數(shù)控機床進給系統(tǒng)介紹

數(shù)控技術(shù)主講教師：仇曉黎東南大學遠程教育第七講數(shù)控機床進給系統(tǒng)介紹第1頁第二節(jié)數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)及主軸部件第三節(jié)數(shù)控機床進給系統(tǒng)第四節(jié)數(shù)控機床回轉(zhuǎn)工作臺第五節(jié)數(shù)控加工使用刀具及自動換刀系統(tǒng)第六節(jié)數(shù)控加工用輔助裝置第二章數(shù)控機床結(jié)構(gòu)第一節(jié)數(shù)控機床結(jié)構(gòu)要求數(shù)控機床進給系統(tǒng)介紹第2頁一、對進給運動要求二、滾珠絲杠螺母副三、傳動齒輪間隙消除機構(gòu)四、導軌第二章第三節(jié)數(shù)控機床進給系統(tǒng)數(shù)控機床進給系統(tǒng)介紹第3頁數(shù)控機床進給運動是數(shù)字控制直接對象，被加工件最終輪廓精度和加工精度都會受到進給運動傳動精度、靈敏度和穩(wěn)定性影響。為此，對進給系統(tǒng)中傳動裝置和元件要求含有高壽命，高剛度，無傳動間隙，高靈敏度和低摩擦阻力特點，如導軌必須含有較小摩擦力，耐磨性要高，所以普通采取滾動導軌、靜壓導軌和減磨滑動導軌等。一、對進給運動要求數(shù)控機床進給系統(tǒng)介紹第4頁為了提升位移精度，降低傳動誤差，對采取各種機械部件首先確保它們加工精度，其次采取合理預(yù)緊來消除軸向傳動間隙，所以在進給傳動系統(tǒng)中廣泛采取各種間隙消除辦法，不過采取預(yù)緊等各種辦法后依然可能留有微量間隙。另外因為受力作用后產(chǎn)生彈性變形，也會產(chǎn)生間隙，所以在進給系統(tǒng)反向運動時仍需由數(shù)控裝置發(fā)出脈沖指令進行自動賠償。當旋轉(zhuǎn)運動被轉(zhuǎn)化為直線運動時，為了提升轉(zhuǎn)換效率，確保運動精度，滾珠絲杠螺母副被廣泛使用。數(shù)控機床進給系統(tǒng)介紹第5頁1、降低運動件之間摩擦阻力：摩擦阻力主要來自絲杠螺母和導軌；對其進行滾動化是主要辦法。2、提升傳動精度和剛度：（1）確保進給系統(tǒng)中滾珠絲杠螺母、蝸輪蝸桿和支承結(jié)構(gòu)加工精度，提升傳動精度和剛度。（2）在進給鏈中加入減速齒輪或同時帶傳動，減小脈沖當量，從設(shè)計角度提升傳動精度。（3）采取預(yù)緊消除傳動件間隙，提升傳動精度。3、降低慣量：高速運轉(zhuǎn)零件慣量影響伺服系統(tǒng)開啟和制動特征。綜合而言，在設(shè)計進給系統(tǒng)時，應(yīng)充分注意降低摩擦阻力、提升傳動精度和剛度、消除傳動間隙、降低運動部件慣量。數(shù)控機床進給系統(tǒng)介紹第6頁二、滾珠絲杠螺紋副1、滾珠絲杠螺母副特點2、滾珠絲杠螺母副間隙調(diào)整3、滾珠絲杠安裝4、滾珠絲杠防護5、滾珠絲杠螺母副代號、精度等級和標注數(shù)控機床進給系統(tǒng)介紹第7頁1、滾珠絲杠螺母副特點滾珠絲杠工作原理：如圖是滾珠絲杠結(jié)構(gòu)圖，其工作原理是：在絲杠和螺母上加工有弧形螺旋槽，當把它們套裝在一起時形成螺旋通道，而且滾道內(nèi)填滿滾珠。當絲杠相對于螺母旋轉(zhuǎn)時，二者發(fā)生軸向位移，而滾珠則可沿著滾道流動，數(shù)控機床進給系統(tǒng)介紹第8頁按照滾珠返回方式不一樣能夠分為內(nèi)循環(huán)式和外循環(huán)式兩種方式。外循環(huán)式（如圖）螺母旋轉(zhuǎn)槽兩端由回珠管4連接起來，返回滾珠不與絲杠外圓相接觸，滾珠能夠作周而復(fù)始循環(huán)運動，在管道兩端還能起到擋珠作用，用以防止?jié)L珠沿滾道滑出。數(shù)控機床進給系統(tǒng)介紹第9頁內(nèi)循環(huán)方式（如圖）帶有反向器5，返回滾珠經(jīng)過反向器和絲杠外圓之間返回。數(shù)控機床進給系統(tǒng)介紹第10頁滾珠絲杠螺母副優(yōu)點：在傳動時，滾珠與絲杠、螺母之間基本上是滾動摩擦，所以含有很多優(yōu)點：1）傳動效率高。滾珠絲杠副傳動效率很高可達92％-98％，是普通絲杠傳動2-4倍。2）摩擦力小。因為動、靜摩擦系數(shù)相差小，因而傳動靈敏，運動平穩(wěn)、低速不易產(chǎn)生爬行，隨動精度和定位精度高。數(shù)控機床進給系統(tǒng)介紹第11頁3）使用壽命長。滾珠絲杠副采取優(yōu)質(zhì)合金鋼制成，其滾道表面淬火硬度高達60-62HRC，表面粗糙度值小，另外，因為是滾動摩擦，故磨損很小。4）經(jīng)預(yù)緊后能夠消除軸向間隙，提升系統(tǒng)剛度。5）反向運動時無空行程，能夠提升軸向運動精度。數(shù)控機床進給系統(tǒng)介紹第12頁滾珠絲杠螺紋副缺點：因為滾珠絲杠副含有這些優(yōu)點，所以現(xiàn)在各類中、小型數(shù)控機床直線進給系統(tǒng)普遍采取滾珠絲杠。不過滾珠絲杠也有以下缺點；l）制造成本高。2）不能實現(xiàn)自鎖。因為其摩擦系數(shù)小不能自鎖，當用于垂直位置時，為預(yù)防因突然停斷電而造成主軸箱下滑，必須加有制動裝置。數(shù)控機床進給系統(tǒng)介紹第13頁2、滾珠絲杠螺母副間隙調(diào)整滾珠絲杠傳動間隙是軸向間隙。軸向間隙通常是指絲杠和螺母無相對轉(zhuǎn)動時，絲杠和螺母之間最大軸向竄動量。除了結(jié)構(gòu)本身全部游隙之外，還包含施加軸向載荷后產(chǎn)生彈性變形所造成軸向竄動量。為了確保反向傳動精度和軸向剛度，必須消除軸向間隙。數(shù)控機床進給系統(tǒng)介紹第14頁用預(yù)緊方法消除間隙時應(yīng)注意，預(yù)加載荷能夠有效地降低彈性變形所帶來軸向位移，但預(yù)緊力不宜過大。過大預(yù)緊載荷將增加摩擦力，使傳動效率降低，縮短絲杠使用壽命。所以，普通需要經(jīng)過屢次調(diào)整才能確保機床在最大軸向載荷下既消除了間隙又能靈活運轉(zhuǎn)。數(shù)控機床進給系統(tǒng)介紹第15頁消除間隙方法除了少數(shù)用微量過盈滾珠單螺母消除間隙外，慣用方法是用雙螺母消除絲杠、螺母間隙。如圖是雙螺母墊片調(diào)隙式結(jié)構(gòu)，經(jīng)過調(diào)整墊片厚度使左右螺母產(chǎn)生軸向位移，就可到達消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力作用。這種方法結(jié)構(gòu)簡單、剛性好、裝卸方便、可靠。但缺點是調(diào)整費時，極難在一次修磨中調(diào)整完成，調(diào)整精度不高，僅適合用于普通精度數(shù)控機床。數(shù)控機床進給系統(tǒng)介紹第16頁如圖是雙螺母齒差調(diào)隙式結(jié)構(gòu)，在兩個螺母2和5凸緣上各制有一個圓柱齒輪，兩個齒輪齒數(shù)只相差一個齒，即z2-z1=1。兩個內(nèi)齒圈1和4與外齒輪齒數(shù)分別相同，并用螺釘和銷釘固定在螺母座3兩端。數(shù)控機床進給系統(tǒng)介紹第17頁調(diào)整時先將內(nèi)齒圈取下，依據(jù)間隙大小調(diào)整兩個螺母2、5分別向相同方向轉(zhuǎn)過一個或多個齒。使兩個螺母在軸向移近了對應(yīng)距離到達調(diào)整間隙和預(yù)緊目標。數(shù)控機床進給系統(tǒng)介紹第18頁間隙消除量⊿可用下式簡便地計算出：⊿=nt/z1/z2或n=⊿z1z2/t式中n--螺母在同一方向轉(zhuǎn)過齒數(shù)；t--滾珠絲杠導程；z1，z2--齒輪齒數(shù)。比如，當z1=99、z2=100、t=10mm時，假如兩個螺母向相同方向各轉(zhuǎn)過一個齒時，其相對軸向位移量為s=t／(z1z2)=10／(100*99)≈0.00lmm，若間隙量為0.00