數(shù)控技術第5章(華科版)

1、 湖南科技大學機電工程學院湖南科技大學機電工程學院1 5.1 概述概述5.2 數(shù)控機床的主運動數(shù)控機床的主運動5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動5.4 數(shù)控機床的換刀運動數(shù)控機床的換刀運動25.1 概述概述機床運動系統(tǒng)：機床運動系統(tǒng)： 主運動系統(tǒng)主運動系統(tǒng)實現(xiàn)機床主軸運動；實現(xiàn)機床主軸運動； 進給運動系統(tǒng)進給運動系統(tǒng)實現(xiàn)機床工作臺的直線運動實現(xiàn)機床工作臺的直線運動與轉(zhuǎn)動；與轉(zhuǎn)動； 換刀運動換刀運動實現(xiàn)加工中心更換刀具連續(xù)加工實現(xiàn)加工中心更換刀具連續(xù)加工所需的運動。所需的運動。3 主軸轉(zhuǎn)速更高；主軸轉(zhuǎn)速更高； 變速范圍更寬；變速范圍更寬； 提供的動力更強。提供的動力更強。1. 數(shù)控機床

2、的主運動系統(tǒng)性能要求：數(shù)控機床的主運動系統(tǒng)性能要求： 主運動的自動變速、準停；主運動的自動變速、準停； C軸控制；軸控制； 同步速度控制。同步速度控制。2. 數(shù)控機床的主運動系統(tǒng)功能：數(shù)控機床的主運動系統(tǒng)功能：5.1 概述概述45.1 概述概述3. 數(shù)控機床進給運動系統(tǒng)的性能特點：數(shù)控機床進給運動系統(tǒng)的性能特點：調(diào)速范圍要寬，而且在整個調(diào)速范圍內(nèi)輸出的運動要調(diào)速范圍要寬，而且在整個調(diào)速范圍內(nèi)輸出的運動要有良好的穩(wěn)定性；有良好的穩(wěn)定性；輸出的位移要有足夠的精度，即實際位移量與指令位輸出的位移要有足夠的精度，即實際位移量與指令位移量之差要??；移量之差要??；負載特性要硬，當負載變化時，輸出的速度應基

3、本不負載特性要硬，當負載變化時，輸出的速度應基本不變；變；動態(tài)響應要快，且動態(tài)誤差要小，能適應頻繁啟動、動態(tài)響應要快，且動態(tài)誤差要小，能適應頻繁啟動、停止以及正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的需求。停止以及正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的需求。5換刀時間短、刀具重復定位精度高；換刀時間短、刀具重復定位精度高；刀具儲存量足夠、結構緊湊；刀具儲存量足夠、結構緊湊；換刀動作安全可靠。換刀動作安全可靠。4. 數(shù)控機床自動換刀系統(tǒng)的性能特點：數(shù)控機床自動換刀系統(tǒng)的性能特點：5.1 概述概述61000vndminminmax1000vndmaxmaxmin1000vndmaxmaxmaxnminminminnvdRnvd 主軸轉(zhuǎn)速主軸轉(zhuǎn)速n（r/

4、min）：）： 主軸的最低和最高轉(zhuǎn)速：主軸的最低和最高轉(zhuǎn)速： r/min 主軸調(diào)速范圍：主軸調(diào)速范圍： r/min r/min（1）主軸轉(zhuǎn)速和調(diào)速范圍）主軸轉(zhuǎn)速和調(diào)速范圍5.2.1 主運動參數(shù)主運動參數(shù)5.2 數(shù)控機床的主運動數(shù)控機床的主運動760000955000zcPvTnN （2）主運動的功率、轉(zhuǎn)矩特性）主運動的功率、轉(zhuǎn)矩特性kwPZ 主切削力（主切削力（N） v 切削速度（切削速度（m/min）T 切削扭矩（切削扭矩（Nm） n 主軸轉(zhuǎn)速（主軸轉(zhuǎn)速（r/min） 主運動所需輸出的功率：主運動所需輸出的功率： 主運動的轉(zhuǎn)矩特性：主運動的轉(zhuǎn)矩特性：最大功率（或扭矩）與運動速度之間的關系。最

5、大功率（或扭矩）與運動速度之間的關系。 5.2 數(shù)控機床的主運動數(shù)控機床的主運動8恒扭矩輸出：恒扭矩輸出：常用于一些特殊工序加工，如光車、攻大常用于一些特殊工序加工，如光車、攻大直徑螺紋、鉸大直徑孔、精鏜、成形銑削等，需要的輸直徑螺紋、鉸大直徑孔、精鏜、成形銑削等，需要的輸出功率較小的情況。出功率較小的情況。 5.2 數(shù)控機床的主運動數(shù)控機床的主運動95.2 數(shù)控機床的主運動數(shù)控機床的主運動5.2.2 主運動的傳動形式主運動的傳動形式（1）帶有簡單變速機構的主傳動）帶有簡單變速機構的主傳動優(yōu)點：優(yōu)點：能滿足各種切削運能滿足各種切削運動的轉(zhuǎn)矩輸出，且具有大動的轉(zhuǎn)矩輸出，且具有大范圍調(diào)節(jié)速度的能力

6、。范圍調(diào)節(jié)速度的能力。缺點：缺點：結構復雜，需要潤結構復雜，需要潤滑及溫度控制裝置；成本滑及溫度控制裝置；成本較高；制造和維修難。較高；制造和維修難。應用：應用：一般大中型銑床多一般大中型銑床多采用這種結構。采用這種結構。10（2）通過皮帶傳動的主傳動）通過皮帶傳動的主傳動優(yōu)點：優(yōu)點：結構簡單，安裝調(diào)試結構簡單，安裝調(diào)試方便，傳動平衡，在一定條方便，傳動平衡，在一定條件下能滿足轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的輸件下能滿足轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的輸出要求。出要求。缺點：缺點：調(diào)速范圍比（恒功率調(diào)速范圍比（恒功率調(diào)速范圍與恒扭矩調(diào)速范圍調(diào)速范圍與恒扭矩調(diào)速范圍之比）受電機調(diào)速范圍比的之比）受電機調(diào)速范圍比的約束。約束。應用：應用

7、：低扭矩輸出要求的小低扭矩輸出要求的小型數(shù)控機床主軸上。型數(shù)控機床主軸上。5.2 數(shù)控機床的主運動數(shù)控機床的主運動11（3）電機直接驅(qū)動的主軸結構（兩種類型）電機直接驅(qū)動的主軸結構（兩種類型）電機通過精密聯(lián)軸器與主軸聯(lián)接。電機通過精密聯(lián)軸器與主軸聯(lián)接。特點：特點：結構緊湊、傳動效率高的，主結構緊湊、傳動效率高的，主軸的特性完全與電機輸出特性一致，軸的特性完全與電機輸出特性一致，因而在使用上受到一定限制。因而在使用上受到一定限制。主軸與電機轉(zhuǎn)子為一體，稱電主軸。主軸與電機轉(zhuǎn)子為一體，稱電主軸。特點：特點：結構緊湊，慣量小，響應快。制結構緊湊，慣量小，響應快。制造和控制要求高。如主軸的散熱、動平造

8、和控制要求高。如主軸的散熱、動平衡、支承、潤滑及控制等。造價高。衡、支承、潤滑及控制等。造價高。應用：應用：多用于高速加工。多用于高速加工。5.2 數(shù)控機床的主運動數(shù)控機床的主運動125.2.3 主軸典型控制功能主軸典型控制功能1. 主軸準停裝置主軸準停裝置機械式準停裝置：機械式準停裝置：功能：功能：當特殊加工或自動換刀，主軸能實現(xiàn)準確當特殊加工或自動換刀，主軸能實現(xiàn)準確的停止在一個固定位置上。的停止在一個固定位置上。1-無觸點開關 2-感應塊 3-凸輪定位盤4-定位液壓缸 5-定向滾輪 6-定位活塞 機械準停裝置比較準確可機械準停裝置比較準確可靠，但結構較復雜?？浚Y構較復雜。5.2 數(shù)控

9、機床的主運動數(shù)控機床的主運動13電氣式準停裝置：電氣式準停裝置：1-主軸主軸 2-同步感應器同步感應器 3-主軸電動機主軸電動機 4-永久磁鐵永久磁鐵 5-磁傳感器磁傳感器磁力傳感器準停裝置工作原理：磁力傳感器準停裝置工作原理： 數(shù)控裝置發(fā)出主軸停轉(zhuǎn)指令時，數(shù)控裝置發(fā)出主軸停轉(zhuǎn)指令時，主軸電動機主軸電動機3立即降速，當永久磁立即降速，當永久磁鐵鐵4對準磁傳感器對準磁傳感器5時，磁傳感器發(fā)時，磁傳感器發(fā)出準停信號，由定向電路使電動機出準停信號，由定向電路使電動機準確地停止在規(guī)定的周向位置上。準確地停止在規(guī)定的周向位置上。1）利用主軸上光電脈沖產(chǎn)生準停信號。）利用主軸上光電脈沖產(chǎn)生準停信號。2）利

10、用磁力傳感器檢產(chǎn)生準停信號。）利用磁力傳感器檢產(chǎn)生準停信號。5.2 數(shù)控機床的主運動數(shù)控機床的主運動143. C軸控制與同步速度控制軸控制與同步速度控制 主軸的回轉(zhuǎn)位置（轉(zhuǎn)角）控制可進給伺服電機實現(xiàn)，也可以主軸的回轉(zhuǎn)位置（轉(zhuǎn)角）控制可進給伺服電機實現(xiàn)，也可以由主軸電機實現(xiàn)，此時主軸的位置（角度由主軸電機實現(xiàn)，此時主軸的位置（角度)由裝于主軸上（不由裝于主軸上（不是主軸電機）上的高分辨率編碼器檢測，主軸作為進給伺服軸是主軸電機）上的高分辨率編碼器檢測，主軸作為進給伺服軸工作。工作。對應對應Z軸的回轉(zhuǎn)軸（即繞主軸回轉(zhuǎn)）為軸的回轉(zhuǎn)軸（即繞主軸回轉(zhuǎn)）為C軸。軸。 C軸與進給軸（軸與進給軸（Z軸或軸或X

11、軸）聯(lián)動進行插補控制，可以實現(xiàn)軸）聯(lián)動進行插補控制，可以實現(xiàn)任意曲線的加工。如：螺紋，端面曲線，非圓柱或圓錐的異形任意曲線的加工。如：螺紋，端面曲線，非圓柱或圓錐的異形回轉(zhuǎn)表面等?；剞D(zhuǎn)表面等。C軸控制與同步速度控制的功能：軸控制與同步速度控制的功能：C軸的控制方式：軸的控制方式：5.2 數(shù)控機床的主運動數(shù)控機床的主運動155.2.4 電主軸電主軸 結構緊湊、效率高、噪聲低、振動小和精度高結構緊湊、效率高、噪聲低、振動小和精度高 具備精確的主軸定位及具備精確的主軸定位及C軸傳動功能。軸傳動功能。 易實現(xiàn)高速化，其動態(tài)精度和動態(tài)穩(wěn)定性更好。易實現(xiàn)高速化，其動態(tài)精度和動態(tài)穩(wěn)定性更好。 主軸運行平穩(wěn)，

12、使主軸軸承的壽命得到延長。主軸運行平穩(wěn)，使主軸軸承的壽命得到延長。 主軸組件的整機平衡、溫度控制和冷卻是關鍵。主軸組件的整機平衡、溫度控制和冷卻是關鍵。電主軸具有如下特點：電主軸具有如下特點：5.2 數(shù)控機床的主運動數(shù)控機床的主運動16（1）電主軸電機的類型電主軸電機的類型 根據(jù)電主軸內(nèi)裝式電機的控制方法根據(jù)電主軸內(nèi)裝式電機的控制方法普通交流變頻電主軸普通交流變頻電主軸結構簡單，成本低，但存在低結構簡單，成本低，但存在低速輸出功率不穩(wěn)的問題，難以滿足低速大扭矩的要求。速輸出功率不穩(wěn)的問題，難以滿足低速大扭矩的要求。交流伺服電主軸交流伺服電主軸特點：低速輸出性能好，可實現(xiàn)閉特點：低速輸出性能好，

13、可實現(xiàn)閉環(huán)控制，經(jīng)常用于加工中心等要求主軸定位或有環(huán)控制，經(jīng)常用于加工中心等要求主軸定位或有C軸功能傳軸功能傳動的數(shù)控機床。動的數(shù)控機床。根據(jù)電主軸內(nèi)裝式電機的輸出特性根據(jù)電主軸內(nèi)裝式電機的輸出特性恒轉(zhuǎn)矩電主軸恒轉(zhuǎn)矩電主軸轉(zhuǎn)矩是恒定的，輸出功率與轉(zhuǎn)速成正比。轉(zhuǎn)矩是恒定的，輸出功率與轉(zhuǎn)速成正比。適合于磨削及高速鉆削，電主軸的轉(zhuǎn)速越高，輸出功率越大。適合于磨削及高速鉆削，電主軸的轉(zhuǎn)速越高，輸出功率越大。5.2 數(shù)控機床的主運動數(shù)控機床的主運動17恒功率電主軸恒功率電主軸在低速段的輸出是恒轉(zhuǎn)矩，高速在低速段的輸出是恒轉(zhuǎn)矩，高速段則是恒功率。主要用于鏜、銑、車削等切削范圍廣、段則是恒功率。主要用于鏜、

14、銑、車削等切削范圍廣、工況變化大的場合。工況變化大的場合。（2） 解決電主軸的振動問題的措施解決電主軸的振動問題的措施電主軸的最高轉(zhuǎn)速：電主軸的最高轉(zhuǎn)速：一般在一般在10000/min以上，甚至以上，甚至高達高達60000100000r/min。電主軸的振動類型：電主軸的振動類型：電主軸的諧振、電磁振蕩和電主軸的諧振、電磁振蕩和機械振動。機械振動。關鍵問題：提高電主軸的動平衡。關鍵問題：提高電主軸的動平衡。5.2 數(shù)控機床的主運動數(shù)控機床的主運動18 電主軸上零件精密加工、裝配和調(diào)校。電主軸上零件精密加工、裝配和調(diào)校。 電主軸上機構必須遵守對稱性原則，鍵連接和螺紋連接電主軸上機構必須遵守對稱性

15、原則，鍵連接和螺紋連接在電主軸上是被禁止的。在電主軸上是被禁止的。 電主軸上的轉(zhuǎn)子應與主軸裝配后，以主軸、后軸徑為定電主軸上的轉(zhuǎn)子應與主軸裝配后，以主軸、后軸徑為定位支撐，配作轉(zhuǎn)子的精車工序。位支撐，配作轉(zhuǎn)子的精車工序。 在電機轉(zhuǎn)子的兩個端蓋上，對稱地加工在電機轉(zhuǎn)子的兩個端蓋上，對稱地加工1624個直徑略有個直徑略有不同的螺紋孔（不同的螺紋孔（M4或或M6），根據(jù)動平衡測試結果，旋入相），根據(jù)動平衡測試結果，旋入相應的動平衡螺釘并調(diào)節(jié)旋入深度，進行動平衡的調(diào)節(jié)，用應的動平衡螺釘并調(diào)節(jié)旋入深度，進行動平衡的調(diào)節(jié)，用環(huán)氧樹脂將這些螺釘固化。環(huán)氧樹脂將這些螺釘固化。主要措施：主要措施：5.2 數(shù)控機

16、床的主運動數(shù)控機床的主運動19（3 3）電主軸的散熱措施電主軸的散熱措施電主軸的熱源：電主軸的熱源：電動機的發(fā)熱和軸承的發(fā)熱。電動機的發(fā)熱和軸承的發(fā)熱。動機的發(fā)熱：采用外循環(huán)油水冷卻系統(tǒng)進行冷卻；動機的發(fā)熱：采用外循環(huán)油水冷卻系統(tǒng)進行冷卻；軸承的發(fā)熱：采用角接觸陶瓷軸承，滾珠用軸承的發(fā)熱：采用角接觸陶瓷軸承，滾珠用Si3N4Si3N4材料制成，材料制成，直徑比同規(guī)格球軸承小直徑比同規(guī)格球軸承小1/31/3；同時，采用強制循環(huán)油冷卻的；同時，采用強制循環(huán)油冷卻的方式對主軸軸承進行冷卻；方式對主軸軸承進行冷卻；設計電主軸組件時，電主軸上零件，最好采用同樣密度、設計電主軸組件時，電主軸上零件，最好采

17、用同樣密度、同樣比熱的材料，以保證整個電主軸組件運轉(zhuǎn)的熱平衡性。同樣比熱的材料，以保證整個電主軸組件運轉(zhuǎn)的熱平衡性。5.2 數(shù)控機床的主運動數(shù)控機床的主運動20（4 4）電主軸的支承電主軸的支承滾動軸承支承：滾動軸承支承：高速性能好，支承剛性好、價格適中、便高速性能好，支承剛性好、價格適中、便于維修更換的優(yōu)點，應用廣泛。高速精密電主軸一般采用于維修更換的優(yōu)點，應用廣泛。高速精密電主軸一般采用小鋼球精密角接觸球軸承。小鋼球精密角接觸球軸承。復合陶瓷軸承：復合陶瓷軸承：發(fā)展較快的一種支撐形式。其耐磨耐熱，能發(fā)展較快的一種支撐形式。其耐磨耐熱，能滿足在一些特殊工作條件下的要求，壽命是傳統(tǒng)軸承的數(shù)倍。

18、滿足在一些特殊工作條件下的要求，壽命是傳統(tǒng)軸承的數(shù)倍。氣壓和液壓的動、靜壓軸承支承，電磁懸浮軸承：氣壓和液壓的動、靜壓軸承支承，電磁懸浮軸承：其內(nèi)外圈其內(nèi)外圈小接觸，理論上壽命無限長，結構簡單并能達到很高的轉(zhuǎn)速。小接觸，理論上壽命無限長，結構簡單并能達到很高的轉(zhuǎn)速。電磁軸承價格較高，主要應用在超高速加工等高科技設備上，電磁軸承價格較高，主要應用在超高速加工等高科技設備上，而動、靜壓軸承在多種精密、高速設備中應用非常普遍。而動、靜壓軸承在多種精密、高速設備中應用非常普遍。5.2 數(shù)控機床的主運動數(shù)控機床的主運動21（5）潤滑方式潤滑方式油脂潤滑油脂潤滑、油霧潤滑油霧潤滑和和油氣潤滑油氣潤滑等。等

19、。 目前國際上最流行的是油氣潤滑。其原理是用微量泵定時目前國際上最流行的是油氣潤滑。其原理是用微量泵定時打出定量小油滴，經(jīng)通過凈化冷卻的干燥空氣潤滑每個軸承打出定量小油滴，經(jīng)通過凈化冷卻的干燥空氣潤滑每個軸承的潤滑點。的潤滑點。 潤滑系統(tǒng)先于主軸啟動而后于主軸停止運行。潤滑系統(tǒng)先于主軸啟動而后于主軸停止運行。 油霧潤滑、油氣潤滑時需注意壓縮空氣的干燥及潔凈程油霧潤滑、油氣潤滑時需注意壓縮空氣的干燥及潔凈程度。度。潤滑的注意事項：潤滑的注意事項：5.2 數(shù)控機床的主運動數(shù)控機床的主運動22（6 6）電主軸發(fā)展趨勢電主軸發(fā)展趨勢 高速度、高剛度、高精度、高可靠性；高速度、高剛度、高精度、高可靠性；

20、 高速大功率、低速大轉(zhuǎn)矩；高速大功率、低速大轉(zhuǎn)矩； 電主軸內(nèi)裝電機性能和形式多樣化；電主軸內(nèi)裝電機性能和形式多樣化； 軸承及其預載荷施加方式、潤滑方式多樣化；軸承及其預載荷施加方式、潤滑方式多樣化； 刀具接口提高刀具在高速下的應用性能；刀具接口提高刀具在高速下的應用性能； 電主軸的多功能和智能化。電主軸的多功能和智能化。5.2 數(shù)控機床的主運動數(shù)控機床的主運動23傳動系統(tǒng)對數(shù)控機床的影響：傳動系統(tǒng)對數(shù)控機床的影響： 傳動系統(tǒng)的剛度和慣量，影響進給系統(tǒng)的傳動系統(tǒng)的剛度和慣量，影響進給系統(tǒng)的穩(wěn)定穩(wěn)定性性和和靈敏度靈敏度。 傳動部件的精度與傳動系統(tǒng)的非線性，影響系傳動部件的精度與傳動系統(tǒng)的非線性，影

21、響系統(tǒng)的統(tǒng)的位置精度位置精度和和輪廓加工精度輪廓加工精度，在閉環(huán)系統(tǒng)中還，在閉環(huán)系統(tǒng)中還影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動24數(shù)控機床對機械傳動系統(tǒng)的要求：數(shù)控機床對機械傳動系統(tǒng)的要求： 剛度好；剛度好； 慣量小；慣量?。?間隙?。婚g隙?。?摩擦小。摩擦小。5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動255.3.1 數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)的基本結構數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)的基本結構進進給給傳傳動動系系統(tǒng)統(tǒng)組組成成傳動機構傳動機構傳動齒輪或同步帶傳動齒輪或同步帶運動變換機構運動變換機構絲杠螺母副、蝸桿蝸輪副、絲杠螺母副、蝸桿蝸輪副、 齒輪齒條副等齒輪齒條副

22、等導向機構導向機構滑動導軌、滾動導軌、靜壓導滑動導軌、滾動導軌、靜壓導 軌、軸承軌、軸承執(zhí)行件執(zhí)行件工作臺工作臺5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動26數(shù)控車床的進給傳動系統(tǒng)簡圖數(shù)控車床的進給傳動系統(tǒng)簡圖5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動275. 3 . 2 齒輪傳動副齒輪傳動副齒輪傳動設計主要考慮問題：齒輪傳動設計主要考慮問題：1齒輪副的傳動級數(shù)和速比分配齒輪副的傳動級數(shù)和速比分配 齒輪傳動的傳動級數(shù)和速比分配，一方面影響傳動齒輪傳動的傳動級數(shù)和速比分配，一方面影響傳動件的轉(zhuǎn)動慣量大小，同時還影響執(zhí)行件的傳動效率。件的轉(zhuǎn)動慣量大小，同時還影響執(zhí)行件的傳動效率。 增加傳動級數(shù)

23、，可以減小傳動慣量，但導致傳動裝增加傳動級數(shù)，可以減小傳動慣量，但導致傳動裝置的結構復雜，降低了傳動效率，增大噪聲，同時加置的結構復雜，降低了傳動效率，增大噪聲，同時加大了傳動間隙和摩擦損失，對伺服系統(tǒng)不利。大了傳動間隙和摩擦損失，對伺服系統(tǒng)不利。 5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動28 5.3.2 滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動29滾珠絲杠螺母副具有傳動效率高達滾珠絲杠螺母副具有傳動效率高達85%96%，約，約為一般滑動絲杠副的為一般滑動絲杠副的24倍；倍；啟動時無顫振，低速時無爬行；啟動時無顫振，低速時無爬行；靜、動摩擦系統(tǒng)幾乎相等；靜、

24、動摩擦系統(tǒng)幾乎相等；壽命長，磨損小、精度保持性好；壽命長，磨損小、精度保持性好；可預緊消隙，提高系統(tǒng)的剛度?？深A緊消隙，提高系統(tǒng)的剛度。滾珠絲杠螺母副特點：滾珠絲杠螺母副特點：5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動30 滾珠在循環(huán)過程中滾珠在循環(huán)過程中回珠時與絲杠脫離接回珠時與絲杠脫離接觸的結構；觸的結構； 采用弧形銅管形成采用弧形銅管形成滾珠返回通道，由彎滾珠返回通道，由彎管的端部引導滾珠；管的端部引導滾珠； 其工作圈數(shù)是其工作圈數(shù)是2.5圈圈或或3.5圈圈 ，12列。列。2. 滾珠絲杠螺母副的分類滾珠絲杠螺母副的分類（1） 外循環(huán)外循環(huán)絲桿5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動

25、31（2） 內(nèi)循環(huán)內(nèi)循環(huán)1-絲杠絲杠 2-螺母螺母 3-滾珠滾珠 4-反向器反向器 滾珠在循環(huán)過程滾珠在循環(huán)過程中始終與絲杠保持接中始終與絲杠保持接觸的結構。觸的結構。 采用圓柱凸鍵反采用圓柱凸鍵反向器實現(xiàn)滾珠循環(huán)，向器實現(xiàn)滾珠循環(huán)，反向器嵌入螺母內(nèi)。反向器嵌入螺母內(nèi)。 工作圈數(shù)是工作圈數(shù)是3列。列。5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動323滾珠絲杠螺母副軸向間隙調(diào)整滾珠絲杠螺母副軸向間隙調(diào)整 軸向間隙通常是指絲杠和螺母無相對轉(zhuǎn)動軸向間隙通常是指絲杠和螺母無相對轉(zhuǎn)動時，絲杠和螺母之間的最大軸向竄動量。時，絲杠和螺母之間的最大軸向竄動量。（1）雙螺母墊片調(diào)隙式）雙螺母墊片調(diào)隙式5.3 數(shù)

26、控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動33 （2）雙螺母齒差調(diào)隙式）雙螺母齒差調(diào)隙式1-內(nèi)齒輪內(nèi)齒輪 2-外齒輪外齒輪5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動344滾珠絲杠螺母副的支承方式滾珠絲杠螺母副的支承方式一端推力軸承結構一端推力軸承結構一端止推軸承，另一端向心球軸承結構一端止推軸承，另一端向心球軸承結構兩端止推軸承結構兩端止推軸承結構兩端止推軸承及向心球軸承結構兩端止推軸承及向心球軸承結構5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動355滾珠絲杠螺母副的潤滑與密封滾珠絲杠螺母副的潤滑與密封 毛氈圈密封。毛氈圈密封。毛氈圈的厚度為螺距的毛氈圈的厚度為螺距的23倍，而且倍，而且內(nèi)孔做成螺紋

27、的形狀，緊密地包住絲杠，并裝入螺母內(nèi)孔做成螺紋的形狀，緊密地包住絲杠，并裝入螺母或套筒兩端的槽孔內(nèi)?；蛱淄矁啥说牟劭變?nèi)。 耐油橡皮或尼龍材料密封。耐油橡皮或尼龍材料密封。為了避免密封圈增加滾為了避免密封圈增加滾珠絲杠副的摩擦阻力矩。可采用由硬質(zhì)塑料制成的非珠絲杠副的摩擦阻力矩?？刹捎糜捎操|(zhì)塑料制成的非接觸式迷宮密封圈，內(nèi)孔做成與絲杠螺紋滾道相反的接觸式迷宮密封圈，內(nèi)孔做成與絲杠螺紋滾道相反的形狀，并留有一定間隙。形狀，并留有一定間隙。（1）滾珠絲杠螺母副密封滾珠絲杠螺母副密封5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動36潤滑油。潤滑油。潤滑油通過注油孔注油。潤滑油通過注油孔注油。潤滑脂。潤滑

28、脂。一般在安裝過程中放進滾珠螺母的滾一般在安裝過程中放進滾珠螺母的滾道內(nèi)，為定期潤滑。道內(nèi)，為定期潤滑。（2）滾珠絲杠螺母副常用的潤滑滾珠絲杠螺母副常用的潤滑 良好的潤滑可提高耐磨性及傳動效率，從而保持良好的潤滑可提高耐磨性及傳動效率，從而保持傳動精度，延長使用壽命。傳動精度，延長使用壽命。5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動375.3.3 同步帶同步帶1. 構成：構成： 由梯形齒型帶與有齒帶輪組成。由梯形齒型帶與有齒帶輪組成。5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動38 無相對滑動，傳動比準確；無相對滑動，傳動比準確； 齒型帶薄而輕，慣量較小，可用于高速傳動，圓周速度可齒型帶薄而

29、輕，慣量較小，可用于高速傳動，圓周速度可達達40ms； 由于靠嚙合傳動，齒型帶不需太大的預緊力小，減小了軸由于靠嚙合傳動，齒型帶不需太大的預緊力小，減小了軸與軸承所受載荷，延長了齒型帶和其它零件的使用壽命；與軸承所受載荷，延長了齒型帶和其它零件的使用壽命； 因為嚙合傳動，小輪包角可減小，傳動比大可達因為嚙合傳動，小輪包角可減小，傳動比大可達1020，傳動功率可達傳動功率可達200KW，傳動效率可達，傳動效率可達98%左右；左右； 制造和安裝精度高，中心距要求嚴格。制造和安裝精度高，中心距要求嚴格。2 . 同步帶傳動與同步帶傳動與v帶傳動相比有以下特點：帶傳動相比有以下特點：5.3 數(shù)控機床的進

30、給運動數(shù)控機床的進給運動395.3.4 數(shù)控機床的導軌數(shù)控機床的導軌 要求其在高速進給時不發(fā)生振動，低速進給要求其在高速進給時不發(fā)生振動，低速進給時不出現(xiàn)爬行；時不出現(xiàn)爬行； 靈活性高，耐磨性好；靈活性高，耐磨性好； 可在重載荷下長期連續(xù)工作；可在重載荷下長期連續(xù)工作； 精度保持性好。精度保持性好。數(shù)控機床導軌的要求：數(shù)控機床導軌的要求：5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動40 1塑料滑動導軌塑料滑動導軌 摩擦系數(shù)小，且動、靜摩擦因數(shù)差很小，能摩擦系數(shù)小，且動、靜摩擦因數(shù)差很小，能防止低速爬行現(xiàn)象；防止低速爬行現(xiàn)象； 耐磨性，抗撕傷能力強；耐磨性，抗撕傷能力強； 加工性和化學穩(wěn)定性好，

31、工藝簡單，成本低；加工性和化學穩(wěn)定性好，工藝簡單，成本低； 有良好的自潤滑和抗震性，經(jīng)濟效益顯著等有良好的自潤滑和抗震性，經(jīng)濟效益顯著等特點。特點。（1）塑料導軌的特點：塑料導軌的特點：5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動41（2 ） 塑料滑動導軌的分類：塑料滑動導軌的分類： 貼塑導軌貼塑導軌1-床身 2-工作臺 3-下壓板 4-導軌軟帶 5-帖有塑料軟帶的鑲條5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動42 注塑導軌注塑導軌 用涂敷工藝或壓注成形工藝將塑料預先加用涂敷工藝或壓注成形工藝將塑料預先加在成鋸齒形的導軌上。在成鋸齒形的導軌上。 注塑導軌的材料是以環(huán)氧樹脂和二硫化鑰為注塑導軌

32、的材料是以環(huán)氧樹脂和二硫化鑰為基體，加入增塑劑，混合成膏狀為一組分，固基體，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份塑料，稱為環(huán)氧樹脂化劑為另一組分的雙組份塑料，稱為環(huán)氧樹脂耐磨涂料。耐磨涂料。5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動432滾動導軌滾動導軌 靈敏度高、摩擦系數(shù)?。ㄒ话阍陟`敏度高、摩擦系數(shù)小（一般在0.00250.005的的范圍內(nèi)）；范圍內(nèi)）； 動、靜摩擦系數(shù)基本相同，因而運動平穩(wěn)，不易動、靜摩擦系數(shù)基本相同，因而運動平穩(wěn)，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象；出現(xiàn)爬行現(xiàn)象； 定位精度高，重復定位誤差可達定位精度高，重復定位誤差可達0.2m；精度保；精度保持性好，壽命長。持性好，

33、壽命長。 滾動導軌抗振性能差，對防護要求高，結構復雜，滾動導軌抗振性能差，對防護要求高，結構復雜，制造比較困難，成本較高。制造比較困難，成本較高。滾動導軌的特點是：滾動導軌的特點是：5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動44滾動導軌常見結構類型：滾動導軌常見結構類型： 滾動導軌塊和直線滾動導軌。滾動導軌塊和直線滾動導軌。（1）滾動導軌塊）滾動導軌塊1-防護板防護板 2-端蓋端蓋 3-滾柱滾柱 4-導向片導向片 5-保持器保持器 6-本體本體5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動45（2）直線滾動導軌）直線滾動導軌 滾動導軌組件滾動導軌組件形式形式、結構、結構5.3 數(shù)控機床的進給運

34、動數(shù)控機床的進給運動46直線直線滾滾動動導軌導軌5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動47弧 形 滾 動 導 軌弧 形 滾 動 導 軌5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動48兩維直線滾動導軌兩維直線滾動導軌5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動49組成結構組成結構1、4、5、8-回珠（回柱）；回珠（回柱）；2、3、6、7-負載滾珠（滾柱）負載滾珠（滾柱）9-保持體保持體 10-端部密封墊端部密封墊 11-滑塊滑塊 12-導軌體導軌體5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動50 3靜壓導軌靜壓導軌1、4-濾油器濾油器 2-油泵油泵 3-溢流閥溢流閥 5-節(jié)流閥節(jié)流閥 6-

35、運動部件運動部件 7-固定部件固定部件 8-油箱油箱5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動51 5.3 .5 回轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)工作臺 分辨率高、定位精度高、運動平穩(wěn)、動作分辨率高、定位精度高、運動平穩(wěn)、動作迅速、轉(zhuǎn)臺剛性好；迅速、轉(zhuǎn)臺剛性好； 在多軸聯(lián)動實現(xiàn)曲線和曲面的加工時，回在多軸聯(lián)動實現(xiàn)曲線和曲面的加工時，回轉(zhuǎn)工作臺必須能進行連續(xù)的圓周進給運動。轉(zhuǎn)工作臺必須能進行連續(xù)的圓周進給運動。數(shù)控機床對回轉(zhuǎn)工作臺的要求：數(shù)控機床對回轉(zhuǎn)工作臺的要求：5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動521. 分度工作臺分度工作臺 分度工作臺只能實現(xiàn)分度運動。通常分度工作分度工作臺只能實現(xiàn)分度運動。通常

36、分度工作臺的運動只能限于某些規(guī)定的角度，不能實現(xiàn)任意臺的運動只能限于某些規(guī)定的角度，不能實現(xiàn)任意角度的分度。角度的分度。常用的定位方式：常用的定位方式： 銷定位、反靠定位、齒盤定位和鋼球定位等。銷定位、反靠定位、齒盤定位和鋼球定位等。立式數(shù)控回轉(zhuǎn)分度盤立式數(shù)控回轉(zhuǎn)分度盤5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動53 工作臺抬起。壓力油進入升降液壓缸工作臺抬起。壓力油進入升降液壓缸12下腔，下腔，帶動工作臺帶動工作臺9也向上抬起也向上抬起; 回轉(zhuǎn)分度。液壓馬達通過蝸輪蝸桿副回轉(zhuǎn)分度。液壓馬達通過蝸輪蝸桿副3、4和齒和齒輪副輪副5、6帶動工作臺帶動工作臺9進行分度回轉(zhuǎn)運動進行分度回轉(zhuǎn)運動; 工作

37、臺下降定位夾緊。壓力油進入升降液壓缸工作臺下降定位夾緊。壓力油進入升降液壓缸12上腔，推動活塞上腔，推動活塞8帶動工作臺下降帶動工作臺下降 。齒盤定位分度工作臺的結構與工作原理：齒盤定位分度工作臺的結構與工作原理：5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動542數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺能按數(shù)控系統(tǒng)的指令，帶動工數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺能按數(shù)控系統(tǒng)的指令，帶動工件實現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)運動。回轉(zhuǎn)速度是無級、連續(xù)可調(diào)件實現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)運動?；剞D(zhuǎn)速度是無級、連續(xù)可調(diào)的，同時，能實現(xiàn)任意角度的分度定位。的，同時，能實現(xiàn)任意角度的分度定位。 按控制的性質(zhì)可分為開環(huán)和閉環(huán)；按控制的性質(zhì)可分為開環(huán)和閉環(huán)； 按

38、應用范圍可分為立式和臥式。按應用范圍可分為立式和臥式。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的分類：數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的分類：5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動55立式數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺立式數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺可傾斜數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺可傾斜數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動56（2）閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺結構與工作原理）閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺結構與工作原理 閉環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺采用圓光柵或圓感應同步器，將實際閉環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺采用圓光柵或圓感應同步器，將實際轉(zhuǎn)動角度反饋至系統(tǒng)，與指令值進行比較，通過差值控制轉(zhuǎn)動角度反饋至系統(tǒng)，與指令值進行比較，通過差值控制回轉(zhuǎn)工作臺的運動，提高了圓周進給運動精度?；剞D(zhuǎn)工作臺的運動，提高

39、了圓周進給運動精度。 工作臺的連續(xù)圓周進給運動?；剞D(zhuǎn)工作臺由伺服電動工作臺的連續(xù)圓周進給運動?；剞D(zhuǎn)工作臺由伺服電動機機15驅(qū)動，通過齒輪驅(qū)動，通過齒輪14、16及蝸桿及蝸桿12、蝸輪、蝸輪13帶動工作帶動工作臺臺1回轉(zhuǎn)。工作臺的轉(zhuǎn)角位置由圓光柵回轉(zhuǎn)。工作臺的轉(zhuǎn)角位置由圓光柵9測量。測量。 工作臺的定位與夾緊。當控制系統(tǒng)發(fā)出夾緊指令時，液工作臺的定位與夾緊。當控制系統(tǒng)發(fā)出夾緊指令時，液壓缸壓缸5上腔進壓力油，活塞上腔進壓力油，活塞6向下移動，通過鋼球向下移動，通過鋼球8推開夾緊推開夾緊瓦瓦3和和4，從而將蝸輪，從而將蝸輪13夾緊。夾緊。5.3 數(shù)控機床的進給運動數(shù)控機床的進給運動575.4 數(shù)控機床的換刀運動數(shù)控機床的換刀運動5.4.1 自動換刀裝置的形式自動換刀裝置的形式 1回轉(zhuǎn)刀架換刀回轉(zhuǎn)刀架換刀四方刀架四方刀架58u 刀架始起刀架始起u 刀架壓緊刀架壓緊u 轉(zhuǎn)位油缸復位轉(zhuǎn)位油缸復位 u 發(fā)出信號換刀過程完成發(fā)出信號換刀過程完成 1 1）回轉(zhuǎn)刀架換刀過程）回轉(zhuǎn)刀架換刀過程5.4 數(shù)控機床的換刀運動數(shù)控機床的換刀運動592 2）更換主抽換刀）更換主抽換刀u 脫開主軸傳動；脫開主軸傳動；u 轉(zhuǎn)塔頭抬起；轉(zhuǎn)塔頭抬起；u 轉(zhuǎn)塔頭轉(zhuǎn)位；轉(zhuǎn)塔頭轉(zhuǎn)位；u 轉(zhuǎn)塔頭定位壓；轉(zhuǎn)塔頭定位壓；u 主軸傳動重新。主軸傳動重新。5.4 數(shù)控機床的換刀運動數(shù)控機床