數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)

2023/5/101第四章數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)

2023/5/102第四章數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)4.1概述4.2滾珠絲杠螺母副4.3導軌滑塊副4.4靜壓蝸桿—蝸輪條傳動4.5直線電動機傳動4.6進給傳動系統(tǒng)常見故障診斷及維修

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；

(2)減少運動慣量；

(3)高的傳動精度與定位精度；

(4)寬的進給調(diào)速范圍；

(5)無間隙傳動；

(6)響應速度要快;(7)穩(wěn)定性好、壽命長;(8)使用維護方便。4.1

概述2023/5/1044.2滾珠絲杠螺母副

一、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、可預緊、運動平穩(wěn)、壽命長、低噪音等優(yōu)點。2023/5/105二、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。（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)。（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)

2023/5/106三、滾珠絲杠副的預緊

滾珠絲杠副預緊的目的是為了消除絲杠與螺母之間的間隙和施加預緊力，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。2023/5/107（1）修磨墊片消隙式通過調(diào)整墊片厚度使左右兩螺母產(chǎn)生軸向位移，即可消除絲杠螺母間的間隙并產(chǎn)生預緊力。（2）鎖緊雙螺母消隙式用兩個鎖緊螺母調(diào)整絲杠螺母的預緊量。

2023/5/108（3）齒差消隙式在兩個螺母的凸緣上各制有圓柱外齒輪，分別與緊固在螺母座兩端的內(nèi)齒圈相嚙合，其齒數(shù)分別為和，并相差一個齒。調(diào)整時，先取下內(nèi)齒圈，讓兩個螺母相對于螺母座同方向轉(zhuǎn)動一個齒（則螺母1沿軸向移動，螺母2移動），然后插上內(nèi)齒輪，再將內(nèi)齒輪緊固，則兩個螺母便產(chǎn)生相對軸向位移，位移量為（為絲杠導程）。

2023/5/109四、滾珠絲杠副的應用

（一）滾珠絲杠副的支承

常見安裝方式有以下四種情況:(1)固定—自由適用于低轉(zhuǎn)速，中精度，短軸向絲杠。(2)支承—支承適用于中等轉(zhuǎn)速，中精度。(3)固定—支承適用于中等轉(zhuǎn)速、高精度。(4)固定—固定適用于高轉(zhuǎn)速、高精度。

2023/5/1010（二）滾珠絲杠副的選擇方法

選用要點：應該根據(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。

2023/5/1011（三）滾珠絲杠副的驗算（1）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。（2）臨界轉(zhuǎn)速驗算應校核絲杠軸的轉(zhuǎn)速與絲杠自身的自振頻率是否接近，如果很接近，會導致強迫共振，影響機床正常工作。應根據(jù)有關(guān)計算公式進行的校核。（3）壽命驗算滾珠絲杠副的壽命，主要是指疲勞壽命。

2023/5/1012（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。

FANUC公司伺服電機帶制動器的示意圖。機床工作時，在制動器線圈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，在彈簧恢復力作用下，齒輪8、9嚙合，齒輪9與電機端蓋為一體，故與電機軸聯(lián)接的絲杠得到制動，這種電磁制動器裝在電機殼內(nèi)，與電機形成一體化的結(jié)構(gòu)。2023/5/1013（五）滾珠絲杠副的潤滑及防護裝置

潤滑方式主要有以下兩種：潤滑脂、潤滑油。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。

2023/5/1014五、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，如加大絲杠的導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程增大后所帶來的軸向剛度和承載能力的下降;將實心絲杠改為空心的;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;采用滾珠絲杠固定等.

2023/5/1015一、數(shù)控機床對導軌滑塊副的要求(1)導向精度高(2)耐磨性好(3)剛度大(4)良好的磨擦特性

4.3導軌滑塊副2023/5/1016二、導軌副的分類

導軌副按接觸面的摩擦性質(zhì)可以分為滑動導軌、靜壓導軌和滾動導軌。(1)滑動導軌特點:摩擦特性好、耐磨性好、運動平穩(wěn)、工藝性好、速度較低.

滑動導軌分為金屬對金屬的一般類型的導軌和金屬對塑料的塑料導軌兩類。2023/5/10172、靜壓導軌液體靜壓導軌指壓力油通過節(jié)流器進入兩相對運動的導軌面，所形成的油膜使兩導軌面分開，保證導軌面在液體摩擦狀態(tài)下工作。3、滾動導軌摩擦系數(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)構(gòu)復雜、防護要求較高。

2023/5/1018三、滾動導軌的結(jié)構(gòu)

(1)滾動導軌的結(jié)構(gòu)滾動直線導軌副為四方向等載荷帶球保持器型滾動直線導軌，是較常見的一種導軌副。圖中1是支承導軌，上面裝有滑塊8，在滑塊8中裝有4組滾珠，在支承導軌和滑塊間的直線滾道內(nèi)滾動。當滾珠3滾動到滑塊的端面時，經(jīng)擋板6由回珠孔返回另一端，從而循環(huán)工作。其中4為保持架，2為側(cè)面密封墊。密封墊5是用來防止灰塵進入導軌。9為潤滑油嘴，可從此注入潤滑油。滾珠3之間用保持器7分開，滾珠之間不發(fā)生碰撞，降低了導軌副中在運動中產(chǎn)生的噪音，稱之為低噪音型滾動直線導軌。2023/5/1019四、滾動導軌的載荷、壽命計算（一）載荷計算滾動導軌所承受的載荷，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。202兵3/4偽/2920（二）慨壽命計鬼算滾動直線但導軌副的幻玉壽命計算似公式為：L—額定壽命（km）C—額定動載荷F—工作載荷—硬度系數(shù)

—溫度系數(shù)—接觸系數(shù)

—精度系數(shù)—載荷系數(shù)202首3/4緩/2921滾動導軌塞塊壽命計趁算的公式系為：如果壽步命以h計算，式中——行程長度紀（m）——每分鐘往炸復次數(shù)如已選定育滾動導軌勢的型號，腰即已知C，可據(jù)悅此計算騎預期壽門命；如證給定預君期壽命壯，可由Lh計算L，再計算療額定動載怕荷C，據(jù)此遙選定導吩軌的型矩號。2023努/4/2睛922五、滾洗動導軌意的安裝犯、預緊滾動直線小導軌副的安裝固定模方式主要有螺藏栓固定、醫(yī)壓板固定軌、定位銷亡固定和斜戚楔塊固定蛋。在實際紹使用中，荒通常是兩笨根導軌成恥隊使用，脾其中一條剃為基準導路軌，通過賴對基準導喇軌的正確棟安裝，以彈保證運動義部件相對趕于支承元峰件的正確牧導向。預緊是未為了提戲高滾動鏟導軌的漫剛度。券預緊可膀提高接斗觸剛度膊和消除炮間隙；思在立式掃導軌上括，預緊令可防止忽滾動體旦脫落和坦歪斜?；Ｒ姷膲烆A緊方柿式有采雷用過盈蟻配合和葵調(diào)整法閘兩種。2023混/4/2任923一、傳動筋原理靜壓蝸桿—蝸輪齒桿條是一種蘇精密傳領(lǐng)動副，炕用于將擾回轉(zhuǎn)運北動轉(zhuǎn)變啊為直線散位移。4.4靜壓蝸桿—蝸輪條嚇傳動2023湯/4/2介924流體靜壓貧蝸桿蝸輪慕齒條機構(gòu)鍬是在蝸桿縱和蝸輪齒訴條的嚙合莊面間注入帳一層高剛綿度的吸振旅油膜使兩胸嚙合面間開成為液體膠摩擦。這疊層油膜不仁但從根本調(diào)上解決了戲傳動副的鎮(zhèn)磨損問題鍬，而且減撐小了傳動拘件的制造繁誤差對傳泰動精度的喊影響，從維而起到平棵均誤差的嚷作用。流體靜三壓蝸桿幟蝸輪齒醒條的工作原理悲圖中油腔開暗在蝸輪上媽，用毛細芳管節(jié)流的蟲定壓供油拿方式給該殃機構(gòu)提供跪壓力油。際從液壓泵籃輸出的壓欄力油，經(jīng)謹過蝸桿螺藝紋內(nèi)的毛女細管節(jié)流足器，分別啟進入蝸桿—蝸輪齒條紐奉的兩側(cè)面鈔油腔內(nèi)，竟然后經(jīng)過庸嚙合面之孝間的間隙怠，再進入盛齒頂與齒渡根的間隙答，壓力降燈為零，流扔回油箱。202蚊3/4厘/2925二、傳動部方案蝸桿—蝸輪齒陰條機構(gòu)辟常用的擇傳動方致案有以昏下兩種塞：（1）蝸桿箱固訪定，蝸輪齒屢條固定在垮運動件上煎。這種傳壯動方案用痕于龍門式福銑床的移平動工作臺脊進給驅(qū)動秤機構(gòu)中。（2）蝸輪齒條新固定，蝸桿倡箱固定洋在運動萬件上。晉這樣行養(yǎng)程長度摟可大大首超過運辟動部件望的長度溝。這種俘方案常晌用于橋右式鏜銑補床橋架拋進給驅(qū)盼動機構(gòu)徑中。202屑3/4灣/2926直線電挽動機可怨以分為接步進直被線電動末機、直隱流直線說電動機暑和交流暖直線電果動機三衰大類。英在機床航上主要垮使用交餅流直線吉電動機愚。在勵磁方蘋式上，交厲流直線電圍動機可以奴分為永磁(同步)式和感帽應(異步)式兩種喘。4.5直線電動抗機傳動2023謝/4/2曲927一、直線夾電動機的籌工作原理直線電動析機的工作稱原理與旋轉(zhuǎn)遇電動機寺沒有本涼質(zhì)區(qū)別酷，可將腹其視為等旋轉(zhuǎn)電達動機沿石圓周方目向拉伸紫展平的枯產(chǎn)物，型對應于姻旋轉(zhuǎn)電異動機的旋定子部鄙分，稱就為直線健電動機覽的初級猾；對應須于旋轉(zhuǎn)緒電動機唇的轉(zhuǎn)子數(shù)部分，招稱為直昨線電動灶機的次寶級。當鼻多相交質(zhì)變電流亂通過多北相對稱嗽繞組時板，就會遣在直線屑電動機蛙初級和午次級之手間的氣味隙中產(chǎn)令生一個下行波磁活場，從五而使初碗級和次傲級之間婦相對移宮動。當斗然，二羨者之間其也存在甩下一個斤垂直力蘇，可以葛是吸引蠅力，也宏可以是叉推斥力巷。202拔3/4魂/2928二、直爆線電動綠機的特代點1、優(yōu)點（1）高吼速響應（2）精度（3）動騎剛度高（4）速度槐快、加減仆速過程短（5）行程迎長度不受柔限制（6）運動樓噪音低（7）效率殼高2023喇/4/2僑9292、缺點(1)效率低、捷功耗大、籌結(jié)構(gòu)尺寸臘和自重相即對較大;(2)無機械毯連接或餓嚙合，運不具自賞鎖能力椒，設(shè)計堵和使用奸中應注桂意考慮廟外加制盡動措施,特別是柏在垂直汪軸進給鍛系統(tǒng)應訪用中；(3)對運動載詞荷較敏感倦，所以當議負荷變化太大時，需芽要重新整污定系統(tǒng);(4)磁鐵(或線圈)對電動機辜部件的吸姑力很大，補因此應注澡意選擇導夢軌和設(shè)計洪滑架結(jié)構(gòu)晃，并注意漸解決磁鐵芽吸引金屬根顆粒的問姑題；(5)工作過程棋溫升高，礎(chǔ)要求強冷藍卻。2023顆/4/2挖930例舉了絲杠、導軌在使用過喊程中常見嫌的的故障接、故障原料因及維修關(guān)方法。4.6進給傳動押系統(tǒng)常見繁故障診斷恩及維修2023發(fā)/4/2凱931滾珠絲濁杠螺母貴副2023鄰/4/2葡932外循環(huán)去回流方侄式望內(nèi)循環(huán)錢回流方緊式202荒3/4盤/2933螺母墊片絲杠FmFm伸張預緊墊片結(jié)構(gòu)疫消隙2023負/4/2簽9341234567鎖緊雙螺母消隙式1、7-螺母2-返向器3-滾珠4-絲杠5-墊圈6-圓螺母202李3/4拳/2935螺母1螺母2螺母座內(nèi)齒圈齒差調(diào)隙式202平3/4批/2936危險轉(zhuǎn)速（臨界轉(zhuǎn)速）固定危險軸向載荷（容許軸向載荷）自由202癢3/4占/2937支承危險轉(zhuǎn)速（臨界轉(zhuǎn)速）危險軸向載荷（容許軸向載荷）支承202質(zhì)3/4住/2938支承危險轉(zhuǎn)速（臨界轉(zhuǎn)速）危險軸向載荷（容許軸向載荷）固定202棍3/4欄/2939危險轉(zhuǎn)速（臨界轉(zhuǎn)速）危險軸向載荷（容許軸向載荷）固定（d）固定2023遇/4/2蜜940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2023而/4/2惕941滑動導盒軌202鵝3/4敗/2942滾動導誤軌2023議/4/2才94312578945°45°45°45°6直線滾動導軌保持器202坑3/4俘/2944滾動直線導軌副的安裝固定方式螺釘固定定位銷固定工作臺工作臺工作臺工作臺床體床體床體床體壓板固定楔形塊定位202厚3/4尼/2945蝸桿-蝸輪齒條傳動機構(gòu)1-蝸輪2-蝸桿齒條202爛3/4研/2946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202粘3/4愿/2947進給運動蝸桿箱固定式1-蝸輪齒條2-聯(lián)軸器3-進給箱4-電動機5-蝸桿202拔3/4狐/2948進給運動蝸桿箱移動式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202摩3/4址/2949次級初級

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2023計/4/2片950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加載荷過大調(diào)整軸向間隙和預加載荷絲杠與導軌不平行調(diào)整絲杠支座位置，使絲杠與導軌平行螺母軸線與導軌不平行調(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，涂上潤滑脂滾珠絲杠揪常見故障織、故障原秀因及維修慘方法202阿3/4作/2951故障現(xiàn)象故

障

原

因維

修

方

法導軌研傷機床經(jīng)長時間使用，地基與床身水平度有變化，使導軌局部單位面積負荷過大定期進行床身導軌