数控机床的进给传动系统

1、2021/8/21第二节 数控机床的进给传动系统 一、对进给传动机构的要求 进给系统机电关系如图所示。图7-29 进给系统机电关系图2021/8/22第二节 进给传动机构 数控机床进给系统的机电部件主要有伺服电动机及检测元件、联轴节、减速机构(齿轮副和带轮)、滚珠丝杠螺母副(或齿轮齿条副)、丝杠轴承、运动部件(工作台、主轴箱、滑座、横梁和立柱等)。图 所示是一个典型的半闭环的，没有减速机构的进给系统的机械结构示意图。 典型进给系统2021/8/23第三节数控机床的进给传动系统 滚珠丝杠螺母副结构因为在丝杠和螺母的圆弧螺旋槽之间装有滚珠作为传动元件，因而摩擦系数小，传动效率可达9095，动、静摩

2、擦系数相差小，在施加预紧后，轴向刚度好，传动平稳，无间隙，不易产生爬行，随动精度和定位精度都较高，是目前数控机床进给系统最常用的机械结构之一 2021/8/24 典型的数控机床进给传动系统通常是由比较、放大原件、驱动单元、机械传动装置和检测反馈原 件等部分组成，其中机械传动装置是位置控制环中一个重要环节。丝杆螺母副是中间传动机构滚珠丝杆螺母副的工作原理与特点滚珠丝杆螺母副的工作原理与特点(1) 滚珠丝杠螺母副机构组成 图7-39滚珠丝杠螺母副1-反向器 2-螺母 3-丝杠 4-滚珠2021/8/25 滚珠丝杠螺母副的结构形式滚珠丝杠螺母副a)滚珠丝杠副轴向剖面图b)滚珠丝杠副法向剖面图（2）滚

3、珠丝杆螺母副的工作原理与特点2021/8/26 (3)滚珠丝杠副的结构和轴向间隙的调整方法 1)螺纹滚道型面的形状及其主要尺寸。 图所示，滚珠与滚道型面接触点法线与丝杠轴线的垂直线间之夹角称为接触角。 单圆弧型面。图a，通常滚道半径稍大于滚珠半径。 双圆弧型面。图b，当偏心决定后，只在滚珠直径滚道内相切的两点接触，接触角不变。螺旋滚道形状2021/8/27第二节 进给传动机构滚珠丝杠螺母副的特点:1）传动效率高2）给予适当预紧3)运动平稳，无爬行现象，传动精度高4）有可逆性5)磨损小，使用寿命长缺点制造工艺复杂不能自锁 2021/8/28二、滚珠丝杆螺母副的循环方式目前国内、外生产的滚珠丝杠副

4、，可分为内循环及外循环两类：1.外循环外循环方式则在循环过程中滚珠与丝杠脱离接触，制造相对容易些，刚性差，噪音大，易磨损 2.内循环2021/8/29212111Z ZPPZZS2021/8/210第二节 进给传动机构外循环式 外循环式a)螺旋槽式 1-套筒 2-螺母 3-滚珠 4-档珠器 5-丝杠 b)插管式 1-弯管 2-压板 3-丝杠 4-滚珠 5-滚道 c)端盖式 1-螺母 2-套筒或端盖a)b)c)螺旋槽式插管式端盖式2021/8/211第二节 进给传动机构内循环滚珠丝杠副 在螺母外侧孔中装有接通相邻滚道的反向器，以迫使滚珠翻越丝杠的齿顶而进入相邻滚道。 内循环式1-丝杠 2-螺母

5、3-滚珠 4-回珠器2021/8/212滚珠丝杠螺母副的轴向间隙的调整方法一、双螺母消隙1.垫片调整法2.螺母调整法(螺纹调整法)3.齿差式调整法2021/8/213滚珠丝杠螺母副的轴向间隙的调整方法1.垫片调隙式垫片调隙式 调整垫片厚度可通过改变两个螺母调整垫片厚度可通过改变两个螺母间位移消除传动副的轴向间隙。它的结构简单、间位移消除传动副的轴向间隙。它的结构简单、可靠性好、刚度高、装卸方便，但调整比较困可靠性好、刚度高、装卸方便，但调整比较困难。难。 垫片式消隙1-螺钉 2-调整垫片2021/8/214滚珠丝杠螺母副的轴向间隙的调整方法2.螺纹调隙式螺纹调隙式 通过转动螺母改变两个螺母间位

6、移来消除传动副通过转动螺母改变两个螺母间位移来消除传动副的轴向间隙。的轴向间隙。 优点：调整方便，在出现磨损后还可以随时进行补充调整。优点：调整方便，在出现磨损后还可以随时进行补充调整。 缺点：轴向尺寸较长，会增加丝杠螺纹部分的长度。缺点：轴向尺寸较长，会增加丝杠螺纹部分的长度。 螺纹式消隙螺纹式消隙1-1-圆螺母圆螺母 2-2-销紧螺母销紧螺母2021/8/215滚珠丝杠螺母副的轴向间隙的调整方法3.齿差调隙式齿差调隙式 在两个螺母1、5的端面法兰上分别加工出外齿Z1和Z2，并各自装入对应的内齿圈6中。内齿圈通过螺钉固定在螺母外的套筒3端面。通常两个外齿轮相差1齿(如Z1=100，Z2=99

7、)。当调整间隙时，将两个外齿轮从内齿圈中抽出并相对内齿圈分别同向转动一个齿，然后插回原内齿圈中。此时，两个螺母间产生的相对位移为： 式中，P为丝杠的螺距。当P=10mm时，间隙的调整量为0.001mm。由此可见，此方法可实现精密微调，预紧可靠，不会发生松动。虽然结构复杂，但仍然得到广泛应用。2021/8/216 (4)滚珠丝杠副的精度等级及标注方法 1)精度等级 2)标注方法。不同生产厂家其标注方法略有不同，通常用图文格式进行标注 。滚珠丝杠标注方法2021/8/217第二节 进给传动机构滚珠丝杆的支承与制动1)支承方式一端装推力轴承 一端装推力轴承，另一端装深沟球轴承 两端装推力轴承 二端装

8、推力轴承及深沟球轴承 2021/8/218滚珠丝杠的支撑方式滚珠丝杠的支撑方式(a)仅一端装推力轴承;(b)一端装推力轴承，另一端装深沟球轴承；(c)两端装推力轴承;(d)两端装推力轴承和深沟球轴承 2021/8/219第二节 进给传动机构滚珠丝杠的支承方式a)一端装推力轴承b) 一端装推力轴承，一端装深沟轴承c)两端装推力轴承d)两端装推力轴承及深沟轴承2021/8/2202)制动装置 由于滚珠丝杠副传动效率高，无自锁作用(特别足滚珠丝杠处于垂直传动时)，故必须装有制动装置。如图所示为数控卧式铣镗床主轴向进给丝札的制动装置示意图。当机床工作时，电磁铁线圈通电，吸住压簧，打开摩擦离台器。滚珠丝

9、杠制动示意图2021/8/221 3）滚珠丝杆的防护 一般采用螺纹钢带、伸缩套筒、锥形套筒以及折叠式塑料或人造革等形式的防护罩。2021/8/222滚珠丝杠的防护(1)支撑轴承的定期检查。应定期检查丝杠与床身的连接是否有松动以及支撑轴承是否损坏等。如有以上问题，要及时紧固松动部位并更换支撑轴承。(2)滚珠丝杠副的润滑和密封。滚珠丝杠副也可用润滑剂来提高耐磨性及传动效率。润滑剂可分润滑油及润滑脂两大类。润滑油为一般机油、90180号透平油或140号主轴油。润滑脂可采用锂基油脂。润滑油经过壳体上的油孔注入螺母的空间内，而润滑脂则加在螺纹滚道和安装螺母的壳体空间内。2021/8/223(3)滚珠丝杠

10、副常用防尘密封圈和防护罩。密封圈。密封圈装在滚珠螺母的两端。接触式的弹性密封圈是用耐油橡皮或尼龙等材料制成的，其内孔制成与丝杠螺纹滚道相配合的形状。接触式密封圈的防尘效果好，但因有接触压力，所以会使摩擦力矩略有增加。非接触式的密封圈是用聚氯乙烯等材料制成的，其内孔形状与丝杠螺纹滚道相反，并略有间隙。非接触式密封圈又称为迷宫式密封圈。 防护罩。对于暴露在外面的丝杠，一般采用螺旋钢带、伸缩套筒以及折叠式塑料或人造革等形式的防护罩，以防止尘埃和磨粒粘附到丝杠表面。这几种防护罩与导轨的防护罩有相似之处，其一端连接在滚珠螺母的端面上，另一端固定在滚珠丝杠的支撑座上。 2021/8/224复习思考题 7.9 试述主轴定向的原理及定向的方式。 7.10 对进给伺服系统的基本要求是什么? 7.11 滚珠丝杠螺母副的工作原理及特点是什么?何为内循环和外循环方式? 7.12 丝杠支承有哪几种?特点是什么?各适用于什么情况下? 7.13 滚珠丝杠副精度选择的原则是什么? 7