机械传动与导向装置

14.3、机械传动与导向装置2

机械传动结构是进给伺服系统的重要组成部分，它包括减速齿轮、联轴节、滚珠丝杠螺母副、丝杠支承、导轨副、传动数控回转工作台的蜗杆蜗轮等机械环节。它们的刚性、制造精度、摩擦阻尼特性等，对执行件能否实现每一脉冲的微量移动有重要影响。另外，进给传动系统的驱动力矩很大，负载变化频繁，故对刚度也有特殊的要求。4.3、机械传动与导向装置3滚珠丝杠副的优点：4.3、机械传动与导向装置4.3.1滚珠丝杠副⑴传动效率高。达η=0.92～0.94，是普通滑动丝杠的3～4倍；⑵摩擦力小。因静、动摩擦因数小，因而传动灵敏、运动平稳、低速不易爬行、随动精度和定位精度高；⑶可预紧。经预紧后可消除轴向间隙，有助于定位精度和刚度提高，既使反向也没有空行程，反向定位精度高，且传动平稳；⑷有可逆性。因摩擦因数小，所以不仅可将旋转运动转换成直线运动，也可将直线运动转换为旋转运动，丝杠和螺母既可作为主动件，也可作为从动件；⑸使用寿命长。滚珠丝杠副采用优质合金钢制成，其滚道表面淬火硬度达60～62HRC，表面粗糙度值小，而且是滚动摩擦，故磨损很小、使用寿命长。44.3、机械传动与导向装置4.3.1滚珠丝杠副滚珠丝杠副的缺点：⑴制造工艺复杂，成本高；滚珠丝杠、螺母、反向器等零件的加工精度和表面粗糙度要求高，故制造成本高。如丝杠螺母上的螺旋槽滚道一般都要求磨削成形表面，工艺复杂。⑵不能实现自锁；由于其摩擦因数小而不能自锁，特别是垂直（立式）丝杠，由于自重和惯性或因突然停断电而容易造成主轴箱等下滑，所以需要添加制动装置。54.3、机械传动与导向装置4.3.1滚珠丝杠副

丝杠和螺母的螺纹滚道间装有承载滚珠，当丝杠或螺母转动时，滚珠沿螺纹滚道滚动，则丝杠与螺母之间相对运动时产生滚动摩擦，为防止滚珠从滚道中滚出，在螺母的螺旋槽两端设有回程引导装置，它们与螺纹滚道形成循环回路，使滚珠在螺母滚道内循环。端盖循环

插管循环61．滚珠的循环方式4.3、机械传动与导向装置4.3.1滚珠丝杠副

滚珠丝杠螺母副的滚珠循环方式常用的有外循环和内循环两种。滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称为外循环；始终与丝杠保持接触的称内循环。滚珠丝杠螺母副的每个循环称为一列，每个导程称为一圈。74.3、机械传动与导向装置4.3.1滚珠丝杠副外循环外循环这种结构是在螺母体上轴向相隔2.5圈或3.5圈螺纹处钻两个孔与螺旋槽相切，作为滚珠的进口与出口。再用弧形铜管插入进口和出口内，形成滚珠返回通道，由弯管的端部来引导滚珠；这种弯管由两半合成，采用冲压件，工艺性好。

外循环方式制造工艺简单、应用广泛，但螺母径向尺寸较大，因用弯管端部作挡珠器，故刚性差、易磨损，噪音较大。外循环的工作圈数是2.5圈或3.5圈，1～2列。84.3、机械传动与导向装置4.3.1滚珠丝杠副内循环

它采用圆柱凸键反向器实现滚珠循环，反向器的圆柱部分嵌入螺母内，端部开有反向槽，反向槽靠圆柱外圆面及其上端的凸键定位，以保持对准螺纹滚道方向。在一个螺母上沿螺纹周向错开120°，轴向错开（t为导程），装三个反向器，形成三圈滚珠循环。内循环螺母结构紧凑，定位可靠，刚性好，不易磨损，反回滚道短，不易产生滚珠堵塞，摩擦损失小。缺点是结构复杂、制造较困难。内循环的工作圈数是3列。内循环92．滚珠丝杠螺母副的预紧4.3、机械传动与导向装置4.3.1滚珠丝杠副

滚珠丝杠副除了对本身单一方向的传动精度有要求外，对其轴向间隙也有严格要求，以保证其反向传动精度。滚珠丝杠副的轴向间隙是承载时在滚珠与滚道型面接触点的弹性变形所引起的螺母位移量和螺母原有间隙的总和。

通常采用双螺母预紧或单螺母（大滚珠、大导程）的方法，把弹性变形控制在最小限度内，以减小或消除轴向间隙，并可以提高滚珠丝杠副的刚度。102．滚珠丝杠螺母副的预紧4.3、机械传动与导向装置4.3.1滚珠丝杠副双螺母预紧是使两个螺母产生轴向位移(相离或靠近)，以消除它们之间的间隙和施加预紧力，方法有三种:1)双螺母螺纹式

2)双螺母垫片式

3)双螺母齿差式112．滚珠丝杠螺母副的预紧4.3、机械传动与导向装置4.3.1滚珠丝杠副1)双螺母螺纹式

利用一个螺母上的外螺纹，通过圆螺母调整两个螺母的相对轴向位置实现预紧，调整好后用另一个圆螺母锁紧，这种结构调整方便，且可在使用过程中，随时调整，但预紧力大小不能准确控制。122．滚珠丝杠螺母副的预紧4.3、机械传动与导向装置4.3.1滚珠丝杠副2)双螺母垫片式

通过改变垫片的厚度，使滚珠丝杠的左右螺母不相对旋转，只作轴向位移，实现预紧。这种方式结构简单、刚性好，应用最为广泛。132．滚珠丝杠螺母副的预紧5.3、机械传动与导向装置4.3.1滚珠丝杠副3)双螺母齿差式

在两个螺母的凸缘上各制有圆柱外齿轮，分别与固紧在套筒两端的内齿圈相啮合，其齿数分别为Z1、Z2，并相差一个齿。调整时，先取下内齿圈，让两个螺母相对于套筒同方向都转动一个齿，然后再插入内齿圈，则两个螺母便产生相对角位移，其轴向位移量为：142．滚珠丝杠螺母副的预紧4.3、机械传动与导向装置4.3.1滚珠丝杠副单螺母预紧的方法有二种:1)增大滚珠直径法2)偏置导程法152．滚珠丝杠螺母副的预紧4.3、机械传动与导向装置4.3.1滚珠丝杠副1)增大滚珠直径法

为了补偿滚道的间隙，设计时将滚珠的尺寸适当增大，使其4点接触，产生预紧力，为了提高工作性能，可以在承载滚珠之间加入间隔钢球。162．滚珠丝杠螺母副的预紧4.3、机械传动与导向装置4.3.1滚珠丝杠副2)偏置导程法

在螺母中部将其导程增加一个预压量Δ，以达到预紧的目的。173．滚珠丝杠的支承结构4.3、机械传动与导向装置4.3.1滚珠丝杠副A、一端装止推轴承

(固定－自由式)、（双推－自由式）1．轴向刚度低，与螺母位置有关；2．双推端可预拉伸安装；3．适宜中小载荷与低速，更适宜垂直安装，短丝杠。

183．滚珠丝杠的支承结构4.3、机械传动与导向装置4.3.1滚珠丝杠副B、一端装止推轴承，另一端装深沟球轴承(固定－支承式)、（双推－简支）1．轴向刚度不高，与螺母位置有关；2．双推端可预拉伸安装；3．适宜中速、精度较高的长丝杠。

193．滚珠丝杠的支承结构4.3、机械传动与导向装置4.3.1滚珠丝杠副C、两端装推力轴承（单推—单推式或双推—单推式）1．轴向刚度较高；2．预拉伸安装时，须加载荷较大，轴承寿命低；3．适宜中速、精度高。203．滚珠丝杠的支承结构4.3、机械传动与导向装置4.3.1滚珠丝杠副D、两端装双重止推轴承及深沟球轴承(固定－固定式)、（双推－双推式）1．轴向刚度最高；2．预拉伸安装时，须加载荷较小，轴承寿命较高3．适宜高速、高刚度、高精度。214．滚珠丝杠副的选用4.3、机械传动与导向装置4.3.1滚珠丝杠副

根据机床的精度要求来选用滚珠丝杠副的精度，根据机床的载荷来选定丝杠的直径，并且要验算丝杠扭转刚度、压曲刚度、临界转速与工作寿命等。1）选用要点224．滚珠丝杠副的选用4.3、机械传动与导向装置4.3.1滚珠丝杠副

滚珠丝杠副的精度将直接影响数控机床各坐标轴的定位精度。普通精度的数控机床，一般可选用D级，精密级数控机床选用C级精度的滚珠丝杠副。丝杠精度中的导程误差对机床定位精度影响最明显。而丝杠在运转中由于温升引起的丝杠伸长，将直接影响机床的定位精度。通常需要计算出丝杠由于温升产生的伸长量，该伸长量称为丝杠的方向目标。用户在定购滚珠丝杠时，必须给出滚珠丝杠的方向目标值。2）精度等级的选择234．滚珠丝杠副的选用4.3、机械传动与导向装置4.3.1滚珠丝杠副

滚珠丝杠副的结构尺寸主要有：丝杠的名义直径D0、螺距t、长度L、滚珠直径d0等，尤其是名义直径与刚度直接相关，直径大、承载能力和刚度越大，但直径大转动惯量也随之增加，使系统的灵敏度降低。所以，一般是在兼顾二者的情况下选取最佳直径。3）结构尺寸的选择244．滚珠丝杠副的选用4.3、机械传动与导向装置4.3.1滚珠丝杠副有关资料推荐：

名义直径D0：对于小型加工中心采用32、40（mm），中型加工中心选用40、50(mm)，大型加工中心采用50、63(mm)的滚珠丝杠，但通常应大于L/30--L/35；

螺距t：

t越小，螺旋升角小，摩擦力矩小，分辨率高，但传动效率低，承载能力低，应折中考虑；

丝杆长度L：一般为工作行程+螺母长度+（5～10）；滚珠直径d0越大，承载能力越高，尽量取大值。一般取d0=0.6t；滚珠的工作圈数、列数和工作滚珠总数对丝杆工作特性影响较大；当前面三项确定后，后两项也确定了，一般不用用户考虑。3）结构尺寸的选择254.3.1.1滚珠丝杠副的常见故障

滚珠丝杠副故障大部分是由于运动质量下降、反向间隙过大、机械爬行、润滑不良等原因造成的。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4.3、机械传动与导向装置26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赛尺不入为合格丝杆轴滑板配合楔铁过紧或过松重新调整或修研，使接触率达70％以上，用0.03mm塞尺不入为合格滚珠丝杆预紧力过紧或过松调整预紧力，检查轴向窜动值，使其误差不大于0.015mm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其他机械干涉排除干涉部位4.3.1.1滚珠丝杠副的常见故障4.3、机械传动与导向装置274.3.1.1滚珠丝杠副的常见故障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塞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无润滑油调整润滑油路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4.3、机械传动与导向装置284.3.1.1滚珠丝杠副的常见故障序号故障现象故障原因排除方法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，使润滑油充足滚珠产生破损更换滚珠电动机与丝杆联轴器松动拧紧联轴器锁紧螺钉4.3、机械传动与导向装置294.3.1.1滚珠丝杠副的常见故障序号故障现象故障原因排除方法6滚珠丝杆运动不灵活轴向预加载荷过大

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位置

丝杠弯曲变形调整丝杠4.3、机械传动与导向装置304.3.2数控机床导轨

导轨的主要功能是导向和承载作用。导轨使运动部件沿一定的轨迹运动，从而保证各部件之间的相对位置精度。导轨承受运动部件及工件的重量和切削力。导轨在很大程度上决定了数控机床的刚度、精度与精度保持性。4.3、机械传动与导向装置314.3.2数控机床导轨（a）导向精度导向精度主要是指动导轨沿支承导轨运动的直线度或圆度。影响它的因素有：导轨的几何精度、接触精度、结构形式、刚度、热变形、装配质量以及液体动压和静压导轨的油膜厚度、油膜刚度等。4.3、机械传动与导向装置5.3.2.1导轨副应满足的基本要求324.3.2数控机床导轨（b）耐磨性是指导轨在长期使用过程中能否保持一定的导向精度。因导轨在工作过程中难免有所磨损，所以应力求减小磨损量，并在磨损后能自动补偿或便于调整。4.3、机械传动与导向装置5.3.2.1导轨副应满足的基本要求334.3.2数控机床导轨（c）疲劳和压溃导轨面由于过载或接触应力不均勾而使导轨表面产生弹性变形，反复运行多次后就会形成疲劳点，呈塑性变形，表面形成龟裂、剥落而出现凹坑，这种现象就是压溃。疲劳和压溃是滚动导轨失效的主要原因，为此应控制滚动导轨承受的最大载荷和受载的均匀性。

4.3、机械传动与导向装置5.3.2.1导轨副应满足的基本要求344.3.2数控机床导轨（d）刚度导轨受力变形会影响导轨的导向精度及部件之间的相对位置，因此要求导轨应有足够的刚度。为减轻或平衡外力的影响，可采用加大导轨尺寸或添加辅助导轨的方法提高刚度。4.3、机械传动与导向装置5.3.2.1导轨副应满足的基本要求354.3.2数控机床导轨（e）低速运动平稳性低速运动时，作为运动部件的动导轨易产生爬行现象。低速运动的平稳性与导轨的结构和润滑，动、静摩擦系数的差值，以及导轨的刚度等有关。4.3、机械传动与导向装置5.3.2.1导轨副应满足的基本要求364.3.2数控机床导轨（f）结构工艺性设计导轨时，要注意制造、调整和维修的方便，力求结构简单，工艺性及经济性好。4.3、机械传动与导向装置5.3.2.1导轨副应满足的基本要求374.3.2数控机床导轨滑动导轨常用材料有铸铁、钢、有色金属和塑料等1)．铸铁有良好的耐磨性、抗振性和工艺性。常用铸铁的种类有：（1）灰铸铁一般选择HT200，用于手工刮研、中等精度和运动速度较低的导轨，硬度在HB180以上；（2）孕育铸铁把硅铝孕育剂加入铁水而得，耐磨性高于灰铸铁；（3）合金铸铁4.3、机械传动与导向装置5.3.2.2导轨副的材料选择384.3.2数控机床导轨

铸铁导轨的热处理方法，通常有接触电阻淬火和中高频感应淬火。接触电阻淬火，淬硬层为0.15~0.2mm。硬度可达HRC55。中高频感应淬火，淬硬层为2~3mm，硬度可达HRC48~55，耐磨性可提高二倍，但在导轨全长上依次淬火易产生变形，全长上同时淬火需要相应的设备。4.3、机械传动与导向装置5.3.2.2导轨副的材料选择394.3.2数控机床导轨

2)．钢镶钢导轨的耐磨性较铸铁可提高五倍以上。常用的钢有：9Mn2V、CrWMn、GCr15、T8A、45、40Cr等采用表面淬火或整体淬硬处理，硬度为52~58HRC；20Cr、20CrMnTi、等渗碳淬火，渗碳淬硬至56~62HRC；38CrMoAlA等采用氮化处理。4.3、机械传动与导向装置5.3.2.2导轨副的材料选择404.3.2数控机床导轨

3)．有色金属常用的有色金属有黄铜HPb59-l，锡青铜ZCuSn6Pb3Zn6，铝青铜ZQAl9-2和锌合金ZZn-Al10-5，超硬铝LC4、铸铝ZL106等，其中以铝青铜较好。4.3、机械传动与导向装置5.3.2.2导轨副的材料选择414.3.2数控机床导轨

4)．塑料镶装塑料导轨具有耐磨性好(但略低于铝青铜)，抗振性能好，工作温度适应范围广(-200~+260℃)，抗撕伤能力强，动、静摩擦系数低、差别小，可降低低速运动的临界速度，加工性和化学稳定件好，工艺简单，成本低等优点。目前在各类机床的动导轨上有应用。塑料导轨多与不淬火的铸铁导轨搭配。4.3、机械传动与导向装置5.3.2.2导轨副的材料选择424.3.2数控机床导轨1．导轨的基本类型（1）按运动轨迹分4.3、机械传动与导向装置①直线运动导轨。导轨副的相对运动轨迹为一直线，如卧式车床的床鞍和床身之间的导轨。②圆周运动导轨。导轨副的相对运动轨迹为圆，如立式车床的工作台和底座之间的导轨。434.3.2数控机床导轨1．导轨的基本类型（2）按摩擦性质分滑动导轨滚动导轨静压导轨4.3、机械传动与导向装置①普通滑动导轨。导轨工作面之间的摩擦性质为滑动摩擦。②滚动导轨。导轨工作面之间为滚动摩擦，它由导轨面间的滚珠、滚柱或滚针等滚动体实现。③静压导轨。导轨面之间为纯液体摩擦，不产生磨损，低速不易产生爬行，承载能力大，刚性好；承载油膜有良好吸振作用，抗振性好。444.3.2数控机床导轨2．对导轨的基本要求（1）导向精度导向精度主要是指运动部件沿导轨运动轨迹的直线度(对直线运动导轨)或圆度(对圆周运动导轨)。4.3、机械传动与导向装置（2）耐磨性耐磨性直接影响机床的精度保持性，是导轨设计制造的关键，也是衡量机床质量好坏的重要标志。

454.3.2数控机床导轨2．对导轨的基本要求（3）刚度导轨受力后变形会影响部件之间的相对位置和导向精度，因此要求导轨有足够高的刚度。4.3、机械传动与导向装置（4）低速运动平稳性运动部件低速移动时易产生爬行。故要求导轨低速运动平稳。

464.3.2数控机床导轨3．滑动导轨

滑动导轨具有结构简单、制造方便、接触刚度大等优点。但传统滑动导轨摩擦阻力大，磨损快，动、静摩擦系数差别大，低速时易产生爬行现象。目前，数控车床已不采用传统滑动导轨，而是采用带有耐磨粘贴带覆盖层的滑动导轨和新型塑料滑动导轨。它们具有摩擦性能良好和使用寿命长等特点。4.3、机械传动与导向装置

导轨刚度的大小、制造是否简单、能否调整、摩擦损耗是否最小以及能否保持导轨的初始精度，在很大程度上取决于导轨的横截面形状。474.3.2数控机床导轨3．滑动导轨（1）滑动导轨的结构1）直线滑动导轨的截面形状

①矩形导轨。②三角形导轨。③燕尾形导轨。④圆柱形导轨。4.3、机械传动与导向装置484.3.2数控机床导轨3．滑动导轨（1）滑动导轨的结构1）直线滑动导轨的截面形状

①矩形导轨。

4.3、机械传动与导向装置

制造简便，刚度和承载能力大，水平方向和垂直方向上的位移互不影响，因此安装、调整都较方便。M面是保证在垂直面内直线移动精度的导向面，又是承受载荷的主要支承面；N面是保证水平面内直线移动精度的导向面。因N面磨损后不能自动补偿间隙，所以需要有间隙调整装置。494.3.2数控机床导轨3．滑动导轨（1）滑动导轨的结构1）直线滑动导轨的截面形状

②三角形导轨。

4.3、机械传动与导向装置

山形导轨及V形导轨均称三角形导轨，当其水平布置时，在垂直载荷作用下，导轨磨损后能自动补偿，不会产生间隙，因此导向性好。但压板面仍需要有间隙调整装置。导向性能与顶角有关，顶角α越小，导向性越好；α角加大，承载能力增加。大型或重型机床，可取α=110°～120°精密机床，常取α＜90°。支承导轨为凸三角形时，不易积存较大切屑，也不易存润滑油。504.3.2数控机床导轨3．滑动导轨（1）滑动导轨的结构1）直线滑动导轨的截面形状

③燕尾形导轨。

4.3、机械传动与导向装置

可以看成是三角形导轨的变形。其磨损后不能自动补偿间隙，需用镶条调整。两燕尾面起压板面作用，用一根镶条就可调整水平、垂直方向的间隙。导轨制造、检验和修理较复杂，摩擦阻力大。当承受垂直作用力时，它以支承平面为主要工作面，它的刚度与矩形导轨相近；当承受颠覆力矩时，其斜面为主要工作面，刚度较低。燕尾形导轨一般用于要求高度小的多层移动部件。两个导轨面间的夹角为55°。514.3.2数控机床导轨3．滑动导轨（1）滑动导轨的结构1）直线滑动导轨的截面形状

④圆柱形导轨。

4.3、机械传动与导向装置

制造简单，内孔可珩磨，外圆经过磨削可达到精密配合，但磨损后调整间隙困难。为防止转动，可在圆柱表面上开键槽或加工出平面，但不能承受大的转矩。圆柱形导轨主要用于受轴向载荷的场合，适用于同时作直线运动和转动的场合，如拉床、珩磨机及机械手等。524.3.2数控机床导轨3．滑动导轨（1）滑动导轨的结构2）直线运动导轨的组合形式

从限制自由度的角度出发，采用一条导轨即可。用一条导轨，移动部件无法承受颠覆力矩。直线运动导轨一般由两条导轨组合。重型机床，常用三条或三条以上导轨的组合。4.3、机械传动与导向装置534.3.2数控机床导轨3．滑动导轨（1）滑动导轨的结构2）直线运动导轨的组合形式①双三角形组合。②V形一平导轨组合。③双矩形组合。④三角形一矩形组合。⑤平－平－三角形组合。

4.3、机械传动与导向装置544.3.2数控机床导轨3．滑动导轨（1）滑动导轨的结构2）直线运动导轨的组合形式①双三角形组合。

4.3、机械传动与导向装置

这种导轨同时起支承、导向作用，磨损后相对位置不变，能自行补偿垂直方向及水平方向的磨损，导向精度高，但要求四个表面的刮削或磨削后接触，工艺性较差，床身与运动部件热变形不一样时，不易保证四个面同时接触。这种导轨用于龙门刨床与高精度车床。554.3.2数控机床导轨3．滑动导轨（1）滑动导轨的结构2）直线运动导轨的组合形式②V形一平导轨组合。

4.3、机械传动与导向装置

不需要用镶条调整间隙，导向精度高，加工装配也较方便，温度变化不会改变导轨面的接触情况，但热变形会使移动部件水平偏移，通常用于磨床、精密镗床上。564.3.2数控机床导轨3．滑动导轨（1）滑动导轨的结构2）直线运动导轨的组合形式③双矩形组合。

4.3、机械传动与导向装置

这种导轨主要承受与主支承面相垂直的作用力。此外，侧导向面要用镶条调整间隙，接触刚度低，承载能力大，导向性差。双矩形组合导轨制造、调整简单，用于普通精度机床，如升降台铣床、龙门铣床等。574.3.2数控机床导轨3．滑动导轨（1）滑动导轨的结构2）直线运动导轨的组合形式④三角形一矩形组合。4.3、机械传动与导向装置

三角形一矩形组合导轨兼有导向性好、制造方便等优点，应用最为广泛。常用于车床、磨床、精密镗床、滚齿机等机床上。三角形导轨作主要导向面，导向性比双矩形好。三角形导轨磨损后不能调整，对位置精度有影响。584.3.2数控机床导轨3．滑动导轨（1）滑动导轨的结构2）直线运动导轨的组合形式⑤平－平－三角形组合。

4.3、机械传动与导向装置

是用于重型龙门刨床工作台导轨的一种形式，三角形导轨主要起导向作用，平导轨主要起承载作用，不需用镶条调整间隙。594.3.2数控机床导轨3．滑动导轨（2）塑料滑动导轨

塑料滑动导轨具有耐磨性好，具有自润滑功能；摩擦因数小，动、静摩擦因数差小；减振性好，具有良好的阻尼性；耐磨性好，有自润滑作用；加工性好，工艺简单，化学性能好(耐水、耐油)，维修方便，成本低等特点。数控机床采用的塑料滑动导轨有铸铁一塑料滑动导轨和镶钢一塑料滑动导轨。塑料滑动导轨常用在导轨副的运动导轨上，与之相配的金属导轨采用铸铁或钢质材料。塑料滑动导轨分为注塑导轨和贴塑导轨，导轨上的塑料常用环氧树脂耐磨涂料和聚四氟乙烯导轨软带。4.3、机械传动与导向装置604.3.2数控机床导轨3．滑动导轨（2）塑料滑动导轨①注塑导轨注塑导轨滑座胶条注塑层

注塑的材料是以环氧树脂和二硫化钼为基体，加入增塑剂，混合成膏状为一组分，固化剂为另一组分的双组分塑料。这种涂料附着力强，具有良好的可加工性，可经车、铣、刨、钻、磨削和刮削加工；也有良好的摩擦特性和耐磨性，而且抗压强度比聚四氟乙烯导轨软带要高，固化时体积不收缩，尺寸稳定。4.3、机械传动与导向装置614.3.2数控机床导轨3．滑动导轨（2）塑料滑动导轨②贴塑导轨

在导轨滑动面上贴一层抗磨的塑料软带，与之相配的导轨滑动面经淬火和磨削加工。软带以聚四氟乙烯为基材，添加合金粉和氧化物制成。塑料软带可切成任意大小和形状，用胶黏剂粘接在导轨基面上。由于这类导轨软带用粘接方法，故称为贴塑导轨。贴塑导轨4.3、机械传动与导向装置624.3.2数控机床导轨4．滚动导轨滚动导轨有下列优点：①运动灵敏度高。摩擦系数小，动、静摩擦系数很接近，不会产生爬行现象。4.3、机械传动与导向装置②定位精度高。

③牵引力小，移动轻便。④磨损小，精度保持性好。⑤润滑系统简单，可以使用油脂润滑，维修方便。634.3.2数控机床导轨4．滚动导轨滚动导轨缺点：①抗振性较差，对防护要求也较高。4.3、机械传动与导向装置②结构复杂，制造困难，成本较高。644.3.2数控机床导轨4．滚动导轨

滚动导轨按滚动体形式的不同，可分为滚珠导轨、滚柱导轨、滚针导轨等。（1）滚动导轨类型(滚动体不作循环运动)

1）滚珠导轨。

其结构特点为点接触，摩擦阻力小，承载能力较差，刚度低，其结构紧凑、制造容易、成本较低。通过合理设计滚道圆弧可大幅度降低接触应力，提高承载能力。滚珠导轨一般适用于运动部件质量小于200kg，切削力矩和颠覆力矩都较小的机床。4.3、机械传动与导向装置654.3.2数控机床导轨4．滚动导轨（1）滚动导轨类型2）滚柱导轨。

滚动体与导轨之间是线接触，承载能力较同规格滚珠导轨高一个数量级，刚度高。滚柱导轨对导轨面的平面度敏感，制造精度要求比滚珠导轨高适用于载荷较大的机床。4.3、机械传动与导向装置664.3.2数控机床导轨4．滚动导轨（1）滚动导轨类型3）滚针导轨。

滚针尺寸小，结构紧凑。承载能力大，刚度高。对导轨面的平面度更敏感，对制造精度的要求更高。摩擦因数较大，适用于导轨尺寸受限制的机床。4.3、机械传动与导向装置674.3.2数控机床导轨4．滚动导轨（2）滚动导轨的结构形式(滚动体作循环运动)4.3、机械传动与导向装置

数控机床导轨的行程一般较长，因此滚动体常必须循环。根据滚动体的不同，滚动导轨可分为滚珠直线导轨和滚柱直线导轨，

684.3.2数控机床导轨4．滚动导轨（2）滚动导轨的结构形式(滚动体作循环运动)1)直线滚动导轨副

直线滚动导轨副由长导轨和带有滚珠的滑轨组成；在所有方向都承受载荷；通过钢球的过盈配合能实现不同的预载荷，使机床设计、制造方便。1－导轨条；2－侧面密封垫；3－保持器；4－滚珠；5－端部密封垫；6－端面挡板；7－滑块；8－润滑油嘴4.3、机械传动与导向装置694.3.2数控机床导轨4．滚动导轨（2）滚动导轨的结构形式2)滚动导轨块

采用循环式圆柱滚子，与机床床身导轨配合使用，不受行程长度的限制，刚度高。导轨块用螺钉固定在动导轨体上，滚动体3在导轨块6与保持器5之间滚动，并经挡板2及上面的返回槽作循环运动。1－防护板；2－端面挡板；3－滚柱；4－导向片；5－保持器；6－导轨块4.3、机械传动与导向装置704.3.2数控机床导轨4.3、机械传动与导向装置714.3.2数控机床导轨5.滚动导轨的预紧4.3、机械传动与导向装置

在滚动体与导轨面之间预加一定载荷，可增加滚动体与导轨面的接触，以减小导轨面平面度、滚子直线度及滚动体直径不一致误差的影响，使大多数滚动体均能参加工作。由于有预加接触变形，接触刚度增加。因而滚动导轨的预紧提高了导轨的精度和刚度。阻尼性能也有所增加，提高了导轨的抗振性。724.3.2数控机床导轨5.滚动导轨的预紧常用的预紧方法有采用过盈配合和采用调整元件两种。4.3、机械传动与导向装置（1）采用过盈配合

在装配导轨时，量出实际尺寸A，然后再刮研压板与溜板的接合面或通过改变其间垫片的厚度，由此形成包容尺寸A-δ（δ为过盈量，其数值通过实际测量决定）。734.3.2数控机床导轨5.滚动导轨的预紧4.3、机械传动与导向装置（2）采用调整元件实现预紧

拧动调整螺钉3，即可调整导轨体1及2的距离而预加负载。也可以改用斜镶条调整，则过盈量沿导轨全长的分布较均匀。744.3.2数控机床导轨6.导轨的间隙调整4.3、机械传动与导向装置

为保证导轨正常工作，导轨滑动表面之间应保持适当的间隙。间隙过小，会增加摩擦阻力；间隙过大，会降低导向精度。导轨的间隙如依靠刮研来保证，要费很大的劳动量，而且导轨经长期使用后，会因磨损而增大间隙，需要及时调整，故导轨应有间隙调整装置。矩形导轨需要在垂直和水平两个方向上调整间隙。754.3.2数控机床导轨4.3、机械传动与导向装置

常用的调整方法有压板和镶条法两种方法。对燕尾形导轨可采用镶条(垫片)方法同时调整垂直和水平两个方向的间隙。6.导轨的间隙调整764.3.2数控机床导轨4.3、机械传动与导向装置

对矩形导轨可采用修刮压板、修刮调整垫片的厚度或调整螺钉的方法进行间隙的调整。(压板用于调整间隙和承受颠覆力矩)6.导轨的间隙调整774.3.3数控机床导轨副常见故障4.3、机械传动与导向装置故障现象故障原因排除方法导轨研伤机床经长时间使用，地基与床身水平度有变化，使导轨局部单位面积负荷过大定期进行床身导轨的水平度调整，或修复导轨精度长期加工短工件或承受过分集中的负荷，使导轨局部磨损严重注意合理分布短工件的安装位置，避免负荷过分集中导轨润滑不良调整导轨润滑油量，保证润滑油压力导轨材质不佳采用电镀加热自冷淬火对导轨进行处理，导轨上增加锌铝铜合金板，以改善摩擦情况刮研质量不符合要求提高刮研修复的质量机装维护不良，导轨里落入赃物加强机床保养，保护好导轨防护装置784.3.3数控机床导轨副常见故障4.3、机械传动与导向装置故障现象故障原因排除方法导轨上移动部件运动不良或不能移动导轨面研伤用180#砂布修磨机床与导轨面上的研伤导轨压板研伤卸下压板，调整压板与导轨间隙导轨镶条与导轨间隙太小，调得太紧松开镶条防松螺钉，调整镶条螺栓，使运动部件运动灵活，保证0.03mm的塞尺不得塞入，然后锁紧防松螺钉794.3.3数控机床导轨副常见故障4.3、机械传动与导向装置故障现象故障原因排除方法加工面在接刀处不平导轨直线度超差调整或修刮导轨，允差为0.015/500mm工作台镶条松动或镶条弯度太大调整镶条间隙，镶条弯度在自然状态下小于0.05mm/全长机床水平度差，使导轨发生弯曲调整机床安装水平度，保证平行度、垂直度在0.02/1000之内附录资料：不需要的可以删除滤波器

滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其它频率成分。在测试装置中，利用滤波器的这种选频作用，可以滤除干扰噪声或进行频谱分析。

广义地讲，任何一种信息传输的通道（媒质）都可视为是一种滤波器。因为，任何装置的响应特性都是激励频率的函数，都可用频域函数描述其传输特性。因此，构成测试系统的任何一个环节，诸如机械系统、电气网络、仪器仪表甚至连接导线等等，都将在一定频率范围内，按其频域特性，对所通过的信号进行变换与处理。一、滤波器的分类

根据滤波器的选频作用，可将滤波器分为以下四类：

（1）低通滤波器

从0～f2频率之间，幅频特性平直，它可以使信号中低于f2的频率成分几乎不受衰减地通过，而高于f2的频率成分受到极大地衰减。

（2）高通滤波器

与低通滤波相反，从频率f1～∞，其幅频特性平直。它使信号中高于f1的频率成分几乎不受衰减地通过，而低于f1的频率成分将受到极大地衰减。06三月2023一、滤波器的分类

（3）带通滤波器

它的通频带在f1～f2之间。它使信号中高于f1而低于f2的频率成分可以不受衰减地通过，而其它成分受到衰减。

（4）带阻滤波器

与带通滤波相反，阻频带在频率f1～f2之间。它使信号中高于f1而低于f2的频率成分受到衰减，其余频率成分的信号几乎不受衰减地通过。

06三月2023一、滤波器的分类

低通滤波器和高通滤波器是滤波器两种最基本的形式，其它的滤波器都可以分解为这两种类型的滤波器。例如：低通滤波器与高通滤波器的串联为带通滤波器，低通滤波器与高通滤波器的并联为带阻滤波器。

带通滤波器低通与高通滤波器的串联带阻滤波器低通与高通滤波器的并联

06三月2023二、理想滤波器

理想滤波器是指能使通频带内信号的幅值和相位都不失真，阻带内的频率成分都衰减为零的滤波器，其通带和阻带之间有明显的分界线。也就是说，理想滤波器在通带内的幅频特性应为常数，相频特性的斜率为常值；在通带外的幅频特性应为零。

理想低通滤波器的频率响应函数及图形为：

06三月2023二、理想滤波器

分析上式所表示的频率特性可知，该滤波器在时域内的脉冲响应函数h(t)为sinc函数，图形如下图所示。脉冲响应的波形沿横坐标左、右无限延伸，从图中可以看出，在单位脉冲输入滤波器之前，即在t＜0时，滤波器就已经有响应了。显然，这是一种非因果关系，在物理上是不能实现的。由此知在截止频率处呈现直角锐变的幅频特性，或者说在频域内用矩形窗函数描述的理想滤波器是不可能存在的。实际滤波器的频域图形不会在某个频率上完全截止，而会逐渐衰减并延伸到∞。三、实际滤波器

理想滤波器是不存在的，在实际滤波器的幅频特性图中，通带和阻带之间应没有严格的界限。在通带和阻带之间存在一个过渡带。在过渡带内的频率成分不会被完全抑制，只会受到不同程度的衰减。所以，当一个信号经过实际滤波器时，其带宽B与响应建立时间T之间存在一个反比关系，即：

B·T=常数

带宽标志着滤波器的分辨力，带宽越窄，分辨力越高，但由上式可知滤波器达到稳态输出的时间会加长，反之，若想获得较快的输出，就要选择带宽较大的滤波器，但由此会导致滤波的精度下降。实际使用时，要综合考虑这两个因素。

06三月2023三、实际滤波器1、实际滤波器

实际滤波器描述的主要参数有纹波幅度、截止频率、品质因数等。下图是一个典型的实际带通滤波器：

品质因数Q：对于带通滤波器，通常把中心频率f0和带宽B之比称为滤波器的品质因数，其值越大，表明滤波器频率分辨力越高。

06三月2023三、实际滤波器2、RC调谐式滤波器

在测试系统中，信号频率相对来说不高，因此常用RC滤波器。RC滤波器电路简单，抗干扰性强，有较好的低频性能，并且选用标准的阻容元件易得，所以在工程测试的领域中经常用到。

(1)一阶RC低通滤波器

RC低通滤波器的电路及其幅频、相频特性如下图所示：06三月2023三、实际滤波器2、RC调谐式滤波器(2)一阶RC高通滤波器

RC高通滤波器的电路及其幅频、相频特性如下图所示：06三月2023三、实际滤波器2、RC调谐式滤波器(3)RC带通滤波器

RC带通滤波器的电路及其幅频、相频特性如下图所示：06三月2023四、常用滤波器

频谱分析：将信号通过中心频率不同的多个带通滤波器，则各个滤波器的输出就反映了信号中在该通带频率范围内的量值，此过程称为信号的频谱分析，由此分析，也可摘取信号中某些特殊的频率成分。频谱分析时带