數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)講義課件(ppt 135頁)

《數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)講義課件(ppt 135頁)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)講義課件(ppt 135頁)（134頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第四章第四章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)：輸輸入入裝裝置置輸輸出出裝裝置置計計算算機(jī)機(jī)數(shù)數(shù)控控裝裝置置PLCPLC主軸控制單元主軸控制單元主軸主軸機(jī)床機(jī)床伺服電機(jī)伺服電機(jī)速度控制單元速度控制單元工工作作臺臺位置檢測反饋裝置位置檢測反饋裝置數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床的主要組成部分?jǐn)?shù)控機(jī)床的主要組成部分 （1）主傳動系統(tǒng)及主軸部分（使刀具或工件產(chǎn)生主切削）主傳動系統(tǒng)及主軸部分（使刀具或工件產(chǎn)生主切削運(yùn)動）；運(yùn)動）； （2）進(jìn)給傳動系統(tǒng)（使工件或刀具產(chǎn)生進(jìn)給運(yùn)動并實(shí)現(xiàn)）進(jìn)給傳動系統(tǒng)（使工件或刀具產(chǎn)生進(jìn)給運(yùn)動并實(shí)現(xiàn)定位）；定位）； （3）基礎(chǔ)件（床身、立柱、滑座、工作臺等）；）基礎(chǔ)件（

2、床身、立柱、滑座、工作臺等）； （4）其他輔助裝置（液壓、氣動、潤滑、切削液等系統(tǒng)）其他輔助裝置（液壓、氣動、潤滑、切削液等系統(tǒng)及裝置）及裝置） 此外加工中心類數(shù)控機(jī)床還帶有自動換刀系統(tǒng)；高級機(jī)此外加工中心類數(shù)控機(jī)床還帶有自動換刀系統(tǒng)；高級機(jī)床還有破損監(jiān)測裝置等。床還有破損監(jiān)測裝置等。 數(shù)控機(jī)床工作過程加工準(zhǔn)備階段機(jī)床調(diào)整階段程序調(diào)試階段試切加工階段正式加工階段檢 測數(shù)控機(jī)床的主要工藝特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床的主要工藝特點(diǎn)與一般機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床主要工藝特點(diǎn)如下：與一般機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床主要工藝特點(diǎn)如下： （1）自動化程度搞、柔性好。 （2）加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定。 （3）生產(chǎn)效率高4-1對機(jī)械結(jié)構(gòu)的要求一

3、、數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)要求1、高精度2、高速度3、高自動化要求數(shù)控機(jī)床必須具有很高的 強(qiáng)度、剛度和抗振性 因此，數(shù)控機(jī)床的功能要求和設(shè)計要求與普通機(jī)床有較大的差異。數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求可以歸納為如下幾方面： 1、具有大切削功率，高的靜、動剛度和良好的抗振性能； 2、具有較高的幾何精度、傳動精度、定位精度和熱穩(wěn)定性； 3、具有實(shí)現(xiàn)輔助操作自動化的結(jié)構(gòu)部件。1、數(shù)控機(jī)床應(yīng)具有更高的靜、動剛度一、數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)要求（1）提高剛度的原因 在重載荷的作用下，機(jī)床的各部件、構(gòu)件會受力變形，引起刀具和工件的相對位置的變化 機(jī)床剛度差影響機(jī)床抗振性剛度:是指支承件在恒定載荷或交變載荷作用下抵抗變形的能力(

4、靜剛度靜剛度)(動剛度動剛度)（2）提高剛度的措施 合理選擇支承件的結(jié)構(gòu)形式措施1 支承件截面形狀盡量選用抗彎的方截面和抗扭的圓截面 或采用封閉型床身封閉整體箱形結(jié)構(gòu)封閉整體箱形結(jié)構(gòu)（2）提高剛度的措施措施2 合理布置支承件隔板的筋條 隔板的作用是將作用于支承板的局部載荷傳遞給其它壁板,從而使整個支承件承受載荷,提高支承件的自身剛度“T”形隔板連接，主要提高水平面抗彎剛度，對提高垂直面抗彎剛度和抗扭剛度不顯著，多用在剛度要求不高的床身上（2）提高剛度的措施“W”形隔板，能較大地提高水平面上的抗彎抗扭剛度，對中心距超過1500mm的長床身，效果最為顯著（2）提高剛度的措施“”形隔板，在垂直面和水

5、平面上的抗彎剛度都比較高，鑄造性能好，在大中型車床上應(yīng)用較多（2）提高剛度的措施斜向拉筋，床身剛度最高，排屑容易措施3 增加導(dǎo)軌與支承件的連接部分的剛度（2）提高剛度的措施連接剛度:支承件在連接處抵抗變形的能力,稱為支承件的連 接剛度.措施4 增加機(jī)床各部件的接觸剛度和承載能力（2）提高剛度的措施u 采用刮研的方法增加單位面積上的接觸點(diǎn)u 在結(jié)合面之間施加足夠大的預(yù)加載荷,增加接觸面積 合理的結(jié)構(gòu)布局（2）提高剛度的措施 合理的結(jié)構(gòu)布局（2）提高剛度的措施 采用補(bǔ)償變形的措施（2）提高剛度的措施測出受力點(diǎn)的相對變形的大小和方向，或者預(yù)知構(gòu)件的變形規(guī)律，就可采取補(bǔ)償變形的方法消除受力變形的影響

6、合理選用構(gòu)件的材料措施1 床身、立柱等支承件采用鋼板或型鋼焊接 增加剛度、減輕重量、提高抗振性（2）提高剛度的措施鑄件: 容易獲得復(fù)雜結(jié)構(gòu)的支承件,鑄鐵的內(nèi)摩擦力大,阻尼 系數(shù)大,振動的衰減性能好,成本低.鑄件的周期較長,需 做木型模,易產(chǎn)生縮孔、氣泡等缺陷焊接件:鋼材的強(qiáng)度比鑄鐵高，質(zhì)量可比鑄件減輕20%-50%， 不需要木模和澆注，生產(chǎn)周期短，不易出現(xiàn)廢品措施2 采用封砂床身結(jié)構(gòu)（2）提高剛度的措施在鑄件中不清除砂心，在焊接件中灌注混凝土或砂增加摩擦阻力人造大理石床身（混凝土聚合物）措施3 采用混凝土、樹脂混凝土或人造花崗巖作支承件的材料（2）提高剛度的措施天然大理石床身（2）提高剛度的措

7、施高抗振性高抗振性 提高抗振性可以從動剛度和靜剛度之間的關(guān)系體現(xiàn)：22224)1 (Dkkd式中 k靜剛度（ ） kd 動剛度（ ） D阻尼比 頻率比 激振力的振動頻率（Hz） 機(jī)床結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的固有頻率（Hz）mN/mN/022224)1 (Dkkd（1）當(dāng) =1，此時動剛度最?。╧d=2Dk）， =1附近成為共振區(qū)，絕對應(yīng)該避免。（2） 1，即 此時動剛度接近靜剛度（3） 此時動剛度隨 增大而增大。 因此，為了提高機(jī)床的動剛度，應(yīng)使機(jī)床主要構(gòu)件的固有頻率遠(yuǎn)離激振力頻率。00, 1一、數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)要求2、減少機(jī)床的熱變形（1）產(chǎn)生熱變形的原因： 內(nèi)外熱源的影響 不能人工修正熱變形誤差（2）

8、減少熱變形的措施： 減少發(fā)熱將熱源從主機(jī)中分離出去措施1 主運(yùn)動采用直流或交流調(diào)速電動機(jī)進(jìn)行無級調(diào)速 減少傳動軸和傳動齒輪數(shù)量 減少主傳動箱內(nèi)的發(fā)熱量 進(jìn)行熱變形補(bǔ)償措施2 采用低摩擦系數(shù)的導(dǎo)軌和軸承 采用滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌或滾動軸承（2）減少熱變形的措施： 控制溫升措施 通過散熱和冷卻方法 改善機(jī)床結(jié)構(gòu)措施1 采用對稱原則設(shè)計數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)措施2 使機(jī)床主軸的熱變形發(fā)生在刀具切入的垂直方向上措施3 采用排屑系統(tǒng)主軸冷卻風(fēng)管對機(jī)床熱源進(jìn)行強(qiáng)制冷卻主軸冷卻風(fēng)管對機(jī)床熱源進(jìn)行強(qiáng)制冷卻對稱結(jié)構(gòu)立柱措施1 采用對稱原則設(shè)計數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)措施2 使機(jī)床主軸的熱變形發(fā)生在刀具切入的垂直方向上機(jī)床排屑系統(tǒng)措施3

9、 采用排屑系統(tǒng)傾斜床身措施3 采用排屑系統(tǒng)措施4 將熱源置于易散熱的位置將主傳動箱和主電動機(jī)放在機(jī)床的外面3、減少運(yùn)動副的摩擦，提高傳動精度4、提高機(jī)床壽命和精度保持性一、數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)要求措施1 采用滾動導(dǎo)軌或靜壓導(dǎo)軌來減少摩擦副之間的摩擦措施2 采用滾珠絲杠或無間隙齒輪傳動減小摩擦措施1 采用耐磨性好的零部件措施2 機(jī)床運(yùn)動部件間具有良好的潤滑滾珠絲杠螺母副+滾動導(dǎo)軌副5、自動化的機(jī)構(gòu)、宜人的操作性一、數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)要求便于操作的機(jī)床結(jié)構(gòu)一、數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)要求6、安全防護(hù)和宜人的造型 數(shù)控機(jī)床大都采用機(jī)、電、液、氣一體化布局，全封閉或半封閉防護(hù)，機(jī)械結(jié)構(gòu)大大簡化，易于操作及實(shí)現(xiàn)

10、自動化。二、對主傳動系統(tǒng)的要求2、對主傳動的要求1、主傳動的作用：產(chǎn)生主切削力 將電動機(jī)的扭矩或功率傳遞給主軸部件，使安裝在主軸內(nèi)的工件或刀具實(shí)現(xiàn)主切削運(yùn)動。 足夠的轉(zhuǎn)速范圍 足夠的功率和扭矩 各零部件應(yīng)具有足夠的精度、強(qiáng)度、剛度和抗振性 噪聲低、運(yùn)行平穩(wěn)3、主傳動的配置方式 主軸電動機(jī)直接驅(qū)動（一體化主軸，電主軸） 特點(diǎn)：有效提高主軸部件剛度，但主軸輸出扭矩小電主軸主軸電動機(jī)2、電動機(jī)經(jīng)同步齒形帶（或變速帶輪）傳動主軸帶輪傳動比3、電動機(jī)經(jīng)齒輪變速傳動主軸主軸電動機(jī)4、主軸部件三、對進(jìn)給傳動系統(tǒng)的要求1、進(jìn)給傳動系統(tǒng)作用 接受數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的進(jìn)給脈沖，經(jīng)放大和轉(zhuǎn)換后驅(qū)動執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動。

11、進(jìn)給伺服系統(tǒng)的重要組成部分。2、傳統(tǒng)進(jìn)給傳動系統(tǒng)與數(shù)控伺服進(jìn)給系統(tǒng)的區(qū)別傳統(tǒng)進(jìn)給傳動系統(tǒng)：多采用一個電機(jī)，執(zhí)行件之間采用大量的齒輪傳動，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)外傳動鏈的各種傳動比要求。故傳動鏈很長，結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜數(shù)控伺服進(jìn)給系統(tǒng)：每一個運(yùn)動都由單獨(dú)的伺服電機(jī)驅(qū)動，傳動鏈大大縮短，傳動件大大減少，有利于減少傳動誤差，提高傳動精度3、對進(jìn)給傳動系統(tǒng)的要求 減少運(yùn)動件的摩擦阻力提高機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的快速響應(yīng)性能和運(yùn)動精度，減少爬行現(xiàn)象響應(yīng)性能：是進(jìn)給伺服系統(tǒng)動態(tài)性能的指標(biāo)， 反映了系統(tǒng)的跟蹤精度運(yùn)動精度：是機(jī)床的主要零、部件在以工作狀態(tài) 的速度運(yùn)動時的精度爬行現(xiàn)象：低速時運(yùn)動不平衡的現(xiàn)象稱為爬行現(xiàn)象機(jī)床爬行現(xiàn)象一般發(fā)生

12、在低速度、重載荷的運(yùn)動情況下當(dāng)主動件1作勻速運(yùn)動時，被動件3往往會出現(xiàn)明顯的速度不均勻，產(chǎn)生跳躍式的時停時走的運(yùn)動狀態(tài)，或時快時慢現(xiàn)象3、對進(jìn)給傳動系統(tǒng)的要求 提高傳動精度和剛度措施1 保證部件加工精度措施2 在傳動鏈中加入減速齒輪減小脈沖當(dāng)量，提高傳動精度措施3 預(yù)緊支撐絲杠的軸承消除齒輪、蝸輪傳動件間隙措施4 預(yù)緊消除滾珠絲杠螺母副的軸向傳動間隙3、對進(jìn)給傳動系統(tǒng)的要求 減小各運(yùn)動零部件的慣量 穩(wěn)定性好，壽命長穩(wěn)定性好：保證低速時不產(chǎn)生爬行，外負(fù)載變化時不發(fā)生振動壽命：是指數(shù)控機(jī)床保持傳動精度和定位精度時間的長短， 即保持原制造精度的能力4-2數(shù)控機(jī)床典型機(jī)械結(jié)構(gòu)一、主軸準(zhǔn)停裝置機(jī)械式主軸

13、準(zhǔn)停二、自動換刀裝置自動換刀裝置刀庫機(jī)械手(ATC)作用交換主軸與刀庫中的刀（工）具對自動換刀裝置的 基本要求v換刀時間短v刀具重復(fù)定位精度高v有足夠的刀具貯存量v刀庫占地面積小及安全可靠自動換刀裝置的形式回轉(zhuǎn)刀架換刀更換主軸頭換刀更換主軸箱換刀帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)二、自動換刀裝置1、回轉(zhuǎn)刀架換刀1）回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)要求：良好的強(qiáng)度和剛性2）回轉(zhuǎn)刀架的換刀動作刀架抬起刀架轉(zhuǎn)位刀架壓緊二、自動換刀裝置2、更換主軸換刀優(yōu)點(diǎn)：換刀時間短，換刀的可靠性強(qiáng)。缺點(diǎn)：主軸系統(tǒng)的剛度較差。適用場合：適應(yīng)于工序較少、精度要求不太高的機(jī)床 回轉(zhuǎn)刀架換刀3、更換主軸箱換刀適用場合：適用于箱體類零件的加工二、自動換刀裝置

14、4、帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)組成刀庫選刀系統(tǒng)刀具交換機(jī)構(gòu)刀具自動裝卸機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，換刀過程動作多，換刀時間長。適用場合：多用于鉆床、鏜銑床和數(shù)控組合機(jī)床。二、自動換刀裝置三、刀庫2、刀庫的種類1、刀庫的功能功能：儲存加工工序所需的各種刀具及輔助工具。 直線式特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，刀庫容量小，一般可容納 8-12把刀具，故少用。三、刀庫鼓輪式（圓盤式）1）單鼓輪式刀具、鼓輪軸線平行刀具、鼓輪軸線垂直盤式刀庫三、刀庫刀具、鼓輪軸線成銳角特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單緊湊，應(yīng)用較多，但刀具單 環(huán)排列，空間利用率低，適用于刀庫 容量較小的場合，一般不多于50-60把刀。三、刀庫鼓輪端面上雙環(huán)排列特點(diǎn)：刀庫空間利用率較高

15、，但裝刀、取 刀機(jī)構(gòu)復(fù)雜，僅適用于機(jī)床空間有 限制而刀庫容量較大的場合。三、刀庫鼓輪端面上多環(huán)排列鼓輪彈倉式2）多鼓輪式雙鼓輪式主軸三、刀庫三鼓輪式 行星鼓輪式特點(diǎn)：不同類型的刀具及輕重型刀具可分別放置， 空間利用率高，但傳動機(jī)構(gòu)和運(yùn)動控制裝置 復(fù)雜，適用于刀庫容量大的場合。三、刀庫鏈?zhǔn)絾苇h(huán)鏈?zhǔn)教攸c(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，刀庫容量大，可充分利用空間，通常為軸向取刀，位置精度較低，適用于刀庫容量大的場合。龍門加工中心三、刀庫多環(huán)鏈?zhǔn)饺?、刀庫加長鏈?zhǔn)礁褡酉涫絾蚊婢W(wǎng)格式特點(diǎn)：刀庫結(jié)構(gòu)緊湊，空間利用率高，但換刀時間 較長，小直徑刀具為軸向取刀，大直徑刀具 為徑向取刀，布局不靈活，通常刀庫安置在 工作臺上，應(yīng)用較少

16、。三、刀庫三、刀庫多面網(wǎng)格式特點(diǎn)：刀庫容量大，輔助裝置較復(fù)雜，用于需刀庫 容量大的機(jī)床上。三、刀庫三、刀庫3 3、刀庫的容量、刀庫的容量銑削加工車削加工刀具數(shù)可加工件的比率102040305060708010090105015202530鉆削加工四、刀具的選刀方式四、刀具的選刀方式1、自動選刀：在自動換刀裝置換刀時，按數(shù)控裝、自動選刀：在自動換刀裝置換刀時，按數(shù)控裝 置發(fā)出的換刀指令，刀具交換裝置置發(fā)出的換刀指令，刀具交換裝置 從刀庫中挑選各工序所需刀具的操從刀庫中挑選各工序所需刀具的操 作稱為自動換刀。作稱為自動換刀。2、刀具的選擇方式、刀具的選擇方式順序選擇方式順序選擇方式任意選擇方式任意

17、選擇方式刀座編碼方式刀座編碼方式刀具編碼方式刀具編碼方式四、刀具的選刀方式四、刀具的選刀方式 順序選擇方式順序選擇方式 刀具的順序選擇方式是將刀具按加工工序刀具的順序選擇方式是將刀具按加工工序的順序，依次放入刀庫的每一個刀座中。的順序，依次放入刀庫的每一個刀座中。特點(diǎn)：不需要刀具識別裝置，結(jié)構(gòu)簡單，特點(diǎn)：不需要刀具識別裝置，結(jié)構(gòu)簡單， 工作可工作可 靠，但刀庫中刀具在不同工序中不能重復(fù)靠，但刀庫中刀具在不同工序中不能重復(fù) 使用，因此，刀具的數(shù)量的刀庫的容量大。使用，因此，刀具的數(shù)量的刀庫的容量大。四、刀具的選刀方式四、刀具的選刀方式 刀具編碼方式刀具編碼方式u接觸式識別裝置接觸式識別裝置四、刀

18、具的選刀方式四、刀具的選刀方式刀柄刀柄刀具識別裝置刀具識別裝置觸針觸針編碼環(huán)編碼環(huán)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，壽命較短，可靠性較差，難于快速換刀特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，壽命較短，可靠性較差，難于快速換刀四、刀具的選刀方式四、刀具的選刀方式u非接觸式識別裝置非接觸式識別裝置11010特點(diǎn)：無磨損，無噪音，壽命長，反應(yīng)速度快，適用于高特點(diǎn)：無磨損，無噪音，壽命長，反應(yīng)速度快，適用于高 速，換刀頻繁的場合。速，換刀頻繁的場合。四、刀具的選刀方式四、刀具的選刀方式u光電識別裝置光電識別裝置四、刀具的選刀方式四、刀具的選刀方式 刀座編碼方式刀座編碼方式永久性編碼永久性編碼臨時性編碼臨時性編碼刀座編碼刀座編碼四、刀具的選刀方

19、式四、刀具的選刀方式刀座編碼刀座編碼四、刀具的選刀方式四、刀具的選刀方式識別碼塊識別碼塊識別傳感器識別傳感器刀柄編碼刀柄編碼四、刀具的選刀方式四、刀具的選刀方式臨時性編碼臨時性編碼五、刀具交換裝置五、刀具交換裝置1、無機(jī)械手換刀、無機(jī)械手換刀五、刀具交換裝置五、刀具交換裝置1、無機(jī)械手換刀、無機(jī)械手換刀2、機(jī)械手換刀、機(jī)械手換刀五、刀具交換裝置五、刀具交換裝置機(jī)械手形式五、刀具交換裝置五、刀具交換裝置機(jī)機(jī)械械手手換換刀刀五、刀具交換裝置五、刀具交換裝置機(jī)機(jī)械械手手傳傳動動結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)六、滾珠絲杠螺母副六、滾珠絲杠螺母副1 1、滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)、滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)滾珠絲杠螺母副六、滾珠絲杠螺母

20、副六、滾珠絲杠螺母副1 1、滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)、滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)絲杠絲杠滾珠滾珠螺母螺母作用：將回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動作用：將回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動六、滾珠絲杠螺母副六、滾珠絲杠螺母副2 2、滾珠絲杠螺母副的特點(diǎn)、滾珠絲杠螺母副的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：傳動效率高、摩擦阻力小傳動效率高、摩擦阻力小 運(yùn)動平穩(wěn)無爬行運(yùn)動平穩(wěn)無爬行 傳動精度高傳動精度高 具有運(yùn)動可逆性具有運(yùn)動可逆性 使用壽命長使用壽命長缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：制造工藝復(fù)雜，加工精度和表面質(zhì)量制造工藝復(fù)雜，加工精度和表面質(zhì)量 要求高，制造成本高。要求高，制造成本高。 不能實(shí)現(xiàn)自鎖，必須增加制動裝置。不能實(shí)現(xiàn)自鎖，必須增加制動裝置。 六、滾珠絲杠螺

21、母副六、滾珠絲杠螺母副3 3、滾珠絲杠螺母副的循環(huán)方式、滾珠絲杠螺母副的循環(huán)方式外循環(huán)：滾珠在循環(huán)過程結(jié)束后，通過螺母外表面上的螺旋外循環(huán)：滾珠在循環(huán)過程結(jié)束后，通過螺母外表面上的螺旋槽或插管返回絲杠螺母間重新進(jìn)行循環(huán)；滾珠在循環(huán)過程中有槽或插管返回絲杠螺母間重新進(jìn)行循環(huán)；滾珠在循環(huán)過程中有時與絲杠脫離接觸。稱為外循環(huán)時與絲杠脫離接觸。稱為外循環(huán) 結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、承載能力較高，但徑向尺寸較大。結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、承載能力較高，但徑向尺寸較大。目前應(yīng)用最為廣泛。目前應(yīng)用最為廣泛。內(nèi)循環(huán)：靠螺母上安裝的反向器接通相鄰滾道，使?jié)L珠成單圈內(nèi)循環(huán)：靠螺母上安裝的反向器接通相鄰滾道，使?jié)L珠成單圈循環(huán)。

22、滾珠在循環(huán)過程中始終與絲杠保持接觸成為內(nèi)循環(huán)。循環(huán)。滾珠在循環(huán)過程中始終與絲杠保持接觸成為內(nèi)循環(huán)。 結(jié)構(gòu)緊湊、剛性好、滾珠流通性好，磨損小，但制造較困結(jié)構(gòu)緊湊、剛性好、滾珠流通性好，磨損小，但制造較困難，適用于高靈敏、高精度的進(jìn)給系統(tǒng)。難，適用于高靈敏、高精度的進(jìn)給系統(tǒng)。六、滾珠絲杠螺母副六、滾珠絲杠螺母副4 4、滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊、滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊預(yù)緊的目的：減小軸向間隙預(yù)緊的目的：減小軸向間隙軸向間隙：指絲杠和螺母間無相對轉(zhuǎn)動時，二者之間的最大軸向間隙：指絲杠和螺母間無相對轉(zhuǎn)動時，二者之間的最大 軸向竄動量軸向竄動量預(yù)緊的方法預(yù)緊的方法雙螺母墊片式雙螺母墊片式雙螺母螺紋式雙螺母螺紋式

23、雙螺母齒差式雙螺母齒差式單螺母變導(dǎo)程自預(yù)緊單螺母變導(dǎo)程自預(yù)緊u雙螺母墊片式雙螺母墊片式六、滾珠絲杠螺母副六、滾珠絲杠螺母副u雙螺母螺紋式雙螺母螺紋式六、滾珠絲杠螺母副六、滾珠絲杠螺母副u雙螺母齒差式雙螺母齒差式六、滾珠絲杠螺母副六、滾珠絲杠螺母副5 5、滾珠絲杠螺母副的安裝支承方式、滾珠絲杠螺母副的安裝支承方式六、滾珠絲杠螺母副六、滾珠絲杠螺母副特點(diǎn)：其承載能力小，軸向剛度低，僅適用于短絲杠特點(diǎn)：其承載能力小，軸向剛度低，僅適用于短絲杠固定端采用兩個向心推力球軸承（固定固定端采用兩個向心推力球軸承（固定自由式）自由式）5 5、滾珠絲杠螺母副的安裝、滾珠絲杠螺母副的安裝六、滾珠絲杠螺母副六、滾珠

24、絲杠螺母副一端裝一端裝兩個向心推力球軸承兩個向心推力球軸承，另一端裝向心球軸承（固，另一端裝向心球軸承（固定定支承式）支承式）特點(diǎn)：軸向剛度較小，絲杠有伸縮余地，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，僅特點(diǎn)：軸向剛度較小，絲杠有伸縮余地，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，僅 適用于長絲杠適用于長絲杠5 5、滾珠絲杠螺母副的安裝、滾珠絲杠螺母副的安裝六、滾珠絲杠螺母副六、滾珠絲杠螺母副兩端裝向心球軸承（兩端簡支）兩端裝向心球軸承（兩端簡支）特點(diǎn)：將止推軸承裝在滾珠絲杠兩端，并施加預(yù)緊拉特點(diǎn)：將止推軸承裝在滾珠絲杠兩端，并施加預(yù)緊拉 力，有助于提高傳動剛度，但對熱伸長較敏感力，有助于提高傳動剛度，但對熱伸長較敏感5 5、滾珠絲杠螺母副的安裝、滾珠絲

25、杠螺母副的安裝六、滾珠絲杠螺母副六、滾珠絲杠螺母副兩端裝雙重兩端裝雙重向心推力球軸承向心推力球軸承（固定（固定固定式）固定式）特點(diǎn)：傳動剛度高，結(jié)構(gòu)和安裝工藝復(fù)雜，適用于長絲特點(diǎn)：傳動剛度高，結(jié)構(gòu)和安裝工藝復(fù)雜，適用于長絲 杠或高轉(zhuǎn)速、高剛度、高精度的絲杠杠或高轉(zhuǎn)速、高剛度、高精度的絲杠6 6、滾珠絲杠螺母副的潤滑與防護(hù)、滾珠絲杠螺母副的潤滑與防護(hù)六、滾珠絲杠螺母副六、滾珠絲杠螺母副u潤滑的作用：減少摩擦，降低溫升，并與密封裝置一起潤滑的作用：減少摩擦，降低溫升，并與密封裝置一起 保護(hù)絲杠不受外物的保護(hù)絲杠不受外物的 損傷與腐蝕損傷與腐蝕潤滑油：機(jī)油、潤滑油：機(jī)油、90180號透平油、號透平油

26、、140號主軸油號主軸油潤滑脂：鋰基油脂或高壓潤滑脂潤滑脂：鋰基油脂或高壓潤滑脂u防護(hù)：防止塵埃、切屑等硬質(zhì)顆粒進(jìn)入防護(hù)：防止塵埃、切屑等硬質(zhì)顆粒進(jìn)入密封圈：采用毛氈圈（耐油橡膠、尼龍）密封圈：采用毛氈圈（耐油橡膠、尼龍）防護(hù)罩：采用螺旋鋼帶、伸縮套筒、錐形套筒或皮革、防護(hù)罩：采用螺旋鋼帶、伸縮套筒、錐形套筒或皮革、人造革制成的人造革制成的 不銹鋼卷筒式防護(hù)罩不銹鋼卷筒式防護(hù)罩工程塑料防護(hù)套工程塑料防護(hù)套 7 7、滾珠絲杠螺母副的選用、滾珠絲杠螺母副的選用六、滾珠絲杠螺母副六、滾珠絲杠螺母副u主要技術(shù)參數(shù)：公稱直徑主要技術(shù)參數(shù)：公稱直徑d0、導(dǎo)程導(dǎo)程L0、滾珠工作圈數(shù)滾珠工作圈數(shù)j、列數(shù)、列數(shù)

27、k（1）公稱直徑）公稱直徑d0： d0越大，絲杠承受能力和剛度越大，一越大，絲杠承受能力和剛度越大，一般般d0應(yīng)該大于絲杠長度應(yīng)該大于絲杠長度1/30（2）導(dǎo)程）導(dǎo)程L0：根據(jù)機(jī)床傳動要求、位移精度來確定。位移：根據(jù)機(jī)床傳動要求、位移精度來確定。位移精度要求越高，導(dǎo)程取??；但滾珠直徑也變小，導(dǎo)致承載精度要求越高，導(dǎo)程取小；但滾珠直徑也變小，導(dǎo)致承載能力降低。因此，在滿足傳動要求及精度的前提下，導(dǎo)程能力降低。因此，在滿足傳動要求及精度的前提下，導(dǎo)程應(yīng)盡量取大些。應(yīng)盡量取大些。（3）滾珠工作圈數(shù)）滾珠工作圈數(shù)j、列數(shù)、列數(shù)k：j、k增加，可以提高承載能增加，可以提高承載能力和剛度；也可以減小慣量，

28、提高進(jìn)給運(yùn)動速度。力和剛度；也可以減小慣量，提高進(jìn)給運(yùn)動速度。7 7、滾珠絲杠螺母副的選用、滾珠絲杠螺母副的選用六、滾珠絲杠螺母副六、滾珠絲杠螺母副u精度等級精度等級 滾珠絲杠副的精度，按標(biāo)準(zhǔn)滾珠絲杠副的精度，按標(biāo)準(zhǔn)JB3162.2-91規(guī)定，分七個規(guī)定，分七個等級，即等級，即1、2、3、4、5、7和和10。1級精度最高，依次逐漸級精度最高，依次逐漸降低。降低。15級精度通常被選用。級精度通常被選用。8 8、滾珠絲杠螺母副的計算、滾珠絲杠螺母副的計算六、滾珠絲杠螺母副六、滾珠絲杠螺母副u疲勞強(qiáng)度計算疲勞強(qiáng)度計算 滾珠絲杠工作過程中，滾珠和滾道間產(chǎn)生接觸應(yīng)力，滾珠絲杠工作過程中，滾珠和滾道間產(chǎn)生

29、接觸應(yīng)力，造成疲勞點(diǎn)蝕，使其喪失工作性能。因此選用直徑造成疲勞點(diǎn)蝕，使其喪失工作性能。因此選用直徑d0時，時，必須保證在一定軸向負(fù)載作用下，絲杠在回轉(zhuǎn)必須保證在一定軸向負(fù)載作用下，絲杠在回轉(zhuǎn)100萬（萬（106）轉(zhuǎn)后，滾道不產(chǎn)生點(diǎn)蝕。這個軸向負(fù)載最大值稱為滾珠絲轉(zhuǎn)后，滾道不產(chǎn)生點(diǎn)蝕。這個軸向負(fù)載最大值稱為滾珠絲杠能承受的最大動負(fù)載杠能承受的最大動負(fù)載C,即：即：6mw310Tn60LPfLCL壽命，以106為單位為單位fw運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)Pm平均負(fù)載（平均負(fù)載（N）n絲杠轉(zhuǎn)數(shù)（絲杠轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）T使用壽命（使用壽命（h），數(shù)控機(jī)床為），數(shù)控機(jī)床為15000h2003年考題（年考題（10分）

30、分） （最大動負(fù)載（最大動負(fù)載C） 例題：已知某數(shù)控車床縱向進(jìn)給系統(tǒng)平均負(fù)載Pm=2500N,絲杠轉(zhuǎn)數(shù)n=50r/min，使用壽命T=15000h，運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)為一般運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)fw可取1.2，試求該滾珠絲杠所能承受的最大動負(fù)載為多少？（提示 ）68.350,56.345,42.340333451015000506010Tn60L66N1068025002 . 145PfLC3mw32007年考題（年考題（10分）分） 例題：某數(shù)控機(jī)床的靜剛度k=80N/m，機(jī)床系統(tǒng)的阻尼比D=0.02，假設(shè)激振力的頻率為50Hz，若要求此時機(jī)床的動剛度kd64.8N/m，請計算機(jī)床結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的固有頻率0=？02

31、2224)1 (Dkkd436. 034. 10.19021.8082126180. 19984. 1123439. 0149984. 19984. 103439. 09984. 1)(22222或者或1 附近為共振區(qū)，絕對避免，所以，取 此時， 0=114.68Hz436. 08 8、滾珠絲杠螺母副的計算、滾珠絲杠螺母副的計算六、滾珠絲杠螺母副六、滾珠絲杠螺母副u靜態(tài)強(qiáng)度計算靜態(tài)強(qiáng)度計算 滾珠絲杠在靜態(tài)或低速（滾珠絲杠在靜態(tài)或低速（n10r/min）情況工作時）情況工作時,滾珠滾珠絲杠副的破壞形式主要是滾珠接觸面上產(chǎn)生塑性變形。一般絲杠副的破壞形式主要是滾珠接觸面上產(chǎn)生塑性變形。一般塑性變形

32、量不能超過滾珠直徑的萬分之一。此時產(chǎn)生這樣的塑性變形量不能超過滾珠直徑的萬分之一。此時產(chǎn)生這樣的塑性變形量時的負(fù)載稱為允許的最大靜載荷塑性變形量時的負(fù)載稱為允許的最大靜載荷C0，即：，即：maxs0PfC fs靜態(tài)安全系數(shù)，一般運(yùn)轉(zhuǎn)時取靜態(tài)安全系數(shù)，一般運(yùn)轉(zhuǎn)時取12，有沖擊或振動時取，有沖擊或振動時取23Pmax滾珠絲杠的最大軸向負(fù)荷（滾珠絲杠的最大軸向負(fù)荷（N）選用滾珠絲杠的額定載荷選用滾珠絲杠的額定載荷Coa時，使時，使C0 Coa8 8、滾珠絲杠螺母副的計算、滾珠絲杠螺母副的計算六、滾珠絲杠螺母副六、滾珠絲杠螺母副u剛度驗算剛度驗算 滾珠絲杠副的軸向變形會影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度以及滾珠絲

33、杠副的軸向變形會影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度以及運(yùn)動的平穩(wěn)性。運(yùn)動的平穩(wěn)性。；距的變化，常忽略不計絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起螺形；支承軸承的軸向接觸變觸變形；滾珠與螺紋滾道間的接；絲杠的拉伸或壓縮變形4321 另外螺母座和軸承支座的變形，計算較為困難，實(shí)際上在結(jié)構(gòu)上盡量增強(qiáng)其剛度而不做計算。原則：滾珠絲杠副剛度驗算，主要驗算原則：滾珠絲杠副剛度驗算，主要驗算 之和不應(yīng)大于之和不應(yīng)大于要求精度的一半，否則應(yīng)考慮選用較大直徑滾珠絲杠副。要求精度的一半，否則應(yīng)考慮選用較大直徑滾珠絲杠副。1328 8、滾珠絲杠螺母副的計算、滾珠絲杠螺母副的計算六、滾珠絲杠螺母副六、滾珠絲杠螺母副u穩(wěn)定性驗算：穩(wěn)定性驗算：有無產(chǎn)生縱

34、向彎曲有無產(chǎn)生縱向彎曲產(chǎn)生失穩(wěn)的臨界負(fù)載pk可用下式計算：412264dIlEIfpzk式中：fz絲杠的支撐方式系數(shù) E絲杠材料彈性模量（N/cm）2 I絲杠截面慣性矩（cm4） l絲杠兩支承端距離（cm） d1絲杠螺紋底徑 臨界負(fù)載與最大負(fù)載之比為穩(wěn)定性安全系數(shù)，要絲杠不失穩(wěn)，必須保證： 45 . 2max一般取為許用穩(wěn)定性安全系數(shù)，kkkknnPPn9 9、齒輪傳動副的消隙措施、齒輪傳動副的消隙措施六、滾珠絲杠螺母副六、滾珠絲杠螺母副 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械進(jìn)給裝置中常用齒輪傳動副來達(dá)到一定的降速比要求。由于齒輪制造中不可能達(dá)到理想齒面的要求，總存在一定誤差。一對嚙合齒輪，總要有一定齒側(cè)間隙才能正

35、常工作，但會影響系統(tǒng)穩(wěn)定性，因此要采用消隙措施，以盡量減小齒側(cè)間隙。1、齒輪傳動副消隙措施、齒輪傳動副消隙措施：剛性調(diào)整法柔性調(diào)整法偏心軸套調(diào)整法軸向墊片調(diào)整法軸向壓簧調(diào)整法周向彈簧調(diào)整法2、蝸桿蝸輪傳動的消隙措施、蝸桿蝸輪傳動的消隙措施： 數(shù)控機(jī)床上當(dāng)要實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動或大降速比的傳動要求時，常采用蝸桿蝸輪副。為了消除傳動側(cè)隙，可采用雙導(dǎo)程蝸桿結(jié)構(gòu)。七、數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌七、數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌2 2、對導(dǎo)軌的基本要求、對導(dǎo)軌的基本要求1 1、導(dǎo)軌的功能：支承和導(dǎo)向、導(dǎo)軌的功能：支承和導(dǎo)向?qū)蚓龋菏侵笝C(jī)床的運(yùn)動部件沿導(dǎo)軌移動時的直線性導(dǎo)向精度：是指機(jī)床的運(yùn)動部件沿導(dǎo)軌移動時的直線性 和它與有關(guān)基面之間相

36、互位置的準(zhǔn)確性和它與有關(guān)基面之間相互位置的準(zhǔn)確性精度保持性：是指導(dǎo)軌在長期使用中保持導(dǎo)向精度的能力精度保持性：是指導(dǎo)軌在長期使用中保持導(dǎo)向精度的能力低速運(yùn)動平穩(wěn)性：運(yùn)動部件在導(dǎo)軌上低速運(yùn)動或微量移動低速運(yùn)動平穩(wěn)性：運(yùn)動部件在導(dǎo)軌上低速運(yùn)動或微量移動時，運(yùn)動應(yīng)平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象。時，運(yùn)動應(yīng)平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好：要便于加工、裝備、調(diào)整和維修。結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好：要便于加工、裝備、調(diào)整和維修。 七、數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌七、數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌3 3、導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)、導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)按運(yùn)動軌跡按運(yùn)動軌跡按工作性質(zhì)按工作性質(zhì)按接觸面的摩擦性質(zhì)按接觸面的摩擦性質(zhì)直線運(yùn)動導(dǎo)軌：相對運(yùn)動軌跡為直線直線運(yùn)動導(dǎo)軌

37、：相對運(yùn)動軌跡為直線圓周運(yùn)動導(dǎo)軌：相對運(yùn)動軌跡為圓圓周運(yùn)動導(dǎo)軌：相對運(yùn)動軌跡為圓主運(yùn)動導(dǎo)軌：動導(dǎo)軌作主運(yùn)動，導(dǎo)軌副間相對運(yùn)動速度高主運(yùn)動導(dǎo)軌：動導(dǎo)軌作主運(yùn)動，導(dǎo)軌副間相對運(yùn)動速度高進(jìn)給運(yùn)動導(dǎo)軌：動導(dǎo)軌作進(jìn)給運(yùn)動，導(dǎo)軌副間相對運(yùn)動速度低進(jìn)給運(yùn)動導(dǎo)軌：動導(dǎo)軌作進(jìn)給運(yùn)動，導(dǎo)軌副間相對運(yùn)動速度低調(diào)整導(dǎo)軌：實(shí)現(xiàn)部件之間的相對位置調(diào)整，在機(jī)床工作時無相調(diào)整導(dǎo)軌：實(shí)現(xiàn)部件之間的相對位置調(diào)整，在機(jī)床工作時無相對運(yùn)動對運(yùn)動滑動導(dǎo)軌滑動導(dǎo)軌滾動導(dǎo)軌滾動導(dǎo)軌靜壓導(dǎo)軌靜壓導(dǎo)軌七、數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌七、數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌 滑動導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、剛度好、抗振性高等優(yōu)滑動導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、剛度好、抗振性高等優(yōu)點(diǎn)點(diǎn),

38、 , 在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用廣泛，目前多數(shù)使用金屬對塑料形式，稱在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用廣泛，目前多數(shù)使用金屬對塑料形式，稱為為貼塑導(dǎo)軌貼塑導(dǎo)軌或或注塑導(dǎo)軌。注塑導(dǎo)軌。常用導(dǎo)軌截面形狀有三角形、矩形、燕常用導(dǎo)軌截面形狀有三角形、矩形、燕尾形及圓柱形等四種。尾形及圓柱形等四種。 u滑動導(dǎo)軌滑動導(dǎo)軌注塑導(dǎo)軌：環(huán)氧樹脂為基體，加入二硫化鉬和膠體石墨及鉛粉注塑導(dǎo)軌：環(huán)氧樹脂為基體，加入二硫化鉬和膠體石墨及鉛粉 等混合而成等混合而成貼塑導(dǎo)軌：聚四氟乙烯為基體，加入青銅粉、二硫化鉬、石墨貼塑導(dǎo)軌：聚四氟乙烯為基體，加入青銅粉、二硫化鉬、石墨 及鉛粉等混合而成及鉛粉等混合而成七、數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌七、數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌u滾動導(dǎo)軌滾動

39、導(dǎo)軌:在導(dǎo)軌工作面間放入滾珠、滾柱或滾針。在導(dǎo)軌工作面間放入滾珠、滾柱或滾針。特點(diǎn)：摩擦系數(shù)小、運(yùn)動輕便、位移精度和定位精 度高、耐磨性好、抗震性較差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 防護(hù)要求較高u靜壓導(dǎo)軌靜壓導(dǎo)軌七、數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌七、數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1 1、液體靜壓導(dǎo)軌由于其導(dǎo)軌的工作面完全處于純液體、液體靜壓導(dǎo)軌由于其導(dǎo)軌的工作面完全處于純液體 摩擦下，因而工作時摩擦系數(shù)極低（摩擦下，因而工作時摩擦系數(shù)極低（f=0.0005f=0.0005）；）； 2 2、導(dǎo)軌的運(yùn)動不受負(fù)載和速度的限制，且低速時移動、導(dǎo)軌的運(yùn)動不受負(fù)載和速度的限制，且低速時移動 均勻，無爬行現(xiàn)象；均勻，無爬行現(xiàn)象； 3 3、由于液體具

40、有吸振作用，因而導(dǎo)軌的抗振性好；、由于液體具有吸振作用，因而導(dǎo)軌的抗振性好； 4 4、承載能力大、剛性好；、承載能力大、剛性好； 5 5、摩擦發(fā)熱小，導(dǎo)軌溫升小。、摩擦發(fā)熱小，導(dǎo)軌溫升小。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1 1、液體靜壓導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多了一套液壓系統(tǒng)；、液體靜壓導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多了一套液壓系統(tǒng)； 2 2、成本高；、成本高； 3 3、油膜厚度難以保持恒定不變。、油膜厚度難以保持恒定不變。使用范圍：液體靜壓導(dǎo)軌主要用于大型、重型數(shù)控機(jī)床上。使用范圍：液體靜壓導(dǎo)軌主要用于大型、重型數(shù)控機(jī)床上。靜壓導(dǎo)軌的兩種基本靜壓導(dǎo)軌的兩種基本形式：形式：1、開式靜壓導(dǎo)軌、開式靜壓導(dǎo)軌2、閉式靜壓導(dǎo)軌、閉式靜壓導(dǎo)軌七、數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌七、數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌4 4、導(dǎo)軌的預(yù)緊：顯著提高剛度（、導(dǎo)軌的預(yù)緊：顯著提高剛度（3 3倍左右）。倍左右）。方法方法：（：（1 1）過盈配合；（過盈配合；（2 2）調(diào)整元件。）調(diào)整元件。過盈法預(yù)緊過盈法預(yù)緊七、數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌七、數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌4 4、導(dǎo)軌的預(yù)緊、導(dǎo)軌的預(yù)緊調(diào)整元件法預(yù)緊調(diào)整元件法預(yù)緊七、數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌七、數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌5 5、滾動導(dǎo)軌的參數(shù)選擇、滾動導(dǎo)軌的參數(shù)選擇（1）滾動體尺寸和數(shù)目選擇）滾動體尺寸和數(shù)目選擇（2）滾動導(dǎo)軌長度選擇；）滾動導(dǎo)軌長度選擇；6 6、滾動導(dǎo)軌的計算（書上、滾動導(dǎo)軌的計算（書上7979面）面）