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數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)第1頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月第四章數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)4.1概述4.2滾珠絲杠螺母副4.3導(dǎo)軌滑塊副4.4靜壓蝸桿—蝸輪齒條傳動(dòng)4.5預(yù)加載荷雙齒輪齒條
4.6直線電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)4.7進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)常見故障診斷及維修2023/7/132第2頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
為確保數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性等,對(duì)機(jī)械傳動(dòng)裝置提出如下要求:
(1)減少摩擦阻力;
(2)減少運(yùn)動(dòng)慣量;
(3)高的傳動(dòng)精度與定位精度;
(4)寬的進(jìn)給調(diào)速范圍;
(5)無(wú)間隙傳動(dòng);
(6)響應(yīng)速度要快;(7)穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng);(8)使用維護(hù)方便。4.1概述2023/7/133第3頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月4.2滾珠絲杠螺母副
4.2.1滾珠絲杠螺母副概述
滾珠絲杠螺母副(簡(jiǎn)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(dòng)元件的絲杠副,是直線運(yùn)動(dòng)與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能相互轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)裝置。當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí),滾珠在滾道內(nèi)既自轉(zhuǎn)又沿滾道循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng),因而迫使螺母(或絲杠)軸向移動(dòng)。與傳統(tǒng)絲杠相比,滾珠絲杠螺母副具有高傳動(dòng)精度、高效率、高剛度、可預(yù)緊、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、低噪音等優(yōu)點(diǎn)。2023/7/134第4頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月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。(1)外循環(huán)滾珠在循環(huán)過程中有時(shí)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(diǎn)為螺母外徑小,可進(jìn)行微型設(shè)計(jì),無(wú)噪音高速傳送。管循環(huán)式如圖4.1(b)所示。其特點(diǎn)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(diǎn)為適合導(dǎo)程大的應(yīng)用場(chǎng)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)(圖4.2)
2023/7/135第5頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月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(dòng)精度和軸向剛度。在數(shù)控機(jī)床進(jìn)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。(1)雙螺母預(yù)緊(D預(yù)緊)如圖4.3(a)所示。(2)彈簧式雙螺母預(yù)緊(J預(yù)緊)如圖4.3(b)所示。(3)偏移預(yù)緊(Z預(yù)緊)如圖4.3(c)所示。(4)超規(guī)滾珠預(yù)緊(P預(yù)緊)如圖4.3(d)所示。
2023/7/136第6頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月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(duì)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(shí)應(yīng)滿足以下要求:(1)滾珠絲杠螺母副相對(duì)工作臺(tái)不能有軸向竄動(dòng)。(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(jìn)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—自由圖4.6(a)適用于低轉(zhuǎn)速,中精度,短軸向絲杠。
(2)兩端支承圖4.6(b)適用于中等轉(zhuǎn)速,中精度。
(3)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。
2023/7/137第7頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
(二)滾珠絲杠副的選擇方法選用要點(diǎn):應(yīng)該根據(jù)機(jī)床的精度要求來(lái)選用滾珠絲杠副的精度,根據(jù)機(jī)床的載荷來(lái)選定絲杠的直徑,并且要驗(yàn)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(jí)的選擇:滾珠絲杠副的精度將直接影響數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸的定位精度。普通精度的數(shù)控機(jī)床,一般可選用D級(jí),精密級(jí)數(shù)控機(jī)床選用C級(jí)精度的滾珠絲杠副。
2023/7/138第8頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
(三)滾珠絲杠副的驗(yàn)算當(dāng)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(jìn)行扭轉(zhuǎn)剛度、臨界轉(zhuǎn)速和壽命的驗(yàn)算校核。圖4.7
為某公司提供的滾珠絲杠副的計(jì)算流程。(1)剛度驗(yàn)算剛度驗(yàn)算就是校驗(yàn)絲杠在額定軸向(扭轉(zhuǎn))載荷作用下,執(zhí)行件的失動(dòng)量。(2)臨界轉(zhuǎn)速驗(yàn)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(huì)導(dǎo)致強(qiáng)迫共振,影響機(jī)床正常工作。應(yīng)根據(jù)有關(guān)計(jì)算公式進(jìn)行的校核。(3)壽命驗(yàn)算滾珠絲杠副的壽命,主要是指疲勞壽命。
2023/7/139第9頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
(四)制動(dòng)裝置目前常見的有機(jī)械式和電氣式兩種。電氣方式制動(dòng)是采用電磁制動(dòng)器,而且這種制動(dòng)器就做在電機(jī)內(nèi)部。
圖4.8為FANUC公司伺服電機(jī)帶制動(dòng)器的示意圖。如圖4.9所示為數(shù)控臥式銑鏜床主軸箱進(jìn)給絲杠示意圖。2023/7/1310第10頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
(五)滾珠絲杠副的潤(rùn)滑及防護(hù)裝置潤(rùn)滑方式主要有潤(rùn)滑脂和潤(rùn)滑油兩種。潤(rùn)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(shí)螺母內(nèi)部已加注潤(rùn)滑脂。而潤(rùn)滑油的給油量隨行程、潤(rùn)滑油的種類、使用條件等的不同而不同。2023/7/1311第11頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月4.2.5滾珠絲杠副的發(fā)展趨勢(shì)
高速加工用的進(jìn)給滾珠絲杠要采取改進(jìn)措施:(1)加大絲杠的導(dǎo)程和增加螺紋的頭數(shù);(2)將實(shí)心絲杠改為空心的;(3)減少熱影響;(4)采用滾珠絲杠固定。
2023/7/1312第12頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月4.3.1數(shù)控機(jī)床對(duì)導(dǎo)軌滑塊副的要求
(1)導(dǎo)向精度高。導(dǎo)向精度是指機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的軌跡與機(jī)床的相關(guān)基準(zhǔn)面的相互位置的準(zhǔn)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。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(rùn)滑和防護(hù)。
(3)剛度大
(4)良好的磨擦特性。;動(dòng)靜磨擦系數(shù)盡量接近,使運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),低速無(wú)爬行。
4.3導(dǎo)軌滑塊副2023/7/1313第13頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月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(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌。
1.滑動(dòng)導(dǎo)軌滑動(dòng)導(dǎo)軌分為金屬對(duì)金屬的一般類型的導(dǎo)軌和金屬對(duì)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(jìn)入兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌是在導(dǎo)軌面間放置滾珠、滾柱、滾針等滾動(dòng)體,使導(dǎo)軌面間的摩擦為滾動(dòng)摩擦,其與普通滑動(dòng)導(dǎo)軌的性能比較見表4-1,滾動(dòng)導(dǎo)軌具有運(yùn)動(dòng)靈敏度高、定位精度高、精度保持性好和維修方便的優(yōu)點(diǎn)。圖4.11為直線滾動(dòng)導(dǎo)軌外形圖。2023/7/1314第14頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
滾動(dòng)導(dǎo)軌副按結(jié)構(gòu)形式可分為滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾柱導(dǎo)軌塊兩種。其中滾動(dòng)導(dǎo)軌多用于中、小型數(shù)控機(jī)床中。滾動(dòng)導(dǎo)軌副按形狀可分為直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副、圓弧滾動(dòng)導(dǎo)軌副。其中圓弧滾動(dòng)導(dǎo)軌副可以實(shí)現(xiàn)任意直徑大小圓弧或圓周運(yùn)動(dòng),克服了用軸承或滾動(dòng)支承等設(shè)備加工而帶來(lái)的尺寸限制。直線滾動(dòng)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(dòng)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(yùn)行時(shí)發(fā)熱量大大降低,運(yùn)行穩(wěn)定,也實(shí)現(xiàn)導(dǎo)軌副的高速、高精度運(yùn)動(dòng)。2023/7/1315第15頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月4.3.3滾動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)
滾動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)直線滾動(dòng)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(dòng)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(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的噪音,稱之為低噪音型滾動(dòng)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(fù)載能力。還可以通過增加滾道的數(shù)目來(lái)提高負(fù)載能力,如六滾道型滾動(dòng)導(dǎo)軌。2023/7/1316第16頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月4.3.4滾動(dòng)導(dǎo)軌的載荷、壽命計(jì)算滾動(dòng)導(dǎo)軌的選用流程如圖4.15
所示。
1.載荷計(jì)算滾動(dòng)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(dòng)的重心和受力點(diǎn)的位置、移動(dòng)導(dǎo)軌牽引力的作用點(diǎn)、起動(dòng)及停止時(shí)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(jì)算。
2.壽命計(jì)算直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的壽命計(jì)算公式為:F—工作載荷—硬度系數(shù)見表4-3
—溫度系數(shù)表4-4所示
—接觸系數(shù)見表4-5
—精度系數(shù)表4-6所示
—載荷系數(shù)見表4-72023/7/1317第17頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
滾動(dòng)導(dǎo)軌塊壽命計(jì)算的公式為:
如果壽命以h計(jì)算,式中——行程長(zhǎng)度(m)
——每分鐘往復(fù)次數(shù)如已選定滾動(dòng)導(dǎo)軌的型號(hào),即已知C,可據(jù)此計(jì)算預(yù)期壽命;如給定預(yù)期壽命,可由Lh計(jì)算L,再計(jì)算額定動(dòng)載荷C,據(jù)此選定導(dǎo)軌的型號(hào)。
2023/7/1318第18頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月4.3.5滾動(dòng)導(dǎo)軌的安裝與調(diào)整
1.滾動(dòng)導(dǎo)軌的導(dǎo)軌塊安裝滾動(dòng)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(dòng)導(dǎo)軌塊,用來(lái)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(dòng)導(dǎo)軌的寬式安裝,上下左右都用滾動(dòng)導(dǎo)軌塊,圖中1、2是彈簧墊或調(diào)整墊,用來(lái)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。
2023/7/1319第19頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
導(dǎo)軌安裝步驟如下:(1)將導(dǎo)軌基準(zhǔn)面緊靠機(jī)床裝配表面的側(cè)基面,對(duì)準(zhǔn)螺孔,將導(dǎo)軌輕輕地用螺栓予以固定。(2)上緊導(dǎo)軌側(cè)面的頂緊裝置,使導(dǎo)軌基準(zhǔn)側(cè)面緊緊靠貼床身的側(cè)面。(3)按表4-8
的參考值,用力矩扳手?jǐn)Q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:(1)將工作臺(tái)置于滑塊座的平面上,并對(duì)準(zhǔn)安裝螺釘孔,輕輕地壓緊。(2)擰緊基準(zhǔn)側(cè)滑塊座側(cè)面的壓緊裝置,使滑塊座基準(zhǔn)側(cè)面緊緊靠貼工作臺(tái)的側(cè)基面。(3)按對(duì)角線順序擰緊基準(zhǔn)側(cè)和非基準(zhǔn)側(cè)滑塊座上各個(gè)螺釘。2023/7/1320第20頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月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(dòng)導(dǎo)軌上。如圖4.21(a)所示為等厚度鑲條調(diào)整間隙,全長(zhǎng)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(lái)調(diào)整間隙,在螺釘?shù)闹c(diǎn)有撓曲。如圖4.21(b)所示斜鑲條,全長(zhǎng)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(lái)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(yùn)動(dòng)部件上。如圖4.23所示滾動(dòng)導(dǎo)軌調(diào)整實(shí)例,鑲條1固定不動(dòng),滾動(dòng)導(dǎo)軌塊2固定在鑲條4上。
2023/7/1321第21頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月3.滾動(dòng)導(dǎo)軌調(diào)整要求加工中心上使用的直線滾動(dòng)導(dǎo)軌一般選用精密級(jí)(D級(jí))。安裝直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的安裝基面精度,必須等于或高于導(dǎo)軌精度。(1)安裝精密級(jí)直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的安裝基面,平面度一般取0.0lmm以下。(2)安裝基面兩側(cè)定位面之間的平行度取0.015mm左右。(3)側(cè)定位面對(duì)底平面安裝面的垂直度為0.005mm。2023/7/1322第22頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月4.4.1傳動(dòng)原理
靜壓蝸桿—蝸輪齒條(圖4.24)是一種精密傳動(dòng)副,用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€位移。流體靜壓蝸桿蝸輪齒條機(jī)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(dòng)副的磨損問題,而且減小了傳動(dòng)件的制造誤差對(duì)傳動(dòng)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(xì)管節(jié)流的定壓供油方式給該機(jī)構(gòu)提供壓力油。4.4靜壓蝸桿—蝸輪條傳動(dòng)2023/7/1323第23頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月4.4.2傳動(dòng)方案
蝸桿—蝸輪齒條機(jī)構(gòu)常用的傳動(dòng)方案有以下兩種:(1)蝸桿箱固定(圖4.26),蝸輪齒條固定在運(yùn)動(dòng)件上。這種傳動(dòng)方案用于龍門式銑床的移動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中。(2)蝸輪齒條固定(圖4.27),蝸桿箱固定在運(yùn)動(dòng)件上。這樣行程長(zhǎng)度可大大超過運(yùn)動(dòng)部件的長(zhǎng)度。這種方案常用于橋式鏜銑床橋架進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中。
2023/7/1324第24頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
工作行程很大的大型數(shù)控機(jī)床通常采用齒輪齒條來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給力不大時(shí),可以采用類似于圓柱齒輪傳動(dòng)中的雙薄片齒輪結(jié)構(gòu),通過錯(cuò)齒的方法來(lái)消除間隙;當(dāng)進(jìn)給力較大時(shí),通常采用雙厚齒輪的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)(圖4.28)。當(dāng)進(jìn)給力較大時(shí),通常采用雙厚齒輪的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。4.5預(yù)加載荷雙齒輪齒條2023/7/1325第25頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月4.6直線電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)
4.6.1直線電動(dòng)機(jī)的工作原理
直線電動(dòng)機(jī)的工作原理(圖4.29)與旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)沒有本質(zhì)區(qū)別,可將其視為旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)沿圓周方向拉伸展平的產(chǎn)物,對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的定子部分,稱為直線電動(dòng)機(jī)的初級(jí);對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子部分,稱為直線電動(dòng)機(jī)的次級(jí)。當(dāng)多相交變電流通過多相對(duì)稱繞組時(shí),就會(huì)在直線電動(dòng)機(jī)初級(jí)和次級(jí)之間的氣隙中產(chǎn)生一個(gè)行波磁場(chǎng),從而使初級(jí)和次級(jí)之間相對(duì)移動(dòng)。當(dāng)然,二者之間也存在下一個(gè)垂直力,可以是吸引力,也可以是推斥力。
2023/7/1326第26頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月4.6.2直線電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)在機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中,采用直線電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)與原旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的最大區(qū)別是取消了從電動(dòng)機(jī)到工作臺(tái)(拖板)之間的機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié),把機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度縮短為零,因而這種傳動(dòng)方式又被稱為“零傳動(dòng)”。正是由于這種“零傳動(dòng)”方式,帶來(lái)了原旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式無(wú)法達(dá)到的性能指標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)。
1、優(yōu)點(diǎn)(1)高速響應(yīng)(2)精度(3)動(dòng)剛度高(4)速度快、加減速過程短(5)行程長(zhǎng)度不受限制(6)運(yùn)動(dòng)噪音低(7)效率高
2023/7/1327第27頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月2、缺點(diǎn)
(1)效率低、功耗大、結(jié)構(gòu)尺寸和自重相對(duì)較大;(2)無(wú)機(jī)械連接或嚙合,不具自鎖能力,設(shè)計(jì)和使用中應(yīng)注意考慮外加制動(dòng)措施,特別是在垂直軸進(jìn)給系統(tǒng)應(yīng)用中;
(3)對(duì)運(yùn)動(dòng)載荷較敏感,所以當(dāng)負(fù)荷變化大時(shí),需要重新整定系統(tǒng);
(4)磁鐵(或線圈)對(duì)電動(dòng)機(jī)部件的吸力很大,因此應(yīng)注意選擇導(dǎo)軌和設(shè)計(jì)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(qiáng)冷卻。
2023/7/1328第28頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
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4.7進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)常見故障診斷及維修2023/7/1329第29頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)常見維修實(shí)例如下:
例1:電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器松動(dòng)的故障維修故障現(xiàn)象:一臺(tái)數(shù)控車床,加工零件時(shí),常出現(xiàn)徑向尺寸忽大忽小的故障。
例2:導(dǎo)軌潤(rùn)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(rùn)滑不足。
例3:行程終端產(chǎn)生明顯的機(jī)械振動(dòng)故障維修故障現(xiàn)象:某加工中心運(yùn)行時(shí),工作臺(tái)X軸方向位移接近行程終端過程中產(chǎn)生明顯的機(jī)械振動(dòng)故障,故障發(fā)生時(shí)系統(tǒng)不報(bào)警。
例4:電動(dòng)機(jī)過熱報(bào)警的維修故障現(xiàn)象:X軸電動(dòng)機(jī)過熱報(bào)警2023/7/1330第30頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
例5:移動(dòng)過程中產(chǎn)生機(jī)械干涉的故障維修故障現(xiàn)象:某加工中心采用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌,安裝后用扳手轉(zhuǎn)動(dòng)滾珠絲杠進(jìn)行手感檢查,發(fā)現(xiàn)工作臺(tái)X軸方向移動(dòng)過程中產(chǎn)生明顯的機(jī)械干涉故障,運(yùn)動(dòng)阻力很大。
例6:滾珠絲杠螺母松動(dòng)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(jī)床Z軸運(yùn)行(方滑枕為Z軸)抖動(dòng),瞬間即出現(xiàn)123號(hào)報(bào)警;機(jī)床停止運(yùn)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(yùn)行九個(gè)月后,發(fā)生Z軸方向加工尺寸不穩(wěn)定,尺寸超差且無(wú)規(guī)律,CRT及伺服放大器無(wú)任何報(bào)警顯示。2023/7/1331第31頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
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(bào)警,即Y軸移動(dòng)中的位置偏差量大于設(shè)定值而報(bào)警。
例9:絲杠竄動(dòng)引起的故障維修故障現(xiàn)象:TH6380臥式加工中心,啟動(dòng)液壓系統(tǒng)后,手動(dòng)運(yùn)行Y軸時(shí),液壓系統(tǒng)自動(dòng)中斷,CRT顯示報(bào)警,驅(qū)動(dòng)失效,其它各軸正常。2023/7/1332第32頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1333第33頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月滾珠絲杠螺母副2023/7/1334第34頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月外循環(huán)回流方式內(nèi)循環(huán)回流方式
2023/7/1335第35頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月危險(xiǎn)轉(zhuǎn)速(臨界轉(zhuǎn)速)固定危險(xiǎn)軸向載荷(容許軸向載荷)自由2023/7/1336第36頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月支承危險(xiǎn)轉(zhuǎn)速(臨界轉(zhuǎn)速)危險(xiǎn)軸向載荷(容許軸向載荷)支承2023/7/1337第37頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
支承危險(xiǎn)轉(zhuǎn)速(臨界轉(zhuǎn)速)危險(xiǎn)軸向載荷(容許軸向載荷)固定2023/7/1338第38頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月危險(xiǎn)轉(zhuǎn)速(臨界轉(zhuǎn)速)危險(xiǎn)軸向載荷(容許軸向載荷)固定(d)固定2023/7/1339第39頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月圖4.8滾珠絲杠的電氣制動(dòng)圖1-旋轉(zhuǎn)變壓器2-測(cè)速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子3-測(cè)速發(fā)電機(jī)定子4-電刷5-永久磁鐵6-伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子7-電磁線圈8-外齒輪9-內(nèi)齒輪2023/7/1340第40頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月圖4.9銑鏜床主軸箱進(jìn)給絲杠示意圖
2023/7/1341第41頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月圖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(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌7床身導(dǎo)軌8-油箱2023/7/1342第42頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月圖4.11直線滾動(dòng)導(dǎo)軌2023/7/1343第43頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月圖4.12直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)圖2023/7/1344第44頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月圖4.13保持器2023/7/1345第45頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月蝸桿-蝸輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1-蝸桿2-蝸輪齒條2023/7/1346第46頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月圖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(dòng)機(jī)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
2023/7/1347第47頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月進(jìn)給運(yùn)動(dòng)蝸桿箱固定式1-蝸輪齒條2-聯(lián)軸器3-進(jìn)給箱4-電動(dòng)機(jī)5-蝸桿2023/7/1348第48頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月進(jìn)給運(yùn)動(dòng)蝸桿箱移動(dòng)式1-蝸桿2-渦輪齒條3-進(jìn)給箱4-電動(dòng)機(jī)5-蝸桿箱6-變速齒輪2023/7/1349第49頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月雙厚齒輪的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)2023/7/1350第50頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月次級(jí)初級(jí)(a)
(b)圖4.29旋轉(zhuǎn)電機(jī)展平為直線電機(jī)的過程(a)旋轉(zhuǎn)電機(jī)(b)直線電機(jī)2023/7/1351第51頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月故障現(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(dòng)機(jī)與絲杠聯(lián)軸器松動(dòng)擰緊聯(lián)軸器,鎖緊螺釘絲杠潤(rùn)滑不良改善潤(rùn)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(yùn)動(dòng)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(rùn)滑狀況不良檢查各絲杠副潤(rùn)滑用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑絲杠,需移動(dòng)工作臺(tái),取下罩套,涂上潤(rùn)滑脂滾珠絲杠常見故障、故障原因及維修方法2023/7/1352第52頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月故障現(xiàn)象故障原因維修方法導(dǎo)軌研傷機(jī)床經(jīng)長(zhǎng)時(shí)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(fù)荷過大定期進(jìn)行床身導(dǎo)軌的水平度調(diào)整,或修復(fù)導(dǎo)軌精度長(zhǎng)期加工短工件或承受過分集中的負(fù)荷,使導(dǎo)軌局部磨損嚴(yán)重注意合理分布短工件的安裝位置,避免負(fù)荷過分集中導(dǎo)軌潤(rùn)滑不良調(diào)整導(dǎo)軌潤(rùn)滑油量,保證潤(rùn)滑油壓力導(dǎo)軌材質(zhì)不佳采用電鍍加熱自冷淬火對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)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(jī)裝維護(hù)不良,導(dǎo)軌里落入臟物加強(qiáng)機(jī)床保養(yǎng),保護(hù)好導(dǎo)軌防護(hù)裝置導(dǎo)軌常見故障、故障原因及維修方法
2023/7/1353第53頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月導(dǎo)軌上移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)不良或不能移動(dòng)導(dǎo)軌面研傷用180#砂布修磨機(jī)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(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)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(tái)鑲條松動(dòng)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(zhǎng)機(jī)床水平度差,使導(dǎo)軌發(fā)生彎曲調(diào)整機(jī)床安裝水平度,保證平行度、垂直度在0.02/1000mm之內(nèi)導(dǎo)軌常見故障、故障原因及維修方法
2023/7/1354第54頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
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(dòng)鏈中電動(dòng)機(jī)與絲杠的聯(lián)接處,發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器緊固螺釘松動(dòng),使得電動(dòng)機(jī)軸與絲杠產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。由于半閉環(huán)系統(tǒng)的位置檢測(cè)器件在電動(dòng)機(jī)側(cè),絲杠的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)量無(wú)法檢測(cè),從而導(dǎo)致零件尺寸不穩(wěn)定,緊固電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器后故障清除。2023/7/1355第55頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
分析及處理過程:TH6363臥式加工中心采用單線阻尼式潤(rùn)滑系統(tǒng),故障產(chǎn)生以后,開始認(rèn)為是潤(rùn)滑時(shí)間間隙太長(zhǎng),導(dǎo)致Y軸潤(rùn)滑不足.將潤(rùn)滑電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間間隔由15min改為110min,Y軸導(dǎo)軌潤(rùn)滑有所改善但是油量仍不理想,故又集中注意力查找潤(rùn)滑管路問題,潤(rùn)滑管路完好,擰下Y軸導(dǎo)軌潤(rùn)滑計(jì)量件,檢查發(fā)現(xiàn)計(jì)量件中的小孔堵塞。清洗后,故障排除。2023/7/1356第56頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
分析及處理過程:因故障發(fā)生時(shí)系統(tǒng)不報(bào)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(dòng)機(jī)與絲杠傳動(dòng)鏈一側(cè);折卸電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠之間的彈性聯(lián)軸器,單獨(dú)通電檢查電動(dòng)機(jī)。檢查結(jié)果表明,電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)無(wú)振動(dòng)現(xiàn)象,顯然故障部位在機(jī)械傳動(dòng)部分。脫開彈性聯(lián)軸器,用扳手轉(zhuǎn)動(dòng)滾珠絲杠進(jìn)行手感檢查,發(fā)現(xiàn)工作臺(tái)X軸方向位移接近行程終端時(shí),感覺到阻力明顯增加。拆下工作臺(tái)檢查,發(fā)現(xiàn)滾珠絲杠與導(dǎo)軌不平行,故而引起機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的振動(dòng)現(xiàn)象。經(jīng)過認(rèn)真修理、調(diào)整后重新裝好,故障排除。2023/7/1357第57頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
分析及處理過程:電動(dòng)機(jī)過熱報(bào)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(dòng)鏈上有問題。而該機(jī)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(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)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。2023/7/1358第58頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
分析及處理過程:故障明顯在機(jī)械結(jié)構(gòu)部分。拆下工作臺(tái),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(yán)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(yán)重超差(0.5mm)。更換合格的直線導(dǎo)軌,重新裝好后,故障排除。2023/7/1359第59頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
分析及處理過程:出現(xiàn)123號(hào)報(bào)警的原因是跟蹤誤差超出了機(jī)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(gè)可能:①位置測(cè)量系統(tǒng)的檢測(cè)器件與機(jī)械位移部分連接不良;②傳動(dòng)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(xì)檢查和分析,初步斷定是后兩個(gè)原因,使方滑枕(Z軸)運(yùn)行過程中產(chǎn)生負(fù)載擾動(dòng)而造成位置閉環(huán)振蕩?;谶@個(gè)判斷,我們首先修改了設(shè)定閉環(huán)KV系數(shù)的機(jī)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(yùn)行發(fā)現(xiàn)雖振動(dòng)減弱,但未徹底消除。這說明機(jī)械傳動(dòng)出現(xiàn)間隙的可能性增大;可能是滑枕鑲條松動(dòng)、滾珠絲杠或螺母竄動(dòng)。對(duì)機(jī)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(dòng),使傳動(dòng)出現(xiàn)間隙,當(dāng)Z軸運(yùn)動(dòng)時(shí)由于間隙造成的負(fù)載擾動(dòng)導(dǎo)致位置閉環(huán)振蕩而出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象。緊好松動(dòng)的背帽,調(diào)整好間隙,并將機(jī)床數(shù)據(jù)TEN152恢復(fù)到原值后,故障消除。2023/7/1360第60頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
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(dòng)機(jī)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(dòng),導(dǎo)致聯(lián)軸器與滾珠絲杠或伺服電動(dòng)機(jī)間產(chǎn)生滑動(dòng)。2023/7/1361第61頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
分析及處理過程:該加工中心使用FANUC0M數(shù)控系統(tǒng),采用閉環(huán)控制。伺服電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠通過聯(lián)軸器直接聯(lián)接。根據(jù)該機(jī)床控制原理及機(jī)床傳動(dòng)聯(lián)接方式,初步判斷出現(xiàn)ALM421報(bào)警的原因是Y軸聯(lián)軸器不良。對(duì)Y軸傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器中的脹緊套與絲杠聯(lián)接松動(dòng),緊定Y軸傳動(dòng)系統(tǒng)中所有的緊定螺釘后,故障消除。2023/7/1362第62頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
分析及處理過程:該故障涉及電氣、機(jī)械、液壓部分。任一環(huán)節(jié)有問題均導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)失效,故障檢查的順序大致如下:伺服驅(qū)動(dòng)裝置→電動(dòng)機(jī)及測(cè)量器件→電動(dòng)機(jī)與絲杠聯(lián)接部分→液壓平衡裝置→開口螺母和滾珠絲杠→軸承→其他機(jī)械部分。①檢查驅(qū)動(dòng)裝置外部接線及內(nèi)部元件的狀態(tài)良好,電動(dòng)機(jī)與測(cè)量系統(tǒng)正常;②拆下Y軸液壓抱閘后情況同前,將電動(dòng)機(jī)與絲杠的同步傳動(dòng)帶脫離,手搖Y軸絲杠,發(fā)現(xiàn)絲杠上下竄動(dòng);③拆開滾珠絲杠下軸承座正常;④拆開滾珠絲杠下軸承座正常后發(fā)現(xiàn)軸向推力軸承的緊固螺母松動(dòng),導(dǎo)致滾珠絲杠上下竄動(dòng)。由于滾珠絲杠上下竄動(dòng),造成伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)絲杠空轉(zhuǎn)約一圈。在數(shù)控系統(tǒng)中,當(dāng)NC指令發(fā)出后,測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)有反饋信號(hào),若間隙的距離超過了數(shù)控系統(tǒng)所規(guī)定的范圍,即電動(dòng)機(jī)空走若干個(gè)脈沖后光柵尺無(wú)任何反饋信號(hào),則數(shù)控系統(tǒng)必報(bào)警,導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)失效,機(jī)床不能運(yùn)行。擰好緊固螺母,滾珠絲杠不能竄動(dòng),則故障排除。2023/7/1363第63頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月4.1(a)端部導(dǎo)流方式(外循環(huán))1-螺桿2-端部導(dǎo)流器3-螺母4-導(dǎo)孔4.1(b)管循環(huán)式(外循環(huán))1-管道2-螺桿2023/7/1364第64頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月4.1(c)端蓋式(外循環(huán))1-螺桿2-端蓋3、5-螺母4-滾珠循環(huán)孔4.2內(nèi)循環(huán)式1-螺母2-導(dǎo)流孔3-螺桿2023/7/1365第65頁(yè),課件共80頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月圖4.3(a)雙螺母預(yù)緊圖4.3(b)彈簧式雙螺母預(yù)緊2023/7/1366第66頁(yè),課件共
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