第二章數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)

1、第二章 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu) n第一節(jié) 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)特點n數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的組成 n(1)機床基礎(chǔ)部件，如床身、立柱、工作臺等；n(2)主傳動系統(tǒng)；n(3)進給傳動系統(tǒng)；n(4)實現(xiàn)某些輔助動作和輔助功能的系統(tǒng)和裝置如液壓、氣動、潤滑、冷卻等系統(tǒng)及排屑、防護裝置和刀架、自動換刀裝置； n(5)工件實現(xiàn)回轉(zhuǎn)、定位的裝置及附件，如數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺；n(6)特殊功能裝置，如監(jiān)控裝置、加工過程圖形顯示、精度檢測等。第一節(jié) 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)特點 n數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)應(yīng)具有以下特點： n1高剛度和高抗振性n數(shù)控機床經(jīng)常在高速和連續(xù)重載切削條件下工作 n工作中應(yīng)無變形和振動 n2高靈敏度 n導(dǎo)軌部件通常采用滾動導(dǎo)

2、軌、塑料導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等，以減少摩擦力，在低速運動時無爬行現(xiàn)象 n由電動機驅(qū)動，經(jīng)滾珠絲杠或靜壓絲杠帶動數(shù)控機床的工作臺、刀架等部件的移動n主軸既要在高剛度、高速下回轉(zhuǎn)，又要有高靈敏度，因而多數(shù)采用滾動軸承和靜壓軸承第一節(jié) 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)特點 n3熱變形小 n機床的主軸、工作臺、刀架等運動部件的發(fā)熱量要小，以防止產(chǎn)生熱變形 n立柱一般采取雙壁框式結(jié)構(gòu)，在提高剛度的同時使零件結(jié)構(gòu)對稱，防止因熱變形而產(chǎn)生傾斜偏移 n通常采用恒溫冷卻裝置，減少主軸軸承在運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的熱量。為減少電動機運轉(zhuǎn)發(fā)熱的影響，在電動機上安裝有散熱裝置和熱管消熱裝置 第一節(jié) 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)特點 n4高精度保持性 n防止使用中

3、的變形和快速磨損外n還要求采取一些工藝性措施，如淬火、磨削導(dǎo)軌、粘貼抗磨塑料導(dǎo)軌等，以提高運動部件的耐磨性 n5高可靠性 n6工藝復(fù)合化和功能集成化第二節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng) n一、數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的特點n主軸部件的剛度、精度、抗振性和熱變形直接影響加工零件的精度和表面質(zhì)量。n主運動的轉(zhuǎn)速高低及范圍、傳遞功率大小和動力特性，決定了數(shù)控機床的切削加工效率和加工工藝能力 第二節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng) n1主軸轉(zhuǎn)速高、調(diào)速范圍寬并實現(xiàn)無級調(diào)速 n能使數(shù)控機床進行大功率切削和高速切削，實現(xiàn)高效率加工 n比同類型普通機床主軸最高轉(zhuǎn)速高出兩倍左右 第二節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng) n2主軸部件具有較大的剛度和較

4、高的精度 n一次裝夾要完成全部或絕大部分切削加工，包括粗加工和精加工 n為提高效率的強力切削 n在加工過程中機床是在程序控制下自動運行的，更需要主軸部件剛度和精度有較大裕量，從而保證數(shù)控機床使用過程中的可靠性第二節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng) n3良好的抗振性和熱穩(wěn)定性 n主軸部件要有較高的固有頻率，較好的動平衡，且要保持合適的配合間隙，并要進行循環(huán)潤滑 第二節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng) n4為實現(xiàn)刀具的快速或自動裝卸，數(shù)控機床主軸具有特有的刀具安裝結(jié)構(gòu) n主軸上設(shè)計有刀具自動裝卸、主軸定向停止和主軸孔內(nèi)的切屑清除裝置。第二節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng) n二、數(shù)控機床主軸的傳動方式 n1齒輪傳動方式 n大、中型數(shù)

5、控機床多采用此方式。它通過幾對齒輪降速，確保低速時的扭矩確保低速時的扭矩，以滿足主軸輸出扭矩特性的要求。n有一部分小型數(shù)控機床也采用這種傳動方式，以獲得強力切削時所需要的扭矩。 第二節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng) n2。帶傳動方式 n帶傳動主要應(yīng)用在小型數(shù)控機床上，可克服齒輪傳動時引起振動和噪聲的缺點，但它只能適用于低扭矩特性要求 n數(shù)控機床上應(yīng)用的多楔帶又稱復(fù)合三角帶能夠滿足主傳動要求的高速、大轉(zhuǎn)矩和不打滑的要求。多楔帶安裝時需較大的張緊力，使得主軸和電動機承受較大的徑向負(fù)載，這是多楔帶的一大缺點 第二節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng) n同步齒形帶傳動。它是綜合了帶、鏈傳動優(yōu)點的新型傳動方式n (1)傳動效率

6、高，可達98以上。n (2)無滑動，傳動比準(zhǔn)確。n (3)傳動平穩(wěn)，噪聲小。n (4)使用范圍較廣，速度可達50ms，速比可達10左右，傳遞功率由幾瓦至數(shù)千瓦。n (5)維修保養(yǎng)方便，不需要潤滑。n (6)安裝時中心距要求嚴(yán)格，帶與帶輪制造工藝較復(fù)雜，成本高 第二節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng) n 3調(diào)速電動機直接驅(qū)動主軸傳動方式 n電動機直接帶動主軸運動，簡化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸輸出扭矩小，電動機發(fā)熱對主軸的精度影響較大 第二節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng) n內(nèi)裝電動機主軸，即主軸與電動機轉(zhuǎn)子合為一體 n其優(yōu)點是主軸部件結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小、重量輕，可提高啟動、停止的響應(yīng)特

7、性，有利于控制振動和噪聲；n缺點是電動機運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量使主軸產(chǎn)生熱變形 第二節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng) n三、主軸組件 n主軸n主軸支承n裝在主軸上的傳動件n密封件等第二節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng) n(一)數(shù)控機床的主軸支承 n1。主軸軸承類型 n (1)滾動軸承 n摩擦系數(shù)小，能夠預(yù)緊，潤滑維護簡單，并且在一定的轉(zhuǎn)速范圍和載荷變動范圍內(nèi)能穩(wěn)定地工作等特點 n它噪聲大，滾動體數(shù)目有限，剛度變化大，抗振性差，并且限制轉(zhuǎn)速 第二節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)n一般數(shù)控機床的主軸軸承可以使用滾動軸承，特別是立式主軸和裝在套筒內(nèi)能作軸向移動的主軸 n為了適應(yīng)主軸高速發(fā)展的要求，滾動軸承的滾珠可采用陶瓷滾珠 第二節(jié) 數(shù)

8、控機床主傳動系統(tǒng)n(2)滑動軸承 n靜壓滑動軸承的油膜壓強由液壓缸從外界供給，與主軸轉(zhuǎn)速的高低無關(guān)主軸轉(zhuǎn)速的高低無關(guān)，承載承載能力不隨轉(zhuǎn)速而變化能力不隨轉(zhuǎn)速而變化，而且無磨損，啟動和運轉(zhuǎn)時摩擦力矩相同。所以靜壓軸承的回轉(zhuǎn)精度高，剛度大。n但靜壓軸承需要一套液壓裝置，成本較高，污染大 第二節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)n2主軸軸承的配置 n(1)圖26a所示的結(jié)構(gòu)配置形式是現(xiàn)代數(shù)控機床主軸結(jié)構(gòu)中剛性最好的主軸結(jié)構(gòu)中剛性最好的一種。它使主軸的綜合剛度得到大幅度提高，可以滿足強力切削的要求，所以目前各類數(shù)控機床的主軸普遍采用這種配置形式 第二節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)n (2)前支承采用3個超精密級角接觸球軸承

9、組合方式，具有較好的高速性能n后支承結(jié)構(gòu)有采用2個角接觸球軸承支承的，見圖26b，n也有用一個圓柱滾子軸承支承的，吸收熱膨脹量的能力，適用于高速、輕載和精密的數(shù)控機床主軸 第二節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)n (3)圓錐滾子軸承，見圖26c。這種軸承徑向和軸向剛度高，能承受重載荷，尤其能承受較大的動載荷，安裝與調(diào)整性能好n但是這種軸承配置方式限制了主軸的最高轉(zhuǎn)速和精度n所以僅適用于中等精度、低速與重載的數(shù)控機床主軸 第二節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)n3主軸軸承的裝配 n采用選配定向法進行裝配可提高主軸組件的精度 n盡可能使主軸支承孔與主軸軸頸的偏心量和軸承內(nèi)圈與滾道的偏心量接近，并使其方向相反 n在維修機床

10、拆裝主軸軸承時，因原生產(chǎn)廠家已調(diào)整好軸承的偏心位置，所以要在拆卸前做好周向位置記號 第二節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)n4滾動軸承的間隙與預(yù)緊n將滾動軸承進行適當(dāng)預(yù)緊，使?jié)L動體與內(nèi)外圈滾道在接觸處產(chǎn)生預(yù)變形，使受載后承載的滾動體數(shù)量增多，受力趨向均勻，從而提高承載能力和剛度，有利于減少主軸回轉(zhuǎn)軸線的漂移，提高旋轉(zhuǎn)精度 第二節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)n若過盈量太大，軸承磨損加劇，承載能力將顯著下降 n主軸組件必須具備軸承間隙的調(diào)整結(jié)構(gòu)。 第二節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)n(二)主軸準(zhǔn)停功能 n每次機械手自動裝取刀具時，必須保證刀柄上的鍵槽對準(zhǔn)主軸的端面鍵 n為滿足主軸這一功能而設(shè)計的裝置稱為主軸準(zhǔn)停裝置或稱主軸定

11、向裝置 n在加工精密的坐標(biāo)孔時，由于每次都能在主軸的固定圓周位置換刀，故能保證刀尖與主軸相對位置的一致性，從而減少被加工孔的尺寸分散度 第二節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)n傳統(tǒng)的做法是采用機械擋塊等來定向。而現(xiàn)代的數(shù)控機床一般都采用電氣式主軸定向 n (三)主軸上刀具自動夾緊和切屑清除 第三節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)應(yīng)用 n1主傳動系統(tǒng)n伺服電動機驅(qū)動，經(jīng)1：1的帶傳動帶動主軸旋轉(zhuǎn)，使主軸在242 400 rmin的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速n改變電動機旋轉(zhuǎn)方向，可以得到相應(yīng)的主軸正、反轉(zhuǎn)，主軸停車由電動機制動實現(xiàn)n螺紋切削和主軸n每轉(zhuǎn)進給量通過主軸脈沖編碼器來實現(xiàn) 第三節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)應(yīng)用 n2主軸結(jié)

12、構(gòu) n主軸有前后兩個支承：前支承采n用預(yù)加負(fù)荷的超精密級角接觸球軸承組成，三個一組n其中兩個軸承用來承受向后的推力，另一個用于承受向前的推力 第三節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)應(yīng)用 n主軸的后支承采用圓柱滾子軸承，用來承受較大的徑向載荷。n前支承形式為前端定位，主軸受熱膨脹向后伸長。n前后支承所用軸承的支承剛性好，前支承中的角接觸球軸承能承受較大的軸向載荷，且允許的極限轉(zhuǎn)速高。n主軸所采用的支承結(jié)構(gòu)適宜高速重載的需要 第三節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)應(yīng)用 n二、JCS018A加工中心主傳動系統(tǒng)及主軸箱結(jié)構(gòu) n1主運動傳動系統(tǒng) n主軸電動機在45-4 500rmin轉(zhuǎn)速范圍通過一對1：2同步帶輪將運動傳給主軸

13、 第三節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)應(yīng)用 n2主軸箱結(jié)構(gòu)n (1)主軸結(jié)構(gòu) n主軸的前支承4配置了三個高精度的角接觸球軸承，用以承受徑向載荷和軸向載荷。n前兩個軸承大口朝下，后面一個軸承大口朝上。n前支承按預(yù)加載荷計算的預(yù)緊量由螺母5來調(diào)整。n后支承6為一對小口相對應(yīng)的角接觸球軸承，它們只承受徑向載荷，因此軸承外圈不需要定位。第三節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)應(yīng)用 n(2)刀具的自動夾緊機構(gòu) n(3)主軸準(zhǔn)停裝置 第四節(jié)數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)n一、數(shù)控機床對進給傳動系統(tǒng)的要求 n進給傳動系統(tǒng)承擔(dān)了數(shù)控機床各直線坐標(biāo)軸、回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸的定位和切削進給n進給系統(tǒng)的傳動精度、靈敏度和穩(wěn)定性直接影響被加工件的最后輪廓精度和

14、加工精度 第四節(jié)數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)n進給系統(tǒng)中的傳動裝置和元件要求：n長壽命n高剛度.n無傳動間隙n高靈敏度n低摩擦阻力第四節(jié)數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)n采用滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌 n廣泛應(yīng)用滾珠絲杠螺母副 n各種機械部件首先保證它們的加工精度，其次采用合理的預(yù)緊來消除軸向傳動間隙 n在進給系統(tǒng)反向運動時仍然由數(shù)控裝置發(fā)出脈沖指令進行自動補償 第四節(jié)數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)n數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)的主要機電部件有n伺服電動機n檢測元件n聯(lián)軸節(jié)n減速機構(gòu)(齒輪副和帶輪)n滾珠絲杠螺母副(或齒輪齒條副)n絲杠軸承n運動部件(工作臺、導(dǎo)軌、主軸箱、滑座、橫梁和立柱)等 第四節(jié)數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)第四節(jié)數(shù)控機床進給

15、傳動系統(tǒng)n二、導(dǎo)軌 n數(shù)控機床對于導(dǎo)軌有著更高的要求：n如高速進給時不振動n低速進給時不爬行n有高的靈敏度n能在重載下長期連續(xù)工作n耐磨性好，精度保持性好 第四節(jié)數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)n與支承件連成一體固定不動的導(dǎo)軌稱為支承導(dǎo)支承導(dǎo)軌軌n與運動部件連成一體的導(dǎo)軌稱為動導(dǎo)軌動導(dǎo)軌 第四節(jié)數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)n(一)導(dǎo)軌的類型和要求n1導(dǎo)軌的類型n按運動部件的運動軌跡分按運動部件的運動軌跡分：n直線運動導(dǎo)軌和圓周運動導(dǎo)軌n按導(dǎo)軌接合面的摩擦性分按導(dǎo)軌接合面的摩擦性分：n滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌。n滑動導(dǎo)軌滑動導(dǎo)軌分：n普通滑動導(dǎo)軌-金屬與金屬相摩擦，摩擦系數(shù)大，一般在普通機床上n塑料滑動導(dǎo)軌-塑

16、料與金屬相摩擦，導(dǎo)軌的滑動性好，在數(shù)控機床上廣泛采用 n靜壓導(dǎo)軌靜壓導(dǎo)軌根據(jù)介質(zhì)的不同又可分為液壓導(dǎo)軌和氣壓導(dǎo)軌 n2導(dǎo)軌的要求n(1)高的導(dǎo)向精度 n(2)良好的耐磨性n(3)足夠的剛度n(4)具有低速運動的平穩(wěn)性-運動部件在導(dǎo)軌上低速移動時，不應(yīng)發(fā)生“爬行”的現(xiàn)象 n(二)滑動導(dǎo)軌n1滑動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu) n矩形導(dǎo)軌承載能力大，制造簡單，水平方向和垂直方向上的位置精度互不相關(guān)。側(cè)面間隙不能自動補償，必須設(shè)置間隙調(diào)整機構(gòu) n三角形導(dǎo)軌的三角形截面有兩個導(dǎo)向面，同時控制垂直方向和水平方向的導(dǎo)向精度。這種導(dǎo)軌在載荷的作用下能自行補償而消除間隙，導(dǎo)向精度較其他導(dǎo)軌高 n燕尾槽導(dǎo)軌的高度值最小，能承受顛覆

17、力矩，摩擦阻力也較大 n圓 柱 形 導(dǎo) 軌制 造 容 易 ，磨 損 后 調(diào) 整間隙較困難 n導(dǎo)軌的截面形狀有凸形(上圖)和凹形(下圖)兩類。n凹形導(dǎo)軌容易存油，但也容易積存切屑和塵粒，因此適用于防護良好的環(huán)境。n凸形導(dǎo)軌需要良好的潤滑條件 n數(shù)控機床上滑動導(dǎo)軌的形狀主要為：n三角形一矩形式n矩形一矩形式 n2滑動導(dǎo)軌的材料n導(dǎo)軌材料主要有：n鑄鐵、鋼、塑料以及有色金屬 n目前常采用的一種導(dǎo)軌n材料為金屬和塑料的滑動導(dǎo)軌，稱為塑料導(dǎo)軌(貼塑導(dǎo)軌)其形式主要有塑料導(dǎo)軌板和塑料導(dǎo)軌軟帶兩種 n塑料導(dǎo)軌(貼塑導(dǎo)軌) 特點：n剛度好n動、靜摩擦系數(shù)差值小n耐磨性好，使用壽命為普通鑄鐵導(dǎo)軌的810倍n無爬

18、行n減振性好 n (三)滾動導(dǎo)軌n 滾動導(dǎo)軌是在導(dǎo)軌工作面之間安排滾動件，使兩導(dǎo)軌面之間形成滾動摩擦 n低速運動平穩(wěn)性好，移動精度和定位精度高。n滾動導(dǎo)軌的抗振性比滑動導(dǎo)軌差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對臟物也較為敏感，需要良好的防護 n 1直線滾動導(dǎo)軌 n直線滾動導(dǎo)軌又稱單元直線滾動導(dǎo)軌，它主要由導(dǎo)軌體、滑塊、滾珠、保持架、端蓋等組成 n導(dǎo)軌體導(dǎo)軌體固定在不動部件不動部件上，滑塊滑塊固定在運動運動部件上 n直線滾動導(dǎo)軌除導(dǎo)向外還能承受顛覆力矩，它具有制造精度高，可高速運行，并能長時間保持高精度的優(yōu)點。n另外，通過預(yù)加負(fù)載可提高其剛性，且具有自調(diào)的能力，安裝基面的許用誤差大 n2.滾動導(dǎo)軌塊n用滾動體進行循環(huán)

19、運動，滾動體為滾珠或滾柱，承載能力和剛度都比直線滾動導(dǎo)軌高，但摩擦系數(shù)略大。n它多用于中等載荷的導(dǎo)軌n(四)液體靜壓導(dǎo)軌n液體靜壓導(dǎo)軌(簡稱靜壓導(dǎo)軌)是機床上經(jīng)常使用的一種液壓導(dǎo)軌。靜壓導(dǎo)軌通常在兩個相對運動的導(dǎo)軌面間通人壓力油，使運動件浮起。n在工作過程中，導(dǎo)軌面上油腔中的油壓能隨外加負(fù)載的變化自動調(diào)節(jié)，保證導(dǎo)軌面間始終處于純液體摩擦狀態(tài)n摩擦系數(shù)極小，功率消耗少。這種導(dǎo)軌不會磨損，因而導(dǎo)軌的精度保持性好，壽命長 n制造成本較高。目前靜壓導(dǎo)軌一般應(yīng)用在大型、重型數(shù)控機床上 n靜壓導(dǎo)軌分類:n1.按導(dǎo)軌的形式可分為開式和閉式兩種，數(shù)控機床上常采用閉式靜壓導(dǎo)軌。n2.按供油方式又可分為恒壓(即定

20、壓)供油和恒流(即定量)供油兩種。n(五)導(dǎo)軌的潤滑與防護n 導(dǎo)軌潤滑的目的:n減少摩擦阻力和摩擦磨損，避免低速爬行，降低高速時的溫升 n一般常用壓力循環(huán)潤滑和定時定量潤滑兩種方式n數(shù)控機床上滑動導(dǎo)軌的潤滑主要采用壓力潤滑壓力潤滑。n導(dǎo)軌的防護是防止或減少導(dǎo)軌副磨損，延長導(dǎo)軌壽命的重要方法之一。 n防護裝置有刮板式、卷簾式和伸縮式等n數(shù)控機床上大多采用伸縮式防護罩。 n三、滾珠絲杠螺母副n(一)滾珠絲杠螺母副的特點 n1摩擦損失小，傳動效率高n2傳動靈敏，運動平穩(wěn)，低速時無爬行n3使用壽命長n4軸向剛度高n5具有傳動的可逆性n6不能實現(xiàn)自鎖n7制造工藝復(fù)雜，成本高n鋼珠每一個循環(huán)閉路稱為列。n

21、每個滾珠循環(huán)閉路內(nèi)所含導(dǎo)程數(shù)稱為圈數(shù)。n內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副的每個螺母有2列、3列、4列、5列等幾種，每列只有一圈。n外循環(huán)每列有1。5圈，25圈，35圈等幾種，剩下的半圈作回珠用。 n工作原理是： n (二)滾珠絲杠螺母副間隙的調(diào)整 n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。n除了結(jié)構(gòu)本身所有的游隙本身所有的游隙之外，還包括施加軸向載荷后產(chǎn)生彈性變形彈性變形所造成的軸向竄動量所造成的軸向竄動量 n預(yù)緊是指它在過盈的條件下工作，把彈性變形量控制在最小限度 n用雙螺母加預(yù)緊力消除軸向間隙時，必須注意： n1預(yù)緊力也不宜過大 、過小n2要特別減小絲杠安裝部分和驅(qū)動部分的

22、間隙。 n常用的雙螺母消除軸向間隙的結(jié)構(gòu)形式：n墊片預(yù)緊方式n螺紋預(yù)緊方式n齒差預(yù)緊方式等。n通過調(diào)整墊片的厚度使左、右螺母產(chǎn)生軸向位移，就可達到消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力的作用 n簡單、剛性好、裝卸方便、可靠 n調(diào)整困難 ，調(diào)整精度不高 n用鍵限制螺母在螺母座內(nèi)的轉(zhuǎn)動。調(diào)整時，擰動圓螺母將螺母沿軸向移動一定距離，在消除間隙之后用圓螺母將其鎖緊。n簡單緊湊，調(diào)整方便，但調(diào)整精度較差，且易于松動 n螺母1和2的凸緣上各制有一個圓柱外齒輪，兩個齒輪的齒數(shù)相差一個齒，兩個內(nèi)齒圈3和4與外齒輪齒數(shù)分別相同，并用預(yù)緊螺釘和銷釘固定在螺母座的兩端。調(diào)整時先將內(nèi)齒圈取下，根據(jù)間隙的大小調(diào)整兩個螺母1、2分別向相同

23、的方向轉(zhuǎn)過一個或多個齒，使兩個螺母在軸向移近了相應(yīng)的距離達到調(diào)整間隙和預(yù)緊的目地。 n(三)滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)形式n 按螺旋滾道法向截面形狀滾道法向截面形狀分單圓弧型和雙圓弧型；n按滾珠循環(huán)方式滾珠循環(huán)方式分內(nèi)循環(huán)式和外循環(huán)式；n按消除軸向間隙和調(diào)整預(yù)緊方式的不同消除軸向間隙和調(diào)整預(yù)緊方式的不同分為墊片預(yù)緊方式、螺紋預(yù)緊方式和齒差預(yù)緊方式三種；n按用途用途分為定位滾珠絲杠副(P類)、傳動滾珠絲杠副(T類)兩類。n數(shù)控機床進給運動采用P類。 n 1單圓弧型 n滾道半徑R稍大于滾珠半徑rb ,接觸角隨初始間隙和軸向載荷大小而變化。當(dāng)增大后，軸向剛度、傳動效率隨之增大。為保證 =45，必須嚴(yán)格控制

24、徑向間隙 n為消除軸向間隙和調(diào)整預(yù)緊，必須采用雙螺母結(jié)構(gòu) n 2雙圓弧型 n滾道由半徑R稍大于滾珠半徑rb的對稱雙圓弧組成。理論上軸向和徑向間隙為零，接觸角=45是恒定的。n消除軸向間隙和調(diào)整預(yù)緊，不僅可以采用雙螺母結(jié)構(gòu)，也可以采用增大滾珠直徑的單螺母結(jié)構(gòu) n(四)滾珠絲杠螺母副的主要參數(shù)及代號n1。滾珠絲杠螺母副的主要參數(shù) n (1)公稱直徑dmn即滾珠絲杠的名義直徑。滾珠與螺紋滾道在理論接觸角狀態(tài)時，包絡(luò)滾珠球心的圓柱直徑是滾珠絲杠螺母副的特征尺寸。n名義直徑與承載能力有直接關(guān)系，dm越大，承載能力和剛度越大 n(2)公稱導(dǎo)程 n公稱導(dǎo)程是絲杠相對于螺母旋轉(zhuǎn)一圈時，螺母上基準(zhǔn)點的軸向位移

25、n導(dǎo)程的大小是根據(jù)機床的加工精度要求確定的。 n導(dǎo)程過小勢必使?jié)L珠直徑變小，滾珠絲杠螺母副的承載能力亦隨之減小 n2精度等級n滾珠絲杠螺母副按其使用范圍及要求分為7個精度等級 n1級精度最高，其余依次逐級遞減n數(shù)控機床和精密機械可選用2、3級精度 n3滾珠絲杠螺母副代號的標(biāo)注 n采用漢語拼音字母、數(shù)字及漢字結(jié)合標(biāo)注法 n例如CDM601235P4nC表示外循環(huán)插管式，nD表示墊片預(yù)緊nM表示回珠管埋入式n公稱直徑為60 mm，導(dǎo)程為12mm，螺紋旋向為右旋，負(fù)荷鋼球圈數(shù)為35圈，定位滾珠絲杠，精度等級為4級。 n (五)滾珠絲杠螺母副的支承 n 滾珠絲杠主要承受軸向載荷，它的徑向載荷主要是臥式

26、絲杠的自重 n圖a所示是一端固定一端自由的支承形式。其特點是結(jié)構(gòu)簡單，軸向剛度低，適用于短絲杠及垂直布置絲杠n一般用于數(shù)控機床的調(diào)整環(huán)節(jié)和升降臺式數(shù)控銑床的垂直坐標(biāo)軸 n圖b所示是一端固定一端浮動的支承形式，絲杠軸向剛度與圖a形式相同，絲杠受熱后有膨脹伸長的余地，需保證螺母與兩支承同軸。這種形式的配置結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝較困難，適用于較長絲杠或臥式絲杠 n圖c所示是兩端固定的支承形式，絲杠的軸向剛度約為一端固定形式的4倍，可預(yù)拉伸，這樣既可對滾珠絲杠施加預(yù)緊力，又可使絲杠受熱變形得到補償，保持恒定預(yù)緊力，但結(jié)構(gòu)工藝都較復(fù)雜n適用于長絲杠。n(六)滾珠絲杠螺母副的密封與潤滑n1密封n通常滾珠絲杠副可

27、用防塵密封圈和防護套密封 n密封圈有接觸式和非接觸式兩種，裝在滾珠螺母的兩端。n防護套可防止塵土及雜質(zhì)進入滾珠絲杠 ，一端連接在滾珠螺母的端面，另一端固定在滾珠絲杠的支承座上 n2潤滑 n常用的潤滑劑有潤滑油和潤滑脂兩類。n潤滑脂一般在安裝過程中放進滾珠螺母的滾道內(nèi)，定期潤滑。n使用潤滑油時應(yīng)注意要經(jīng)常通過注油孔注油。 (七)滾珠絲杠螺母副的選擇方法n1滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)的選擇n允許間隙存在(如垂直運動)時，可選用具有單圓弧型螺紋滾道的單螺母滾珠絲杠副；n如果必須有預(yù)緊，并在使用過程中因磨損而需要定期調(diào)整時，應(yīng)采用雙螺母螺紋預(yù)緊或齒差預(yù)緊式結(jié)構(gòu)；n當(dāng)具備良好的防塵條件，只需在裝配時調(diào)整間隙及預(yù)

28、緊力時，可采用結(jié)構(gòu)簡單的雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式結(jié)構(gòu) n2滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)尺寸的選擇 n公稱直徑應(yīng)根據(jù)軸向最大工作載荷，按滾珠絲杠副的尺寸系列選擇。n在允許的情況下螺紋長度要盡量短。n導(dǎo)程(或螺距)應(yīng)按承載能力、傳動精度及傳動速度選取。n3滾珠絲杠螺母副的選擇步驟 n(1)最大的工作載荷。n(2)最大動載荷。對于靜態(tài)或低速運轉(zhuǎn)的滾珠絲杠，還需考慮最大靜載荷是否充分地超過了滾珠絲杠的工作載荷。n(3)剛度的驗算。n(4)壓桿穩(wěn)定性核算。n四、傳動齒輪間隙消除機構(gòu)n(一)直齒圓柱齒輪傳動間隙的調(diào)整n1偏心套調(diào)整n只能補償齒厚誤差與中心距誤差引起的齒側(cè)間隙，n不能補償偏心誤差引起的齒側(cè)間隙。n2墊片調(diào)

29、整 n調(diào)整兩齒輪在軸向的相對位置即可達到消除齒側(cè)間隙的目的 n上述兩種方法的特點盡管結(jié)構(gòu)比較簡單，傳動剛度好，能傳遞較大的動力，但齒輪磨損后齒側(cè)間隙不能自動補償 n3雙齒輪錯齒調(diào)整n這種調(diào)整法結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，傳動剛度低，不宜傳遞大扭矩，對齒輪的齒厚和齒距要求較低，可始終保持嚙合無間隙，尤其適用于檢測裝置 n(二)斜齒圓柱齒輪傳動間隙的消除n1軸向墊片調(diào)整n2軸向壓簧調(diào)整 n這種結(jié)構(gòu)具有軸向尺寸過大，結(jié)構(gòu)不緊湊，但可以自動補償間隙的特點，多用于負(fù)載小，要求自動補償間隙的場合 n三)錐齒輪傳動間隙的消除n1，周向壓簧調(diào)整 n2軸向壓簧調(diào)整 n錐齒輪在彈力作用下沿軸向移動，從而達到消除齒側(cè)間隙的目的 n

30、五、回轉(zhuǎn)進給系統(tǒng)n分度工作臺只是將工件分度轉(zhuǎn)位，實現(xiàn)分別加工工件的各個表面的目的n數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺除了分度和轉(zhuǎn)位的功能之外，還能實現(xiàn)圓周進給運動 n 1分度工作臺n分度工作臺是按照數(shù)控系統(tǒng)的指令，在需要分度時工作臺連同工件按規(guī)定的角度回轉(zhuǎn)，有時也可采用手動分度 n只能夠完成分度運動而不能實現(xiàn)圓周運動 n只能完成一定的回轉(zhuǎn)度數(shù) n鼠齒盤式分度工作臺具有剛性好、承載能力強、重復(fù)定位精度高、分度精度高、能自動定心、結(jié)構(gòu)簡單等特點。n鼠齒盤制造精度要求高，它分度的度數(shù)只能是鼠齒盤齒數(shù)的整數(shù)倍。 n2數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 n為消除累積誤差，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)有零點 n數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺可作任意角度的回轉(zhuǎn)和分度，因此能

31、夠達到較高的分度精度。 第五節(jié) 數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)應(yīng)用n一、MJ-50數(shù)控車床進給傳動系統(tǒng) (一)特點 n數(shù)控車床的進給運動是把伺服電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為刀架和滑板x、z軸的直線x運動，而且對移動精度要求很高 n刀架或滑板的快速移動和進給運動均為同一傳動路線。 (二)X軸進給系統(tǒng)傳動裝置二、JCS-018A加工中心機床進給傳動系統(tǒng)及傳動裝置n調(diào)速直流伺服電動機直接帶動滾珠絲杠旋轉(zhuǎn) n為了保證各軸的進給傳動系統(tǒng)有較高的傳動精度，電動機軸和滾珠絲杠之間均采用了錐環(huán)無鍵連接和高精度十字聯(lián)軸器的連接結(jié)構(gòu),以z軸進給裝置為例，分析電動機軸與滾珠絲杠之間的連接結(jié)構(gòu)。 1.錐環(huán)無鍵連接結(jié)構(gòu)錐環(huán)無鍵連接結(jié)構(gòu)

32、實現(xiàn)無間隙傳動，而且對中性較好，實現(xiàn)無間隙傳動，而且對中性較好，傳遞動力平穩(wěn)，加工工藝性好，安裝與維修方便。選傳遞動力平穩(wěn)，加工工藝性好，安裝與維修方便。選用錐環(huán)對數(shù)的多少，取決用錐環(huán)對數(shù)的多少，取決于所傳遞扭矩的大小。于所傳遞扭矩的大小。 第六節(jié)自動換刀裝置n為完成對工件的多工序加工而設(shè)置的存儲及更換刀具的裝置稱為自動換刀裝置(Automatictoolchanger，ATC) n自動換刀裝置應(yīng)當(dāng)滿足的基本要求為：n (1)刀具換刀時間短且換刀可靠n (2)刀具重復(fù)定位精度高；n (3)足夠的刀具儲存量；n (4)刀庫占地面積小。n一、自動換刀裝置的形式n根據(jù)其組成結(jié)構(gòu)可分為n回轉(zhuǎn)刀架式n轉(zhuǎn)

33、塔式、n帶刀庫式n(一)回轉(zhuǎn)刀架自動換刀裝置n刀架可設(shè)計為四方形、六角形或其他形式n回轉(zhuǎn)刀架在結(jié)構(gòu)上必須有良好的強度和剛性，以及合理的定位結(jié)構(gòu)，以保證回轉(zhuǎn)刀架在每一次轉(zhuǎn)位之后具有盡可能高的重復(fù)定位精度。 經(jīng)濟型數(shù)控車床方刀架經(jīng)濟型數(shù)控車床方刀架 經(jīng)濟型數(shù)控車床方刀架是在普通車床四方刀架的經(jīng)濟型數(shù)控車床方刀架是在普通車床四方刀架的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種自動換刀裝置，其功能和普通四基礎(chǔ)上發(fā)展的一種自動換刀裝置，其功能和普通四方刀架一樣，有四個刀位，能裝夾四把不同功能的方刀架一樣，有四個刀位，能裝夾四把不同功能的刀具，方刀架回轉(zhuǎn)刀具，方刀架回轉(zhuǎn)90時，刀具交換一個刀位，但時，刀具交換一個刀位，但方刀架的回

34、轉(zhuǎn)和刀位號的選擇是由加工程序指令控方刀架的回轉(zhuǎn)和刀位號的選擇是由加工程序指令控制。換刀時方刀架的動作順序是：刀架抬起、刀架制。換刀時方刀架的動作順序是：刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位、轉(zhuǎn)位、刀架定位和夾緊刀架。為完成上述動作要求，刀架定位和夾緊刀架。為完成上述動作要求，要有相應(yīng)的機構(gòu)來實現(xiàn)要有相應(yīng)的機構(gòu)來實現(xiàn). . nCK7815型數(shù)控車床采用BA200L刀架 n其工作循環(huán)是：刀架接收數(shù)控裝置的指令一松開一轉(zhuǎn)到指令要求的位置一夾緊一發(fā)出轉(zhuǎn)位結(jié)束的信號 n(二)轉(zhuǎn)塔式自動換刀裝置 n主軸頭通常有臥式和立式兩種n常用轉(zhuǎn)塔的轉(zhuǎn)位來更換主軸頭以實現(xiàn)自動換刀。 n轉(zhuǎn)塔式換刀裝置的主要優(yōu)點是省去了自動松夾、卸刀裝刀、夾緊以及刀具搬運等一系列復(fù)雜的操作，減少了換刀時間，提高了換刀的可靠性。n主軸部件的剛性差且主軸的數(shù)目不可能太多 n(三)帶刀庫的自動換刀裝置 n帶刀庫的自動換刀裝置的數(shù)控機床主軸箱和轉(zhuǎn)塔主軸頭相比較，主軸部件有足夠剛度，因而能夠滿足各種精密加工的要求。 n刀具的交換方式通常分為兩種：n機械手交換刀具n由刀庫與機床主軸的相對運動實現(xiàn)刀具