数控机床进给驱动系统 PPT课件

项目二 数控机床机械部件的维护保养技术基础 授课人 彭红梅 2020 4 5 1 任务三 数控机床进给驱动系统的维护技术基础 2数控维修 本节主要内容 一 概述 二 数控机床对进给系统的要求 三 进给传动系统典型结构的维护技术基础 一 滚珠丝杠副 二 导轨副 3数控维修 一 概述 进给系统 是根据数控装置发出控制指令来驱动执行机构实现机床的精确进给运动 特点 位置随动 精确定位 作用 1 放大CNC装置发出的控制信号 具有功率输出能力 2 根据CNC装置发出的控制信号对机床移动部件的位置和速度进行控制 4数控维修 进给驱动系统的组成与作用 驱动装置 信号转换 传递 放大 执行元件 将电信号转换为机械能 完成机械动作 位移 速度 运动方向 传动机构 机械部件 检测元件 将位移 速度 运动方向转换为电信号 并反馈至CNC 5数控维修 二 数控机床进给传动系统机械部分的基本要求 1 转动惯量要小 2 传动刚度要高 3 传动间隙要小 4 谐振频率要高 5 摩擦阻力要小 6数控维修 一 滚珠丝杠副 1 滚珠丝杠副的结构滚珠丝杠螺母副 是回转运动与直线运动相互转换的传动装置 在数控机床进给系统中一般采用滚珠丝杠副来改善摩擦特性 7数控维修 一 滚珠丝杠副 2 滚珠丝杠副的工作原理当丝杠相对于螺母旋转时 两者发生轴向位移 而滚珠则可沿着滚道流动 如图所示 8数控维修 一 滚珠丝杠副 9数控维修 一 滚珠丝杠副 10数控维修 一 滚珠丝杠副 滚珠丝杠副1 返向器2 螺母3 丝杠4 滚珠 11数控维修 一 滚珠丝杠副 12数控维修 一 滚珠丝杠副 a 单圆弧 b 双圆弧螺纹滚道型面 13数控维修 一 滚珠丝杠副 3 滚珠丝杠副的种类按滚珠返回的方式不同可以分为内循环式和外循环式两种 14数控维修 一 滚珠丝杠副 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 反向器的数目与滚珠圈数相等 15数控维修 滚珠在循环的过程中始终没有脱离丝杠 16数控维修 内循环滚珠丝杠螺母副的特点 滚珠循环回路短 流畅性好 效率高 17数控维修 内循环滚珠丝杠螺母副的特点 螺母的径向尺寸小 加工困难 装配调整不易 适用于高速 高灵敏度 高刚度的精密进给系统 18数控维修 一 滚珠丝杠副 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杠螺母间重新进入循环 19数控维修 滚珠在循环过程中脱离过丝杠 20数控维修 外循环滚珠丝杠螺母副的特点 滚珠循环回路长 流畅性差 效率低 21数控维修 外循环滚珠丝杠螺母副的特点 工艺简单 螺母的径向尺寸大 易于制造 挡珠器刚性差 易磨损 22数控维修 一 滚珠丝杠副 4 滚珠丝杠副的维护定期检查 调整滚珠丝杠副的轴向间隙 保证反向传动精度和轴向刚度 定期检查丝杠与床身的连接是否有松动 定期检查丝杠防护装置是否有损坏 有要及时更换 以防灰尘或切屑进入 23数控维修 1 轴向间隙的调整 滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预紧轴向间隙调整的目的 保证反向传动精度预紧目的 提高刚度 24数控维修 1 轴向间隙的调整 1 双螺母垫片预紧调整法特点 结构简单 刚性高 预紧可靠 但使用中调整不方便 1 垫片 2 螺母 25数控维修 1 轴向间隙的调整 2 双螺母螺纹预紧调整法 26数控维修 特点 结构简单 刚性好 预紧可靠 使用中调整方便 但不能精确定量调整 27数控维修 1 轴向间隙的调整 3 双螺母齿差预紧调整法 28数控维修 1 轴向间隙的调整 特点 可实现定量调整 使用中调整方便 Z1 Z2分别为两齿轮齿数 S为轴向位移量 P为丝杠螺距 两边齿轮同向旋转一个齿时 螺母的轴向位移量为 29数控维修 1 轴向间隙的调整 4 弹簧式自动调整预紧式特点 能消除在使用过程中由于磨损或弹性变形产生的间隙 但结构复杂 轴向刚度低 适用于轻载场合 30数控维修 2 支撑轴承的定期检查 定期检查丝杠轴承与床身的连接是否有松动 以及支撑轴承是否损坏 31数控维修 2 支撑轴承的定期检查 32数控维修 2 支撑轴承的定期检查 33数控维修 3 滚珠丝杠副的密封与润滑 1 密封 丝杠的密封 34数控维修 3 滚珠丝杠副的密封与润滑 伸缩套筒 35数控维修 3 滚珠丝杠副的密封与润滑 螺母的密封 36数控维修 3 滚珠丝杠副的密封与润滑 2 润滑一般采用润滑脂或滴油润滑 丝杠高速运转时采用喷雾润滑 37数控维修 4 滚珠丝杠副的常见故障及诊断排除方法 38数控维修 4 滚珠丝杠副的常见故障及诊断排除方法 39数控维修 4 滚珠丝杠副的常见故障及诊断排除方法 40数控维修 41数控维修 42数控维修 4 滚珠丝杠副的常见故障及诊断排除方法 43数控维修 一 导轨副 导轨副导轨副是数控机床的重要部件之一 它在很大程度上决定数控机床的刚度 精度和精度保持性 导轨保护装置 44数控维修 一 导轨副 数控机床对导轨副的要求 数控机床导轨必需具有较高的导向精度 高刚度 高灵敏度 高耐磨性 机床在高速进给时不振动 低速进给时不爬行等特性 机床导轨防护罩 45数控维修 一 导轨副 滚动导轨 钢珠在滑块与滑轨之间无限滚动循环 使得负载平台能沿着滑轨轻易的以高精度作线性运动 其摩擦系数可降至传统滑动导引的1 50 46数控维修 一 导轨副 导轨副 机床上两相对运动部件的配合面组成一对导轨副 动导轨相对于支承导轨只有一个自由度 47数控维修 一 导轨副 导轨的导向原理 保留一个移动自由度 导轨的导向面 2020 4 5 48数控维修 一 导轨副 一 导轨的作用作用 导向和承载 导轨主要用来支承和引导运动部件沿着一定的轨迹运动 49数控维修 一 导轨副 二 导轨的基本要求导向精度直线度平行度运动轻便 平稳 低速时无爬行现象耐磨性好 精度保持性对温度变化的不敏感性足够的刚度结构工艺好 50数控维修 二 导轨副 三 导轨的分类 1 按运动轨迹分 直线运动导轨和圆运动导轨2 按工作性质分 主运动导轨 动导轨与支承导轨之间 相对运动的速度较高 进给运动导轨 动导轨与支承导轨之间 相对运动的速度较低 51数控维修 二 导轨副 3 按受力状况分 开式导轨 在部件自重和外载作用下 导轨面在全长上可以始终贴合的导轨 闭式导轨 在较大的倾覆力矩时 部件自重不能使导轨面贴合 必须用压板作为辅助导轨面保证主导轨面贴合的导轨 52数控维修 二 导轨副 53数控维修 二 导轨副 4 按摩擦性质分 1 滑动导轨 静压导轨 动压导轨 混合摩擦导轨 2 滚动导轨 54数控维修 滑动导轨 分类 1 静压导轨 导轨面间通入压力油或压缩空气 使运动件浮起 保证液体或气体摩擦 油膜压强靠液压泵建立 两导轨面间有一层静压油膜 多用于进给运动导轨 优点 静压油膜使导轨面分开 精度保持性好 油膜较厚 有均化误差的作用 可以提高精度 55数控维修 滑动导轨 分类 优点 磨擦系数很小 大大降低功率损耗 减少磨擦发热 低速移动准确 均匀 运动平稳性好 抗振性好 缺点 结构比较复杂 增加了一套液压设备 调整比较麻烦 对导轨的平面度要求比较高 56数控维修 滑动导轨 静压导轨 57数控维修 滑动导轨 分类 2 动压导轨 动导轨的速度越高 越容易形成液体润滑 油楔的承载能力也越大 因此 适用于主运动导轨 2020 4 5 58数控维修 滑动导轨 分类 3 混合摩擦导轨这种导轨在导轨面间有一定的动压效应 但相对滑动速度还不足以形成完全的压力油膜 导轨面大部分仍处于直接接触 介于液体摩擦和干摩擦之间的状态 大部分进给运动属于此类型 运动件与承导件直线接触 59数控维修 滑动导轨 优缺点 优点 结构简单 接触刚度大 缺点 摩擦阻力大 磨损快 低速运动时易产生爬行现象 60数控维修 滑动导轨 61数控维修 滑动导轨 导轨截面的常用形式 凸形导轨 不易存屑 脏物 润滑油 低速使用 凹形导轨 与上相反 高速导轨 需保护装置 62数控维修 滑动导轨 单根导轨截面的常用形式 63数控维修 滑动导轨 单根导轨截面的常用形式 64数控维修 滑动导轨 1 圆柱面导轨优点 加工和检验比较简单 易于达到较高精度 缺点 对温度变化比较敏感 间隙不能调整 65数控维修 滑动导轨 2 棱柱面导轨三角形导轨 导向精度高 无间隙 可自动补偿磨损 矩形导轨 制造简单 承载能力大 需调整间隙 不能补偿磨损 导向精度低 燕尾形导轨 制造较复杂 磨损不能补偿 尺寸紧凑 调整 间隙 方便 66数控维修 滑动导轨 2 棱柱面导轨 三角形导轨 1 双三角形导轨 67数控维修 滑动导轨 棱柱面导轨 双三角形导轨 68数控维修 滑动导轨 棱柱面导轨 双三角形导轨优点 两条导轨同时起支承和导向作用 导轨的导向精度高 承载能力大 两条导轨磨损均匀 磨损后能自动补偿间隙 精度保持性好 缺点 导轨的制造 检验和维修比较困难 因为它要求四个导轨面都均匀接触 对温度变化比较敏感 69数控维修 滑动导轨 棱柱面导轨 三角形一矩形导轨优点 导向精度高 承载能力大 应用广泛 缺点 两条导轨磨损不均匀 磨损后不能自动调整间隙 70数控维修 滑动导轨 棱柱面导轨 2 矩形导轨 71数控维修 滑动导轨 棱柱面导轨 2 矩形导轨 A导向面BC承载面 72数控维修 滑动导轨 棱柱面导轨 2 矩形导轨优点 矩形导轨可以做得较宽 因而承载能力和刚度较大 结构简单 制造 检验 修理较易 缺点 是磨损后不能自动补偿间隙 导向精度不如三角形导轨 73数控维修 滑动导轨 棱柱面导轨 3 燕尾导轨 74数控维修 滑动导轨 棱柱面导轨 3 燕尾导轨优点 结构紧凑 调整间隙方便 缺点 几何形状比较复杂 难于达到很高的配合精度 并且导轨中的摩擦力较大 运动灵活性较差 75数控维修 滚动导轨 滚动导轨的形式 在两导轨面间装有球 滚子或滚针等滚动元件 具有滚动摩擦的性质 广泛地应用于进给运动导轨和旋转主运动导轨 76数控维修 滚动导轨 优点 摩擦系数小 运动灵便 不易出现爬行现象 定位精度高 磨损较小 寿命长 润滑方便 缺点 结构较为复杂 加工较困难 成本较高 对脏物及导轨面的误差比较敏感 需要良好的防护条件 77数控维修 滚动导轨 典型结构型式一 78数控维修 滚动导轨 典型结构型式一 79数控维修 滚动导轨 典型结构型式二 80数控维修 滚动导轨 典型结构型式二 81数控维修 滚动导轨 典型结构型式三 82数控维修 滚动导轨 其它结构型式 2020 4 5 83数控维修 滚动导轨 其它结构型式 滚珠循环导轨 2020 4 5 84数控维修 滚动导轨 其它结构型式 2020 4 5 85数控维修 滚动导轨 其它结构型式 2020 4 5 86数控维修 滚动导轨 其它结构型式 2020 4 5 87数控维修 滚动导轨 其它结构型式 2020 4 5 88数控维修 滚动导轨 其它结构型式 2020 4 5 89数控维修 滚动导轨 其它结构型式 2020 4 5 90数控维修 滚动导轨 其它结构型式 2020 4 5 91数控维修 二 导轨副 四 导轨副材料的选择 2020 4 5 92数控维修 二 导轨副 2020 4 5 93数控维修 二 导轨副 2020 4 5 94数控维修 导轨副的维护 1间隙调整 导轨接合面之间都存在间隙 间隙过小 增加运动阻力 加速导轨磨损间隙过大 降低导向精度 容易产生振动调整方法 采用镶条和压板 95数控维修 导轨副的维护 1间隙调整 1 镶条调整间隙镶条用来调整矩形导轨和燕尾形导轨的侧隙 以保证导轨面的正常接触 常用的有平镶条和楔形镶条 放在导轨受力较小的一侧 2020 4 5 96数控维修 导轨副的维护 1间隙调整 1 平镶条 全长厚度相等 横截面为平行四边形或矩形 2020 4 5 97数控维修 导轨副的维护 1间隙调整 1 平镶条 2020 4 5 98数控维修 导轨副的维护 1间隙调整 2 斜镶条楔形镶条的两个面分别与动导轨和支承导轨均匀接触 所以比平镶条刚度高 楔形镶条的斜度为1 100 1 40 镶条越长斜度应越小 以免两端厚度相差太大 2020 4 5 99数控维修 导轨副的维护 1间隙调整 2 斜镶条全长厚度变化 2020 4 5 100数控维修 导轨副的维护 1 间隙调整 2 压板调整间隙常用的压板装置形式有 修复刮研法 镶条式 垫片式 2020 4 5 101数控维修 导轨副的维护 1 间隙调整 2 压板调整间隙 2020 4 5 102数控维修 导轨副的维护 2 滚动导轨的预紧 2020 4 5 103数控维修 导轨副的维护 2 滚动导轨的预紧 预紧的方法1 采用过盈配合 2020 4 5 104数控维修 导轨副的维护 2 滚动导轨的预紧 预紧的方法 2 调整法 移动预紧 2020 4 5 105数控维修 导轨副的维护 3 导轨的润滑 3 导轨的润滑1 目的 为了降低摩擦力 减少磨损 降低温度和防止生锈 2 要求 润滑油要清洁 油量可以调节元件要可靠并有安全报警装置 2020 4 5 106数控维修 导轨副的维护 3 导轨的润滑 3 方式 1 人工定期向导轨面浇油 2 在运动部件上装油杯 使油沿油孔流或滴向导轨面 3 装手动润滑泵 定时拉动几下供油 4 采用压力油强制润滑 装润滑电磁泵 安装集中润滑站 2020 4 5 107数控维修 导轨副的维护 4 导轨的防护 1 目的 防止或减少导轨副磨损2 常用的防护方式 1 刮板式 2020 4 5 108数控维修 导轨副的维护 4 导轨的防护 2 常用的防护方式 1 伸缩式 软式皮腔式 叠层式 2020 4 5 109数控维修 导轨副的维护 4 导轨的防护 2020 4 5 110数控维修 导轨副的维护 4 导轨的防护 2 常用的防护方式 1 伸缩式 软式皮腔式 叠层式