数控机床进给驱动系统概述

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

任务三：数控机床进给驱动

系统的维护技术基础本节主要内容※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

※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。

※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。※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。※（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。

※（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：※（一）滚珠丝杠副※（一）滚珠丝杠副※（一）滚滚珠丝杠杠副滚珠丝杠杠副1—返向器2—螺母3—丝杠4—滚珠※（一）滚滚珠丝杠杠副螺母滚珠丝杠螺旋槽螺旋槽回路管道※（一）滚滚珠丝杠杠副（a）单圆弧弧（b）双圆弧弧螺纹滚道道型面※（一）滚滚珠丝杠杠副3、滚珠丝丝杠副的的种类按滚珠返返回的方方式不同同可以分分为内循环式式和外循循环式两两种。※（一）滚滚珠丝杠杠副内循环。。靠螺母母上安装装的反向向器接通相邻滚滚道，使使滚珠成成单圈循循环。反反向器的数目目与滚珠珠圈数相相等。丝杠螺母滚珠反向器滚珠在循循环的过过程中始始终没有有脱离丝丝杠。※内循环滚滚珠丝杠杠螺母副副的特点点滚珠循环环回路短短，流畅畅性好，，效率高高；※内循环滚滚珠丝杠杠螺母副副的特点点螺母的径径向尺寸寸小，加加工困困难，装装配调整整不易；；适用于高高速、高高灵敏度度、高刚刚度的精精密进给给系统。。※（一）滚滚珠丝杠杠副外循环。。滚珠在在循环过过程结束束后，通过螺母母外表面面上的螺螺旋槽或或插管返返回丝杠螺母母间重新新进入循循环。※滚珠在循循环过程程中脱离离过丝杠杠螺母滚珠丝杠螺旋槽螺旋槽回路管道※外循环滚滚珠丝杠杠螺母副副的特点点滚珠循环环回路长长，流畅畅性差，，效率低低；※外循环滚滚珠丝杠杠螺母副副的特点点工艺简单单，螺母的径径向尺寸寸大，易于制造造；挡珠器刚刚性差，，易磨损损。※（一）滚滚珠丝杠杠副4、滚珠丝丝杠副的的维护定期检查查、调整整滚珠丝丝杠副的的轴向间间隙，保保证反向向传动精精度和轴轴向刚度度；定期检查查丝杠与与床身的的连接是是否有松松动；定期检查查丝杠防防护装置置是否有有损坏，，有要及及时更换换，以防防灰尘或或切屑进进入。※1)、轴向间间隙的调调整滚珠丝杠杠副轴向向间隙的的调整与与预紧轴向间隙隙调整的的目的：：保证反向向传动精精度预紧目的的：提高刚度度※1)、轴向间间隙的调调整（1）双螺母母垫片预预紧调整整法特点：结结构简单单，刚性性高，预预紧可靠靠，但使用中中调整不不方便。。1-垫片；2-螺母※1)、轴向间间隙的调调整（2）双螺母母螺纹预预紧调整整法锁紧螺母调整螺母左螺母右螺母特点：结结构简单单，刚性性好，预预紧可靠靠，使用用中调整方便便，但不不能精确确定量调调整。※1)、轴向间间隙的调调整（3）双螺母母齿差预预紧调整整法套筒丝杠内齿轮外齿轮※1)、轴向间间隙的调调整特点：可可实现定定量调整整，使用用中调整整方便；Z1，Z2分别为两两齿轮齿齿数，S为轴向位位移量，，P为丝杠螺螺距。两边齿轮同向旋转一个齿时，螺母的轴向位移量为：※1)、轴向间间隙的调调整（4）弹簧式式自动调调整预紧紧式特点：能能消除在在使用过过程中由由于磨损损或弹性性变形产生的的间隙，，但结构构复杂，，轴向刚刚度低；；适用于于轻载场场合※2)、支撑轴轴承的定定期检查查定期检查查丝杠轴轴承与床床身的连连接是否否有松动动，以及及支撑轴轴承是否否损坏。。※2)、支撑轴轴承的定定期检查查※2)、支撑轴轴承的定定期检查查※3)、滚珠丝丝杠副的的密封与与润滑（1）密封◆丝杠的密密封※3)、滚珠丝丝杠副的的密封与与润滑伸缩套筒筒※3)、滚珠丝丝杠副的的密封与与润滑螺母的密密封※3)、滚珠丝丝杠副的的密封与与润滑（2）润滑一般采用用润滑脂脂或滴油油润滑，，丝杠高高速运转转时采用用喷雾润润滑。※4、滚珠丝丝杠副的的常见故故障及诊诊断排除除方法法序号故障现象故障原因

排除方法1加工件粗糙度值高导轨的润滑油不足够，致使溜板爬行加润滑油，排除润滑故障

滚珠丝杆有局部拉毛或研损更换或修理丝杆

丝杆轴承损坏，运动不平稳

更换损坏轴承

伺服电动机未调整好，增益过大调整伺服电动机控制系统※4、滚珠丝丝杠副的的常见故故障及诊诊断排除除方法法序号故障现象故障原因

排除方法2反向误差大，加工精度不稳定丝杆轴联轴器锥套松动

重新紧固并用百分表反复测试

丝杆轴滑板配合压板过紧或过松

重新调整或修研，用0.03mm赛尺不入为合格

滚珠丝杆预紧力过紧或过松重新调整或修研，使接触率达70％以上，用0.03mm赛尺不入为合格滚珠丝杆螺母端面与结合面不垂直，结合过松调整预紧力，检查轴向窜动值，使其误差不大于0.015mm※4、滚珠丝丝杠副的的常见故故障及诊诊断排除除方法法序号故障现象故障原因

排除方法2反向误差大，加工精度不稳定其他机械干涉排除干涉部位滚珠丝杆螺母端面与结合面不垂直，结合过松

修理、调整或加垫处理

丝杆支座轴承预紧力过紧或过松修理调整

滚珠丝杆制造误差大或轴向窜动

用控制系统自动补偿能消除间隙，用仪器测量并调整丝杆窜动

润滑油不足或没有

调节至各导轨面均有润滑油序号故障现象故障原因

排除方法3滚珠丝杆在运转中转矩过大

二滑板配合压板过紧或研损

重新调整或修研压板，使0.04mm赛尺塞不入为合格

滚珠丝杆螺母反向器损坏，滚珠丝杆卡死或轴端螺母预紧力过大修复或更换丝杆并精心调整丝杆研损更换伺服电动机与滚珠丝杆联接不同轴

调整同轴度并紧固连接座

滚珠丝杆螺母反向器损坏，滚珠丝杆卡死或轴端螺母预紧力过大修复或更换丝杆并精心调整无润滑油

调整润滑油路序号故障现象故障原因

排除方法3滚珠丝杆在运转中转矩过大

超程开关失灵造成机械故障

检查故障并排除

伺服电动机过热报警

检查故障并排除4丝杆螺母润滑不良

分油器是否分油

检查定量分油器

油管是否堵塞

清除污物使油管畅通

5滚珠丝杆副噪声滚珠丝杆轴承压盖压合不良调整压盖，使其压紧轴承滚珠丝杆润滑不良检查分油器和油路，使润滑油充足※4、滚珠丝丝杠副的的常见故故障及诊诊断排除除方法法序号故障现象故障原因

排除方法

6滚珠丝杠不灵活轴向预加载荷太大调整轴向间隙和预加载荷

丝杠与导轨不平行调整丝杠支座位置，使丝杠与导轨平行

螺母轴线与导轨不平行

调整螺母座的位置丝杠弯曲变形校直丝杠※（一））导轨轨副导轨副副导轨副副是数数控机机床的重要要部件件之一一，它它在很大大程度度上决决定数数控机床床的刚刚度、、精度度和精度度保持持性。。导轨保保护装装置※（一））导轨轨副数控机机床对对导轨轨副的的要求求：数控机机床导导轨必必需具具有较较高的的导向向精度、、高刚刚度、、高灵灵敏度度、高高耐磨磨性，，机床床在高高速进进给时时不振振动、、低速速进给给时不不爬行行等特特性。。机床导导轨防防护罩罩※（一））导轨轨副滚动导导轨：：钢珠珠在滑滑块与与滑轨之之间无无限滚滚动循循环，，使得负负载平平台能能沿着着滑轨轨轻易的的以高高精度度作线线性运运动，其其摩擦擦系数数可降降至传传统滑动动导引引的1／50。※（一））导轨轨副导轨副副：机床上上两相相对运运动部部件的的配合合面组组成一一对导导轨副副。动导轨轨相对对于支支承导导轨只只有一一个自自由度度。动导轨：在导轨副中，运动的一方。支承导轨：在导轨副中，不动的一方。※（一））导轨轨副导轨的的导向向原理理（保留一一个移移动自自由度）导轨的的导向向面2022/12/122011/2.※（一））导轨轨副一、导导轨的的作用用作用：：导向向和承承载。。导轨主主要用用来支支承和和引导导运动部件件沿着着一定定的轨轨迹运运动。。※（一））导轨轨副二、导轨的的基本本要求求导向精精度直线度度平行度度运动轻轻便、、平稳稳、低低速时时无爬爬行现现象耐磨性性好－－精精度度保持持性对温度度变化化的不不敏感感性足够的的刚度度结构工工艺好好※（二））导轨轨副三、导导轨的的分类类：1、按运动动轨迹迹分：：直线运运动导导轨和和圆运运动导导轨2)、按工作作性质质分：：主运动动导轨轨:动导轨轨与支支承导导轨之之间，，相对对运动动的速速度较较高。。进给运运动导导轨:动导轨轨与支支承导导轨之之间,相对运运动的的速度度较低低。※（二））导轨轨副3)、按受受力状状况分分：开式导导轨：：在部部件自自重和和外载载作用用下，，导轨轨面在在全长长上可可以始始终贴贴合的的导轨轨。闭式导导轨：：在较较大的的倾覆覆力矩矩时，，部件件自重重不能能使导导轨面面贴合合，必必须用用压板板作为为辅助助导轨轨面保保证主主导轨轨面贴贴合的的导轨轨。※（二））导轨轨副※（二））导轨轨副4、按摩摩擦性性质分分：★1）滑动导导轨：：◆静压导导轨◆动压导导轨◆混合摩摩擦导导轨★2）滚动导导轨※滑动导导轨----分类（1）静压压导轨轨：：导轨面面间通通入压压力油油或压压缩空空气，，使运运动件件浮起起，保保证液液体或或气体体摩擦擦。油膜压压强靠靠液压压泵建建立，，两导导轨面面间有有一层层静压压油膜膜，多多用于于进给给运动动导轨轨。优点：：静压油油膜使使导轨轨面分分开，，精度度保持持性好好。油膜较较厚，，有均均化误误差的的作用用，可可以提提高精精度。。※滑动导导轨----分类优点：：磨擦系系数很很小，，大大大降低低功率率损耗耗，减减少磨磨擦发发热。。低速移移动准准确、、均匀匀，运运动平平稳性性好。。抗振性性好。。缺点：：结构比比较复复杂。。增加了了一套套液压压设备备。调整比比较麻麻烦。。对导轨轨的平平面度度要求求比较较高。。※滑动导导轨----静压导导轨※滑动导导轨----分类（2）动压压导轨轨：动导轨轨的速速度越越高，，越容容易形形成液液体润润滑，，油楔楔的承承载能能力也也越大大。因因此，，适用用于主主运动动导轨轨。2022/12/122011/2.※滑动导轨----分类（3）混合摩擦导导轨这种导轨在导导轨面间有一一定的动压效效应，但相对对滑动速度还还不足以形成成完全的压力力油膜，导轨轨面大部分仍仍处于直接接接触，介于液液体摩擦和干干摩擦之间的的状态，大部部分进给运动动属于此类型型。运动件与承导导件直线接触触。※滑动导轨----优缺点优点：结构简简单、接触刚刚度大。缺点：摩擦阻阻力大、磨损损快、低速运运动时易产生爬行行现象。※滑动导轨※滑动导轨-----导轨截面的常用形形式凸形导轨–不易存屑、脏脏物、润滑油油，低速使用用。凹形导轨–与上相反，高高速导轨，需需保护装置。。※滑动导轨--单根导轨截面的常用形形式※滑动导轨--单根导轨截面的常用形形式※滑动导轨◆1）圆柱面导轨轨优点：加工和和检验比较简简单，易于达达到较高精度。缺点：对温度度变化比较敏敏感，间隙不不能调整。※滑动导轨2）棱柱面导轨轨三角形导轨–导向精度高，，无间隙，可自动补偿磨磨损。矩形导轨–制造简单，承承载能力大，，需调整间隙，，不能补偿磨磨损，导向精精度低。燕尾形导轨–制造较复杂，，磨损不能补偿，尺寸紧紧凑，调整（（间隙）方便便。※滑动导轨-----2）棱柱面导轨轨三角形导轨（1）双三角形导导轨※滑动导轨----棱柱面导轨双三角形导轨轨※滑动导轨----棱柱面导轨双三角形导轨轨优点：两条导导轨同时起支支承和导向作作用，，导轨的导向向精度高，承承载能力大，，两条导轨磨磨损均匀，磨磨损后能自动动补偿间隙，，精度保持性性好。缺点：导轨的的制造、检验验和维修比较较困难，因为为它要求四个个导轨面都均均匀接触；对对温度变化比比较敏感。※滑动导轨----棱柱面导轨三角形一矩形形导轨优点：导向精精度高、承载载能力大；应应用广泛。缺点：两条导导轨磨损不均均匀，磨损后后不能自动调调整间隙。※滑动导轨----棱柱面导轨（2）矩形导轨※滑动导轨----棱柱面导轨（2）矩形导轨—A导向面BC承载面※滑动导轨----棱柱面导轨（2）矩形导轨优点：矩形导导轨可以做得得较宽，因而而承载能力和和刚度较大；；结构简单；；制造、检验验、修理较易易。缺点：是磨损损后不能自动动补偿间隙，，导向精度不不如三角形导导轨。※滑动导轨----棱柱面导轨（3）燕尾导轨※滑动导轨----棱柱面导轨（3）燕尾导轨优点：结构紧紧凑、调整间间隙方便。缺点：几何形形状比较复杂杂，难于达到到很高的配合合精度，并且且导轨中的摩摩擦力较大，，运动灵活性性较差。※滚动导轨滚动导轨的形形式：在两导轨面间间装有球、、滚子或或滚针等滚滚动元件，具具有滚动摩擦擦的性质，广广泛地应用于于进给运动导导轨和旋转主主运动导轨。。※滚动导轨◆优点◆摩擦系数小、、运动灵便，，不易出现爬爬行现象；◆定位精度高；；◆磨损较小，寿寿命长，润滑滑方便；◆缺点◆结构较为复杂杂，加工较困困难，成本较较高；◆对脏物及导轨轨面的误差比比较敏感，需需要良好的防防护条件。※滚动导轨典型结构型式式一※滚动导轨典型结构型式一※滚动导轨典型结构型式式二※滚动导轨典型结构型式二※滚动导轨典型结构型式式三※滚动导轨其它结构型式式2022/12/122011/2.※滚动导轨其它结构型式式－滚珠循环导导轨2022/12/122011/2.※滚动导轨其它结构型型式2022/12/122011/2.※滚动导轨其它结构型型式2022/12/122011/2.※滚动导轨其它结构型型式2022/12/122011/2.※滚动导轨其它结构型型式2022/12/122011/2.※滚动导轨其它结构型型式2022/12/122011/2.※滚动导轨其它结构型型式2022/12/122011/2.※滚动导轨其它结构型型式2022/12/122011/2.※（二）导轨轨副四、导轨副副材料的选选择2022/12/122011/2.※（二）导导轨副2022/12/122011/2.※（二）导导轨副2022/12/122011/2.※导轨副的的维护—1间隙调整整导轨接合合面之间间都存在在间隙。。间隙过小小，增加加运动阻阻力，加加速导轨轨磨损间隙过过大，，降低低导向向精度度，容容易产产生振振动调整方方法：：采用用镶条条和压压板。。※导轨副副的维维护—1间隙调调整1）镶条调调整间间隙镶条用用来调调整矩矩形导导轨和和燕尾尾形导导轨的的侧隙，，以保保证导导轨面面的正正常接接触。。常用的的有平平镶条条和楔楔形镶镶条。。放在导导轨受受力较较小的的一侧侧。。2022/12/122011/2.※导轨副的维护护—1间隙调整（1）平镶条---全长厚度相等等，横截面为平行四边形形或矩形。2022/12/122011/2.※导轨副的维护护—1间隙调整（1）平镶条2022/12/122011/2.※导轨副的维护护—1间隙调整（2）斜镶条楔形镶条的两两个面分别与与动导轨和支支承导轨均匀匀接触，所以以比平镶条刚刚度高。楔形镶条的斜斜度为1∶100～1∶40，镶条越长斜斜度应越小，，以免两端厚厚度相差太大大。2022/12/122011/2.※导轨副的维护护—1间隙调整（2）斜镶条全长厚度变化化2022/12/122011/2.※导轨轨副副的的维维护护—1、间间隙隙调调整整2）压压板板调调整整间间隙隙常用用的的压压板板装装置置形形式式有有：：◆修复复刮刮研研法法◆镶条条式式◆垫片片式式2022/12/122011/2.※导轨轨副副的的维维护护—1、间间隙隙调调整整2）压压板板调调整整间间隙隙2022/12/122011/2.※导轨轨副副的的维维护护—2、滚滚动动导导轨轨的的预预紧紧2022/12/122011/2.※导轨副的维维护—2、滚动导轨轨的预紧预紧的方法法1)采用过盈配配合2022/12/122011/2.※导轨副的维维护—2、滚动导轨轨的预紧预紧的方法法：2）调整法（（移动预紧紧）2022/12/122011/2.※导轨副的维维护—3、导轨的润润滑3、导轨的润润滑1）目的：为为了降低摩摩擦力、减减少磨损，，降低温度和和防止生锈锈。2）要求：润润滑油要清清洁、油量量可以调节节元件要可靠靠并有安全全报警装置置。2022/12/122011/2.※导轨副的维维护—3、导轨的润润滑3）方式：（1）人工定期期向导轨面面浇油。（2）在运动部部件上装油油杯，使油油沿油孔流流或