(wěn)定性，為了提高進(jìn)給系統(tǒng)的剛度，使機(jī)床的精度穩(wěn)定性，為了提高進(jìn)給系統(tǒng)的剛度，使?jié)L珠絲杠在過盈條件下工作更為有利，即進(jìn)行滾珠絲杠在過盈條件下工作更為有利，即進(jìn)行預(yù)加預(yù)加載荷或稱為預(yù)緊載荷或稱為預(yù)緊。雙螺母法消除間隙和預(yù)加載荷。雙螺母法消除間隙和預(yù)加載荷。墊片和齒差式消除間隙和預(yù)加載荷墊片和齒差式消除間隙和預(yù)加載荷。滾珠絲杠副的消除間隙調(diào)整和預(yù)加載荷滾珠絲杠副的消除間隙調(diào)整和預(yù)加載

7、荷3.2 3.2 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式 1、通過調(diào)整墊片的厚度使左、右螺母產(chǎn)生軸向位移，就可達(dá)到消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力的作用； 2、簡單、剛性好、裝卸方便、可靠； 3、調(diào)整困難 ，調(diào)整精度不高。 雙雙螺母墊片式結(jié)構(gòu)螺母墊片式結(jié)構(gòu)3.2 3.2 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式 1、用鍵限制螺母在螺母座內(nèi)的轉(zhuǎn)動。調(diào)整時(shí)，擰動圓螺母將螺母沿軸向移動一定距離，在消除間隙之后用圓螺母將其鎖緊； 2、簡單緊湊，調(diào)整方便，但調(diào)整精度較差，且易于松動。 雙雙螺母螺紋式結(jié)構(gòu)螺母螺紋式結(jié)構(gòu)3.2 3.2 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式數(shù)控機(jī)床進(jìn)給

8、傳動系統(tǒng)的基本形式 螺母1和2的凸緣上各制有一個圓柱外齒輪，兩個齒輪的齒數(shù)相差一個齒，兩個內(nèi)齒圈3和4與外齒輪齒數(shù)分別相同，并用預(yù)緊螺釘和銷釘固定在螺母座的兩端。調(diào)整時(shí)先將內(nèi)齒圈取下，根據(jù)間隙的大小調(diào)整兩個螺母1、2分別向相同的方向轉(zhuǎn)過一個或多個齒，使兩個螺母在軸向移近了相應(yīng)的距離達(dá)到調(diào)整間隙和預(yù)緊的目地。雙雙螺母齒差式結(jié)構(gòu)螺母齒差式結(jié)構(gòu)3.2 3.2 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式 滾珠絲杠在工作時(shí)會發(fā)熱，其溫度高于床滾珠絲杠在工作時(shí)會發(fā)熱，其溫度高于床身。絲杠的熱膨脹會使導(dǎo)程增大，影響定位精身。絲杠的熱膨脹會使導(dǎo)程增大，影響定位精度。為了補(bǔ)償熱膨脹，可將絲杠預(yù)

9、拉伸。預(yù)拉度。為了補(bǔ)償熱膨脹，可將絲杠預(yù)拉伸。預(yù)拉伸量應(yīng)大于熱膨脹率。發(fā)熱后，熱膨脹量抵消伸量應(yīng)大于熱膨脹率。發(fā)熱后，熱膨脹量抵消了部分預(yù)拉伸量，使絲杠內(nèi)的拉伸力下降，了部分預(yù)拉伸量，使絲杠內(nèi)的拉伸力下降，但但長度卻沒有變化。長度卻沒有變化。滾珠絲杠的預(yù)拉伸滾珠絲杠的預(yù)拉伸3.2 3.2 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式滾珠絲杠的防護(hù)v作用：防止贓物落入滾道，保證滾珠的正常運(yùn)行并避免滾珠和滾道的磨損。v防護(hù)措施：接觸式密封圈密封：接觸式密封圈密封： 防塵效果好，但增加了滾珠絲杠副的摩擦阻力矩。非接觸式迷宮密封：非接觸式迷宮密封： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但避免了與滾珠絲杠副的直接

10、接觸。運(yùn)動式密封裝置：運(yùn)動式密封裝置： 用于暴露在外的絲桿的防護(hù)3.2 3.2 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式鋼帶纏卷式絲杠防護(hù)裝置鋼帶纏卷式絲杠防護(hù)裝置3.2 靜壓絲杠副靜壓蝸桿蝸條副和齒輪齒條副v絲杠傳動的局限性：長絲杠制造困難，且容易彎曲下垂，軸向剛度和扭轉(zhuǎn)剛度較差。靜壓蝸桿蝸條副v工作原理工作原理：同靜壓絲杠螺母副。其中，蝸桿相當(dāng)于絲杠，蝸條相當(dāng)于螺母。v配油問題：配油問題：由于蝸桿是旋轉(zhuǎn)的且與蝸條的接觸區(qū)只有120左右，必須解決壓力油從蝸桿進(jìn)入靜壓油腔的問題。3.2 3.2 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式齒輪齒條副：特點(diǎn)：

11、速度高、傳動比大、剛度及效率高，但傳動不夠平穩(wěn)、傳動精度差、不能自鎖。消間隙措施：雙薄片齒輪消間隙結(jié)構(gòu)： 用于小負(fù)載機(jī)床。雙片厚齒輪消間隙結(jié)構(gòu)： 用于大負(fù)載機(jī)床。 雙片厚齒輪消間隙結(jié)構(gòu)如右圖直線電機(jī)直線電機(jī)是一種具有廣闊前景的新穎電機(jī)，直線電機(jī)主要是直線電動機(jī)，它是一種直接將電能轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動機(jī)械能且不需要任何中間轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的傳動裝置。信息時(shí)代的高新技術(shù)推動了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，在機(jī)械工業(yè)自動化中出現(xiàn)了一些運(yùn)動控制新技術(shù)，直線電機(jī)憑借高速度、高加速、高精度及行程不受限制等特性在物流系統(tǒng)、工業(yè)加工與裝配、信息及自動化系統(tǒng)、交通與民用以及軍事等領(lǐng)域發(fā)揮著十分重要的作用。3.2 3.2 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳

12、動系統(tǒng)的基本形式數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式從旋轉(zhuǎn)電動機(jī)到直線電機(jī)的演化從旋轉(zhuǎn)電動機(jī)到直線電機(jī)的演化 旋轉(zhuǎn)電動機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子分旋轉(zhuǎn)電動機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子分別對應(yīng)直線電動機(jī)的初級和別對應(yīng)直線電動機(jī)的初級和次級次級 3.2 3.2 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式 3.2 3.2 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式 簡單的說，直線電機(jī)就是“展開的”旋轉(zhuǎn)電機(jī)。在很多應(yīng)用中，直線電機(jī)與傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)相比具有明顯的優(yōu)勢：(1) (1) 省去了把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動的中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，節(jié)約了成本，縮小省去了把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動的中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，節(jié)約了

13、成本，縮小了體積。了體積。(2) (2) 不存在中間傳動機(jī)構(gòu)的慣量和阻力的影響，直線電動機(jī)直接傳動反應(yīng)速不存在中間傳動機(jī)構(gòu)的慣量和阻力的影響，直線電動機(jī)直接傳動反應(yīng)速度快，靈敏度高，隨動性好，準(zhǔn)確度高。度快，靈敏度高，隨動性好，準(zhǔn)確度高。(3) (3) 直線電動機(jī)容易密封，不怕污染，適應(yīng)性強(qiáng)。由于電機(jī)本身結(jié)構(gòu)簡單，直線電動機(jī)容易密封，不怕污染，適應(yīng)性強(qiáng)。由于電機(jī)本身結(jié)構(gòu)簡單，又可做到無接觸運(yùn)行，因此容易密封，可在有毒氣體、核輻射和液態(tài)物質(zhì)又可做到無接觸運(yùn)行，因此容易密封，可在有毒氣體、核輻射和液態(tài)物質(zhì)中使用。中使用。(4) (4) 直線電機(jī)散熱條件好，溫升低，因此線負(fù)荷和電流密度可以取得較高，

14、直線電機(jī)散熱條件好，溫升低，因此線負(fù)荷和電流密度可以取得較高，可提高電機(jī)的容量定額?？商岣唠姍C(jī)的容量定額。(5) (5) 裝配靈活性大，往往可以將電機(jī)與其他機(jī)件合成一體。裝配靈活性大，往往可以將電機(jī)與其他機(jī)件合成一體。(6) (6) 某些特殊結(jié)構(gòu)的直線電動機(jī)也存在一些缺點(diǎn)，如大氣隙導(dǎo)致功率因數(shù)和某些特殊結(jié)構(gòu)的直線電動機(jī)也存在一些缺點(diǎn)，如大氣隙導(dǎo)致功率因數(shù)和效率降低，存在單邊磁拉力等等。效率降低，存在單邊磁拉力等等。目的：消除反向死區(qū)、提高傳動精度和運(yùn)動平穩(wěn)性。1.剛性調(diào)整法v概念：是指調(diào)整之后齒側(cè)間隙不能自動補(bǔ)償?shù)恼{(diào)整方法。v種類：偏心套式、雙薄片斜齒輪式墊片調(diào)隙。v偏心套式 通過轉(zhuǎn)動偏心套調(diào)

15、整中心距而調(diào)整間隙v雙薄片斜齒輪式 通過改變墊片厚度調(diào)整雙薄片斜齒輪軸向距離而調(diào)整齒槽間隙3.3 3.3 進(jìn)給傳動系統(tǒng)齒輪傳動間隙消除方法進(jìn)給傳動系統(tǒng)齒輪傳動間隙消除方法 一、直齒圓柱齒輪傳動間隙的調(diào)整1.1.偏心套調(diào)整偏心套調(diào)整只能補(bǔ)償齒厚誤差與中心距誤差引起的齒側(cè)間隙，不能補(bǔ)償偏心誤差引起的齒側(cè)間隙。偏心套偏心套間隙消除機(jī)構(gòu)3.3 3.3 進(jìn)給傳動系統(tǒng)齒輪傳動間隙消除方法進(jìn)給傳動系統(tǒng)齒輪傳動間隙消除方法 2.2.墊片調(diào)整墊片調(diào)整 調(diào)整兩齒輪在軸向的相對位置即可達(dá)到消除齒側(cè)間隙的目的。 墊片調(diào)整墊片調(diào)整間隙消除機(jī)構(gòu) 說明：說明：上述兩種方法的特點(diǎn)盡管結(jié)構(gòu)比較簡單，傳動剛度好，能傳遞較大的動力

16、，但齒輪磨損后齒側(cè)間隙不能自動補(bǔ)償。3.3 3.3 進(jìn)給傳動系統(tǒng)齒輪傳動間隙消除方法進(jìn)給傳動系統(tǒng)齒輪傳動間隙消除方法 二、斜齒圓柱齒輪傳動間隙的消除1.1.軸向墊片調(diào)整軸向墊片調(diào)整軸向墊片調(diào)整軸向墊片調(diào)整間隙消除機(jī)構(gòu)3.3 3.3 進(jìn)給傳動系統(tǒng)齒輪傳動間隙消除方法進(jìn)給傳動系統(tǒng)齒輪傳動間隙消除方法2.柔性調(diào)整法v概念：是指調(diào)整之后齒側(cè)間隙可以自動補(bǔ)償?shù)恼{(diào)整方法。v種類：雙齒輪錯齒式、壓力彈簧式、碟形彈簧式v雙齒輪錯齒式 套裝結(jié)構(gòu)拉簧式雙薄片直齒輪相對回轉(zhuǎn)調(diào)整齒槽間隙v壓力彈簧式 套裝結(jié)構(gòu)壓簧式內(nèi)外圈式錐齒輪相對回轉(zhuǎn)調(diào)整齒槽間隙v碟形彈簧式 碟形彈簧式雙薄片斜齒輪軸向移動調(diào)整齒槽間隙3.3 3.3

17、 進(jìn)給傳動系統(tǒng)齒輪傳動間隙消除方法進(jìn)給傳動系統(tǒng)齒輪傳動間隙消除方法 雙齒輪錯齒調(diào)整雙齒輪錯齒調(diào)整 這種調(diào)整法結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，傳動剛度低，不宜傳遞大扭矩，對齒輪的齒厚和齒距要求較低，可始終保持嚙合無間隙，尤其適用于檢測裝置。 雙齒輪錯齒調(diào)整雙齒輪錯齒調(diào)整間隙消除機(jī)構(gòu)3.3 3.3 進(jìn)給傳動系統(tǒng)齒輪傳動間隙消除方法進(jìn)給傳動系統(tǒng)齒輪傳動間隙消除方法 軸向壓簧調(diào)整軸向壓簧調(diào)整 這種結(jié)構(gòu)具有軸向尺寸過大，結(jié)構(gòu)不緊湊，但可以自動補(bǔ)償間隙的特點(diǎn)，多用于負(fù)載小，要求自動補(bǔ)償間隙的場合。 軸向壓簧調(diào)整軸向壓簧調(diào)整間隙消除機(jī)構(gòu)3.3 3.3 進(jìn)給傳動系統(tǒng)齒輪傳動間隙消除方法進(jìn)給傳動系統(tǒng)齒輪傳動間隙消除方法 軸向壓簧調(diào)

18、整軸向壓簧調(diào)整間隙消除機(jī)構(gòu)錐齒輪傳動間隙的消除1.1.周向壓簧調(diào)整周向壓簧調(diào)整 2.2.軸向壓簧調(diào)整軸向壓簧調(diào)整 錐齒輪在彈力作用下沿軸向移動，從而達(dá)到消除齒側(cè)間隙的目的。3.3 3.3 進(jìn)給傳動系統(tǒng)齒輪傳動間隙消除方法進(jìn)給傳動系統(tǒng)齒輪傳動間隙消除方法vMJ-50數(shù)控車床是由濟(jì)南第一機(jī)床廠（現(xiàn)更名為濟(jì)南一機(jī)床集團(tuán)有限公司）生產(chǎn)，主要由主軸箱、床鞍、尾座、刀架、對刀儀、液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)以及數(shù)控裝置等構(gòu)成。其外形尺寸為：長2995，寬1667，高1796。 3.4 3.4 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)實(shí)例數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)實(shí)例MJ-50車床外形圖3.4 3.4 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)實(shí)例數(shù)控機(jī)床進(jìn)