伺服進(jìn)給實(shí)用教案

1、 數(shù)控機(jī)床與一般機(jī)床在機(jī)械結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別：以伺服系統(tǒng)取代了進(jìn)給系統(tǒng)。 進(jìn)給系統(tǒng)的作用：保證切削過(guò)程連續(xù)進(jìn)行，對(duì)它的基本要求是穩(wěn)定地傳遞所需要的力和速度(功率)，它一般不接受隨機(jī)信號(hào)(xnho)(不規(guī)律的信號(hào)(xnho) 。 伺服系統(tǒng)與進(jìn)給系統(tǒng)本質(zhì)上的區(qū)別：它能根據(jù)指令信號(hào)(xnho)精確地控制執(zhí)行件的速度和位置，以及幾個(gè)執(zhí)行部件按一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)所合成運(yùn)動(dòng)的軌跡。 伺服系統(tǒng)是以機(jī)床移動(dòng)部件的位置和速度為控制量的系統(tǒng)(隨動(dòng)系統(tǒng))。第1頁(yè)/共98頁(yè)第一頁(yè)，共99頁(yè)。第四章 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 4-1 概述 一、基本概念 二、對(duì)機(jī)床伺服系統(tǒng)的要求4-2 對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求4-3 傳動(dòng)齒輪(chln)副

2、4-4 絲杠螺母副4-5 導(dǎo)軌4-6 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)第2頁(yè)/共98頁(yè)第二頁(yè)，共99頁(yè)。二、對(duì)機(jī)床伺服系統(tǒng)的要求1. 精度高定位精度指工作臺(tái)由某點(diǎn)移到另一點(diǎn)時(shí)，指令值與實(shí)際移動(dòng)距離的最大差值。綜合加工(ji gng)精度指最后加工(ji gng)出來(lái)的工件尺寸與所要求尺寸之間的誤差。機(jī)床本身精度，尤其是機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的精度是影響工作精度的主要因素。2. 寬調(diào)速范圍第3頁(yè)/共98頁(yè)第三頁(yè)，共99頁(yè)。 3. 負(fù)載能力強(qiáng)：伺服剛度高 負(fù)載變化對(duì)系統(tǒng)輸出位移的影響的大小伺服剛度 4. 快速響應(yīng)(xingyng)：跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)(xingyng)要快 5. 穩(wěn)定性好:第4頁(yè)/共98頁(yè)第四頁(yè)，共99頁(yè)。第四章

3、 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 4-1 概述4-2 對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求4-3 傳動(dòng)(chundng)齒輪副4-4 絲杠螺母副4-5 導(dǎo)軌4-6 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)第5頁(yè)/共98頁(yè)第五頁(yè)，共99頁(yè)。4-2 對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(jigu)的要求的要求 1. 減少運(yùn)動(dòng)件的摩擦阻力 2. 提高傳動(dòng)精度和剛度 傳動(dòng)件自身 精度：在進(jìn)給系統(tǒng)中滾珠絲杠螺母、蝸輪蝸桿和支承結(jié)構(gòu)是決定其傳動(dòng)精度和剛度的主要部件。 剛度：增大結(jié)構(gòu)尺寸 提高傳動(dòng) 精度：加入(jir)減速齒輪、消除間隙、脈沖補(bǔ)償 剛度：消除間隙和預(yù)緊 在進(jìn)給系統(tǒng)反向時(shí)，由數(shù)控裝置發(fā)出脈沖指令對(duì)間隙進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。第6頁(yè)/共98頁(yè)第六頁(yè)，共99頁(yè)。 3

4、. 減小運(yùn)動(dòng)慣量 在牛頓運(yùn)動(dòng)定律中，物體慣性大小的量度(lingd)被稱(chēng)為質(zhì)量(慣性質(zhì)量) F=-ma 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：是物體在轉(zhuǎn)動(dòng)中慣性大小的度量， M=-Ja J=m2它與 1) 物體的質(zhì)量：J=m2 2) 質(zhì)量的分布 3) 轉(zhuǎn)軸位置有關(guān)第7頁(yè)/共98頁(yè)第七頁(yè)，共99頁(yè)。第四章 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 4-1 概述4-2 對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求4-3 傳動(dòng)(chundng)齒輪副4-4 絲杠螺母副4-5 導(dǎo)軌4-6 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)第8頁(yè)/共98頁(yè)第八頁(yè)，共99頁(yè)。4-3 傳動(dòng)傳動(dòng)(chundng)齒輪副齒輪副 在伺服系統(tǒng)中采用齒輪傳動(dòng)裝置的目的有二： 一是將高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩的伺服馬達(dá)的輸出，改變?yōu)榈娃D(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩的

5、執(zhí)行件的輸出； 另一是使絲杠工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在系統(tǒng)中占有較小的比重。 一、消除傳動(dòng)齒輪間隙的措施 1. 剛性調(diào)整法： 調(diào)整之后齒側(cè)間隙不能自動(dòng)(zdng)補(bǔ)償?shù)恼{(diào)整方法。第9頁(yè)/共98頁(yè)第九頁(yè)，共99頁(yè)。要求嚴(yán)格控制齒輪的齒厚及周節(jié)公差；有較好的傳動(dòng)剛度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單(jindn)。1) 偏心軸套(徑向調(diào)整)： 第10頁(yè)/共98頁(yè)第十頁(yè)，共99頁(yè)。 2) 帶有錐度的齒輪(chln)： 一對(duì)嚙合著的圓柱齒輪(chln)，它們的節(jié)圓直徑沿著齒寬方向制成一個(gè)較小的錐度。 3) 斜齒輪機(jī)構(gòu)： 墊片(din pin)厚度的增減量t與齒側(cè)隙的關(guān)系dstt=ctg齒輪的承載能力較小結(jié)構(gòu)(jigu)簡(jiǎn)單，但調(diào)整費(fèi)

6、事第11頁(yè)/共98頁(yè)第十一頁(yè)，共99頁(yè)。 2. 柔性調(diào)整法 調(diào)整之后，工作時(shí)齒側(cè)間隙可以自動(dòng)(zdng)補(bǔ)償?shù)恼{(diào)整法。 對(duì)齒輪的齒厚和周節(jié)精度要求不高，但其精度將影響傳動(dòng)平穩(wěn)性 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，傳動(dòng)剛度低。 1) 用(碟形)彈簧消除斜齒輪齒側(cè)間隙結(jié)構(gòu)： 彈簧力的調(diào)正必須適當(dāng)； 軸向尺寸大第12頁(yè)/共98頁(yè)第十二頁(yè)，共99頁(yè)。 2) 雙齒輪錯(cuò)齒式： 承載能力受到了限制； 在設(shè)計(jì)時(shí)必須計(jì)算( j sun)彈簧的拉力，使它能夠克服最大扭矩，否則將失去消除間隙的作用。第13頁(yè)/共98頁(yè)第十三頁(yè)，共99頁(yè)。 3) 錐齒輪間隙(jin x)的消除： 由齒輪和軸鍵配合的松動(dòng)而造成的傳動(dòng)間隙S與角度誤差(wch

7、)的關(guān)系 S=r第14頁(yè)/共98頁(yè)第十四頁(yè)，共99頁(yè)。 消除鍵聯(lián)接間隙(jin x)的措施：消除銷(xiāo)聯(lián)接間隙(jin x)的措施：第15頁(yè)/共98頁(yè)第十五頁(yè)，共99頁(yè)。第四章 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 4-1 概述4-2 對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求4-3 傳動(dòng)齒輪副 一、消除傳動(dòng)齒輪間隙的措施4-4 絲杠螺母(lum)副4-5 導(dǎo)軌4-6 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)第16頁(yè)/共98頁(yè)第十六頁(yè)，共99頁(yè)。 聯(lián)軸器傳動(dòng) 在進(jìn)給傳動(dòng)鏈中，軸與軸的聯(lián)接必須采用剛性(n xn)聯(lián)軸器，而且大部分采用套筒式結(jié)構(gòu)。第17頁(yè)/共98頁(yè)第十七頁(yè)，共99頁(yè)。第四章 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 4-1 概述4-2 對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求4-3 傳動(dòng)齒輪副 一

8、、消除(xioch)傳動(dòng)齒輪間隙的措施 二、齒輪齒條副4-4 絲杠螺母副4-5 導(dǎo)軌4-6 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)第18頁(yè)/共98頁(yè)第十八頁(yè)，共99頁(yè)。 二、齒輪齒條副 常用于行程較長(zhǎng)的，高速直線(xiàn)傳動(dòng)(chundng)。 當(dāng)傳動(dòng)(chundng)負(fù)載小時(shí)，也可采用雙片薄齒輪調(diào)整法，分別與齒條齒槽的左、右兩側(cè)貼緊，從而消除齒側(cè)間隙。 當(dāng)傳動(dòng)負(fù)載大時(shí)，可采用(ciyng)雙厚齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。第19頁(yè)/共98頁(yè)第十九頁(yè)，共99頁(yè)。第四章 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 4-1 概述4-2 對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求4-3 傳動(dòng)齒輪(chln)副4-4 絲杠螺母副4-5 導(dǎo)軌4-6 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)第20頁(yè)/共98頁(yè)第二十頁(yè)，共99頁(yè)。4-

9、4 絲杠螺母絲杠螺母(lum)副副 絲杠螺母(lum)副是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)相轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)裝置。 一、滾珠絲杠螺母(lum)副 (一) 工作原理和特點(diǎn)第21頁(yè)/共98頁(yè)第二十一頁(yè)，共99頁(yè)。 滾珠絲杠與普通滑動(dòng)絲杠相比有很多優(yōu)點(diǎn)： 1. 傳動(dòng)效率高： 傳動(dòng)效率可達(dá)0.900.96 2. 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)： 起動(dòng)力矩小，傳動(dòng)靈敏； 不易產(chǎn)生爬行； 3. 壽命高，精度保持性好： 4. 可預(yù)緊來(lái)消除間隙提高剛度： 5. 不能自鎖，具有可逆性： 缺點(diǎn)： 1. 工藝復(fù)雜，成本高： 2. 垂直安裝須增添制動(dòng)(zh dn)裝置：第22頁(yè)/共98頁(yè)第二十二頁(yè)，共99頁(yè)。第四章 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 4-1 概述4-2 對(duì)進(jìn)給伺

10、服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求4-3 傳動(dòng)(chundng)齒輪副4-4 絲杠螺母副 一、滾珠絲杠螺母副 (一) 工作原理和特點(diǎn) (二) 結(jié)構(gòu)和類(lèi)型4-5 導(dǎo)軌4-6 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)第23頁(yè)/共98頁(yè)第二十三頁(yè)，共99頁(yè)。 (二) 結(jié)構(gòu)和類(lèi)型 1. 滾珠的循環(huán)方式 常用的滾珠循環(huán)方式可分為兩大類(lèi)： 滾珠在循環(huán)過(guò)程中，有時(shí)與絲杠脫離接觸叫外循環(huán)； 始終與絲杠保持接觸叫內(nèi)循環(huán)。 滾珠在同一螺母上只有一個(gè)回路管道的叫單列循環(huán)。 有兩個(gè)回路管道的叫雙列循環(huán)。 多于(du y)兩個(gè)回路管道的叫多列循環(huán)。 循環(huán)中的滾珠叫工作滾珠。 工作滾珠所走過(guò)的滾道圈數(shù)叫工作圈數(shù)。第24頁(yè)/共98頁(yè)第二十四頁(yè)，共99頁(yè)。 (1) 外循環(huán)

11、系列 按滾珠循環(huán)時(shí)返回方式的不同，有三種類(lèi)型： 1) 插管式：用彎管作為返回滾道 工藝性好，宜于大量生產(chǎn)(shngchn)。徑向尺寸大，不便裝入機(jī)床內(nèi)部。第25頁(yè)/共98頁(yè)第二十五頁(yè)，共99頁(yè)。 2) 螺旋(luxun)槽式：常用 徑向尺寸小，便于裝入機(jī)床內(nèi)部(nib)； 制造較復(fù)雜。第26頁(yè)/共98頁(yè)第二十六頁(yè)，共99頁(yè)。 3) 在螺母上鉆出縱向(zn xin)孔作為返回通道制造工藝簡(jiǎn)單，使用較廣泛；徑向尺寸小，便于裝入機(jī)床部件內(nèi)。缺點(diǎn)：滾道接縫處很難做得平滑，且要急轉(zhuǎn)彎，影響滾珠滾動(dòng)的平穩(wěn)性，甚至發(fā)生卡珠現(xiàn)象，噪聲(zoshng)也較大； 只適用于單列循環(huán)(xnhun)，一般循環(huán)(xnhu

12、n)路徑較長(zhǎng)。第27頁(yè)/共98頁(yè)第二十七頁(yè)，共99頁(yè)。 (2) 內(nèi)循環(huán)系列 采用反向(fn xin)器實(shí)現(xiàn)滾珠循環(huán)。反向(fn xin)器有兩種型式： 1) 圓柱凸鍵反向(fn xin)器第28頁(yè)/共98頁(yè)第二十八頁(yè)，共99頁(yè)。 2) 扁圓(bin yun)鑲塊反向器 尺寸較??； 工藝性較差，互換性也較差。 內(nèi)循環(huán)與外循環(huán)系列用的反向器相比： 結(jié)構(gòu)緊湊，定位可靠，剛性(n xn)好，且不易磨損 缺點(diǎn)： 反向槽的制造較困難，且不能用于多頭螺紋傳動(dòng)。第29頁(yè)/共98頁(yè)第二十九頁(yè)，共99頁(yè)。2. 螺紋滾道的型面形狀 螺紋滾道的型面形狀是指滾珠(gnzh)中心螺旋線(xiàn)的法平面與絲杠和螺母滾道的交線(xiàn)。其形

13、狀可有多種 滾珠與滾道型面接觸點(diǎn)的法線(xiàn)(f xin)與絲杠軸線(xiàn)的垂線(xiàn)間的夾角稱(chēng)為接觸角。r0第30頁(yè)/共98頁(yè)第三十頁(yè)，共99頁(yè)。 過(guò)大，有可能將弧形槽邊緣(binyun)壓翻；過(guò)小，使絲杠副壽命降低。 當(dāng)r0不變時(shí)，R越小，有利于提高承載能力。內(nèi)循環(huán) 外循環(huán)45R1.04r01.11r0r0第31頁(yè)/共98頁(yè)第三十一頁(yè)，共99頁(yè)。r0 1) 單圓弧型面 接觸角隨軸向載荷的大小而變化。 當(dāng)角發(fā)生變化時(shí)，使傳動(dòng)效率、承載能力和軸向剛度均不穩(wěn)定。 為了消除間隙(jin x)和施加預(yù)緊力，必須采用雙螺母結(jié)構(gòu)。 為了保證預(yù)緊后的角維持在45左右，還必須嚴(yán)格控制徑向間隙。 臟物容易沉積于槽底，使傳動(dòng)效率

14、降低，磨損加快。 便于(biny)制造。第32頁(yè)/共98頁(yè)第三十二頁(yè)，共99頁(yè)。 2) 雙圓弧型面 最大優(yōu)點(diǎn)是接觸角基本保持不變。 采用比名義尺寸稍大的滾珠(gnzh)，就可實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙或預(yù)緊傳動(dòng)。 臟物可在流入槽底后被潤(rùn)滑油帶走。 砂輪修整器復(fù)雜。第33頁(yè)/共98頁(yè)第三十三頁(yè)，共99頁(yè)。第四章 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 4-1 概述4-2 對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求4-3 傳動(dòng)齒輪副4-4 絲杠螺母副 一、滾珠絲杠螺母副 (一) 工作(gngzu)原理和特點(diǎn) (二) 結(jié)構(gòu)和類(lèi)型 (三) 消除間隙的方式和預(yù)緊方法4-5 導(dǎo)軌4-6 回轉(zhuǎn)工作(gngzu)臺(tái)第34頁(yè)/共98頁(yè)第三十四頁(yè)，共99頁(yè)。 (三) 消除

15、間隙的方式和預(yù)緊方法 軸向間隙當(dāng)絲杠固定不動(dòng)、也不回轉(zhuǎn)情況下，螺母沿軸向可能的位移。 當(dāng)承受載荷時(shí)，軸向間隙指滾珠與滾道間的接觸彈性變形和螺母絲杠間原有間隙的總和 用預(yù)緊辦法消除軸向間隙時(shí)，應(yīng)注意兩點(diǎn)： 1) 預(yù)緊力不宜過(guò)大 一般要經(jīng)過(guò)(jnggu)幾次調(diào)整，保證機(jī)床在最大軸向載荷下，即消除了間隙，又能靈活運(yùn)轉(zhuǎn)。 2) 除螺母預(yù)緊外，還應(yīng)特別注意絲杠安裝部分和驅(qū)動(dòng)部分的間隙，使之盡量減小并具有足夠的剛性。第35頁(yè)/共98頁(yè)第三十五頁(yè)，共99頁(yè)。 消除間隙的方法： 1. 單螺母變導(dǎo)程自預(yù)緊： 它的螺母中間(zhngjin)為變螺距，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但負(fù)荷量應(yīng)預(yù)先設(shè)定且不能改變。 2. 微量過(guò)盈滾珠(g

16、nzh)的單螺母結(jié)構(gòu)：雙圓弧滾道第36頁(yè)/共98頁(yè)第三十六頁(yè)，共99頁(yè)。 雙螺母調(diào)隙式結(jié)構(gòu)，是使兩個(gè)螺母產(chǎn)生軸向位移(wiy)。 3. 雙螺母齒差調(diào)隙式結(jié)構(gòu)： |Z1-Z2|=1 間隙消除量的計(jì)算：21zznttzzn21212121zzzznttzntzn 結(jié)構(gòu)(jigu)較為復(fù)雜； 調(diào)整方便，并可通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算獲得精確的調(diào)整量； 應(yīng)用較廣。第37頁(yè)/共98頁(yè)第三十七頁(yè)，共99頁(yè)。 4. 雙螺母墊片式調(diào)隙結(jié)構(gòu)： 通過(guò)修磨墊片的厚度，使螺母產(chǎn)生軸向位移，來(lái)調(diào)整軸向間隙。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性好和裝拆方便； 調(diào)整較費(fèi)時(shí)間； 且不能在工作中隨意(su y)調(diào)整； 調(diào)整的精度不如齒差調(diào)隙； 適用于一般精度

17、傳動(dòng)。第38頁(yè)/共98頁(yè)第三十八頁(yè)，共99頁(yè)。 5. 雙螺母螺紋式調(diào)隙結(jié)構(gòu)： 用平鍵限制(xinzh)了螺母在螺母座內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)，擰動(dòng)圓螺母將滾珠螺母沿軸向移動(dòng)一定距離，以消除間隙。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，工作可靠； 調(diào)整精度較差。第39頁(yè)/共98頁(yè)第三十九頁(yè)，共99頁(yè)。第四章 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 4-1 概述4-2 對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求4-3 傳動(dòng)齒輪副4-4 絲杠螺母副 一、滾珠絲杠螺母副 (一) 工作原理和特點(diǎn) (二) 結(jié)構(gòu)和類(lèi)型(lixng) (三) 消除間隙的方式和預(yù)緊方法 (四) 滾珠絲杠的安裝第40頁(yè)/共98頁(yè)第四十頁(yè)，共99頁(yè)。(四) 滾珠絲杠的安裝螺母座的孔與螺母之間必須保持良好的配

18、合，并應(yīng)保證孔對(duì)端面的垂直度；螺母座應(yīng)當(dāng)增加適當(dāng)?shù)慕畎澹⒓哟舐菽傅淖蜋C(jī)床結(jié)合部件的接觸面積，以提高螺母座的局部剛度和接觸剛度。目前國(guó)內(nèi)絲杠的支承結(jié)構(gòu)：1) 向心軸承和圓錐軸承組合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但軸向剛度不足。2)推力軸承或向心推力球軸承和向心軸承組合軸向剛度高；增大了軸承摩擦阻力和發(fā)熱(f r)；增加了軸承支架的結(jié)構(gòu)尺寸。第41頁(yè)/共98頁(yè)第四十一頁(yè)，共99頁(yè)。 3) 國(guó)外有滾珠絲杠專(zhuān)用軸承 特殊向心推力滾珠球軸承，接觸角60 增加了滾珠數(shù)目，減少滾珠直徑， 能夠承受很大軸向力 軸向剛度比一般軸承高倍以上。 使用方便，產(chǎn)品成對(duì)出售，而且(r qi)出廠時(shí)已經(jīng)調(diào)整好的預(yù)緊力。第42頁(yè)/共98頁(yè)第

19、四十二頁(yè)，共99頁(yè)。支承(zh chn)配置：第43頁(yè)/共98頁(yè)第四十三頁(yè)，共99頁(yè)。第四章 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 4-1 概述4-2 對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求4-3 傳動(dòng)齒輪副4-4 絲杠螺母副 一、滾珠絲杠螺母副 (一) 工作原理和特點(diǎn) (二) 結(jié)構(gòu)和類(lèi)型 (三) 消除間隙的方式和預(yù)緊方法 (四) 滾珠絲杠的安裝(nzhung) (五) 滾珠絲杠的制動(dòng)、潤(rùn)滑及防護(hù)第44頁(yè)/共98頁(yè)第四十四頁(yè)，共99頁(yè)。 (五) 滾珠絲杠的制動(dòng)、潤(rùn)滑及防護(hù) 常用的制動(dòng)方法有： 1) 超越離合器 2) 電磁摩擦離合器 3)在傳動(dòng)鏈中配置逆轉(zhuǎn)效率低的高減速比系統(tǒng) 4) 有剎車(chē)作用的伺服驅(qū)動(dòng)(q dn)電機(jī)第45頁(yè)/共9

20、8頁(yè)第四十五頁(yè)，共99頁(yè)。潤(rùn)滑：采用潤(rùn)滑油或鋰基油脂進(jìn)行(jnxng)潤(rùn)滑用液體潤(rùn)滑時(shí)，可從螺母殼體上的油孔注入螺母內(nèi)的空間；固體潤(rùn)滑脂則要直接加入螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間內(nèi)；對(duì)于在高溫或高速下工作的滾珠絲杠，最好采用固體潤(rùn)滑劑或油霧潤(rùn)滑。要求潤(rùn)滑劑必須清潔，無(wú)雜質(zhì)和石墨，并且有高的耐腐蝕性。第46頁(yè)/共98頁(yè)第四十六頁(yè)，共99頁(yè)。 保護(hù)：螺母密封 1) 通常采用毛氈圈、耐油橡皮、尼龍 毛氈圈厚度為螺距的23倍，內(nèi)孔做成螺紋形狀(xngzhun)緊密包住絲杠，裝入螺母兩端的槽孔內(nèi)。 防塵效果好，增加了滾珠絲杠付的摩擦阻力。 2) 非接觸式迷宮密封圈硬塑料 內(nèi) 孔 做 成 與 絲 杠 螺 紋

21、 滾 道 相 反 的 形 狀(xngzhun)，并留有一定間隙。 避免產(chǎn)生摩擦阻力。第47頁(yè)/共98頁(yè)第四十七頁(yè)，共99頁(yè)。1 絲杠的防護(hù)： 1) 采用伸縮套筒、錐形套管、折疊式塑料或人造革等形式的防護(hù)罩 2) 鋼帶纏卷式絲杠防護(hù)裝置 鋼帶的寬度正好(zhngho)等于絲杠的螺距，因此螺紋槽被嚴(yán)密地封住。 鋼帶的正反兩面始終不接觸第48頁(yè)/共98頁(yè)第四十八頁(yè)，共99頁(yè)。第四章 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 4-1 概述4-2 對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求4-3 傳動(dòng)齒輪副 一、消除傳動(dòng)齒輪間隙的措施(cush) 二、齒輪齒條副4-4 絲杠螺母副 一、滾珠絲杠螺母副 二、靜壓絲杠螺母副第49頁(yè)/共98頁(yè)第四十九頁(yè)，

22、共99頁(yè)。 二、靜壓絲杠螺母副 靜壓絲杠螺母副是在絲杠和螺母的螺紋間維持一定厚度，且有一定剛度的壓力油膜，當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，即通過(guò)油膜推動(dòng)螺母移動(dòng)，或作相反的轉(zhuǎn)動(dòng)。 （一）工作特點(diǎn) 靜壓絲杠的主要優(yōu)點(diǎn)是： 1. 摩擦系數(shù)很小，僅為0.0005。 起動(dòng)力矩很小，有利于保證傳動(dòng)靈敏性； 避免爬行，提高和長(zhǎng)期保持運(yùn)動(dòng)精度。 2. 因油膜層具有一定的剛度，故可大大(d d)減小反向時(shí)的傳動(dòng)間隙第50頁(yè)/共98頁(yè)第五十頁(yè)，共99頁(yè)。 3. 油膜層可以(ky)吸振、冷卻作用，有利于提高機(jī)床的加工精度和光潔度。 4. 油膜層對(duì)絲杠的傳動(dòng)誤差能起到“均化”作用。 5. 承載能力與供油壓力成正比，而與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。 缺

23、點(diǎn)： 1. 需增加一套供油系統(tǒng)，且靜壓系統(tǒng)對(duì)于油液的清潔程度要求較高。 2. 有時(shí)需考慮必要的安全措施。第51頁(yè)/共98頁(yè)第五十一頁(yè)，共99頁(yè)。第四章 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 4-1 概述4-2 對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求(yoqi)4-3 傳動(dòng)齒輪副 一、消除傳動(dòng)齒輪間隙的措施 二、齒輪齒條副4-4 絲杠螺母副 一、滾珠絲杠螺母副 二、靜壓絲杠螺母副第52頁(yè)/共98頁(yè)第五十二頁(yè)，共99頁(yè)。 (二) 工作原理和結(jié)構(gòu)類(lèi)型 1. 工作原理 當(dāng)無(wú)外載時(shí)，兩側(cè)油腔中壓力相等，p1=p2=p0 從兩側(cè)油腔流出的流量(liling)相等(細(xì)縫Qh3) 螺母兩側(cè)的間隙相等：h1=h2=h這時(shí)，絲杠螺紋處于螺母螺紋的中間

24、位 置 ， 呈 平 衡(pnghng)狀態(tài)。 節(jié)流(ji li)器 Q=CATp =0.51第53頁(yè)/共98頁(yè)第五十三頁(yè)，共99頁(yè)。 當(dāng)絲杠副受軸向力F時(shí)： h2Qpp2(=pH-p) h1Qpp1(=pH-p) 故形成壓力差p=p2-p1，以平衡軸向力F。 平衡條件的近似(jn s)公式為：F=(p2-p1)AnZ 細(xì)縫Qh3 節(jié)流(ji li)器 Q=CATp =0.51第54頁(yè)/共98頁(yè)第五十四頁(yè)，共99頁(yè)。第四章 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 4-1 概述4-2 對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求4-3 傳動(dòng)齒輪副4-4 絲杠螺母副 一、滾珠絲杠螺母副 二、靜壓絲杠螺母副 (一) 工作特點(diǎn) (二) 工作原理(y

25、unl)和結(jié)構(gòu)類(lèi)型 1. 工作原理(yunl) 2. 結(jié)構(gòu)類(lèi)型第55頁(yè)/共98頁(yè)第五十五頁(yè)，共99頁(yè)。 2. 結(jié)構(gòu)類(lèi)型 (1) 按油腔開(kāi)在螺紋面上的形式和節(jié)流控制(kngzh)方式的不同，目前機(jī)床上采用的靜壓絲杠有： 1) 在螺紋面中徑上開(kāi)一條連通的螺旋溝槽油腔，每一側(cè)油腔只用一個(gè)節(jié)流器控制(kngzh)，稱(chēng)集中阻尼節(jié)流。 基本上不能承受徑向載荷和顛覆力矩。第56頁(yè)/共98頁(yè)第五十六頁(yè)，共99頁(yè)。 2) 在螺紋面(每扣)每側(cè)中徑上開(kāi)34個(gè)油腔(yu qin)，每個(gè)油腔(yu qin)用一個(gè)節(jié)流器控制，稱(chēng)分散阻尼節(jié)流。 有一定的徑向承載能力和抗顛覆力矩能力； 節(jié)流(ji li)器的數(shù)目較多，結(jié)構(gòu)

26、復(fù)雜，制造和安裝困難。第57頁(yè)/共98頁(yè)第五十七頁(yè)，共99頁(yè)。 3) 在螺紋面每側(cè)中徑上開(kāi)34個(gè)油腔，將分布(fnb)于同側(cè)同方位上的油腔用一個(gè)節(jié)流器控制，稱(chēng)分散集中阻尼節(jié)流。 有一定的徑向承載能力和抗顛覆力矩能力； 節(jié)流器的數(shù)量較少(68個(gè))，制造和安裝較方便(fngbin)，使用可靠。第58頁(yè)/共98頁(yè)第五十八頁(yè)，共99頁(yè)。 (2) 按節(jié)流形式不同(b tn)，目前機(jī)床上采用的靜壓絲杠有以下兩種： 1) 毛細(xì)管節(jié)流式： 屬于固定節(jié)流結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單(jindn)、節(jié)流器制造方便；調(diào)試方便、使用可靠、性能穩(wěn)定；對(duì)油液清潔程度要求較高；當(dāng)油溫超過(guò)40以上時(shí)，油膜剛度有下降的趨勢(shì)。主要用于中、小型機(jī)床。

27、第59頁(yè)/共98頁(yè)第五十九頁(yè)，共99頁(yè)。 屬于可變節(jié)流 油膜剛度(n d)較高，適用于大型、重載機(jī)床。 對(duì)油液的清潔程度要求較低。 調(diào)整費(fèi)事。 2) 薄膜雙面反饋(fnku)式：第60頁(yè)/共98頁(yè)第六十頁(yè)，共99頁(yè)。第四章 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 4-1 概述4-2 對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求4-3 傳動(dòng)(chundng)齒輪副4-4 絲杠螺母副4-5 導(dǎo)軌4-6 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)第61頁(yè)/共98頁(yè)第六十一頁(yè)，共99頁(yè)。4-5 導(dǎo)軌導(dǎo)軌 導(dǎo)軌的作用： 支承和導(dǎo)向：支承并引導(dǎo)移動(dòng)(ydng)件沿一定的軌道運(yùn)動(dòng)。 在導(dǎo)軌副中，運(yùn)動(dòng)的一方叫動(dòng)導(dǎo)軌； 不動(dòng)的一方叫支承導(dǎo)軌。第62頁(yè)/共98頁(yè)第六十二頁(yè)，共99頁(yè)。對(duì)導(dǎo)軌

28、的基本要求：1) 導(dǎo)向精度：指機(jī)床移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確度包括：形狀精度：直線(xiàn)(zhxin)性或真圓性位置精度：與基面之間相互位置的準(zhǔn)確性。2) 精度保持性：3) 剛度：4) 低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性：第63頁(yè)/共98頁(yè)第六十三頁(yè)，共99頁(yè)。三角形矩形(jxng)燕尾形圓柱形 導(dǎo)軌的截面(jimin)形狀：第64頁(yè)/共98頁(yè)第六十四頁(yè)，共99頁(yè)。 導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)(jigu)型式分： 開(kāi)式：只能(zh nn)承受垂直方向的負(fù)載 承受顛覆力矩的能力差 閉式：能承受較大的顛覆力矩，導(dǎo)軌剛度高第65頁(yè)/共98頁(yè)第六十五頁(yè)，共99頁(yè)。第四章 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 4-1 概述4-2 對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求(yoqi)4-3

29、 傳動(dòng)齒輪副4-4 絲杠螺母副4-5 導(dǎo)軌 一、靜壓導(dǎo)軌： 4-6 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)第66頁(yè)/共98頁(yè)第六十六頁(yè)，共99頁(yè)。一、靜壓導(dǎo)軌： (一) 概述在導(dǎo)軌的油腔(yu qin)中通入具有一定壓強(qiáng)的潤(rùn)滑油以后，就能使運(yùn)動(dòng)件微微抬起，在導(dǎo)軌面間充滿(mǎn)潤(rùn)滑油所形成的油膜，使導(dǎo)軌處于純液體摩擦狀態(tài)，這種導(dǎo)軌就是靜壓導(dǎo)軌。靜壓導(dǎo)軌的特點(diǎn)和工作原理與靜壓絲杠相同。 多用于精密機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和低速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。第67頁(yè)/共98頁(yè)第六十七頁(yè)，共99頁(yè)。 (二) 結(jié)構(gòu)形式(P214) 靜壓導(dǎo)軌截面的幾何(j h)形狀一般采用形與矩形，形便于導(dǎo)向和回油，矩形便于做成閉式靜壓導(dǎo)軌。 作直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的靜壓導(dǎo)軌，油腔應(yīng)開(kāi)在動(dòng)導(dǎo)

30、軌上。 圓運(yùn)動(dòng)的靜壓導(dǎo)軌的油腔則開(kāi)在支承導(dǎo)軌面上。 每條導(dǎo)軌上油腔的數(shù)目不得少于兩個(gè)。第68頁(yè)/共98頁(yè)第六十八頁(yè)，共99頁(yè)。 單 位 ( d n w i ) ：mm油槽寬度a1槽深a封油寬度a28122415 油腔的形狀(xngzhun)和尺寸第69頁(yè)/共98頁(yè)第六十九頁(yè)，共99頁(yè)。 當(dāng)油腔的長(zhǎng)度l比寬度(kund)b大得多時(shí)，橫向(垂直于運(yùn)動(dòng)方向)油溝不起作用。 為避免動(dòng)壓效果，油溝應(yīng)開(kāi)成縱向的，避免橫向油溝。第70頁(yè)/共98頁(yè)第七十頁(yè)，共99頁(yè)。如果(rgu)l12a2，必須在兩個(gè)相鄰油腔中間開(kāi)一個(gè)橫向通溝E。當(dāng)l1大于2a2的幾倍時(shí)，可不必開(kāi)橫向通溝。 當(dāng)尺寸和b確定以后，為了提高(t

31、 go)靜壓導(dǎo)軌承載能力，可適當(dāng)加長(zhǎng)油溝的長(zhǎng)度l。第71頁(yè)/共98頁(yè)第七十一頁(yè)，共99頁(yè)。第四章 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 4-1 概述4-2 對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求4-3 傳動(dòng)齒輪副4-4 絲杠螺母(lum)副4-5 導(dǎo)軌 一、靜壓導(dǎo)軌： 二、滾動(dòng)導(dǎo)軌4-6 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)第72頁(yè)/共98頁(yè)第七十二頁(yè)，共99頁(yè)。 二、滾動(dòng)導(dǎo)軌(P217) 在相配的兩導(dǎo)軌面間放置滾動(dòng)體，使導(dǎo)軌面間的摩擦性質(zhì)成為滾動(dòng)摩擦，這種導(dǎo)軌就叫做滾動(dòng)導(dǎo)軌。 滾動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)與滾動(dòng)絲杠相同(xin tn) (一) 滾動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式 按滾動(dòng)體的類(lèi)型分： 滾珠導(dǎo)軌： 結(jié)構(gòu)緊湊， 制造容易，成本低； 剛度低，承載能力較小。 適用于輕載(qn

32、zi)的機(jī)床。第73頁(yè)/共98頁(yè)第七十三頁(yè)，共99頁(yè)。 滾柱導(dǎo)軌 剛度、承載能力都比滾珠導(dǎo)軌大。 它適用于載荷較大(jio d)的機(jī)床，應(yīng)用最廣。 滾柱比滾珠對(duì)導(dǎo)軌不平行度(扭曲)要求高，滾柱最好做成腰鼓形的，中間直徑比兩端大0.02mm左右第74頁(yè)/共98頁(yè)第七十四頁(yè)，共99頁(yè)。 滾針導(dǎo)軌 滾針導(dǎo)軌的尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，用在尺寸受限的地方 中間的滾針直徑常略小于兩端，以便提高(t go)運(yùn)動(dòng)精度； 滾針導(dǎo)軌的承載能力較大，但摩擦系數(shù)也要大些。第75頁(yè)/共98頁(yè)第七十五頁(yè)，共99頁(yè)。 滾動(dòng)導(dǎo)軌支承 特點(diǎn)：用于各種直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌 剛度高，承載能力大，便于裝拆。 一條導(dǎo)軌可以(ky)裝多個(gè)支承，導(dǎo)軌的

33、行程不受限制。 滾動(dòng)體與動(dòng)導(dǎo)軌不接觸，對(duì)動(dòng)導(dǎo)軌的要求低。第76頁(yè)/共98頁(yè)第七十六頁(yè)，共99頁(yè)。裝配(zhungpi)后，是過(guò)盈。由此而產(chǎn)生的上、下滾動(dòng)體與導(dǎo)軌面間的彈性變形各為/2，預(yù)緊力各為Q。 (二) 滾動(dòng)導(dǎo)軌的預(yù)緊(P221) 預(yù)緊力可根據(jù)下列(xili)原則選擇：第77頁(yè)/共98頁(yè)第七十七頁(yè)，共99頁(yè)。 當(dāng)載荷P作用于溜板時(shí)， 上面的滾子受的力加大為Q+P， 下面的滾子受的力減小為Q-P。 當(dāng)P=Q時(shí)， 下面滾子的彈性(tnxng)變形為零，不再受力； 上面的滾子受力為P+Q=2P。第78頁(yè)/共98頁(yè)第七十八頁(yè)，共99頁(yè)。 2PQP 選擇(xunz)預(yù)緊力原則： 使與受力方向相反一側(cè)

34、的滾子與導(dǎo)軌間不出現(xiàn)間隙； 預(yù)緊力與載荷之和不得超過(guò)受力側(cè)滾動(dòng)體的許用承載力。P+QP 設(shè)計(jì)時(shí)，可使分?jǐn)偟矫總€(gè)滾動(dòng)體上的預(yù)緊力小于滾動(dòng)體許用承載力的一半，又大于每個(gè)滾動(dòng)體的載荷。第79頁(yè)/共98頁(yè)第七十九頁(yè)，共99頁(yè)。 預(yù)緊的辦法一般(ybn)有兩種： (1) 采用過(guò)盈配合。第80頁(yè)/共98頁(yè)第八十頁(yè)，共99頁(yè)。 過(guò)盈量有個(gè)合理(hl)值，它既可使導(dǎo)軌的接觸剛度較高，又使?fàn)恳Σ惶蟆?一般取過(guò)盈量=56微米 中等尺寸的機(jī)床可用測(cè)牽引力的辦法來(lái)判斷預(yù)緊是否合適。 導(dǎo)軌上的牽引力，一般不超過(guò)3050牛頓。第81頁(yè)/共98頁(yè)第八十一頁(yè)，共99頁(yè)。 (2) 采用(ciyng)調(diào)整元件： 調(diào)整原理和調(diào)

35、整方法與滑動(dòng)導(dǎo)軌調(diào)整間隙的辦法相同第82頁(yè)/共98頁(yè)第八十二頁(yè)，共99頁(yè)。第四章 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 4-1 概述4-2 對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求4-3 傳動(dòng)齒輪副4-4 絲杠螺母(lum)副4-5 導(dǎo)軌 一、靜壓導(dǎo)軌： 二、滾動(dòng)導(dǎo)軌 三、塑料導(dǎo)軌：4-6 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)第83頁(yè)/共98頁(yè)第八十三頁(yè)，共99頁(yè)。三、塑料(slio)導(dǎo)軌：有良好的自潤(rùn)滑和抗振性。加工性和化學(xué)穩(wěn)定性好；工藝簡(jiǎn)單，成本低；塑料(slio)導(dǎo)軌具有摩擦系數(shù)低，耐磨性好，抗撕傷能力強(qiáng)動(dòng)、靜摩擦系數(shù)差很小，可降低低速運(yùn)動(dòng)的臨界速度第84頁(yè)/共98頁(yè)第八十四頁(yè)，共99頁(yè)。第四章 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 4-1 概述4-2 對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要

36、求4-3 傳動(dòng)齒輪副4-4 絲杠螺母(lum)副4-5 導(dǎo)軌4-6 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)第85頁(yè)/共98頁(yè)第八十五頁(yè)，共99頁(yè)。4-6 回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)(huzhun)工作臺(tái)工作臺(tái) 為了擴(kuò)大工藝范圍，提高生產(chǎn)率。 數(shù)控工作臺(tái)也可分為開(kāi)環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)控制等形式，機(jī)械結(jié)構(gòu)基本相同。 一、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)：實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給 (一) 傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(tdin)(P229) 實(shí)現(xiàn)的是圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 可完成任意角度的回轉(zhuǎn)或分度。 第86頁(yè)/共98頁(yè)第八十六頁(yè)，共99頁(yè)。EE1217E-E(旋轉(zhuǎn)(xunzhun)第87頁(yè)/共98頁(yè)第八十七頁(yè)，共99頁(yè)。第四章 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 4-1 概述4-2 對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求4-3 傳動(dòng)齒輪副4-4 絲杠螺母副4-5 導(dǎo)軌4-6 回轉(zhuǎn)工作(gngzu)臺(tái) 一、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作(gngzu)臺(tái)：實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給 (一) 傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) (二) 雙導(dǎo)程蝸桿的工作(gngzu)原理第88頁(yè)/共98頁(yè)第八十八頁(yè)，共99頁(yè)。 (二) 雙導(dǎo)程蝸桿的工作(gngzu)原理 雙導(dǎo)程蝸桿又稱(chēng)變齒厚蝸桿，它與普通蝸桿的主要區(qū)別： 蝸桿的左、右齒面上的齒距不等，即t左t右 同側(cè)齒面上(min shn)的齒距是相等的 t左=const t右=const第89頁(yè)/共98頁(yè)第八十九頁(yè)，共99頁(yè)。 蝸桿的齒厚沿軸線(xiàn)(zhu xin)方向是按比例逐漸變化的，而與蝸桿相嚙