數(shù)控技術(shù)第7章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)

數(shù)控技術(shù)第7章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)§7.3數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)一、數(shù)控機(jī)床對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的基本要求1、機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)功能主傳動(dòng)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)變速，使主軸獲得不同的轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)不同的加工要求。在變速的同時(shí)，還要求傳遞一定的功率和足夠的扭矩，滿足切削的需要。傳統(tǒng)機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)：從動(dòng)力源（電動(dòng)機(jī)）到執(zhí)行件（主軸、工作臺(tái)），中間需要經(jīng)過(guò)一系列的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：皮帶輪、齒輪。存在問(wèn)題：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大、振動(dòng)和噪聲、摩擦磨損、傳動(dòng)誤差等。不能達(dá)到高轉(zhuǎn)速。2、數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的基本要求：①轉(zhuǎn)速高，功率大，能使數(shù)控機(jī)床進(jìn)行大功率切削和高速切削，實(shí)現(xiàn)高效率加工。②主軸轉(zhuǎn)速的變換迅速可靠，調(diào)速范圍廣，無(wú)級(jí)變速，使切削工作始終在最佳狀態(tài)下進(jìn)行。

③為實(shí)現(xiàn)刀具的快速或自動(dòng)裝卸，主軸上還必須設(shè)有刀具自動(dòng)裝卸、主軸定向停止和主軸孔內(nèi)的切屑清除裝置。④為實(shí)現(xiàn)對(duì)C軸位置（主軸回轉(zhuǎn)角度）的控制，主軸還需要安裝位置檢測(cè)裝置。3、主傳動(dòng)的無(wú)級(jí)變速方法：①采用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)，在早期的數(shù)控機(jī)床或大型數(shù)控機(jī)床上，也有采用直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的情況。②在經(jīng)濟(jì)型、普及型數(shù)控機(jī)床上，為了降低成本，可以采用變頻器帶變頻電動(dòng)機(jī)或普通交流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速的方式。③在高速加工機(jī)床上，廣泛使用主軸和電動(dòng)機(jī)一體化的新穎功能部件———電主軸。電主軸的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子和主軸一體，無(wú)需任何傳動(dòng)件，可以使主軸達(dá)到數(shù)萬(wàn)轉(zhuǎn)、甚至十幾萬(wàn)轉(zhuǎn)的高速。二、主傳動(dòng)變速方式1、電動(dòng)機(jī)+變速齒輪+主軸應(yīng)用于大、中型數(shù)控機(jī)床上，目的是使主軸在低速時(shí)獲得大扭矩和擴(kuò)大恒功率調(diào)速范圍，滿足機(jī)床重切削時(shí)對(duì)扭矩的要求。通常采用2-3級(jí)齒輪變速。

額定扭矩140N.m，額定轉(zhuǎn)速1500rpm，22KW的交流無(wú)級(jí)變速電動(dòng)機(jī)，經(jīng)過(guò)機(jī)械變速后的扭矩、功率曲線2、無(wú)級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)+帶傳動(dòng)+主軸一般采用同步齒形帶，多見(jiàn)于數(shù)控車床。減少了噪聲和振動(dòng)。TND360型數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)3、電主軸（Electrospindle,MotorSpindle)主軸電動(dòng)機(jī)與機(jī)床主軸合而為一，傳動(dòng)鏈為零，又稱“零傳動(dòng)”。

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)輕、慣性小、高轉(zhuǎn)速、高精度、高功率，高剛度，結(jié)構(gòu)緊湊。

應(yīng)用：高速數(shù)控機(jī)床電主軸結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)軸殼：通常將軸承座孔直接設(shè)計(jì)在軸殼上。電主軸為加裝電動(dòng)機(jī)定子，必須開(kāi)放一端。大型或特種電主軸，為方便制造、節(jié)省材料，可將軸殼兩端均設(shè)計(jì)成開(kāi)放型。轉(zhuǎn)軸：成品轉(zhuǎn)軸的形位公差和尺寸精度要求都很高。且必須對(duì)轉(zhuǎn)軸進(jìn)行嚴(yán)格的動(dòng)平衡。

軸承：高速精密軸承。具有高速性能好、動(dòng)載荷承載能力高、潤(rùn)滑性能好、發(fā)熱量小等優(yōu)點(diǎn)。定子與轉(zhuǎn)子：定子由具有高磁導(dǎo)率的優(yōu)質(zhì)矽鋼片疊壓而成，疊壓成型的定子內(nèi)腔帶有沖制嵌線槽。定子通過(guò)一個(gè)冷卻套固裝在電主軸的殼體上。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、鼠籠、轉(zhuǎn)軸三部分組成。位于前后軸承之間，用熱壓裝配法與主軸產(chǎn)生過(guò)盈配合，用由過(guò)盈力傳遞扭矩。電主軸制造商：國(guó)外：德國(guó)GMN公司；瑞士FISCHER公司、IBAG公司；國(guó)內(nèi)：洛陽(yáng)軸承研究所

發(fā)熱問(wèn)題的解決熱源：內(nèi)置電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和主軸軸承的發(fā)熱?？捎醚h(huán)切削液冷卻。電主軸內(nèi)置電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱與散熱高速主軸單元的油-水冷卻系統(tǒng)三、主軸組件主軸組件包括主軸、主軸軸承、傳動(dòng)零件等。

1、主軸軸承一般采用滾動(dòng)軸承①軸承類型（a）

錐孔雙列圓柱滾子軸承：內(nèi)圈為1：12的錐孔，當(dāng)內(nèi)圈沿錐形軸軸向移動(dòng)時(shí)，內(nèi)圈脹大，可以調(diào)整滾道間隙。滾子與內(nèi)外圈線性接觸，承載能力大，剛性好。允許極限轉(zhuǎn)速較高。對(duì)箱體孔、主軸頸的加工精度要求高，且只能承受徑向載荷。（b）雙列推力向心球軸承，接觸角為60°。球徑小、數(shù)量多，允許轉(zhuǎn)速高，軸向剛度較高，能承受雙向軸向載荷。該種軸承一般與雙列圓柱滾子軸承配套用作主軸的前支承。（c）雙列圓錐滾子軸承。這種軸承的特點(diǎn)是內(nèi)、外列滾子數(shù)量相差一個(gè)，能使振動(dòng)頻率不一致，因此，可以改善軸承的動(dòng)態(tài)性能。軸承可以同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷，通常用作主軸的前支承。（d）帶凸肩的雙列圓錐滾子軸承。結(jié)構(gòu)和圖（c）相似，特點(diǎn)是滾子被做成空心，故能進(jìn)行有效潤(rùn)滑和冷卻；此外，還能在承受沖擊載荷時(shí)產(chǎn)生微小變形，增加接觸面積，起到有效吸振和緩沖作用。（e）高速電主軸軸承：隨著速度的提高，軸承的溫度升高，離心力增加,振動(dòng)和噪聲增大，壽命降低?？刹捎么鸥≥S承、液體動(dòng)靜壓軸承、陶瓷球軸承三種形式。磁浮軸承的高速性能好、精度高，容易實(shí)現(xiàn)診斷和在線監(jiān)控，但電磁測(cè)控系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜。液體動(dòng)靜壓軸承綜合了液體靜壓軸承和液體動(dòng)壓軸承的優(yōu)點(diǎn)，但這種軸承必須根據(jù)具體機(jī)床專門進(jìn)行設(shè)計(jì)，單獨(dú)生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化程度低，維護(hù)保養(yǎng)也困難。應(yīng)用最多是混合陶瓷球軸承，即滾動(dòng)體使用熱壓或熱等靜壓Si3N4陶瓷球，軸承套圈仍為鋼圈。滾動(dòng)體采用氮化硅陶瓷球的原因：①質(zhì)量輕，相當(dāng)于鋼球的40%，因而離心力下降；②彈性模量高，為鋼球的1.5倍，因而主軸和軸承的剛度、臨界轉(zhuǎn)速提高。③線膨脹系數(shù)低，約為鋼球的25%；④硬度高，1600-1700HV.為鋼球的2.5倍；⑤陶瓷與金屬不產(chǎn)生咬合。

②軸承配置：（a）后端定位：推力軸承布置在后支承兩側(cè)，并承受雙向軸向載荷。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)化主軸端部結(jié)構(gòu)，缺點(diǎn)：主軸熱膨脹，向前端伸長(zhǎng)或橫向彎曲，影響精度。（b）前后兩端定位：推力軸承布置在前、后支承的兩外側(cè)，軸向載荷分別由前后支承承受。軸向間隙一般由后端調(diào)整。在主軸受熱伸長(zhǎng)時(shí)，會(huì)改變支承的軸向、徑向間隙，影響加工精度。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮對(duì)主軸的自動(dòng)預(yù)緊。(c)(d)均采用前端定位，推力軸承布置在前支承，軸向載荷由前支承承受。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)剛度較高；主軸受熱伸長(zhǎng)，不會(huì)影響加工精度。圖(c)的推力軸承安裝在前支承兩側(cè)，會(huì)增加主軸的懸伸長(zhǎng)度，對(duì)提高剛度不利。圖(d)推力軸承均布置在前支承內(nèi)側(cè)，主軸的懸伸長(zhǎng)度小，剛度大。但前支承結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，一般用于高速精密數(shù)控機(jī)床。常見(jiàn)形式:特點(diǎn)（a）前支承采用圓錐孔雙列圓柱滾子軸承和雙向推力角接觸軸承組合，后支承采用成對(duì)角接觸球軸承。這種配置形式使主軸的綜合剛度得到大幅度提高，可以滿足強(qiáng)力切削的要求，所以目前各類數(shù)控機(jī)床的主軸普遍采用這種配置形式。（b）前文承采用高精度雙列向心推力球軸承和角接觸球軸承組合。這種配置方式具有較好的高速性能，主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá)4000r／min，但是軸承的承載能力小，因而適用于高速、輕載和精密的數(shù)控機(jī)床主軸。（c）前后支承采用雙列圓維波子軸承和圓錐滾子軸承。這種軸承徑向軸向剛度高，能承受重載荷，尤其能承受較大的動(dòng)載荷，安裝與調(diào)整性能好。但是這種軸承配置方式限制了抽的最高轉(zhuǎn)速和精度，所以僅適用于中等精度、低速與重載的數(shù)控機(jī)床主軸。2、主軸組件結(jié)構(gòu)機(jī)床主軸部件的結(jié)構(gòu)根據(jù)不同的機(jī)床有較大的差別。主軸組件的分析方法：軸承類型、軸承配置、軸向力傳遞方式、軸承間隙調(diào)整方法。數(shù)控車床主軸組件圖傳動(dòng)件、軸承、擋圈等均采用先進(jìn)的熱套工藝進(jìn)行安裝和調(diào)整，主軸上無(wú)鍵槽和螺紋，既增強(qiáng)了主軸剛度，又最大限度地降低了主軸的不平衡量。前支承采用成組角接觸球軸承，后支承為雙列圓柱滾子軸承。前端的三個(gè)角接觸軸承中，前兩個(gè)軸承的大端向主軸前端，另一個(gè)軸承的大端向主軸后端，前支承可以同時(shí)承受徑向和軸向力。軸向力傳遞：向左的軸向力由主軸前端，通過(guò)軸承17、軸承13、擋圈11、軸承10的外圈傳到箱體上。向右的軸向力由熱調(diào)整套8、擋圈9、軸承10的內(nèi)圈、球、外圈、擋圈11、軸承13和17的外圈、聯(lián)接盤14、螺釘15傳到箱體上。間隙調(diào)整：當(dāng)軸承間隙過(guò)大時(shí)，需卸下主軸部件，通過(guò)修磨2個(gè)擋圈11和12，調(diào)整熱調(diào)整套的軸向位置進(jìn)行。熱調(diào)整套的內(nèi)孔與主軸外圓以一很小錐度配合，以便調(diào)整。后支承為雙列圓柱滾子軸承，其調(diào)整可通過(guò)熱套工藝，調(diào)整帶輪聯(lián)接盤2的軸向位置和修磨擋圈7來(lái)實(shí)現(xiàn)。電主軸主要由空心轉(zhuǎn)子1、帶繞組的定子2和位置檢測(cè)器（圖中未示出）三部分組成。主軸4與電動(dòng)機(jī)合為一體，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子軸就是主軸本身，電動(dòng)機(jī)定子與主軸箱體聯(lián)接，主軸傳動(dòng)不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且降低了噪聲和共振。主軸部件經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的動(dòng)平衡，故可以在高速下運(yùn)行。為了防止主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的發(fā)熱，主軸軸承、電主軸均通入冷卻水進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。主軸前端結(jié)構(gòu)與前圖相同。3、刀具自動(dòng)夾緊裝置一、數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)低摩擦傳動(dòng)副。如采用靜壓導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾珠絲杠等，以減小摩擦力。選用最佳的降速比，以達(dá)到提高機(jī)床分辨率，使工作臺(tái)盡可能大地加速以達(dá)到跟蹤指令、系統(tǒng)折算到驅(qū)動(dòng)軸上的慣量盡量小的要求?？s短傳動(dòng)鏈以及用預(yù)緊的方法提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度。如采用大轉(zhuǎn)矩寬調(diào)速的直流電動(dòng)機(jī)與絲杠直接相連應(yīng)用預(yù)加負(fù)載的滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾珠絲杠副，絲杠支承設(shè)計(jì)成兩端軸向固定的、并可預(yù)拉伸的結(jié)構(gòu)等辦法來(lái)提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度。無(wú)間隙傳動(dòng)，消除反向死區(qū)誤差。如采用消除間隙的聯(lián)軸器，采用有消除間隙措施的傳動(dòng)副等?！?.3數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)二、進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1、類型直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：通過(guò)絲杠螺母副（通常為滾珠絲杠或靜壓絲杠），將伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)。通過(guò)齒輪、齒條副，將伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)。直接采用直線電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：除少數(shù)情況直接使用齒輪副外，一般都采用蝸輪蝸桿副。2、減速機(jī)構(gòu)通過(guò)降速來(lái)匹配進(jìn)給系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和獲得要求的輸出機(jī)械特性，對(duì)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，還起匹配所需的脈沖當(dāng)量的作用。一般采用齒輪機(jī)構(gòu)或同步齒形帶傳動(dòng)。近年來(lái)，由于伺服電機(jī)及其控制單元性能的提高，許多數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)去掉了降速齒輪副，直接將伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠連接。①開(kāi)環(huán)系統(tǒng)降速比運(yùn)動(dòng)平衡式：②閉環(huán)系統(tǒng)降速比二、滾珠絲杠螺母副1、工作原理及特點(diǎn)內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠外循環(huán)滾珠絲杠在絲杠和螺母上都有半圓形的螺旋槽，當(dāng)它們套裝在一起時(shí)便成了滾珠的螺旋滾道。螺母上有滾珠回珠滾道，將數(shù)圈螺旋滾道的兩端連接成封閉的循環(huán)滾道，滾道內(nèi)裝滿滾珠，當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠在滾道內(nèi)自轉(zhuǎn)，同時(shí)又在封閉滾道內(nèi)循環(huán)，使絲杠和螺母相對(duì)產(chǎn)生軸向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)絲杠（或螺母）固定時(shí)，螺母（或絲杠）即可以產(chǎn)生相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)工作臺(tái)作直線運(yùn)動(dòng)。滾珠循環(huán)方式有兩種：外循環(huán)：回珠滾道布置在螺母外部，滾珠在循環(huán)過(guò)程中，有部分時(shí)間滾珠與絲杠脫離接觸；制造工藝簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是對(duì)滾道接縫處的要求高，通常很難做到平滑，影響滾珠滾動(dòng)的平穩(wěn)性，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生卡珠現(xiàn)象，其噪聲也較大。內(nèi)循環(huán)：回珠滾道布置在螺母內(nèi)部，循環(huán)過(guò)程中滾珠始終與絲杠保持接觸。結(jié)構(gòu)緊湊，定位可靠，剛性好，且不易發(fā)生磨損和滾珠堵塞現(xiàn)象；其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造較困難，且內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)的滾珠絲杠螺母不能作成多頭螺紋傳動(dòng)。滾珠絲杠螺母副具有以下特點(diǎn)：摩擦損失小，傳動(dòng)效率高；給予適當(dāng)預(yù)緊，可消除絲杠和螺母的螺紋間隙，定位精度高，剛度好。反向時(shí)就可以消除空行程死區(qū)。運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。摩擦力幾乎與運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，動(dòng)、靜摩擦力的變化也很小，故不易產(chǎn)生低速爬行現(xiàn)象；傳動(dòng)精度高。運(yùn)動(dòng)具有可逆性，可以從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，也可以從直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即絲杠和螺母都可以作為主動(dòng)件。磨損小，使用壽命長(zhǎng)。制造工藝復(fù)雜。滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度和表面粗糙度要求高，成本高。不能實(shí)現(xiàn)自鎖。當(dāng)用在垂直傳動(dòng)或水平放置的高速大慣量傳動(dòng)中必須裝有制動(dòng)裝置。為了防止安裝、使用時(shí)螺母脫離絲杠滾道，在機(jī)床上還必須配置超程保護(hù)裝置。2、滾珠絲杠副的參數(shù)名義直徑d0：滾珠與螺紋滾道在理論接觸角狀態(tài)時(shí)包絡(luò)滾珠球心的圓珠直徑。導(dǎo)程P：絲杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)任意弧度時(shí)，螺母上基準(zhǔn)點(diǎn)的軸向位移基本導(dǎo)程P0：絲杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)2π弧度時(shí)，螺母上基準(zhǔn)點(diǎn)的軸向位移接觸角β:法向剖面內(nèi)，滾珠球心與滾道接觸點(diǎn)連線和螺紋軸線垂直線間的夾角。

螺紋滾道型面的形狀單圓弧型雙圓弧型3、滾珠絲杠螺母副軸向間隙調(diào)整和預(yù)緊軸向間隙通常是指絲杠和螺母無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，絲杠和螺母之間的最大軸向竄動(dòng)。除了結(jié)構(gòu)本身的游隙之外，在施加軸向載荷之后，軸向間隙還包括彈性變形所造成的竄動(dòng)?？赏ㄟ^(guò)預(yù)緊方法消除滾珠絲杠副間隙，并能提高剛度。滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊方法與螺母的型式有關(guān)。注意點(diǎn)：預(yù)緊雖能有效地減小彈性變形所帶來(lái)的軸向位移，但過(guò)大的預(yù)加載荷將增加摩擦阻力，降低傳動(dòng)效率，并使壽命大為縮短。所以，一般要經(jīng)過(guò)幾次調(diào)整才能保證機(jī)床在最大軸向載荷下，既消除了間隙，又能靈活運(yùn)轉(zhuǎn)。（1）對(duì)于單螺母結(jié)構(gòu)主要有三種：①增加滾珠直徑預(yù)緊法：通過(guò)篩選滾珠的大小進(jìn)行預(yù)緊。無(wú)須改變螺母結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單可靠，剛性好；但它一旦配好，就不能對(duì)預(yù)緊力再進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)預(yù)緊力調(diào)整為額定動(dòng)載荷的2%~5%左右時(shí)，性能最佳；允許最大預(yù)緊力為額定動(dòng)載荷的5%。②螺母夾緊預(yù)緊法(b)：在螺母的單邊加工一條0.1mm的縫隙，再通過(guò)螺栓4徑向夾緊螺母。制造成本低，調(diào)整簡(jiǎn)單，預(yù)緊力調(diào)整方便；但對(duì)剛性有一定的影響。允許最大預(yù)緊力為額定動(dòng)載荷的5%。整體螺母變位螺距預(yù)緊法(c)：通過(guò)整體螺母變位，使螺母相對(duì)絲杠產(chǎn)生軸向移動(dòng)。這種方法的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整方便；但調(diào)整位移量不易。（2）對(duì)于雙螺母結(jié)構(gòu)的滾珠絲杠螺母副雙螺母墊片預(yù)緊法(a)。它是通過(guò)改變墊片4的厚度，使螺母相對(duì)絲杠產(chǎn)生軸向位移的預(yù)緊方法。這種方法的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，剛性好；但調(diào)整較費(fèi)時(shí)間，且不能在工作中隨意調(diào)整。最大預(yù)緊力不能超過(guò)平均工作載荷的33%，通常調(diào)整為額定動(dòng)載荷的10%左右。雙螺母螺紋調(diào)隙式：螺母1的外端有凸緣。螺母2外端無(wú)凸緣但有螺紋，并伸出套筒外，并用兩個(gè)圓螺母4固定。旋轉(zhuǎn)圓螺母4，即可消除間隙，并產(chǎn)生預(yù)緊力。齒差調(diào)隙式：在兩個(gè)螺母的凸緣上各制有圓柱外齒輪，齒數(shù)差為1，兩個(gè)內(nèi)齒圈的齒數(shù)與外齒輪的齒數(shù)相同，并用螺釘和銷釘固定在螺母座的兩端。調(diào)整時(shí)先將內(nèi)齒圈取出，根據(jù)間隙的大小使兩個(gè)螺母分別在相同方向轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒或幾個(gè)齒，使螺母在軸向彼此移近(或移開(kāi))相應(yīng)的距離。間隙消除量Δ的計(jì)算：

n：兩螺母在同一方向轉(zhuǎn)過(guò)的齒數(shù)；

t:滾珠絲桿的導(dǎo)程；Z:齒輪的齒數(shù)

、。

（1）滾珠絲杠螺母副的支承軸承雙向推力角接觸球軸承.接觸角為60°，可以承受雙向軸向載荷和徑向載荷，裝配后可以采用精密鎖緊螺母預(yù)緊。軸向剛度高，可以承受很大的軸向力，是一種專門用于滾珠絲杠的軸承。4、滾珠絲杠螺母副的安裝滾針/推力圓柱滾子軸承。由一個(gè)帶向心和推力滾道的外圈、兩個(gè)軸圈、一個(gè)內(nèi)圈、一個(gè)向心滾針、兩個(gè)推力圓柱滾珠等組成的完整單元?？梢猿惺茈p向軸向載荷和徑向載荷，裝配后可以采用精密鎖緊螺母預(yù)緊?？梢猿惺芎艽蟮妮S向力，也是一種專門用于滾珠絲杠的軸承。（2）滾珠絲杠螺母副的支承型式

(a)一端固定、一端自由。僅在一端裝可以承受雙向軸向載荷與徑向載荷的推力角接觸球軸承或滾針-推力圓柱滾子軸承，并進(jìn)行軸向預(yù)緊；另一端完全自由，不作支撐。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但承載能力較小，總剛度較低，且隨著螺母位置的變化剛度變化較大。通常適用于絲杠長(zhǎng)度、行程不長(zhǎng)的情況。（b）一端固定、一端游動(dòng)。在一端裝可以承受雙向軸向載荷與徑向載荷的推力角接觸球軸承或滾針推力圓柱滾子軸承，另一端裝向心球軸承，僅作徑向支撐，軸向游動(dòng)。提高了臨界轉(zhuǎn)速和抗彎強(qiáng)度，可以防止絲杠高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的彎曲變形，可以適用于絲杠長(zhǎng)度、行程較長(zhǎng)的情況。（c）兩端支承方式：在滾珠絲杠的兩端裝推力軸承，并進(jìn)行軸向預(yù)緊，有助于提高傳動(dòng)剛度。絲杠熱變形伸長(zhǎng)時(shí)，將使軸承去載，產(chǎn)生軸向間隙。（d）兩端裝推力軸承及深溝球軸承。為使絲杠具有較大剛度，它的兩端可用雙重支承，即推力軸承加深溝球軸承，并施加預(yù)緊拉力。這種結(jié)構(gòu)方式可使絲杠的溫度變形轉(zhuǎn)化為推力軸承的預(yù)緊力，但設(shè)計(jì)時(shí)要求提高推力軸承的承載能力和支架剛度。（3）制動(dòng)裝置

當(dāng)機(jī)床工作時(shí)，電磁鐵線圈吸住壓簧，打開(kāi)摩擦離合器。此時(shí)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)接受控制機(jī)的指令脈沖后，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)液壓轉(zhuǎn)矩放大器及減速齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)滾珠絲杠副轉(zhuǎn)換為主軸箱的垂直移動(dòng)。當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電磁鐵線圈亦同時(shí)斷電，在彈簧作用下摩擦離合器壓緊，使得滾珠絲杠不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸箱就不會(huì)因自重而下沉了。數(shù)控臥式銑鏜床主軸箱進(jìn)給絲杠的制動(dòng)裝置（4）滾珠絲杠螺母副與驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接①聯(lián)軸器直接聯(lián)接優(yōu)點(diǎn)：具有最大的扭轉(zhuǎn)剛度；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)本身無(wú)間隙，傳動(dòng)精度高；而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、調(diào)整方便。在大、中型機(jī)床上使用，難以發(fā)揮伺服電動(dòng)機(jī)高速、低轉(zhuǎn)矩的特性；通常適用于輸出扭矩要求在15NM~40NM左右的中、小型機(jī)床或高速加工機(jī)床。撓性聯(lián)軸器：能補(bǔ)償因同軸度及垂直度誤差引起的“干涉”現(xiàn)象。②通過(guò)齒輪聯(lián)接優(yōu)點(diǎn)：①可以降低絲杠、工作臺(tái)的慣量在系統(tǒng)中所占的比重，提高進(jìn)給系統(tǒng)的快速性。②可以充分利用伺服電動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速、低扭矩的性能，使其變?yōu)榈娃D(zhuǎn)速、大扭矩輸出，獲得更大的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)力。③在開(kāi)環(huán)步進(jìn)系統(tǒng)中還可起到機(jī)械、電氣間的匹配作用，使數(shù)控系統(tǒng)的分辨率和實(shí)際工作臺(tái)的最小移動(dòng)單位統(tǒng)一。④進(jìn)給電動(dòng)機(jī)和絲杠中心可以不在同一直線上，布置靈活。問(wèn)題：①傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，降低傳動(dòng)效率，增加噪聲。②傳動(dòng)級(jí)數(shù)的增加必將帶來(lái)傳動(dòng)部件的間隙和摩擦的增加，從而影響進(jìn)給系統(tǒng)的性能。③傳動(dòng)齒輪副的間隙存在，在開(kāi)環(huán)、半閉環(huán)系統(tǒng)中，將影響加工精度；在閉環(huán)系統(tǒng)中，由于位置反饋的作用，間隙產(chǎn)生的位置滯后量雖然能通過(guò)系統(tǒng)的閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)得到補(bǔ)償，但它將帶來(lái)反向時(shí)沖擊，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定具有帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的共同優(yōu)點(diǎn)，與齒輪傳動(dòng)相比它結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，制造成本更低，安裝調(diào)整更方便。并且傳動(dòng)不打滑、不需要大的張緊力；傳動(dòng)效率可以達(dá)到98~99.5%，最高線速度可以達(dá)到80m/s，故廣泛用于一般數(shù)控機(jī)床和高速、高精度的數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)。③通過(guò)同步齒形帶聯(lián)接三、齒輪齒條副

齒輪齒條傳動(dòng)常用于行程較長(zhǎng)的大型機(jī)床上，可以得到較大的傳動(dòng)比，還易得到高速直線運(yùn)動(dòng)，剛度及機(jī)械效率也高；但傳動(dòng)不夠平穩(wěn)，傳動(dòng)精度不夠高，不能自鎖。

四、齒輪傳動(dòng)間隙的消除措施反向進(jìn)給時(shí)，輪齒側(cè)隙會(huì)使進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的反向滯后于指令信號(hào)，從而影響其驅(qū)動(dòng)精度。1、偏心軸套調(diào)整法。電動(dòng)機(jī)1通過(guò)偏心軸套2裝到殼體上。改變偏心軸套的轉(zhuǎn)角，可調(diào)整兩嚙合齒輪的中心距，從而消除圓柱齒輪正、反轉(zhuǎn)時(shí)的齒側(cè)隙。2、錐度齒輪調(diào)整法。在加工齒輪1和2時(shí)，將假想的分度圓柱面改變成帶有小錐度的圓錐面，使其齒厚在齒輪的軸向稍有變化。裝配時(shí)只要改變墊片3的厚度就能調(diào)整兩個(gè)齒輪的軸向相對(duì)位置，從而消除齒側(cè)間隙。

(3)雙向薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法。嚙合齒輪中，其中一個(gè)是寬齒輪，另一個(gè)由兩相同齒數(shù)的薄片齒輪套裝而成，兩薄片齒輪可相對(duì)回轉(zhuǎn)。裝配后，應(yīng)使一個(gè)薄片齒輪的齒左側(cè)和另一個(gè)薄片齒輪的齒右側(cè)分別緊貼在寬齒輪的齒槽左、右兩側(cè)，這樣錯(cuò)齒后就消除了齒側(cè)隙，反向時(shí)不會(huì)出現(xiàn)死區(qū)。

2-4畫(huà)出下列機(jī)床的機(jī)床坐標(biāo)系①臥式車床+Z+X+Y②臥式銑床+Z+X+Y③牛頭刨床+Y+X+Z④立式銑床+Y+X+Z⑤平面磨床+Y+X+Z臥軸圓臺(tái)平面磨床+Z+X+Y2-10刀具補(bǔ)償有哪幾種？為什么要用刀具補(bǔ)償？指令是什么？答：兩種：①左偏刀具半徑補(bǔ)償，即順著刀具前進(jìn)方向觀察，刀具偏在工件輪廓的左邊，G41②右偏刀具半徑補(bǔ)償，即順著刀具前進(jìn)方向觀察，刀具偏在工件輪廓的右邊。G42為什么采用刀具半徑補(bǔ)償：數(shù)控機(jī)床在加工過(guò)程中，控制的是刀具中心的軌跡；而用戶是按零件輪廓編制加工程序，因此，加工時(shí)刀具中心必須偏移一個(gè)偏置量。具有刀具半徑補(bǔ)償功能的數(shù)控裝置，按零件輪廓編制的程序和預(yù)先設(shè)定的偏置參數(shù)，能自動(dòng)生成刀具中心軌跡的功能，可以帶來(lái)如下好處：①刀具磨損或換刀時(shí)，無(wú)須重新編程，只須修改偏置參數(shù)；②粗、精加工可用同一套程序，加工余量可通過(guò)修改偏置參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

③利用輸入偏置量的大小，控制輪廓尺寸的精度.2.遞推法：后一步的偏差用前一步的偏差遞推出來(lái)若,向+X方向發(fā)出一個(gè)脈沖，新加工點(diǎn)的偏差：若,向+X方向發(fā)出一個(gè)脈沖，新加工點(diǎn)的偏差：3-3欲用逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)直線OE，起點(diǎn)O(0,0)，終點(diǎn)E(12,15)，試寫出插補(bǔ)計(jì)算過(guò)程并繪出軌跡?？偛綌?shù)n=12+15=27若,向+X方向發(fā)出一個(gè)脈沖，新加工點(diǎn)的偏差：若,向+X方向發(fā)出一個(gè)脈沖，新加工點(diǎn)的偏差：序號(hào)偏差判別進(jìn)給偏差計(jì)算終點(diǎn)判別0F0=0n=12+15=271F0=0+ΔxF1=F0-ye=-15n=262F1<0+ΔyF2=F1+xe=-3n=253F2<0+ΔyF3=F2+xe=9n=244F3>0+ΔxF4=F3-ye=-6n=235F4<0+ΔyF5=F4+xe=6n=226F5>0+ΔxF6=F5-ye=-9n=21序號(hào)偏差判別進(jìn)給偏差計(jì)算終點(diǎn)判別7F6<0+ΔyF7=3n=208F7>0+ΔxF8=-12n=199F8<0+ΔyF9=0n=1810F9=0+ΔxF10=-15n=1711F10<0+ΔyF11=-3n=1612F11<0+ΔyF12=9n=1513F12>0+ΔxF13=-6n=1414F13<0+ΔyF14=6n=1315F14>0+ΔxF15=-9n=1216F15<0+ΔyF16=3n=1117F16>0+ΔxF17=-12n=1018F17<0+ΔyF18=0n=09序號(hào)偏差判別進(jìn)給偏差計(jì)算終點(diǎn)判別19F18<0+ΔxF19=-15n=0820F19<0+ΔyF20=-3n=0721F20<0+ΔyF21=9n=0622F21>0+ΔxF22=-6n=0523F22<0+ΔyF23=6n=0424F23>0+ΔxF24=-9n=0325F24<0+ΔyF25=3n=0226F25>0+ΔxF