第四章 數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)

1、第四章 數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu),復(fù)習(xí)：,輸 入 裝 置,輸 出 裝 置,計 算 機 數(shù) 控 裝 置,PLC,主軸控制單元,主軸,機床,伺服電機,速度控制單元,工 作 臺,位置檢測反饋裝置,數(shù)控機床的組成,4-1對機械結(jié)構(gòu)的要求,一、數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)要求,1、高精度 2、高速度 3、高自動化,要求數(shù)控機床必須具有很高的 強度、剛度和抗振性,因此，數(shù)控機床的功能要求和設(shè)計要求與普通機床有較大的差異。數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求可以歸納為如下幾方面： 1、具有大切削功率，高的靜、動剛度和良好的抗振性能； 2、具有較高的幾何精度、傳動精度、定位精度和熱穩(wěn)定性； 3、具有實現(xiàn)輔助操作自動化的結(jié)構(gòu)部件。,1、數(shù)控

2、機床應(yīng)具有更高的靜、動剛度,一、數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)要求,（1）提高剛度的原因 在重載荷的作用下，機床的各部件、構(gòu)件會受力變形，引起刀具和工件的相對位置的變化 機床剛度差影響機床抗振性,剛度:是指支承件在恒定載荷或交變載荷作用下抵抗變形的能力,(靜剛度),(動剛度),（2）提高剛度的措施,合理選擇支承件的結(jié)構(gòu)形式,措施1 支承件截面形狀盡量選用抗彎的方截面和抗扭的圓截面 或采用封閉型床身,封閉整體箱形結(jié)構(gòu),（2）提高剛度的措施,“”形隔板，在垂直面和水平面上的抗彎剛度都比較高，鑄造性能好，在大中型車床上應(yīng)用較多,（2）提高剛度的措施,斜向拉筋，床身剛度最高，排屑容易,措施3 增加導(dǎo)軌與支承件的連

3、接部分的剛度,（2）提高剛度的措施,連接剛度:支承件在連接處抵抗變形的能力,稱為支承件的連 接剛度.,措施4 增加機床各部件的接觸剛度和承載能力,（2）提高剛度的措施,采用刮研的方法增加單位面積上的接觸點 在結(jié)合面之間施加足夠大的預(yù)加載荷,增加接觸面積,合理的結(jié)構(gòu)布局,（2）提高剛度的措施,合理的結(jié)構(gòu)布局,（2）提高剛度的措施,采用補償變形的措施,（2）提高剛度的措施,測出受力點的相對變形的大小和方向，或者預(yù)知構(gòu)件的變形規(guī)律，就可采取補償變形的方法消除受力變形的影響,合理選用構(gòu)件的材料,措施1 床身、立柱等支承件采用鋼板或型鋼焊接 增加剛度、減輕重量、提高抗振性,（2）提高剛度的措施,鑄件:

4、容易獲得復(fù)雜結(jié)構(gòu)的支承件,鑄鐵的內(nèi)摩擦力大,阻尼 系數(shù)大,振動的衰減性能好,成本低.鑄件的周期較長,需 做木型模,易產(chǎn)生縮孔、氣泡等缺陷,焊接件:鋼材的強度比鑄鐵高，質(zhì)量可比鑄件減輕20%-50%， 不需要木模和澆注，生產(chǎn)周期短，不易出現(xiàn)廢品,措施2 采用封砂床身結(jié)構(gòu),（2）提高剛度的措施,在鑄件中不清除砂心，在焊接件中灌注混凝土或砂增加摩擦阻力,人造大理石床身（混凝土聚合物）,措施3 采用混凝土、樹脂混凝土或人造花崗巖作支承件的材料,（2）提高剛度的措施,天然大理石床身,（2）提高剛度的措施,2、提高機床結(jié)構(gòu)的抗振性,機床加工時可能產(chǎn)生的振動形式：強迫振動 自激振動。,強迫振動在各種動力作用

5、下被迫產(chǎn)生的振動,自激振動在沒有外加動態(tài)力的情況下，由切削過程自身所激發(fā)的振動,臨界切削寬度不產(chǎn)生自激振動的最大切削寬度,提高機床的抗振性的途徑：提高靜剛度、固有頻率和增加阻尼,1、基礎(chǔ)件內(nèi)腔充填泥芯、混凝土等阻尼材料,2、采用表面阻尼涂層,3、采用新材料制造基礎(chǔ)件,4、充分利用結(jié)合面間的阻尼,一、數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)要求,3、減少機床的熱變形,（1）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）減少熱變形的措施：,減少發(fā)熱將熱源從主機中分離出去,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 減少傳動軸和傳動齒輪數(shù)量 減少主傳動箱內(nèi)的發(fā)熱量,進行熱變形補償,措施2 采用

6、低摩擦系數(shù)的導(dǎo)軌和軸承 采用滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌或滾動軸承,（2）減少熱變形的措施：,控制溫升,措施 通過散熱和冷卻方法,改善機床結(jié)構(gòu),措施1 采用對稱原則設(shè)計數(shù)控機床結(jié)構(gòu),措施2 使機床主軸的熱變形發(fā)生在刀具切入的垂直方向上,措施3 采用排屑系統(tǒng),主軸,冷卻風(fēng)管,對機床熱源進行強制冷卻,主軸,冷卻風(fēng)管,對機床熱源進行強制冷卻,對稱結(jié)構(gòu)立柱,措施1 采用對稱原則設(shè)計數(shù)控機床結(jié)構(gòu),措施2 使機床主軸的熱變形發(fā)生在刀具切入的垂直方向上,機床排屑系統(tǒng),措施3 采用排屑系統(tǒng),傾斜床身,措施3 采用排屑系統(tǒng),措施4 將熱源置于易散熱的位置,將主傳動箱和主電動機放在機床的外面,4、減少運動副的摩擦，提高傳動

7、精度,5、提高機床壽命和精度保持性,一、數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)要求,措施1 采用滾動導(dǎo)軌或靜壓導(dǎo)軌來減少摩擦副之間的摩擦,措施2 采用滾珠絲杠或無間隙齒輪傳動減小摩擦,措施1 采用耐磨性好的零部件,措施2 機床運動部件間具有良好的潤滑,滾珠絲杠螺母副+滾動導(dǎo)軌副,6、自動化的機構(gòu)、宜人的操作性,一、數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)要求,便于操作的機床結(jié)構(gòu),一、數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)要求,7、安全防護和宜人的造型,數(shù)控機床大都采用機、電、液、氣一體化布局，全封閉或半封閉防護，機械結(jié)構(gòu)大大簡化，易于操作及實現(xiàn)自動化。,第二節(jié) 數(shù)控機床組成及結(jié)構(gòu),數(shù)控機床本體的組成：,其中，機床基礎(chǔ)件、主傳動系統(tǒng)、進給系統(tǒng)以及液壓、潤滑

8、、冷卻等輔助裝置是構(gòu)成數(shù)控機床的機床本體的基本部件，其他部件則按數(shù)控機床的功能和需要選用。,（1）主傳動系統(tǒng),（2）進給系統(tǒng),（3）機床基礎(chǔ)件,指床身、底座、立柱、滑座、工作臺等。其功用是支承機床本體的零、部件，并保證這些零、部件在切削加工過程中占有的準確位置,（4）實現(xiàn)某些部件動作和某些輔助功能的裝置,如液壓、氣動、潤滑、冷卻以及防護、排屑等裝置,（5）實現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)、分度定位的裝置和附件,（6）刀庫、刀架和自動換刀裝置,（7）自動托盤交換裝置,（8）特殊功能裝置,如刀具破損檢測、精度檢測和監(jiān)控裝置等,二、對主傳動的要求,2、對主傳動的要求,1、主傳動的作用：產(chǎn)生主切削力,足夠的轉(zhuǎn)速范圍 足夠

9、的功率和扭矩 各零部件應(yīng)具有足夠的精度、強度、剛度和抗振性 噪聲低、運行平穩(wěn),3、主傳動的配置方式,主軸電動機直接驅(qū)動（一體化主軸，電主軸）,特點：,有效提高主軸部件剛度，但主軸輸出扭矩小,電主軸,2、電動機經(jīng)同步齒形帶傳動主軸,3、電動機經(jīng)齒輪變速傳動主軸,4、主軸部件,三、對進給傳動系統(tǒng)的要求,1、進給傳動系統(tǒng)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(yù)期的運動。,2、傳統(tǒng)進給傳動系統(tǒng)與數(shù)控伺服進給系統(tǒng)的區(qū)別,傳統(tǒng)進給傳動系統(tǒng)：多采用一個電機，執(zhí)行件之間采用大量 的齒輪傳動，以實現(xiàn)內(nèi)外傳動鏈的各種傳動比要求。故傳動 鏈很長，結(jié)構(gòu)相當復(fù)雜,數(shù)控伺服進給系統(tǒng)：每一個運動都

10、由單獨的伺服電機驅(qū)動， 傳動鏈大大縮短，傳動件大大減少，有利于減少傳動誤差， 提高傳動精度,3、對進給傳動系統(tǒng)的要求,減少運動件的摩擦阻力,提高機床進給系統(tǒng)的快速響應(yīng)性能和運動精度，減少爬行現(xiàn)象,響應(yīng)性能：是進給伺服系統(tǒng)動態(tài)性能的指標， 反映了系統(tǒng)的跟蹤精度,運動精度：是機床的主要零、部件在以工作狀態(tài) 的速度運動時的精度,爬行現(xiàn)象：低速時運動不平衡的現(xiàn)象稱為爬行現(xiàn)象,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,3、對進給傳動系統(tǒng)的要求,提高傳動精度和剛度,措施1 保證部件加工精

11、度 措施2 在傳動鏈中加入減速齒輪減小脈沖當量，提高傳動精度 措施3 預(yù)緊支撐絲杠的軸承消除齒輪、蝸輪傳動件間隙 措施4 預(yù)緊消除滾珠絲杠螺母副的軸向傳動間隙,3、對進給傳動系統(tǒng)的要求,減小各運動零部件的慣量,穩(wěn)定性好，壽命長,穩(wěn)定性好：保證低速時不產(chǎn)生爬行，外負載變化時不發(fā)生振動,壽命：是指數(shù)控機床保持傳動精度和定位精度時間的長短， 即保持原制造精度的能力,4-2數(shù)控機床典型機械結(jié)構(gòu),一、主軸準停裝置,機械式主軸準停,磁力傳感器檢測,二、自動換刀裝置,自動換刀裝置,刀庫,機械手,(ATC),作用交換主軸與刀庫中的刀（工）具,對自動換刀裝置的 基本要求,換刀時間短 刀具重復(fù)定位精度高 有足夠的

12、刀具貯存量 刀庫占地面積小及安全可靠,自動換刀裝置的形式,回轉(zhuǎn)刀架換刀 更換主軸頭換刀 更換主軸箱換刀 帶刀庫的自動換刀系統(tǒng),二、自動換刀裝置,1、回轉(zhuǎn)刀架換刀,1）回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)要求：良好的強度和剛性 2）回轉(zhuǎn)刀架的換刀動作,刀架抬起,刀架轉(zhuǎn)位,刀架壓緊,二、自動換刀裝置,2、更換主軸換刀,優(yōu)點：換刀時間短，換刀的可靠性強。,缺點：主軸系統(tǒng)的剛度較差。,適用場合：適應(yīng)于工序較少、精度要求不太高的機床,回轉(zhuǎn)刀架換刀,3、更換主軸箱換刀,適用場合：適用于箱體類零件的加工,二、自動換刀裝置,4、帶刀庫的自動換刀系統(tǒng),組成,刀庫 選刀系統(tǒng) 刀具交換機構(gòu) 刀具自動裝卸機構(gòu),特點：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，換刀過程動作

13、多，換刀時間長。,適用場合：多用于鉆床、鏜銑床和數(shù)控組合機床。,二、自動換刀裝置,三、刀庫,2、刀庫的種類,1、刀庫的功能 功能：儲存加工工序所需的各種刀具及輔助工具。,直線式,特點：結(jié)構(gòu)簡單，刀庫容量小，一般可容納 8-12把刀具，故少用。,三、刀庫,鼓輪式（圓盤式）,1）單鼓輪式,刀具、鼓輪軸線平行,刀具、鼓輪軸線垂直,盤式刀庫,三、刀庫,刀具、鼓輪軸線成銳角,特點：結(jié)構(gòu)簡單緊湊，應(yīng)用較多，但刀具單 環(huán)排列，空間利用率低，適用于刀庫 容量較小的場合，一般不多于50-60把刀。,三、刀庫,鼓輪端面上雙環(huán)排列,特點：刀庫空間利用率較高，但裝刀、取 刀機構(gòu)復(fù)雜，僅適用于機床空間有 限制而刀庫容量

14、較大的場合。,三、刀庫,鼓輪端面上多環(huán)排列,鼓輪彈倉式,2）多鼓輪式,雙鼓輪式,三、刀庫,三鼓輪式 行星鼓輪式,特點：不同類型的刀具及輕重型刀具可分別放置， 空間利用率高，但傳動機構(gòu)和運動控制裝置 復(fù)雜，適用于刀庫容量大的場合。,三、刀庫,鏈式,單環(huán)鏈式,特點：結(jié)構(gòu)緊湊，刀庫容量大，可充分利用空間，通常為軸向取刀，位置精度較低，適用于刀庫容量大的場合。,龍門加工中心,三、刀庫,多環(huán)鏈式,三、刀庫,加長鏈式,格子箱式,單面網(wǎng)格式,特點：刀庫結(jié)構(gòu)緊湊，空間利用率高，但換刀時間 較長，小直徑刀具為軸向取刀，大直徑刀具 為徑向取刀，布局不靈活，通常刀庫安置在 工作臺上，應(yīng)用較少。,三、刀庫,三、刀庫,

15、多面網(wǎng)格式,特點：刀庫容量大，輔助裝置較復(fù)雜，用于需刀庫 容量大的機床上。,三、刀庫,3、刀庫的容量,銑削加工,車削加工,鉆削加工,四、刀具的選刀方式,1、自動選刀：在自動換刀裝置換刀時，按數(shù)控裝 置發(fā)出的換刀指令，刀具交換裝置 從刀庫中挑選各工序所需刀具的操 作稱為自動換刀。,2、刀具的選擇方式,順序選擇方式,任意選擇方式,刀座編碼方式,刀具編碼方式,四、刀具的選刀方式,順序選擇方式,刀具的順序選擇方式是將刀具按加工工序的順序，依次放入刀庫的每一個刀座中。,特點：不需要刀具識別裝置，結(jié)構(gòu)簡單， 工作可 靠，但刀庫中刀具在不同工序中不能重復(fù) 使用，因此，刀具的數(shù)量的刀庫的容量大。,四、刀具的選

16、刀方式,刀具編碼方式,接觸式識別裝置,四、刀具的選刀方式,刀柄,刀具識別裝置,觸針,編碼環(huán),特點：結(jié)構(gòu)簡單，壽命較短，可靠性較差，難于快速換刀,四、刀具的選刀方式,非接觸式識別裝置,特點：無磨損，無噪音，壽命長，反應(yīng)速度快，適用于高 速，換刀頻繁的場合。,四、刀具的選刀方式,光電識別裝置,四、刀具的選刀方式,刀座編碼方式,永久性編碼,臨時性編碼,刀座編碼,四、刀具的選刀方式,刀座編碼,四、刀具的選刀方式,識別碼塊,識別傳感器,刀柄編碼,四、刀具的選刀方式,臨時性編碼,五、刀具交換裝置,1、無機械手換刀,五、刀具交換裝置,1、無機械手換刀,2、機械手換刀,五、刀具交換裝置,機械手形式,五、刀具交

17、換裝置,機械手換刀,五、刀具交換裝置,機械手傳動結(jié)構(gòu),七、數(shù)控機床導(dǎo)軌,2、對導(dǎo)軌的基本要求,1、導(dǎo)軌的功能：支承和導(dǎo)向,導(dǎo)向精度：是指機床的運動部件沿導(dǎo)軌移動時的直線性 和它與有關(guān)基面之間相互位置的準確性 精度保持性：是指導(dǎo)軌在長期使用中保持導(dǎo)向精度的能力 低速運動平穩(wěn)性： 結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好：,七、數(shù)控機床導(dǎo)軌,3、導(dǎo)軌的分類和特點,按運動軌跡,按工作性質(zhì),按接觸面的摩擦性質(zhì),直線運動導(dǎo)軌：相對運動軌跡為直線,圓周運動導(dǎo)軌：相對運動軌跡為圓,主運動導(dǎo)軌：動導(dǎo)軌作主運動，導(dǎo)軌副間相對運動速度高,進給運動導(dǎo)軌：動導(dǎo)軌作進給運動，導(dǎo)軌副間相對運動速度低,調(diào)整導(dǎo)軌：實現(xiàn)部件之間的相對位置調(diào)整，在機

18、床工作時無相對運動,滑動導(dǎo)軌,滾動導(dǎo)軌,靜壓導(dǎo)軌,七、數(shù)控機床導(dǎo)軌,滑動導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、剛度好、抗振性高等優(yōu)點, 在數(shù)控機床上應(yīng)用廣泛，目前多數(shù)使用金屬對塑料形式，稱為貼塑導(dǎo)軌或注塑導(dǎo)軌,滑動導(dǎo)軌,注塑導(dǎo)軌：環(huán)氧樹脂為基體，加入二硫化鉬和膠體石墨及鉛粉 等混合而成,貼塑導(dǎo)軌：聚四氟乙烯為基體，加入青銅粉、二硫化鉬、石墨 及鉛粉等混合而成,滑動導(dǎo)軌 應(yīng)用于對低速均勻性及定位精度要求不高的機床中。,（1）滑動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu),1）直線滑動導(dǎo)軌的截面形狀,矩形導(dǎo)軌。 三角形導(dǎo)軌。 燕尾形導(dǎo)軌。 圓柱形導(dǎo)軌。,4.2.2 數(shù)控機床導(dǎo)軌,（2）滑動導(dǎo)軌,（1）滑動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu),1）直線滑動導(dǎo)軌的截面

19、形狀,矩形導(dǎo)軌。,制造簡便，剛度和承載能力大，水平方向和垂直方向上的位移互不影響，因此安裝、調(diào)整都較方便。M面是保證在垂直面內(nèi)直線移動精度的導(dǎo)向面，又是承受載荷的主要支承面；N面是保證水平面內(nèi)直線移動精度的導(dǎo)向面。因N面磨損后不能自動補償間隙，所以需要有間隙調(diào)整裝置。,1）直線滑動導(dǎo)軌的截面形狀,三角形導(dǎo)軌。,山形導(dǎo)軌及V形導(dǎo)軌均稱三角形導(dǎo)軌，當其水平布置時，在垂直載荷作用下，導(dǎo)軌磨損后能自動補償，不會產(chǎn)生間隙，因此導(dǎo)向性好。但壓板面仍需要有間隙調(diào)整裝置。導(dǎo)向性能與頂角有關(guān)，頂角越小，導(dǎo)向性越好；角加大，承載能力增加。大型或重型機床，可取=110120精密機床，常取90。支承導(dǎo)軌為凸三角形時，

20、不易積存較大切屑，也不易存潤滑油。,（2）滑動導(dǎo)軌,（1）滑動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu),1）直線滑動導(dǎo)軌的截面形狀,燕尾形導(dǎo)軌。,可以看成是三角形導(dǎo)軌的變形。其磨損后不能自動補償間隙，需用鑲條調(diào)整。兩燕尾面起壓板面作用，用一根鑲條就可調(diào)整水平、垂直方向的間隙。導(dǎo)軌制造、檢驗和修理較復(fù)雜，摩擦阻力大。當承受垂直作用力時，它以支承平面為主要工作面，它的剛度與矩形導(dǎo)軌相近；當承受顛覆力矩時，其斜面為主要工作面，剛度較低。燕尾形導(dǎo)軌一般用于要求高度小的多層移動部件。兩個導(dǎo)軌面間的夾角為55。,（2）滑動導(dǎo)軌,（1）滑動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu),1）直線滑動導(dǎo)軌的截面形狀,圓柱形導(dǎo)軌。,制造簡單，內(nèi)孔可珩磨，外圓經(jīng)過磨削可達到精密

21、配合，但磨損后調(diào)整間隙困難。為防止轉(zhuǎn)動，可在圓柱表面上開鍵槽或加工出平面，但不能承受大的轉(zhuǎn)矩。圓柱形導(dǎo)軌主要用于受軸向載荷的場合，適用于同時作直線運動和轉(zhuǎn)動的場合，如拉床、珩磨機及機械手等。,（2）滑動導(dǎo)軌,（1）滑動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu),（2）塑料滑動導(dǎo)軌,塑料滑動導(dǎo)軌具有耐磨性好，具有自潤滑功能；摩擦因數(shù)小，動、靜摩擦因數(shù)差??；減振性好，具有良好的阻尼性；耐磨性好，有自潤滑作用；加工性好，工藝簡單，化學(xué)性能好(耐水、耐油)，維修方便，成本低等特點。數(shù)控機床采用的塑料滑動導(dǎo)軌有鑄鐵一塑料滑動導(dǎo)軌和鑲鋼一塑料滑動導(dǎo)軌。塑料滑動導(dǎo)軌常用在導(dǎo)軌副的運動導(dǎo)軌上，與之相配的金屬導(dǎo)軌采用鑄鐵或鋼質(zhì)材料。塑料滑動導(dǎo)

22、軌分為注塑導(dǎo)軌和貼塑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上的塑料常用環(huán)氧樹脂耐磨涂料和聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶。,4.2.2 數(shù)控機床導(dǎo)軌,3滑動導(dǎo)軌,（2）塑料滑動導(dǎo)軌,注塑導(dǎo)軌,注塑的材料是以環(huán)氧樹脂和二硫化鉬為基體，加入增塑劑，混合成膏狀為一組分，固化劑為另一組分的雙組分塑料。這種涂料附著力強，具有良好的可加工性，可經(jīng)車、銑、刨、鉆、磨削和刮削加工；也有良好的摩擦特性和耐磨性，而且抗壓強度比聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶要高，固化時體積不收縮，尺寸穩(wěn)定。,第4章 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu),4.2.2 數(shù)控機床導(dǎo)軌,3滑動導(dǎo)軌,（2）塑料滑動導(dǎo)軌,貼塑導(dǎo)軌,在導(dǎo)軌滑動面上貼一層抗磨的塑料軟帶，與之相配的導(dǎo)軌滑動面經(jīng)淬火和磨削加工。軟帶以聚四

23、氟乙烯為基材，添加合金粉和氧化物制成。塑料軟帶可切成任意大小和形狀，用膠黏劑粘接在導(dǎo)軌基面上。由于這類導(dǎo)軌軟帶用粘接方法，故稱為貼塑導(dǎo)軌。,貼塑導(dǎo)軌,第4章 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu),4.2.2 數(shù)控機床導(dǎo)軌,4滾動導(dǎo)軌,滾動導(dǎo)軌有下列優(yōu)點 ：,運動靈敏度高。 定位精度高。 牽引力小，移動輕便。 磨損小，精度保持性好。 潤滑系統(tǒng)簡單，維修方便。,滾動導(dǎo)軌缺點 ：,抗振性較差，對防護要求也較高。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，成本較高。,第4章 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu),4.2.2 數(shù)控機床導(dǎo)軌,4滾動導(dǎo)軌,滾動導(dǎo)軌按滾動體形式的不同，可分為滾珠導(dǎo)軌、滾柱導(dǎo)軌、滾針導(dǎo)軌等。,（1）滾動導(dǎo)軌類型,1）滾珠導(dǎo)軌。,其結(jié)構(gòu)特點為

24、點接觸，摩擦阻力小，承載能力較差，剛度低，其結(jié)構(gòu)緊湊、制造容易、成本較低。通過合理設(shè)計滾道圓弧可大幅度降低接觸應(yīng)力，提高承載能力。滾珠導(dǎo)軌一般適用于運動部件質(zhì)量小于200kg，切削力矩和顛覆力矩都較小的機床。,第4章 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu),4.2.2 數(shù)控機床導(dǎo)軌,4滾動導(dǎo)軌,（1）滾動導(dǎo)軌類型,2）滾柱導(dǎo)軌。,滾動體與導(dǎo)軌之間是線接觸，承載能力較同規(guī)格滾珠導(dǎo)軌高一個數(shù)量級，剛度高。滾柱導(dǎo)軌對導(dǎo)軌面的平面度敏感，制造精度要求比滾珠導(dǎo)軌高適用于載荷較大的機床。,第4章 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu),4.2.2 數(shù)控機床導(dǎo)軌,4滾動導(dǎo)軌,（1）滾動導(dǎo)軌類型,3）滾針導(dǎo)軌。,滾針尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊。承載能力大，剛度高

25、。對導(dǎo)軌面的平面度更敏感，對制造精度的要求更高。摩擦因數(shù)較大，適用于導(dǎo)軌尺寸受限制的機床。,第4章 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu),4.2.2 數(shù)控機床導(dǎo)軌,4滾動導(dǎo)軌,（2）滾動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式,2)滾動導(dǎo)軌塊,采用循環(huán)式圓柱滾子，與機床床身導(dǎo)軌配合使用，不受行程長度的限制，剛度高。導(dǎo)軌塊用螺釘固定在動導(dǎo)軌體上，滾動體3在導(dǎo)軌塊6與保持器5之間滾動，并經(jīng)擋板2及上面的返回槽作循環(huán)運動。,1防護板；2端面擋板；3滾柱；4導(dǎo)向片；5保持器；6導(dǎo)軌塊,第4章 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu),4.2.2 數(shù)控機床導(dǎo)軌,4.2.2 數(shù)控機床導(dǎo)軌,滾動導(dǎo)軌,特點：摩擦系數(shù)小、運動輕便、位移精度和定位精 度高、耐磨性好、抗震性較差、結(jié)

26、構(gòu)復(fù)雜、 防護要求較高,4.2.2 數(shù)控機床導(dǎo)軌,滾動導(dǎo)軌參數(shù)選擇原則,（1）滾動體尺寸和數(shù)目的選擇 （2）滾動導(dǎo)軌的長度,滾動導(dǎo)軌承載能力計算,（1）滾動體的最大載荷不得超過許用載荷,靜壓導(dǎo)軌,4.2.2、數(shù)控機床導(dǎo)軌,優(yōu)點：1、液體靜壓導(dǎo)軌由于其導(dǎo)軌的工作面完全處于純液體 摩擦下，因而工作時摩擦系數(shù)極低（f=0.0005）； 2、導(dǎo)軌的運動不受負載和速度的限制，且低速時移動 均勻，無爬行現(xiàn)象； 3、由于液體具有吸振作用，因而導(dǎo)軌的抗振性好； 4、承載能力大、剛性好； 5、摩擦發(fā)熱小，導(dǎo)軌溫升小。 缺點：1、液體靜壓導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多了一套液壓系統(tǒng)； 2、成本高； 3、油膜厚度難以保持恒定不

27、變。 使用范圍：液體靜壓導(dǎo)軌主要用于大型、重型數(shù)控機床上。,七、數(shù)控機床導(dǎo)軌,4、導(dǎo)軌的預(yù)緊,過盈法預(yù)緊,七、數(shù)控機床導(dǎo)軌,4、導(dǎo)軌的預(yù)緊,調(diào)整元件法預(yù)緊,1、進給系統(tǒng)的功用 協(xié)助完成加工表面的成形運動，傳遞所需的運動及動力。,4.1進給系統(tǒng)機械傳動結(jié)構(gòu)概述,2、進給系統(tǒng)機械部分的組成 傳動機構(gòu)+運動變換機構(gòu)+導(dǎo)向機構(gòu)+執(zhí)行件（工作臺） 傳動機構(gòu): 齒輪傳動、同步帶傳動 運動變換：絲杠螺母副、蝸桿齒條副、齒輪齒條副等 導(dǎo)向機構(gòu)：導(dǎo)軌（滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌),3、主要要求 （1）減小摩擦力 采用摩擦力及動靜摩擦力差值較小的傳動件及導(dǎo)軌. （2）提高傳動精度和剛度 消除傳動間隙，增加傳動系

28、統(tǒng)剛度. （3）減小運動慣量 快速響應(yīng).減小運動部件質(zhì)量. (4)高諧振 防止共振,滾珠絲杠螺母副,1、滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu),滾珠絲杠螺母副,滾珠絲杠螺母副,1、滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu),絲杠,滾珠,螺母,作用：將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動,滾珠絲杠螺母副,2、滾珠絲杠螺母副的特點,優(yōu)點：傳動效率高 摩擦阻力小 傳動精度高 有可逆性 使用壽命長,缺點：制造工藝復(fù)雜 不能實現(xiàn)自鎖,滾珠絲杠螺母副,3、滾珠絲杠螺母副的循環(huán)方式,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),內(nèi)循環(huán)：滾珠在循環(huán)過程中始終與絲杠保持接觸的成為內(nèi)循環(huán),滾珠絲杠螺母副,4、滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊,預(yù)緊的目的：減小軸向間隙,

29、軸向間隙：指絲杠和螺母間無相對轉(zhuǎn)動時，二者之間的最大 軸向竄動量,預(yù)緊的方法,雙螺母墊片式,雙螺母螺紋式,雙螺母齒差式,雙螺母墊片式,滾珠絲杠螺母副,雙螺母螺紋式,滾珠絲杠螺母副,雙螺母齒差式,滾珠絲杠螺母副,5、滾珠絲杠螺母副的安裝,滾珠絲杠螺母副,特點：其承載能力小，軸向剛度低，僅適用于短絲杠,一端裝止推軸承（固定自由式）,5、滾珠絲杠螺母副的安裝,滾珠絲杠螺母副,一端裝止推軸承，另一端裝深溝球軸承（固定支承式）,特點：軸向剛度較小，絲杠有伸縮余地，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，僅 適用于長絲杠,5、滾珠絲杠螺母副的安裝,滾珠絲杠螺母副,兩端裝止推軸承,特點：將裝止推軸承裝在滾珠絲杠兩端，并施加預(yù)緊拉 力，有助于提高傳動剛度，但對熱伸長較敏感,5、滾珠絲杠螺母副的安裝,滾珠絲杠螺母副,兩端裝雙重止推軸承及深溝球軸承（固定固定式）,特點：傳動剛度高，結(jié)構(gòu)和安裝工藝復(fù)雜，適用于長絲 杠或高轉(zhuǎn)速、高剛度、高精度的絲杠,6、滾珠絲杠螺母副的潤滑與防護,滾珠絲杠螺母副,潤滑的作用：減少摩擦，降低溫升，并與密封裝置一起 保護絲