第5章数控机床机械传动系统

1、下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床1下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床25.1 5.1 概述概述5.25.2 数控机床的主运动结构数控机床的主运动结构 5.35.3 进给系统的机械传动结构进给系统的机械传动结构 5.45.4 数控机床的刀具交换装置数控机床的刀具交换装置 5.55.5 数控机床的布局数控机床的布局 下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床3 内容提要内容提要下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床4下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床

2、床床床床床5 它不像普通机床那样，需要操作者通过手柄进行调整和变它不像普通机床那样，需要操作者通过手柄进行调整和变速，操作机构比普通机床要简单多，速，操作机构比普通机床要简单多，结构简单、结构简单、 操作更方便，更简单操作更方便，更简单下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床6 数控机床进行的是高速、高精度加工，在简化机械结数控机床进行的是高速、高精度加工，在简化机械结构的同时，对于机械传动装置和元件也提出了更高的要求。构的同时，对于机械传动装置和元件也提出了更高的要求。高效、无间隙传动装置和元件在数控机床上取得了广泛的应高效、无间隙传动装置和元件在数控机床上取得了

3、广泛的应用。如：滚珠丝杠副、塑料滑动导轨、静压导轨、直线滚动用。如：滚珠丝杠副、塑料滑动导轨、静压导轨、直线滚动导轨等高效执行部件，不仅可以减少进给系统的摩擦阻力，导轨等高效执行部件，不仅可以减少进给系统的摩擦阻力，提高传动效率；而且还可以使运动平稳和获得较高的定位精提高传动效率；而且还可以使运动平稳和获得较高的定位精度。度。 特别是随着新材料，新工艺的普及、应用，高速加工特别是随着新材料，新工艺的普及、应用，高速加工已经成为目前数控机床的发展方向之一，快进速度达到了每已经成为目前数控机床的发展方向之一，快进速度达到了每分钟数十米，甚至上百米，主轴转速达到了每分钟上万转、分钟数十米，甚至上百米

4、，主轴转速达到了每分钟上万转、甚至十几万转，采用电主轴、直线电动机、直线滚动导轨等甚至十几万转，采用电主轴、直线电动机、直线滚动导轨等新产品、新技术已势在必行。新产品、新技术已势在必行。下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床7 “工艺复合化工艺复合化”和和“功能集成化功能集成化”是无人化、柔性加工的基是无人化、柔性加工的基本要求，也是数控机床最显著的特点和当前的发展方向。因此，自动本要求，也是数控机床最显著的特点和当前的发展方向。因此，自动换刀装置（换刀装置（ATC）、动力刀架、自动换屑装置、自动润滑装置等特殊）、动力刀架、自动换屑装置、自动润滑装置等特殊机械部件

5、是必不可少，有的机床还带有自动工作台交换装置机械部件是必不可少，有的机床还带有自动工作台交换装置（APC）。）。 “功能集成化功能集成化”是当前数控机床的另一重要发展方向。在现是当前数控机床的另一重要发展方向。在现代数控机床上，自动换刀装置、自动工作台交换装置等已经成为基本代数控机床上，自动换刀装置、自动工作台交换装置等已经成为基本装置。随着数控机床向无人化、柔性化加工发展，功能集成化更多体装置。随着数控机床向无人化、柔性化加工发展，功能集成化更多体现在：工件的自动装卸、自动定位，刀具的自动对刀、破损检测、寿现在：工件的自动装卸、自动定位，刀具的自动对刀、破损检测、寿命管理，工件的自动测量和自

6、动补偿功能上，因此，国外还新近开发命管理，工件的自动测量和自动补偿功能上，因此，国外还新近开发了集中突破传统机床界限，集钻、铣、镗、车、磨等加工于一体的所了集中突破传统机床界限，集钻、铣、镗、车、磨等加工于一体的所谓谓“万能加工机床万能加工机床”，大大提高了附加值，并随之不断出现新的机械，大大提高了附加值，并随之不断出现新的机械部件。部件。下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床8 高速、高效、高精度的加工要求，无人化管理以及工艺高速、高效、高精度的加工要求，无人化管理以及工艺复合化、功能集成化，一方面可以大大的提高生产率，同时，复合化、功能集成化，一方面可以大大的

7、提高生产率，同时，也必然会使机床的开机时间，工作负载随之增加，机床必须也必然会使机床的开机时间，工作负载随之增加，机床必须在高负荷下，长时间可靠工作。因此，对组成机床的各种零在高负荷下，长时间可靠工作。因此，对组成机床的各种零部件和控制系统的可靠性要求很高。部件和控制系统的可靠性要求很高。 此外，为了提高加工效率，充分发挥机床性能，数控机此外，为了提高加工效率，充分发挥机床性能，数控机床通常都能够同时进行粗细加工。这就要求机床既能满足大床通常都能够同时进行粗细加工。这就要求机床既能满足大切削量的粗加工对机床的刚度、强度和抗震性的要求，而且切削量的粗加工对机床的刚度、强度和抗震性的要求，而且也能

8、达到精密加工机床对机床精度的要求。因此，数控机床也能达到精密加工机床对机床精度的要求。因此，数控机床的主轴电机的功率一般比同规格的普通机床大，主要部件和的主轴电机的功率一般比同规格的普通机床大，主要部件和基础件的加工精度通常比普通机床高，对组成机床各部件的基础件的加工精度通常比普通机床高，对组成机床各部件的动、静态性能以及热稳定性的精度保持性也提出了更高的要动、静态性能以及热稳定性的精度保持性也提出了更高的要求。求。下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床9 机床的刚度反映了机床机构抵抗变形的能力。机机床的刚度反映了机床机构抵抗变形的能力。机床变形产生的误差，通常很

9、难通过调整和补偿的方法床变形产生的误差，通常很难通过调整和补偿的方法予以彻底的解决。为了满足数控机床高效、高精度、予以彻底的解决。为了满足数控机床高效、高精度、高可靠性以及自动化的要求，与普通机床相比，数控高可靠性以及自动化的要求，与普通机床相比，数控机床应具有更高的精刚度。此外，为了充分发挥机床机床应具有更高的精刚度。此外，为了充分发挥机床的效率，加大切削用量，还必须提高机床的抗震性，的效率，加大切削用量，还必须提高机床的抗震性，避免切削时产生的共振和颤振。而提高机构的动刚度避免切削时产生的共振和颤振。而提高机构的动刚度是提高机床抗震性的基本途径。是提高机床抗震性的基本途径。 下午2时32分

10、数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床10 机床的热变性是影响机床加工精度的主要因素之一。机床的热变性是影响机床加工精度的主要因素之一。由于数控机床的主轴转速、快速进给都远远超过普通机由于数控机床的主轴转速、快速进给都远远超过普通机床，机床又长时间处于连续工作状态，电动机、丝杠、床，机床又长时间处于连续工作状态，电动机、丝杠、轴承、导轨的发热都比较严重，加上高速切削产生的切轴承、导轨的发热都比较严重，加上高速切削产生的切屑的影响，使得数控机床的热变性影响比普通机床要严屑的影响，使得数控机床的热变性影响比普通机床要严重得多。虽然在先进的数控系统具有热变性补偿功能，重得多。虽然在先

11、进的数控系统具有热变性补偿功能，但是它并不能完全消除热变性对于加工精度的影响，在但是它并不能完全消除热变性对于加工精度的影响，在数控机床上还应采取必要的措施，尽可能减小机床的热数控机床上还应采取必要的措施，尽可能减小机床的热变性。变性。下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床11 利用伺服系统代替普通机床的进给系统是数控机床利用伺服系统代替普通机床的进给系统是数控机床的主要特点。伺服系统最小的移动量（脉冲当量），一的主要特点。伺服系统最小的移动量（脉冲当量），一般只有般只有0.001mm，甚至更小；最低进给速度，一般只有，甚至更小；最低进给速度，一般只有1mm/mi

12、n，甚至更低。这就要求进给系统具有较高的运，甚至更低。这就要求进给系统具有较高的运动精度，良好的跟踪性能和低速稳定性，才能对数控系动精度，良好的跟踪性能和低速稳定性，才能对数控系统的位置指令做出准确的响应，从而得到要求的定位精统的位置指令做出准确的响应，从而得到要求的定位精度。度。 传动装置的间隙直接影响着机床的定位精度，虽然传动装置的间隙直接影响着机床的定位精度，虽然在数控系统中可以通过间隙补偿、单向定位等措施减小在数控系统中可以通过间隙补偿、单向定位等措施减小这一影响，但不能完全消除。特别是对于非均匀间隙，这一影响，但不能完全消除。特别是对于非均匀间隙，必须机械消除间隙措施，才能得到较好的

13、解决。必须机械消除间隙措施，才能得到较好的解决。下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床12 方便、舒适的操作性能，是操作者普遍关心的问题。方便、舒适的操作性能，是操作者普遍关心的问题。在大部分数控机床上，刀具和工件的装卸、刀具和夹具的调在大部分数控机床上，刀具和工件的装卸、刀具和夹具的调整、还需要操作者完成，机床的维修更离不开人，而且由于整、还需要操作者完成，机床的维修更离不开人，而且由于加工效率的提高，数控机床的工件装卸可能比普通机床更加加工效率的提高，数控机床的工件装卸可能比普通机床更加频繁，因此良好的操作性能是数控机床设计时必须的问题。频繁，因此良好的操作性

14、能是数控机床设计时必须的问题。数控机床是一种高度自动化的加工设备，动作复杂，高速运数控机床是一种高度自动化的加工设备，动作复杂，高速运动部件较多，对机床动作互锁、安全防护性能的要求也比普动部件较多，对机床动作互锁、安全防护性能的要求也比普通机床要高很多。同时，数控机床一般都有高压、大流量的通机床要高很多。同时，数控机床一般都有高压、大流量的冷却系统，为了防止切屑、冷却液的飞溅，数控机床通常都冷却系统，为了防止切屑、冷却液的飞溅，数控机床通常都应采用封闭和半封闭的防护形式，增加防护性能。应采用封闭和半封闭的防护形式，增加防护性能。 下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床

15、床床13 机床的总体布局直接影响到机床的结构和性能。合理选机床的总体布局直接影响到机床的结构和性能。合理选择机床布局，不但可以使机械结构更简单、合理、经济，而择机床布局，不但可以使机械结构更简单、合理、经济，而且能提高机床刚度、改善机床受力情况，提高热稳定性和操且能提高机床刚度、改善机床受力情况，提高热稳定性和操作性能，使机床满足数控化的要求。如：在数控机床上采用作性能，使机床满足数控化的要求。如：在数控机床上采用斜床身布局，可以改善受力情况，提高床身的刚度，提高操斜床身布局，可以改善受力情况，提高床身的刚度，提高操作性能。卧式数控镗床采用作性能。卧式数控镗床采用T形床身，框架结构双立柱、立形

16、床身，框架结构双立柱、立柱移动式（柱移动式（Z）布局，可以减少机床的机构层次，大大提高）布局，可以减少机床的机构层次，大大提高机床结构刚度和加工精度，精度的稳定性好，热变性的影响机床结构刚度和加工精度，精度的稳定性好，热变性的影响小。在高速加工机床上，则通过采用固定门式立柱、小。在高速加工机床上，则通过采用固定门式立柱、“箱中箱中箱箱”等特殊的布局型式，以最大限度地降低运动部件的质量，等特殊的布局型式，以最大限度地降低运动部件的质量，提高机床部件的快进速度和加速度，以满足高速加工的需要。提高机床部件的快进速度和加速度，以满足高速加工的需要。下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机

17、 床床床床床床14 结构的刚度直接影响机床的精度和动态性能。机床结构的刚度直接影响机床的精度和动态性能。机床的刚度主要决定于组成机械系统的部件质量、刚度、阻尼、的刚度主要决定于组成机械系统的部件质量、刚度、阻尼、固有频率以及负载激振频率等。提高机床结构刚度主要措固有频率以及负载激振频率等。提高机床结构刚度主要措施有：改善机械部分构件；利用平衡机构补偿部件变性；施有：改善机械部分构件；利用平衡机构补偿部件变性；改善善构件间的连接形式；缩短传动链，适当加大传动轴，改善善构件间的连接形式；缩短传动链，适当加大传动轴，对轴承和滚珠丝杠等传动部件进行预紧等等。对轴承和滚珠丝杠等传动部件进行预紧等等。下午

18、2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床15 高速转动零部件的动态不平衡力与切削产生的振动，高速转动零部件的动态不平衡力与切削产生的振动，是引起机床振动的主要原因。提高数控机床抗振性的主要是引起机床振动的主要原因。提高数控机床抗振性的主要措施有：对机床高速旋转部件，特别是主轴部件进行动平措施有：对机床高速旋转部件，特别是主轴部件进行动平衡，对传动部件进行消隙处理，减少机床激振力；提高机衡，对传动部件进行消隙处理，减少机床激振力；提高机械部件的静态刚度和固有频率，避免共振，在机床结构大械部件的静态刚度和固有频率，避免共振，在机床结构大件中充填阻尼材料，在大件表面喷涂阻尼涂

19、层抑制振动等。件中充填阻尼材料，在大件表面喷涂阻尼涂层抑制振动等。下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床16 引起机床热变形的主要原因是机床内部热源发热，引起机床热变形的主要原因是机床内部热源发热，摩擦以及切削产生的发热。减少机床热变形的措施主要有：摩擦以及切削产生的发热。减少机床热变形的措施主要有：采用伺服电动机和主轴电动机、变量泵等低能耗执行元件，采用伺服电动机和主轴电动机、变量泵等低能耗执行元件，减少热量的产生；简化传动系统的结构，减少传动齿轮、减少热量的产生；简化传动系统的结构，减少传动齿轮、传动轴，采用低摩擦系数的导轨和轴承，减少摩擦发热；传动轴，采用低

20、摩擦系数的导轨和轴承，减少摩擦发热；改善散热条件、增加隔热措施、对发热部件（如：电柜、改善散热条件、增加隔热措施、对发热部件（如：电柜、丝杆、油箱等）进行强制冷却，吸收热量，避免温升；采丝杆、油箱等）进行强制冷却，吸收热量，避免温升；采用对称结构设计，使部件均匀受热；对切削部分采用高压、用对称结构设计，使部件均匀受热；对切削部分采用高压、大流量冷却系统冷却等等。大流量冷却系统冷却等等。下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床17 机床的运动精度和稳定性，不仅和数控系统的分辨率、机床的运动精度和稳定性，不仅和数控系统的分辨率、伺服系统的精度的稳定性有关，而且还在很大程

21、度上取决伺服系统的精度的稳定性有关，而且还在很大程度上取决于机械传动的精度。传动系统的刚度、间隙、摩擦死区、于机械传动的精度。传动系统的刚度、间隙、摩擦死区、非线性环节都对机床的精度和稳定性产生很大的影响。减非线性环节都对机床的精度和稳定性产生很大的影响。减小运动部件的质量，采用低摩擦系数的导轨和轴承以及滚小运动部件的质量，采用低摩擦系数的导轨和轴承以及滚珠丝杆副、静压导轨、直线滚动导轨、塑料滑动导轨等高珠丝杆副、静压导轨、直线滚动导轨、塑料滑动导轨等高效执行部件，可以减少系统的摩擦阻力，提高运动精度，效执行部件，可以减少系统的摩擦阻力，提高运动精度，避免低速爬行。缩短传动链，对传动部件进行消

22、隙，对轴避免低速爬行。缩短传动链，对传动部件进行消隙，对轴承和滚珠丝杠进行预紧，可以减消机械系统的间隙和非线承和滚珠丝杠进行预紧，可以减消机械系统的间隙和非线性影响，提高机床的运动精度和稳定性。性影响，提高机床的运动精度和稳定性。下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床18下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床19下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床20.下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床21 数控机床和普通机床一样，主传动系统也必须通过变速，数控机床和普通机床一样，主传

23、动系统也必须通过变速，才能使主轴获得不同的传递，以适应不同的加工要求，并且，才能使主轴获得不同的传递，以适应不同的加工要求，并且，在变速的同时，还要求传递一定的功率和足够的转矩，满足在变速的同时，还要求传递一定的功率和足够的转矩，满足切削的需要。切削的需要。 | 数控机床作为高度自动化的设备，它对主传动系统的数控机床作为高度自动化的设备，它对主传动系统的基本要求有以下几点：基本要求有以下几点： 1)为了达到最佳的切削效果，一般都应在最佳的切削为了达到最佳的切削效果，一般都应在最佳的切削条件下工作，因此，主轴一般都要求能自动实现无级变速。条件下工作，因此，主轴一般都要求能自动实现无级变速。 2)

24、要求机床主轴系统必须具有足够高的转速和足够要求机床主轴系统必须具有足够高的转速和足够大的功率，以适应高效、高速的加工需要。大的功率，以适应高效、高速的加工需要。下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床22 3)为了降低噪声、减轻发热、减少振动，主传动系统应为了降低噪声、减轻发热、减少振动，主传动系统应简化结构，减少传动件。简化结构，减少传动件。 4)在加工中心上，还必须具有安装刀具和刀具交换所需在加工中心上，还必须具有安装刀具和刀具交换所需要的自动夹紧装置，以及主轴定向准停装置，以保证刀具和要的自动夹紧装置，以及主轴定向准停装置，以保证刀具和主轴、刀库、机械手的正确

25、啮合。主轴、刀库、机械手的正确啮合。 5)为了扩大机床的功能，实现对为了扩大机床的功能，实现对 轴的控制，主轴还需轴的控制，主轴还需安装位置检测装置，以便实现对主轴位置的控制。安装位置检测装置，以便实现对主轴位置的控制。下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床23|主传动的变速方主传动的变速方式式 主传动的无级变速通常有以下三种方法：主传动的无级变速通常有以下三种方法： 1)采用交流主轴驱动系统实现无级变速传动，在早期采用交流主轴驱动系统实现无级变速传动，在早期的数控机床或大型数控机床（主轴功率超过的数控机床或大型数控机床（主轴功率超过100KW）上，也）上，也有采

26、用直流主轴驱动系统的情况。有采用直流主轴驱动系统的情况。 2)在经济性、普及性数控机床上，为了降低成本，可在经济性、普及性数控机床上，为了降低成本，可以采用变频带变频电动机或普通交流电动机实现无级变速的以采用变频带变频电动机或普通交流电动机实现无级变速的方式。方式。 3)在高速加工机床上，广泛使用主轴和电动机一体化在高速加工机床上，广泛使用主轴和电动机一体化的新颖功能部件的新颖功能部件-电主轴。电主轴的电动机转子和主轴一体，电主轴。电主轴的电动机转子和主轴一体，无须任何传动件，可以使主轴达到每分钟数万转，甚至十几无须任何传动件，可以使主轴达到每分钟数万转，甚至十几万转的高速。万转的高速。 但是

27、，不管采用任何形式，数控机床的主传动系统结构都但是，不管采用任何形式，数控机床的主传动系统结构都 要比普通机床简单得多。要比普通机床简单得多。下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床245.2.2主传动系统主传动系统主轴电机主轴电机主轴电机下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床28下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床29。下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床30下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床31下午2时32分数数数数数数 控控控控控控

28、机机机机机机 床床床床床床32图示为一种电气准停装置。下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床33下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床34下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床35下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床36）下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床37工作台导轨副下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床38下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床39下午2时32分数数数数数数

29、控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床40下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床41下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床42下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床43下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床44 滚珠丝杠副是一种新型的传动机构，它的结构特点是具滚珠丝杠副是一种新型的传动机构，它的结构特点是具有螺旋槽的丝杠螺母间装有滚珠作为中间传动件，以减少有螺旋槽的丝杠螺母间装有滚珠作为中间传动件，以减少摩擦。图中丝杠和螺母上都磨有圆弧形的螺旋槽，这两个摩擦。图中丝杠和螺母

30、上都磨有圆弧形的螺旋槽，这两个圆弧形的螺旋槽对合起来就形成螺旋线滚道，在滚道内装圆弧形的螺旋槽对合起来就形成螺旋线滚道，在滚道内装有滚珠。当丝杠回转时，滚珠相对于螺母上的滚道滚动，有滚珠。当丝杠回转时，滚珠相对于螺母上的滚道滚动，因此丝杠与螺母之间基本上为滚动摩擦。为了防止滚珠从因此丝杠与螺母之间基本上为滚动摩擦。为了防止滚珠从螺母中滚出来，在螺母的螺旋槽两端设有回程引导装置，螺母中滚出来，在螺母的螺旋槽两端设有回程引导装置，使滚珠能循环流动。使滚珠能循环流动。下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床451234下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机

31、 床床床床床床46下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床47bba) 单圆弧型滚道bb) 双圆弧型滚道b下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床48双双圆弧滚道圆弧滚道单圆弧滚道单圆弧滚道下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床4924315下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床5014324下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床51 、滚珠丝杠的主要尺寸参数滚珠丝杠的主要尺寸参数主要尺寸：主要尺寸：公称直径（滚珠中心圆直径） d0（mm）导程(或螺

32、距) ph（mm）滚珠直径 DW(mm)螺纹滚道半径 R (mm)此外还有：丝杠外径、丝杠内径、螺母外径、螺母内径等。下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床52 、精度等级和标注方法、精度等级和标注方法下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床53b)标注方法标注方法滚珠丝杠副结构、规格、精度的标注方法如图所示：螺纹旋向，右旋不标检查项目编号精度等级滚珠总圈数基本导程公称直径预紧方式循环方式外形结构特征例例 CTC63103.53.5/20001600表示为插管突出式外循环（CT），双螺母齿差预紧（C）的滚珠丝杠副，公称直径63mm，基本

33、导程10mm，负荷滚珠总圈数3.5圈，精度等级3.5级，螺纹旋向为右旋，丝杠全长为2000mm，螺纹长度为1600mm。下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床54下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床55特点：结构简单、刚性好、预紧可靠、调整方便，但无法定量调整。a) 双螺母螺纹预紧调整特点：结构较复杂、刚性好、预紧可靠、c) 双螺母齿差预紧调整但结构复杂、轴向刚度较差、适合清载场合。可定量调整（0.002mm/齿），精度高、方便。d) 弹簧式自动预紧调整使用调整不方便，但无法定量调整。b) 双螺母垫片预紧调整特点：结构简单、刚性好、

34、预紧可靠、下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床56滚珠丝杠常用推力轴承支承，以提高轴向刚滚珠丝杠常用推力轴承支承，以提高轴向刚度（当滚珠丝杠的轴向负载很小时，也可用深沟球轴承支承）度（当滚珠丝杠的轴向负载很小时，也可用深沟球轴承支承） 丝杆安装刚度最高，预拉力随温度变化而变化，两端轴承预紧力不均。提高了丝杆安装刚度，预拉力越大，轴承寿命降低。特点：两端止推轴承可使滚珠丝杆产生预拉伸力，特点：一端固定，另一端自由，丝杠刚度较差，承载能力低。常用于轻载、低速、垂直安装的丝杠传动。d) 双推-自由式支承另一端简支可适当的提高丝杆安装刚度，丝杆无热变形应力。b) 双推-

35、简支式支承特点：滚珠丝杆一端固定并产生一定预拉伸力，特点：两端止推轴承可使滚珠丝杆产生较大的预拉伸力，c) 双推-双推式支承a) 单推-单推式支承滚珠丝杠副的四种支承方式及其特点滚珠丝杠副的四种支承方式及其特点下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床57滚珠丝杠螺母副与驱动电机的联接形式主要有以下三种滚珠丝杠螺母副与驱动电机的联接形式主要有以下三种 联轴器直接联接联轴器直接联接 通过齿轮联接通过齿轮联接 通过同步齿形带联接通过同步齿形带联接下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床58 机床上的直线运动部件都是沿着它的床身、立柱、横梁机床上

36、的直线运动部件都是沿着它的床身、立柱、横梁等上的导轨进行运动的等上的导轨进行运动的,导轨的作用概括地说是对运动部件起导轨的作用概括地说是对运动部件起导向和支承作用导向和支承作用,导轨的制造精度及精度保持性对机床加工精导轨的制造精度及精度保持性对机床加工精变有着重要作用的影响。变有着重要作用的影响。 数控机床对导轨的要求主要有数控机床对导轨的要求主要有: 导向精度高导向精度高 精度保持性好精度保持性好 足够的刚度足够的刚度 良好的摩擦特性良好的摩擦特性 此外此外,导轨结构工艺性要好导轨结构工艺性要好,便于制造和装配便于制造和装配,便于检验、便于检验、调整和维修调整和维修,而且有合理的而且有合理的

37、 导轨防护和润滑措施等。导轨防护和润滑措施等。下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床59 导轨按接触面的摩擦性质可以分为滑动导轨、滚动导轨导轨按接触面的摩擦性质可以分为滑动导轨、滚动导轨和静压导轨三种和静压导轨三种,其中其中,数控机床最常用的是镶粘塑料滑动导数控机床最常用的是镶粘塑料滑动导轨和滚动导轨。轨和滚动导轨。 滑动导轨滑动导轨 滚动导轨滚动导轨 静压导轨静压导轨下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床60 滑动导轨具有结构简单、制造方便、刚度好、抗振性高等滑动导轨具有结构简单、制造方便、刚度好、抗振性高等优点优点,是机床上使用最

38、广泛的导轨形式。但普通的铸铁一铸铁、是机床上使用最广泛的导轨形式。但普通的铸铁一铸铁、铸铁一淬火钢导轨铸铁一淬火钢导轨,存在的缺点是静摩擦系数大存在的缺点是静摩擦系数大,而且动摩擦因而且动摩擦因数随速度变化而变化数随速度变化而变化,摩擦损失大摩擦损失大,低速低速(1 60mm/min)时易出时易出现爬行现象现爬行现象,降低了运动部件的定位精度。降低了运动部件的定位精度。 镶粘塑料导轨不仅可以满足机床对导轨的低摩擦、耐磨、镶粘塑料导轨不仅可以满足机床对导轨的低摩擦、耐磨、无爬行、高刚度的要求无爬行、高刚度的要求,同时又具有生产成本低、应用工艺简单、同时又具有生产成本低、应用工艺简单、经济效益显著

39、等特点。因此经济效益显著等特点。因此,在数控机床上得到了广泛的应用。在数控机床上得到了广泛的应用。下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床61 滚动导轨是在导轨面之间放置滚珠、滚柱、滚针等滚动体滚动导轨是在导轨面之间放置滚珠、滚柱、滚针等滚动体,使导轨面之间的滑动摩擦变成为滚动摩擦。滚动导轨与滑动导使导轨面之间的滑动摩擦变成为滚动摩擦。滚动导轨与滑动导轨相比的优点是轨相比的优点是: 灵敏度高灵敏度高,且其动摩擦与静摩擦系数相差甚微且其动摩擦与静摩擦系数相差甚微,因而运动因而运动平稳平稳,低速移动时低速移动时,不易出现爬行现象。不易出现爬行现象。 定位精度高定位精度高

40、,重复定位精度可达重复定位精度可达0.2m。 摩擦阻力小摩擦阻力小,移动轻便移动轻便,磨损小磨损小,精度保持性好精度保持性好,寿命长。但寿命长。但滚动导轨的抗振性较差滚动导轨的抗振性较差,对防护要求较高。对防护要求较高。下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床62 滚动导轨特别适用于机床的工作部件要求移动均匀滚动导轨特别适用于机床的工作部件要求移动均匀,运动灵运动灵敏及定位精度高的场合。这是滚动导轨在数控机床上得到广泛敏及定位精度高的场合。这是滚动导轨在数控机床上得到广泛应用的原因。根据滚动体的类型应用的原因。根据滚动体的类型,滚动导轨有下列三种结构形式滚动导轨有下

41、列三种结构形式: 滚珠导轨滚珠导轨 滚柱导轨滚柱导轨 滚针导轨滚针导轨根据滚动导轨是否预加负载根据滚动导轨是否预加负载,滚动导轨还可以分为预加载和滚动导轨还可以分为预加载和无预加载两类。无预加载两类。 下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床63 静压导轨的滑动面之间开有油腔静压导轨的滑动面之间开有油腔,将有一定的油通过节流输将有一定的油通过节流输入油腔入油腔,形成压力油膜形成压力油膜,浮起运动部件浮起运动部件,使导轨工作表面处于纯液使导轨工作表面处于纯液体摩擦体摩擦,不产生磨损不产生磨损,精度保持性好。同时摩擦系数也极低精度保持性好。同时摩擦系数也极低(0.000

42、5) ,使驱动功率大大降低使驱动功率大大降低;低速无爬行低速无爬行,承载能力大承载能力大,刚度好；刚度好；此外，油液有吸振作用此外，油液有吸振作用,抗振性好。其缺点是结构复杂抗振性好。其缺点是结构复杂,要有供油要有供油系统系统,油的清洁度要求高。油的清洁度要求高。 静压导轨横截面的几何形状一般静压导轨横截面的几何形状一般V形和矩形两种。采用形和矩形两种。采用V形形便于导向和回油便于导向和回油,采用矩形便于做成闭式静压导轨。另外采用矩形便于做成闭式静压导轨。另外,油腔的油腔的结构结构,对静压导轨性能影响很大。对静压导轨性能影响很大。 静压导轨在数控机床上应用较静压导轨在数控机床上应用较少少,有关

43、详细介绍有关详细介绍,在此从略。在此从略。下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床64下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床65 滚动直线导轨副是在滑块与导轨之间放入适当的钢球滚动直线导轨副是在滑块与导轨之间放入适当的钢球,使滑块与导轨使滑块与导轨之间的滑动摩擦变为滚动摩擦之间的滑动摩擦变为滚动摩擦,因此因此,在大大降低两者间的运动摩擦阻力的同在大大降低两者间的运动摩擦阻力的同时时,使得它还具有以下特点使得它还具有以下特点: 1) 动、静摩擦力之差很小动、静摩擦力之差很小,灵敏性极好灵敏性极好,驱动信号与机械动作间的滞后驱动信号与机械动

44、作间的滞后时间极短。时间极短。 2) 可以使驱动电动机的功率大幅度下降可以使驱动电动机的功率大幅度下降 3) 适合于高速、高精度加工的机床适合于高速、高精度加工的机床 4) 可以实现无间隙运动可以实现无间隙运动,提高进给系统的运动精度。提高进给系统的运动精度。 5) 滚动导轨成对使用时滚动导轨成对使用时,具有具有“误差均化效应误差均化效应” 6) 导轨副的滚道截面采用合理比值的圆弧沟槽导轨副的滚道截面采用合理比值的圆弧沟槽,接触应力小接触应力小 7) 导轨采用表面硬化处理工艺导轨采用表面硬化处理工艺 8) 滚动导轨对安装面的要求较低滚动导轨对安装面的要求较低,下午2时32分数数数数数数 控控控

45、控控控 机机机机机机 床床床床床床66下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床67下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床68下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床69 内容提要内容提要下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床70下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床71下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床72下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床73下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床74下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床75下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床76下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床77下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机机 床床床床床床78下午2时32分数数数数数数 控控控控控控 机机机机机