第2章数控机床进给系统3-4

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1、12.3 CNC2.3 CNC机床进给系统机床进给系统2.3.1 2.3.1 数控机床对进给系统的要求数控机床对进给系统的要求 1. 1. 进给传动系统的作用和要求进给传动系统的作用和要求 接受数控系统发出的进给脉冲，经放大和转接受数控系统发出的进给脉冲，经放大和转换后驱动执行元件实现预期的成形运动。换后驱动执行元件实现预期的成形运动。 进给传动系统进给传动系统承担承担了数控机床各了数控机床各直线坐标轴、直线坐标轴、回转坐标轴的定位回转坐标轴的定位，和切削进给系统的传动精度、和切削进给系统的传动精度、灵敏度和稳定性，它灵敏度和稳定性，它直接影响直接影响被加工件的被加工件的最后最后轮轮廓精度和加

2、工精度廓精度和加工精度。 1 1）作用）作用22）要求要求 为此，数控机床的进给传动系统必须满足下为此，数控机床的进给传动系统必须满足下列要求：列要求：（1 1）减少运动部件的摩擦阻力小；）减少运动部件的摩擦阻力小；（2 2）提高传动精度和刚度；）提高传动精度和刚度； （3 3）运动部件惯量小；）运动部件惯量小； 3 3）方法与措施）方法与措施（1 1）变滑动丝杠为滚珠丝杠；）变滑动丝杠为滚珠丝杠；（2 2）使用滚动导轨、贴塑导轨、静压导轨；）使用滚动导轨、贴塑导轨、静压导轨； （3 3）减少传动间隙，对丝杠、支承进行预紧；）减少传动间隙，对丝杠、支承进行预紧；（4 4）传动件结构合理化，减少

3、尺寸，降低惯量；）传动件结构合理化，减少尺寸，降低惯量； 32. 2. 进给传动系统的基本形式进给传动系统的基本形式直线和圆周直线和圆周进给运动两类。进给运动两类。直线进给运动实现方法：直线进给运动实现方法：滚珠丝杠螺母副、齿轮滚珠丝杠螺母副、齿轮齿条副、齿条副、直线电机直线电机；圆周进给运动实现方法：圆周进给运动实现方法：齿轮副、蜗轮蜗杆副；齿轮副、蜗轮蜗杆副；2 2）根据驱动电机又分为：）根据驱动电机又分为： (1) (1) 步进电机伺服进给系统；步进电机伺服进给系统； (2) (2) 直流电机伺服进给系统；直流电机伺服进给系统； (3) (3) 交流电机伺服进给系统；交流电机伺服进给系统

4、； (4) (4) 直线电机伺服进给系统；直线电机伺服进给系统；1 1）按进给运动分：）按进给运动分：4 (1) (1) 有较高的工作精度；有较高的工作精度； (2) (2) 响应速度快；响应速度快； (3) (3) 调速范围宽；调速范围宽；(4) (4) 稳定性好；稳定性好； (5) (5) 可靠性高；可靠性高；3. 3. 进给传动的组成部件及其要求进给传动的组成部件及其要求(1)(1)运动部件；运动部件；( (如工作台、导轨、横梁、立柱等如工作台、导轨、横梁、立柱等) )(2)伺服电动机；伺服电动机；(3) 检测元件；检测元件；(4)联轴节；联轴节；(5) 丝杠轴承；丝杠轴承；(6)滚珠丝

5、杠螺母副滚珠丝杠螺母副( (或齿轮齿条副或齿轮齿条副) )；(7)减速机构减速机构( (齿轮副和带轮齿轮副和带轮) )；1）进给传动系统的主要机电部件有：）进给传动系统的主要机电部件有：2）对进给传动部件的要求：）对进给传动部件的要求：5伺服伺服电机电机支承支承轴承轴承丝杠丝杠滚珠滚珠丝杠丝杠螺母螺母3）半闭环进给伺服传动系统组成）半闭环进给伺服传动系统组成64. 4. 进给直线电机结构简介进给直线电机结构简介 1 1）特点：）特点：(1)(1)完全取消旋转运动变为直线运动的转换；完全取消旋转运动变为直线运动的转换；(2)(2)机械传动机构大大简化，实现机械传动机构大大简化，实现“零传动零传动

6、”；(3)(3)进给速度大，可达进给速度大，可达100m/min100m/min，10m/s10m/s2 2；(4)(4)进给系统精度高、刚度大、响应快、稳定进给系统精度高、刚度大、响应快、稳定 性好；性好；(5)(5)电动机电动机coscos 低，抗干扰要求高，需要防磁低，抗干扰要求高，需要防磁 和散热措施。和散热措施。72）直线电机结构：）直线电机结构：1 1光栅光栅 2 2转子转子 3 3定子定子8工作台工作台床身床身直线电机结构直线电机结构9工作台工作台床身床身直线电机结构直线电机结构102.3.2 2.3.2 滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副作用：将回转运动转换为直线运动；作用：将回转运

7、动转换为直线运动；用途：各类中小型数控机床的直线进给；用途：各类中小型数控机床的直线进给；丝杠丝杠螺母螺母双双螺母螺母11滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副121) 1) 摩擦力小，传动效率高（摩擦力小，传动效率高（0.90.90.960.96）；）；2) 2) 传动灵敏，运动平稳，低速时无爬行；传动灵敏，运动平稳，低速时无爬行；3) 3) 磨损小，精度保持性好，寿命长；磨损小，精度保持性好，寿命长；4)4) 经预紧可消除轴向间隙，无反向空行程，轴向经预紧可消除轴向间隙，无反向空行程，轴向 刚度高；刚度高；1. 1. 滚珠丝杠螺母副的传动特点滚珠丝杠螺母副的传动特点 5)5) 传动有可逆性，不能实现

8、自锁，立式时需要制传动有可逆性，不能实现自锁，立式时需要制 动装置和超程保护；动装置和超程保护；6) 6) 制造工艺复杂，成本高；制造工艺复杂，成本高；7) 7) 尺寸不能太大，不适应于长行程和大型机床；尺寸不能太大，不适应于长行程和大型机床；13按螺旋滚道法向截面形状分按螺旋滚道法向截面形状分: :单圆弧型和双圆弧型单圆弧型和双圆弧型按滚珠循环方式分按滚珠循环方式分: :内循环式和外循环式内循环式和外循环式按消除轴向间隙和调整预紧方式分按消除轴向间隙和调整预紧方式分: :垫片预紧式、螺纹预紧式和齿差预紧式垫片预紧式、螺纹预紧式和齿差预紧式按用途分按用途分: :定位滚珠丝杠副定位滚珠丝杠副(P

9、(P类类) )、传动滚珠丝杠副、传动滚珠丝杠副(T(T类类) )2. 2. 滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副的结构及其特点的结构及其特点数控机床进给运动采用数控机床进给运动采用P P类。类。14反向器反向器反向器反向器内循环滚珠螺母结构内循环滚珠螺母结构特点：特点：滚珠在循环过程中始终与丝杠接触，易卡珠滚珠在循环过程中始终与丝杠接触，易卡珠15外循环滚珠螺母结构外循环滚珠螺母结构特点：特点：滚珠经回珠管外滚道作循环，有部分时间与滚珠经回珠管外滚道作循环，有部分时间与 丝杠脱离接触。丝杠脱离接触。插管式插管式回珠管回珠管插管式插管式回珠管回珠管丝杠丝杠滚珠滚珠螺母螺母回珠管回珠管163. 3. 滚珠

10、丝杠螺母副的滚珠丝杠螺母副的预紧和预紧和间隙的调整间隙的调整 轴向间隙：轴向间隙：通常是指丝杠和螺母无相对转动时，通常是指丝杠和螺母无相对转动时，丝杠和螺母之间的最大轴向窜动量。丝杠和螺母之间的最大轴向窜动量。 除了结构除了结构本身所有的游隙本身所有的游隙之外，还包括施加轴向之外，还包括施加轴向载荷后产生载荷后产生弹性变形所造成的轴向窜动量弹性变形所造成的轴向窜动量 1)1)原则：原则： 预加载荷能有效减小弹性变形带来的轴向位移预加载荷能有效减小弹性变形带来的轴向位移为限度。为限度。 预紧预紧是指是指配合配合在过盈的条件下工作，把弹性变在过盈的条件下工作，把弹性变形量控制在最小限度形量控制在最

11、小限度 17 消隙方法比较灵活，维护简单，但预紧时，消隙方法比较灵活，维护简单，但预紧时，必须注意：必须注意： a a) ) 螺母螺母预紧力也不宜过大预紧力也不宜过大 、过小；、过小； b) b) 应该特别注意减小丝杠安装部分和驱动应该特别注意减小丝杠安装部分和驱动部分的间隙。部分的间隙。 双螺母预紧：双螺母预紧：双螺母预紧双螺母预紧常用有以下三种方法：常用有以下三种方法：垫片调隙式；垫片调隙式；螺纹调隙式；螺纹调隙式；齿差调隙式。齿差调隙式。2)2)方法：方法：18v通过调整垫片的厚度使左、右螺母产生轴向位通过调整垫片的厚度使左、右螺母产生轴向位移，就可达到消除间隙和产生预紧力的作用移，就可