数控机床进给驱动系统

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1、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：彭红梅任务三：数控机床进给驱动任务三：数控机床进给驱动 系统的维护技术基础系统的维护技术基础 本节主要内容本节主要内容 一、一、 概述概述 二、数控机床对进给系统的要求二、数控机床对进给系统的要求 三、三、进给传动系统典型结构的维进给传动系统典型结构的维护技术基础护技术基础 （一）滚珠丝杠副（一）滚珠丝杠副 （二）导轨副（二）导轨副 一、概述一、概述 进给系统：是根据数控装置发出控制指进给系统：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令来驱动执行机构实现机床的精确进给运动。运动。 特点：位置随动、精确定位。特点：位置随

2、动、精确定位。 作用：作用：1.放大放大CNC装置发出的控制信号，装置发出的控制信号，具有功率输出能力；具有功率输出能力；2.根据根据CNC装置发出的控制信号对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。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进给驱动系统的组成与作用驱动装置驱动装置-信号转换、传递、放大；信号转换、传递、放大；执行元件执行元件-将电信号转换为机械能，完将电信号转换为机械能，完成机械动作成机械动作(位移、速度、运动方向位移、速度、运动方向)；传动机构传动机构-机械部件；机械部件；检测元件检测元件-将位移、速度、运动方向转将位移、速度、运动方向转换为

3、电信号，并反馈至换为电信号，并反馈至CNC。 二、数控机床进给传动系统二、数控机床进给传动系统 机械部分的基本要求机械部分的基本要求1.转动惯量要小；转动惯量要小；2.传动刚度要高；传动刚度要高；3.传动间隙要小；传动间隙要小；4.谐振频率要高；谐振频率要高；5.摩擦阻力要小。摩擦阻力要小。 （一）滚珠丝杠副（一）滚珠丝杠副1、 滚珠丝杠副的结构滚珠丝杠副的结构 滚珠丝杠螺母副：是回转运动与直滚珠丝杠螺母副：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床进给系统中一般采用滚珠丝杠副来改 善摩擦特性。善摩擦特性。 （一）

4、滚珠丝杠副（一）滚珠丝杠副2、 滚珠丝杠副的工作原理滚珠丝杠副的工作原理 当丝杠相对于螺母旋转时，两者发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生轴向位移，而滚珠则可沿着滚道流动 ，如图所示：，如图所示： （一）滚珠丝杠副（一）滚珠丝杠副 （一）滚珠丝杠副（一）滚珠丝杠副 （一）滚珠丝杠副（一）滚珠丝杠副 滚珠丝杠副滚珠丝杠副 1返向器返向器 2螺母螺母 3丝杠丝杠 4滚珠滚珠 （一）滚珠丝杠副（一）滚珠丝杠副螺母螺母滚珠滚珠丝杠丝杠螺旋槽螺旋槽螺旋槽螺旋槽回路管道回路管道 （一）滚珠丝杠副（一）滚珠丝杠副 （a）单圆弧）单圆弧 （b）双圆弧）双圆弧 螺纹滚道型面螺纹

5、滚道型面 （一）滚珠丝杠副（一）滚珠丝杠副 3、滚珠丝杠副的种类、滚珠丝杠副的种类 按滚珠返回的方式不同可以分为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。内循环式和外循环式两种。 （一）滚珠丝杠副（一）滚珠丝杠副 内循环。靠螺母上安装的反向器接内循环。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。器的数目与滚珠圈数相等。丝杠丝杠螺母螺母滚珠滚珠反向器反向器滚珠在循环的过程中始终没有脱离丝杠。滚珠在循环的过程中始终没有脱离丝杠。 内循环滚珠丝杠螺母副的特点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

6、；滚珠循环回路短，流畅性好，效率高； 内循环滚珠丝杠螺母副的特点内循环滚珠丝杠螺母副的特点螺母的径向尺寸小，螺母的径向尺寸小， 加工困难，装配加工困难，装配调整不易；调整不易；适用于高速、高灵敏度、高刚度的精密适用于高速、高灵敏度、高刚度的精密进给系统。进给系统。 （一）滚珠丝杠副（一）滚珠丝杠副 外循环。滚珠在循环过程结束后，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。丝杠螺母间重新进入循环。 滚珠在循环过程中脱离过丝杠滚珠在循环过程中脱离过丝杠螺母螺母滚珠滚珠丝杠丝杠螺旋槽螺旋槽螺旋槽螺旋槽回路管道回路管道

7、外循环滚珠丝杠螺母副的特点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；滚珠循环回路长，流畅性差，效率低； 外循环滚珠丝杠螺母副的特点外循环滚珠丝杠螺母副的特点工艺简单，工艺简单，螺母的径向尺寸大，螺母的径向尺寸大，易于制易于制造；造；挡珠器刚性差，易磨损。挡珠器刚性差，易磨损。 （一）滚珠丝杠副（一）滚珠丝杠副 4、滚珠丝杠副的维护、滚珠丝杠副的维护 定期检查、调整滚珠丝杠副的轴向间定期检查、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；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定期检查丝杠与床身的连接是否有松动；动； 定期检查丝杠防护装置是否有

8、损坏，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。有要及时更换，以防灰尘或切屑进入。 1)、轴向间隙的调整、轴向间隙的调整滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预紧滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预紧轴向间隙调整的目的：轴向间隙调整的目的： 保证反向传动精度保证反向传动精度预紧目的：预紧目的： 提高刚度提高刚度 1)、轴向间隙的调整、轴向间隙的调整（1）双螺母垫片预紧调整法）双螺母垫片预紧调整法 特点：结构简单，刚性高，预紧可靠，特点：结构简单，刚性高，预紧可靠， 但使用中调整不方便。但使用中调整不方便。 1-1-垫片；垫片；2-2-螺母螺母 1)、轴向间隙的调整、轴向间隙的调整（2）双螺

9、母螺纹预紧调整法）双螺母螺纹预紧调整法锁紧螺母锁紧螺母 调整螺母调整螺母左螺母左螺母右螺母右螺母 特点：结构简单，刚性好，预紧可靠，使用中特点：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。调整方便，但不能精确定量调整。 1)、轴向间隙的调整、轴向间隙的调整（3）双螺母齿差预紧调整法）双螺母齿差预紧调整法套筒套筒丝杠丝杠内齿轮内齿轮外齿轮外齿轮 1)、轴向间隙的调整、轴向间隙的调整特点：可实现定量调整，使用中调整方特点：可实现定量调整，使用中调整方 便；便； Z1，Z2分别为两齿轮齿数，分别为两齿轮齿数， S为轴向位移量，为轴向位移量， P为丝杠螺距。为丝杠螺距。Pzzzz

10、S2121| 两边齿轮同向旋转一个齿时，螺两边齿轮同向旋转一个齿时，螺母的轴向位移量为：母的轴向位移量为：21zz 1)、轴向间隙的调整、轴向间隙的调整（4）弹簧式自动调整预紧式）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，轴向刚度形产生的间隙，但结构复杂，轴向刚度 低低 ；适用于轻载场合；适用于轻载场合 2)、支撑轴承的定期检查、支撑轴承的定期检查 定期检查丝杠轴承与床身的连接是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。否有松动，以及支撑轴承是否损坏。 2)、支撑轴承的定期检查、支撑轴承的

11、定期检查 2)、支撑轴承的定期检查、支撑轴承的定期检查 3)、滚珠丝杠副的密封与润滑、滚珠丝杠副的密封与润滑（1）密封）密封 丝杠的密封丝杠的密封 折叠套管伸缩套管刚带套管 3)、滚珠丝杠副的密封与润滑、滚珠丝杠副的密封与润滑伸缩套筒伸缩套筒 3)、滚珠丝杠副的密封与润滑、滚珠丝杠副的密封与润滑 螺母的密封螺母的密封 非接触式：迷宫式非接触式：迷宫式接触式：毛粘接触式：毛粘 3)、滚珠丝杠副的密封与润滑、滚珠丝杠副的密封与润滑（2）润滑）润滑 一般采用润滑脂或滴油润滑，丝杠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。高速运转时采用喷雾润滑。 4、滚珠丝杠副的常见故障及诊断排、滚珠丝杠