数控机床进给传动系统-滚珠丝杠教案
数控机床的进给传动系统文档资料
图7-39滚珠丝杠螺母副
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1-反向器 2-螺母 3-丝杠 4-滚珠
（2）滚珠丝杆螺母副的工作原理与特点 • 滚珠丝杠螺母副的结构形式
a)滚珠丝杠副轴向剖面图 滚珠丝杠螺母副
b)滚珠丝杠副法向剖面图
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• (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。
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(3) ①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
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。
②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。
3.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)。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：
滚珠丝杠制动示意图
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• 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。
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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
数控机床机械系统装调与维修3.1认识数控机床的进给传动
然没有圆锥销的连接方法精度高，但能很好地解决圆锥销松动问 题，弹性销具有一定的弹性，能分解部分平键承受的扭矩，而且 结构紧凑，装配也十分方便。经在维修中应用，效果很好。
2.弹性联接器
任务拓展 消除间隙的齿轮传动结构
1.（×）数控机床的进给传动系统常用齿轮箱进给系统来工作。 2.（×）联轴器是伺服电动机与丝杠之间的支承元件。 3.（×）联轴器是用来连接进给机构的两根轴使之一起回转，以
消除反向间隙的一种装置。 4.（×）安全联轴器的调整机床许用的最大进给力取决于锥环的
胀紧力。 5.（√）安全联轴器与电动机轴、滚珠丝杠相联时，采用了无键
锥环联接。
1.拆卸 2.装配
弹性（无键锥环）联轴器结构图 l—圆盘2—O型圈 3—螺栓 4—锥环 5—轴套 6—轴
二、电动机联轴器松动的故障维修
故障现象:某半闭环控制数控车床运行时，被加工零件径 向尺寸呈忽大忽小的变化。
故障分析：检查控制系统及加工程序均正常，进一步检查 传动链，发现伺服电动机与丝杠连接处的联轴器紧固螺钉松动 ，使电动机与丝杠产生相对运动。由于机床是半闭环控制，机 械传动部分误差无法得到修正，从而导致零件尺寸不稳定。
A.齿轮
B.铰链
C.无间隙传动联轴器 D.键槽
7.关于进给驱动装置描述不正确的是（ B ）。
A. 进给驱动装置是数控系统的执行部分
B. 进给驱动装置的功能是：接受加工信息，发出相应的脉冲
C. 进给驱动装置的性能决定了数控机床的精度
D. 进给驱动装置的性能是决定了数控机床的快速性的因素之一。
三、判断题（正确的划“√”，错误的划“×”）
数控机床电子教案
数控机床电子教案预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制项目任务：1. 数控机床功能部件的专业化制造。
2. 数控机床的运动部件组成。
3. 数控机床的导轨及基础件。
4. 加工中心的自动换刀系统。
5. 数控机床的辅助装置。
6. 数控机床常用的刀具及工具系统7. 与数控机床功能部件相关的知识拓展。
第一单元：模块一数控机床功能部件及专业化制造模块二数控机床的运动部件学习目标：1.熟知功能部件是组成数控机床的基本单元。
2.了解功能部件实施专业化生产对数控机床发展的重要意义。
3.了解数控机床主运动传动系统的特点及主传动系统常用的变速方式。
教学重点：1.数控机床的功能部件及功能部件的其专业化制造。
2.数控机床主运动传动系统的特点及变速方式。
教学难点：数控机床主运动传动系统变速方式。
辅助教学：多媒体课件单元学时：1学时教学过程：模块一数控机床功能部件及专业化制造一、数控机床的功能部件主轴单元（含电主轴）、五轴联动摆头、数控系统、伺服驱动及电机、滚珠丝杠副、滚动导轨副、刀库与换刀机构、数控回转刀架、回转工作台、数控工具系统、冷却润滑系统、测量反馈以及安全防护装置等统称为数控机床的功能部件，它是数控机床的重要组成部分，功能部件的性能已成为整机性能的决定性因素。
图2-1(a)所示为去掉防护装置的卧式加工中心，主轴单元、滚珠丝杠副、回转工作台、刀库和机械手及防护装置等是组成卧式加工中心的主要功能部件。
图2-1(b)所示为去掉防护装置的数控车床，主轴单元、回转刀架、滚珠丝杠副、滚动导轨副及防护装置等是组成数控车床的主要功能部件。
二、功能部件的专业化制造功能部件生产的专业化已成为国内外数控机床制造行业的普遍做法，只有实施专业化生产，才能不断提升功能部件的发展水平，为机床制造厂提供功能完善、品质优良、运行可靠、结构标准化且性价比合适的选件，缩短机床新产品开发和制造周期，为数控机床的快速发展奠定坚实的基础。
机械系统设计-滚珠丝杠传动
a) 双螺母垫片式预紧原理
预拉方向
调整垫片
预拉方向
螺母A
螺母B
预紧方向 垫片 预紧方向
丝杠侧
根据垫片厚度不同分成两种形式，当垫片厚度较厚时即产生“预拉 应力”，而当垫片厚度较薄时即产生“预压应力”以消除轴向间隙。
螺母侧
承载滚珠
螺母侧
间隔钢球
丝杠侧
丝杠侧
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。
d) 单螺母预紧原理（偏置导程法）
预拉方向 导程
导程+Δ 螺母侧
预拉方向 导程
丝杠侧
偏置导程法原理如上图所示，仅仅是在螺母中部将其导 程增加一个预压量Δ，以达到预紧的目的。
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Q L fH fW Pmax (N )
fw---运转系数 fH----硬度系数 Pmax----最大工作载荷
1.0 ~ 1.2 fW 1.2 ~ 1.5
1.5 ~ 2.5
平稳或轻度冲击时 中等冲击时 较大冲击或振动时
1.0 HRC 58
fH 11..3151
HRC 55 HRC 52.5
➢工艺简单，螺母
的径向尺寸大，
易于制造；
回路管道 ➢挡珠器刚性差，
易磨损
外循环的三种结构形式
螺旋槽式 插管式
盖板
螺母 端盖式
滚珠丝杠的钢球循环机构
① 循环弯管式也称“外循环式 ”为最普通的，钢球从丝杠 轴上，沿弯管的牙嘴部导入 ，通过弯管返回，形成无限 循环运动。
(8)数控车床的进给传动系统(滚珠丝杠)
内循环式滚珠丝杠结构
滚珠丝杠螺母机构 滚珠丝杠螺母副的特点: 滚珠丝杠螺母副的特点
与传统的滑动丝杠螺母副比较，滚珠丝杠螺母副具有以下优点： 与传统的滑动丝杠螺母副比较，滚珠丝杠螺母副具有以下优点： 优点 （1）传动效率高，摩擦损失小。 ）传动效率高，摩擦损失小。 （2）运动平稳无爬行。 ）运动平稳无爬行。 （3）传动精度高，反向时空程小甚至无空行程。 ）传动精度高，反向时空程小甚至无空行程。 （4）磨损小，精度保持性好，使用寿命长。 ）磨损小，精度保持性好，使用寿命长。
1—脉冲编码器；2—齿形带轮；3—齿形带； 4—滚珠丝杠；5—伺服电动机
c.通过同步齿形带联接 通过同步齿形带联接
5.进给系统传动部件
滚珠丝杠螺母传动副机构
（1）滚珠丝杠螺母机构 ） 滚珠丝杠螺母副的结构原理： 滚珠丝杠螺母副的结构原理：
在丝杠和螺母上都装有半圆弧形的螺旋槽， 在丝杠和螺母上都装有半圆弧形的螺旋槽，当它们套装在一起时便形成了 滚珠的螺旋滚道。螺母上有滚珠回路管道，将几圈螺旋滚道的两端连接起来， 滚珠的螺旋滚道。螺母上有滚珠回路管道，将几圈螺旋滚道的两端连接起来， 构成封闭的循环滚道，并在滚道内装满滚珠。当丝杠相对于螺母旋转时， 构成封闭的循环滚道，并在滚道内装满滚珠。当丝杠相对于螺母旋转时，两者 发生轴向位移， 发生轴向位移，而滚珠则可沿着滚道流动 。
滚珠丝杠副的缺点是 滚珠丝杠副的缺点是： 缺点 （1）制造成本高。 ）制造成本高。 （2）由于不能自锁，因此必须增加制动装置。 ）由于不能自锁，因此必须增加制动装置。
3.1.1 滚珠丝杠的支撑方法 滚珠丝杠的支撑方法:
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 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； 一端装推力轴承， 仅一端装推力轴承 一端装推力轴承 另一端装深沟球轴承； (c)两端装推力轴承 两端装推力轴承;(d)两端装推力轴承和深沟球轴承 两端装推力轴承 两端装推力轴承和深沟球轴承
数控机床的进给传动系统
图5-30 直线电动机进给驱动系统 1-位置检测器 2-转子 3-定子 4-床身 5、8-辅助导轨 7、14-冷却板
流电，次级就在电磁 力的作用下沿初级作
6、13-次级 9、10-测量系统 11-拖链 12、17-导轨 15-工作台 16-防护 直线运动。
尽管直线电动机有很多优点，但在选用时应注意以下不足之处： 1）与同容量旋转电动机相比，直线电动机的效率和功率因数要低， 特别在低速时更明显。 2）直线电动机，特别是直线感应电动机的起动推力受电源电压的影 响较大，故对驱动器的要求较高，应采取措施保证或改变电动机的有 关特性来减少或消除这种影响。 3）在金属加工机床上，由于电动机直接和导轨、工作台做成一体， 必须采取措施以防止磁力和热变形对加工的影响。
5) 滚珠丝杠螺母副制造工艺复杂，滚珠丝杠和螺母的材料，热处理 和加工要求相当于滚动轴承。螺旋滚道必须磨削，制造成本高。
2. 静压丝杠螺母副 静压丝杠螺母副是通过油压在丝杠和螺母的接触面之间，产生一
层保持一定厚度，且具有一定刚度的压力油膜，使丝杠和螺母之间由 边界摩擦变为液体摩擦。当丝杠转动时通过油膜推动螺母直线移动， 反之，螺母转动也可使丝杠直线移动。静压丝杠螺母的特点是：
2. 减少各运动零件的惯量
传动件的惯量对进给系统的启动和制动特性都有影响，尤其是高速运转的零件，其惯量的 影响更大。在满足传动强度和刚度的前提下，尽可能减小执行部件的质量，减小旋转零件的 直径和质量，以减少运动部件的惯量。
3. 减少运动件的摩擦阻力
机械传动结构的摩擦阻力，主要来自丝杠螺母副和导轨。在数控机床进给系统中，为了减 小摩擦阻力，消除低速进给爬行现象，提高整个伺服进给系统稳定性，广泛采用滚珠丝杠和 滚动导轨以及塑料导轨和静压导轨等。
引导文教学法在《数控机床进给传动系统》的应用
引导文教学法在《数控机床进给传动系统》的应用摘要本文以数控技术应用专业“数控机床进给传动系统”这一章节的引导文教学法为例，以说课的方式，展示了该课引导文教学的各环节，有利于加深引导文教学法的理解，促进在实际教学中的应用，有一定的理论和实践意义。
关键词进给传动系统引导文教学法中图分类号：g718.1 文献标识码：a 文章编号：1002-7661（2013）16-0104-02一、教材授课内容选自中央电大出版社《数控机床》。
教学重点是：滚珠丝杠螺母副和齿轮传动副的结构组成及工作原理。
难点是：如何调节以上两部件的间隙。
二、教学目标使用引导文教学法使学生掌握进给传动系统的结构组成、工作原理、调节方法。
从而在日后的工作中达到“识结构，懂原理，会安装，能调节”的目的。
三、教学实施过程引导课文教学方法是职业培训中很重要的一个教学方法，是项目教学法在现代培训中的发展和完善。
它要求学生借助由教师制定的引导课文（包括任务描述、引导问题、工作计划和评估表等）完成工作任务。
其教学过程与步骤以“完整行动”理论为基础。
引导课文教学方法体现了人本主义“以学生为中心”和建构主义学习理论教学观。
首先，我根据学生课余时间主动复习不积极这一特点，用10分钟这一比较长的时间，通过提问的方式帮助学生复习上节课所学的要点。
其间，我会保持与学生的眼神交流，使其感到是被重视的，通过这样的细小之处，鼓励学生学习的信心。
然后，以常见的数控车床为例，为给“对进给传动系统的5点要求”做好铺垫，通过图2—21，提出以下3个问题：①提问：此系统是一个开环系统还是闭环系统？（回忆作答）；②提问：反馈元件1在其中的作用是什么？（回忆作答）；③设问：滚珠丝杠在系统中的作用？（引出数控机床进给传动系统的定义）；在讲解第2点要求“低摩擦系数”时，以冬天滑冰为情景，设计4个问题：使学生清楚地理解了摩擦系数对机床进给系统的影响，问题如下：①冬天滑冰时，速度降低到一定程度会出现什么现象？（顿挫现象）；②这现象的原因是什么？（引入动静摩擦系数的非线性变化）；③这样的相似现象在机床里有吗？（拉动车床尾座时的顿挫感）；④这种现象叫什么？（引入“低速爬行”）。
7 机床数控技术-第7章 进给系统的机械传动结构-JIN
7.2 齿轮传动副
1.圆柱齿轮传动消除间隙
图示为另一种双片齿轮周 向弹簧错齿消隙结构，两 片薄齿轮1和2套装一起， 每片齿轮各开有两条周向 通槽，在齿轮的端面上装 有短柱3，用来安装弹簧4。 装配时使弹簧4具有足够的 拉力，使两个薄齿轮的左 右面分别与宽齿轮的左右 面贴紧，以消除齿侧间隙。 适合读数装置，不适合驱 动装置。
6.滚珠丝杆副的支承方式 2）一端装止推轴承，另一端装向心深沟球轴承（双推－支承 式）
图7-16（ b）一端装止推轴承，另一端装向心球轴承
此种方式可用于丝杠较长的情况。为了减少丝杠热变形的影 响，热源应远离推力轴承一端。
7.3 滚珠丝杠螺母传动装置及支承
6.滚珠丝杆副的支承方式 3）两端装推力轴承（单推—单推式或双推—单推式）
结构简单，工艺性好，承载 能力较高，但径向尺寸较大。应 用最为广泛，也可用于重载传动 系统。
7.3 滚珠丝杠螺母传动装置及支承
7.3.1
2）内循环反向器式
靠螺母上安装的反 向器接通相邻滚道， 使滚珠成单圈循环， 反向器２的数目与滚 珠圈数相等。
丝杠螺母尺寸较小、 结构紧凑，刚度好，滚 珠流通性好，摩擦损失 小，但制造较困难。适 用于高灵敏、高精度的 进给系统，不宜用于重 载传动中。
7.3 滚珠丝杠螺母传动装置及支承
4.滚珠丝杆副间隙的调整 1）双螺母垫片式消隙
调整垫片1的厚度，可使 两螺母2产生相对位移，以 达到消除间隙、产生预紧拉 力之目的。其特点是结构简 单刚度高、预紧可靠，但使 用中调整不方便。
（b）端部加垫片 （a）中间加垫片
7.3 滚珠丝杠螺母传动装置及支承
4.滚珠丝杆副间隙的调整 2）双螺母螺纹式消隙
7.1 概述 7.2 齿轮传动副 7.3 滚珠丝杠螺母传动装置及支承 7.4 数控机床导轨