第6章 数控机床机械结构 (2).ppt

1,滚珠丝杠副的优点：,6.2.3滚珠丝杠副,传动效率高机构效率（=0.92-0.96）比滑动丝杠（=0.20-0.40）高3-4倍。摩擦力小与滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3,微进给可能,不会出现爬行现象,滚珠丝杠螺母副的动（静）摩擦系数基本相等.可预紧有可逆性使用寿命长,第6章数控机床机械结构,2,6.2.3滚珠丝杠副,滚珠丝杠副的缺点：,制造工艺复杂，成本高不能实现自锁(摩擦角小于1，可以采用自锁电机),第6章数控机床机械结构,3,6.2.3滚珠丝杠副,第6章数控机床机械结构,4,6.2.3滚珠丝杠副,第6章数控机床机械结构,5,6.2.3滚珠丝杠副,第6章数控机床机械结构,6,丝杠和螺母的螺纹滚道间装有承载滚珠，当丝杠或螺母转动时，滚珠沿螺纹滚道滚动，则丝杠与螺母之间相对运动时产生滚动摩擦，为防止滚珠从滚道中滚出，在螺母的螺旋槽两端设有回程引导装置，它们与螺纹滚道形成循环回路，使滚珠在螺母滚道内循环。,端盖循环,插管循环,第6章数控机床机械结构,6.2.3滚珠丝杠副,7,1滚珠的循环方式,滚珠丝杠螺母副的滚珠循环方式常用的有外循环和内循环两种。循环中的滚珠叫工作滚珠，工作滚珠所走过的滚道叫工作圈数。,第6章数控机床机械结构,6.2.3滚珠丝杠副,8,1滚珠的循环方式,外循环,（1）外循环滚珠在循环过程结束后通过螺母外表面上的螺旋槽或插管返回丝杆螺母间重新进入循环。,第6章数控机床机械结构,6.2.3滚珠丝杠副,9,1滚珠的循环方式,（2）内循环靠螺母上安装的反向器接通相邻滚道，使滚珠成单圈循环.,内循环,第6章数控机床机械结构,6.2.3滚珠丝杠副,10,2滚珠丝杠螺母副的预紧,滚珠丝杠副除了对本身单一方向的传动精度有要求外，对其轴向间隙也有严格要求，以保证其反向传动精度。滚珠丝杠副的轴向间隙是承载时在滚珠与滚道型面接触点的弹性变形所引起的螺母位移量和螺母原有间隙的总和。通常采用双螺母预紧或单螺母（大滚珠、大导程）的方法，把弹性变形控制在最小限度内，以减小或消除轴向间隙，并可以提高滚珠丝杠副的刚度。,第6章数控机床机械结构,6.2.3滚珠丝杠副,11,2滚珠丝杠螺母副的预紧,双螺母预紧是使两个螺母产生轴向位移(相离或靠近)，以消除它们之间的间隙和施加预紧力，方法有三种:1)双螺母螺纹式2)双螺母垫片式3)双螺母齿差式,第6章数控机床机械结构,6.2.3滚珠丝杠副,12,2滚珠丝杠螺母副的预紧,1)双螺母螺纹式,利用一个螺母上的外螺纹，通过圆螺母调整两个螺母的相对轴向位置实现预紧，调整好后用另一个圆螺母锁紧，这种结构调整方便，且可在使用过程中，随时调整，但预紧力大小不能准确控制。,第6章数控机床机械结构,6.2.3滚珠丝杠副,13,2滚珠丝杠螺母副的预紧,2)双螺母垫片式,通过改变垫片的厚度，使滚珠丝杠的左右螺母不相对旋转，只作轴向位移，实现预紧。这种方式结构简单、刚性好，应用最为广泛。,第6章数控机床机械结构,6.2.3滚珠丝杠副,14,2滚珠丝杠螺母副的预紧,2)双螺母垫片式,第6章数控机床机械结构,6.2.3滚珠丝杠副,15,2滚珠丝杠螺母副的预紧,3)双螺母齿差式,在两个螺母的凸缘上各制有圆柱外齿轮，分别与固紧在套筒两端的内齿圈相啮合，其齿数分别为Z1、Z2，并相差一个齿。调整时，先取下内齿圈，让两个螺母相对于套筒同方向都转动一个齿，然后再插入内齿圈，则两个螺母便产生相对角位移，其轴向位移量为：,第6章数控机床机械结构,6.2.3滚珠丝杠副,16,2滚珠丝杠螺母副的预紧,单螺母预紧的方法有二种:1)增大滚珠直径法2)偏置导程法,第6章数控机床机械结构,6.2.3滚珠丝杠副,17,2滚珠丝杠螺母副的预紧,1)增大滚珠直径法,为了补偿滚道的间隙，设计时将滚珠的尺寸适当增大，使其4点接触，产生预紧力，为了提高工作性能，可以在承载滚珠之间加入间隔钢球。,第6章数控机床机械结构,6.2.3滚珠丝杠副,18,2滚珠丝杠螺母副的预紧,2)偏置导程法,在螺母中部将其导程增加一个预压量，以达到预紧的目的。,第6章数控机床机械结构,6.2.3滚珠丝杠副,19,3滚珠丝杠的选定,根据机床的精度要求来选用滚珠丝杠的精度，根据机床的载荷来选定丝杠的直径，并且要验算丝杠扭转刚度、弯曲刚度、临界转速与工作寿命等。滚珠丝杠副分为定位滚珠丝杠副(P)传动滚珠丝杠副(T)，精度分为七个等级，即1、2、3、4、5.7、10级，1级精度最高，依次降低。,第6章数控机床机械结构,6.2.3滚珠丝杠副,20,3滚珠丝杠的选定,第6章数控机床机械结构,6.2.3滚珠丝杠副,21,4滚珠丝杠的主要技术参数,第6章数控机床机械结构,6.2.3滚珠丝杠副,(1)名义直径D0滚珠丝杠的名义直径D0是指滚珠中心圆的直径。D0值越大，丝杠的承载能力和刚度越大。用于数控机床进给驱动中的滚珠丝杠，取D0=20mm-100mm。选择D0值应大于丝杠长度L0的1/35-1/30。(2)基本导程Ph导程Ph应根据机床的脉冲指令要求和负载情况来选择。当名义直径D0确定后，Ph值大，可使螺纹的升角变大。一般2，通常取3.5。,22,4滚珠丝杠的主要技术参数,第6章数控机床机械结构,6.2.3滚珠丝杠副,(3)滚珠直径d0一般取d0=0.6Ph。滚珠的工作圈数j和工作滚珠总数N，工作圈数j一般取2.5-3.5圈，而工作滚珠总数N以不大于150个为宜。(4)列数K要求工作圈数较多的场合，可采用双列或多列式螺母的结构形式。,23,4滚珠丝杠的支承结构,A、一端装止推轴承(固定自由式)、（双推自由式）,1轴向刚度低，与螺母位置有关；2双推端可预拉伸安装；3适宜中小载荷与低速，更适宜垂直安装，短丝杠。,第6章数控机床机械结构,6.2.3滚珠丝杠副,24,4滚珠丝杠的支承结构,B、一端装止推轴承，另一端装深沟球轴承(固定支承式)、（双推简支）,1轴向刚度不高，与螺母位置有关；2双推端可预拉伸安装；3适宜中速、精度较高的长丝杠。,第6章数控机床机械结构,6.2.3滚珠丝杠副,25,4滚珠丝杠的支承结构,C、两端装推力轴承（单推单推式或双推单推式）,1轴向刚度较高；2预拉伸安装时，须加载荷较大，轴承寿命低；3适宜中速、精度高。,第6章数控机床机械结构,6.2.3滚珠丝杠副,26,4滚珠丝杠的支承结构,D、两端装双重止推轴承及深沟球轴承(固定固定式)、（双推双推式）,1轴向刚度最高；2预拉伸安装时，须加载荷较小，轴承寿命较高3适宜高速、高刚度、高精度。,第6章数控机床机械结构,6.2.3滚珠丝杠副,27,4滚珠丝杠的支承结构,第6章数控机床机械结构,6.2.3滚珠丝杠副,28,1同步齿形带传动的应用和特点,它利用齿形带的齿形与带轮的轮齿依次相啮合传动运动和动力，因而兼有带传动，齿轮传动及链传动的优点，即无相对滑动，平均传动比准确，传动精度高，而且齿形带的强度高，厚度小，重量轻，故可用于高速传动；齿型带无需特别张紧，故作用在轴和轴承等上的载荷小，传动效率高，在数控机械上亦有应用。,第6章数控机床机械结构,6.2.4同步齿形带传动,29,第6章数控机床机械结构,6.2.4同步齿形带传动,V50m/sP300KWi10,30,1同步齿形带传动的应用和特点,第6章数控机床机械结构,6.2.4同步齿形带传动,组成：同步带（同步齿形带）是以钢丝为抗拉体，外包聚氨脂或橡胶。,结构特点：横截面为矩形，带面具有等距横向齿的环形传动带，带轮轮面也制成相应的齿形。,传动特点：靠带齿与轮齿之间的啮合实现传动，两者无相对滑动，而使圆周速度同步，故称为同步带传动。,31,2同步齿形带传动的分类与结构,第6章数控机床机械结构,6.2.4同步齿形带传动,分类：1）梯形齿2）圆弧齿,32,2同步齿形带传动的分类与结构,第6章数控机床机械结构,6.2.4同步齿形带传动,结构：1-带背，2-强力层，3-包布层，4-带齿。包布层材料：尼龙布带齿材料：氯丁橡胶为基体强力层材料：钢丝，玻璃纤维，芳香族聚酰胺纤维（芳纶）,33,2同步齿形带传动的分类与结构,第6章数控机床机械结构,6.2.4同步齿形带传动,主要参数：1、节线长：强力层中心线；2、节距t：相邻两齿在节线上的距离；3、模数m：是节距t与之比，即m=t/；,34,3同步带轮,第6章数控机床机械结构,6.2.4同步齿形带传动,带轮的结构材料：一般：铸铁或钢；高速、小功率：塑料或轻合金。,35,2精密齿轮传动在伺服进给系统中的应用,第6章数控机床机械结构,6.2.5精密齿轮传动,齿轮传动在伺服进给系统中的作用是：改变运动方向、降速、增大扭矩、适应不同丝杠螺距和不同脉冲当量的匹配等。当在伺服电机和丝杠之间安装齿轮(直齿、斜齿、锥齿等)时，必然产生齿侧间隙，造成反向运动的死区，必须设法消除。,36,2精密齿轮传动在伺服进给系统中的应用,第6章数控机床机械结构,6.2.5精密齿轮传动,1.圆柱齿轮传动(1)双片薄齿轮错齿法,37,2精密齿轮传动在伺服进给系统中的应用,第6章数控机床机械结构,6.2.5精密齿轮传动,1.圆柱齿轮传动(2)偏心轴套调整法,38,2精密齿轮传动在伺服进给系统中的应用,第6章数控机床机械结构,6.2.5精密齿轮传动,1.圆柱齿轮传动(3)锥度齿轮调整法,39,2精密齿轮传动在伺服进给系统中的应用,第6章数控机床机械结构,6.2.5精密齿轮传动,2.斜齿轮传动(1)垫片错齿调整法薄片齿轮由平键和轴连接，互相不能相对回转。斜齿轮1和2的齿形拼装在一起加工。装配时，将垫片厚度增加或减少t，然后再用螺母拧紧。这时两齿轮的螺旋线就产生了错位，其左右两齿面分别与宽齿轮的齿面贴紧，从而消除了间隙。,40,2精密齿轮传动在伺服进给系统中的应用,第6章数控机床机械结构,6.2.5精密齿轮传动,2.斜齿轮传动(2)轴向压簧错齿调整法齿侧隙可以自动补偿，但轴向尺寸较大，结构不紧凑。,41,联轴器是联接两轴或轴和回转件，在传递运动和转矩过程中与被联接件一同回转而不脱开的一种装置，是机械传动系统中的重要组成部分。联轴器一般分为刚性联轴器和挠性联轴器，在传动过程中不改变转动方向和转矩的大小，这是各类联轴器的共性功能；由于刚性联轴器对所联两轴的同轴度要求极高，而挠性联轴器具有补偿两轴相对偏移功能，因此挠性联轴器被广泛地应用。,第6章数控机床机械结构,6.2.6数控机床常用的联接方式,42,1刚性联轴器用于两轴严格对中，工作中不发生相对偏移的地方。,第6章数控机床机械结构,6.2.6数控机床常用的联接方式,套筒联轴器,43,1刚性联轴器用于两轴严格对中，工作中不发生相对偏移的地方。,第6章数控机床机械结构,6.2.6数控机床常用的联接方式,套筒联轴器,44,1刚性联轴器用于两轴严格对中，工作中不发生相对偏移的地方。,第6章数控机床机械结构,6.2.6数控机床常用的联接方式,凸缘联轴器,45,1刚性联轴器用于两轴严格对中，工作中不发生相对偏移的地方。,第6章数控机床机械结构,6.2.6数控机床常用的联接方式,滑块联轴器,46,1刚性联轴