数控机床的进给传动系统介绍(ppt 54张)
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数控机床进给传动系统课件
数控机床进给传动系统的发展 趋势与前景展望
高速、高精度、高可靠性发展趋势
高速化
随着制造业的飞速发展，对加工效率的要求也越来越高。为了满足这一需求，数控机床进 给传动系统正朝着高速化的方向发展。通过优化结构设计、提高驱动元件性能、降低传动 链的摩擦和惯量等方法，可以实现更高的进给速度，从而提高加工效率。
各种传动装置的特点和适用场景。
传动精度保障
阐述如何通过制造工艺和装配技 术，确保传动装置的高精度和稳 定性，以满足机床的加工精度要
求。
高效传动设计
分析如何提高传动装置的运动效 率，降低能耗，提高机床的整体
性能。
数控技术及其在进给传动系统中的应用
数控技术概述
01
简要介绍数控技术的发展历程、基本原理和核心技术。
控制系统升级
引入高精度磨削控制算法，优 化磨削过程中的进给速度和切 削深度。
传动改造
更换磨损严重的滚珠丝杠副、 导轨等传动元件，选用高精度 轴承和联轴器。
效果验证
采用标准试件进行磨削试验， 利用表面粗糙度仪、三坐标测 量机等设备对磨削效果进行评估。
案例三
维护内容
定期对传动元件进行检查、清洁、润滑和紧固，更换磨损 严重的零部件。
轨滑块上移动。
3. 通过控制系统调节伺服电 机的旋转速度，实现工作台的
匀速、变速等运动模式。
数控机床进给传动系统的分类和特点
分类 开环进给传动系统：结构简单，成本低，但精度较低。
闭环进给传动系统：精度高，稳定性好，但成本较高。
数控机床进给传动系统的分类和特点
特点 高精度：数控机床进给传动系统具有较高的定位精度和重复定位精度。 高刚度：系统具备较高的刚度，能够承受切削力，保证加工精度。
高速、高精度、高可靠性发展趋势
高速化
随着制造业的飞速发展，对加工效率的要求也越来越高。为了满足这一需求，数控机床进 给传动系统正朝着高速化的方向发展。通过优化结构设计、提高驱动元件性能、降低传动 链的摩擦和惯量等方法，可以实现更高的进给速度，从而提高加工效率。
各种传动装置的特点和适用场景。
传动精度保障
阐述如何通过制造工艺和装配技 术，确保传动装置的高精度和稳 定性，以满足机床的加工精度要
求。
高效传动设计
分析如何提高传动装置的运动效 率，降低能耗，提高机床的整体
性能。
数控技术及其在进给传动系统中的应用
数控技术概述
01
简要介绍数控技术的发展历程、基本原理和核心技术。
控制系统升级
引入高精度磨削控制算法，优 化磨削过程中的进给速度和切 削深度。
传动改造
更换磨损严重的滚珠丝杠副、 导轨等传动元件，选用高精度 轴承和联轴器。
效果验证
采用标准试件进行磨削试验， 利用表面粗糙度仪、三坐标测 量机等设备对磨削效果进行评估。
案例三
维护内容
定期对传动元件进行检查、清洁、润滑和紧固，更换磨损 严重的零部件。
轨滑块上移动。
3. 通过控制系统调节伺服电 机的旋转速度，实现工作台的
匀速、变速等运动模式。
数控机床进给传动系统的分类和特点
分类 开环进给传动系统：结构简单，成本低，但精度较低。
闭环进给传动系统：精度高，稳定性好，但成本较高。
数控机床进给传动系统的分类和特点
特点 高精度：数控机床进给传动系统具有较高的定位精度和重复定位精度。 高刚度：系统具备较高的刚度，能够承受切削力，保证加工精度。
数控机床的进给传动系统介绍(ppt 54页)
二、滚珠丝杠副的循环方式
常用的循环方式有外循环与内循环两种。 （1）外循环
滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称 为外循环。 （2）内循环
滚珠在循环过程中，始终与丝杠保持接触的 称为内循环
三、滚珠丝杠副的预紧
滚珠丝杠副预紧的目的是为了消除丝杠与 螺母之间的间隙和施加预紧力，以保证滚珠丝 杠反向传动精度和轴向刚度。
四、滚珠丝杠副的应用
（一）滚珠丝杠副的支承 常见安装方式有以下四种情况:
(1)固定—自由 适用于低转速，中精度，短轴向 丝杠。
(2)支承—支承 适用于中等转速，中精度。 (3)固定—支承 适用于中等转速、高精度。 (4)固定—固定 适用于高转速、高精度。
（二）滚珠丝杠副的选择方法
选用要点：
应该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。
故障现象
滚珠丝杠副 噪声
故障原因
维修方法
丝杠支承轴承的压盖压合情况不 好
调整轴承压盖，使其压紧轴承端面
丝杠支承轴承可能破裂
如轴承破损，更换新轴承
电动机与丝杠联轴器松动
拧紧联轴器，锁紧螺钉
丝杠润滑不良
改善润滑条件，使润滑油量充足
滚珠丝杠副滚珠有破损 轴向预加载荷过大
滚珠丝杠 运动不灵活
丝杠与导轨不平行 螺母轴线与导轨不平行 丝杠弯曲变形
二、直线电动机的特点
1、优点 （1） 高速响应 （2） 精度 （3） 动刚度高 （4） 速度快、加减速过程短 （5） 行程长度不受限制 （6） 运动噪音低 （7） 效率高
2、缺点
(1)效率低、功耗大、结构尺寸和自重相对较大;
《进给传动系统》PPT课件
精选PPT
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3-4 典型数控机床的进给传动系统
3、Z轴的进给传动
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3-4 典型数控机床的进给传动系统
二、JCS-018A型立式加工中心的进给传动 1.4千瓦直流伺服电动机直连滚珠丝杠的方式。 调速范围：进给时1~400mm/min
快速移动时Z轴10m/min、X、Y 轴 14m/min。
传动系统的基本形式
三、静压蜗杆—涡轮条副 静压丝杠副的变形，适用于大行程的机床。
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3-2 数控机床进给传动系统的基本形式
四、双齿轮-齿条副
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3-2 数控机床进给传动系统的基本形式
五、直线电动机直接驱动
直线电动机是一种能将电信号直接转换成为 直线位移的电动机。
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3-2 数控机床进给传动系统的基本形式
（2）双螺母螺纹法预紧
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3-2 数控机床进给传动系统的基本形式
（3）双螺母齿差法预紧
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3-2 数控机床进给传动系统的基本形式 3、滚珠丝杠的支承 （1）（G—Z）方式
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3-2 数控机床进给传动系统的基本形式
（2）G—Y方式
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3-2 数控机床进给传动系统的基本形式
特点: 1）摩擦系数很小，仅为0.0005，启动力矩很小， 传动灵敏，避免爬行。 2）油膜层可以吸振，提高了运动的平稳性。 3）由于压力油的不断流动，有利于散热和减少变 形，提高了机床的加工精度和光洁度。 4）油膜有一定的刚度，减少了反向间隙。 5）对丝杠的误差有匀化作用。 6）承载能力与供油压力成正比，与转速无关。
《数控机床进给系统》PPT课件
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滑动导轨
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3、滑动导轨 1> 滑动导轨的结构
三角形导轨： 三角形截面,有两个
导向面,同时控制垂 直方向和水平方向的 导向精度.
这种导轨在载荷的 作用下能自行补偿而 消除间隙,导向精度 较其他导轨高.
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3、滑动导轨 1> 滑动导轨的结构
燕尾槽导轨：
这种滑动导轨的高 度值最小,能承受颠 覆力矩,摩擦阻力也 较大.
高速时的温升.一般常用压力循环润滑和定时定 量润滑两种方式.数控机床上滑动导轨的润滑主 要采用压力润滑.
导轨的防护是防止或减少导轨副磨损,延长导轨 寿命的重要方法之一.防护装置有刮板式、卷帘式 和伸缩式等.数控机床上大多采用伸缩式防护罩.
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2. 滚珠丝杠螺母副的结构及其特点
按螺旋滚道法向截面形状分: 单圆弧型和双圆弧型 按滚珠循环方式分: 内循环式和外循环式 按消除轴向间隙和调整预紧方式分: 垫片预紧式、螺纹预紧式和齿差预紧式 按用途分: 定位滚珠丝杠副<P类>、传动滚珠丝杠副<T类>
数控机床进给运动采用P类.
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内循环滚珠螺母结构
1
2〕要求
为此,数控机床的进给传动系统必须满足以下 要求： 〔1〕减少运动部件的摩擦阻力小； 〔2〕提高传动精度和刚度； 〔3〕运动部件惯量小；
3〕方法与措施
〔1〕变滑动丝杠为滚珠丝杠； 〔2〕使用滚动导轨、贴塑导轨、静压导轨； 〔3〕减少传动间隙,对丝杠、支承进行预紧； 〔4〕传动件结构合理化,减少尺寸,降低惯量；
通过预加负载可提高其刚性,且具有自调的能力,安装基 面的许用误差大.
2> 滚动导轨块 用滚动体进行循环运动,滚动体为滚珠或滚柱,
承载能力和刚度都比直线滚动导轨高,但摩擦系 数略大.
数控机床技术第六章数控机床的进给传动系统
数控机床技术第六章数控机床的进 给传动系统
第六章 数控机床的进给传动系统
数控机床技术第六章数控机床的进 给传动系统
第六章 数控机床的进给传动系统
数控机床技术第六章数控机床的进 给传动系统
第六章 数控机床的进给传动系统
5.3 高速主பைடு நூலகம்系统和电主轴
一、高速主轴系统 高速切削是20世纪70年代后期发展起来的一种新
数控机床技术第六章数控机床的进 给传动系统
第六章 数控机床的进给传动系统
2．特点
1）摩擦系数很小，仅为0.0005，比滚珠丝杠（摩擦系数 为0.002-0.005）的摩擦损失更小，因此其启动力矩很小，传 动灵敏，避免了爬行。
2）油膜层可以吸振，提高了运动的平稳性。 3）油液不断流动，有利于散热和减少热变形，提高了机 床的加工精度和光洁度。 4）油膜层具有一定刚度，减小了反向间隙。 5）油膜层介于螺母与丝杠之间，对丝杠的误差有“均化” 作用，可使丝杠的传动误差小于丝杠本身的制造误差。 6）承载能力与供油压力成正比，与转速无关。但静压丝 杠副应有一套供油系统，而且对油的清洁度要求高，如果在 运动中供油因故中断，将造成不良后果。
数控机床技术第六章数控机 床的进给传动系统
第六章 数控机床的进给传动系统
第六章 数控机床的进给传动系统
❖ 6.1 对进给传动系统的基本要求 ❖ 6.2 数控机床进给传动系统的基本形式 ❖ 6.3 进给传动系统齿轮传动间隙消除方法
数控机床技术第六章数控机床的进 给传动系统
第六章 数控机床的进给传动系统
数控机床技术第六章数控机床的进 给传动系统
第六章 数控机床的进给传动系统
4．滚珠丝杠副的密封与润滑 （1）密封
通常，滚珠丝杠副可用防尘密封圈和防护套密封。 密封圈有接触式和不接触式两种，装在滚珠螺母的两端。 防护套可防止尘土及杂质进入滚珠丝杠。对于暴露在外面 的丝杠一般采用螺旋钢带、伸缩套筒、锥形套管以及折叠式防 护罩。这些防护罩一端连接在滚珠螺母的端面，另一端固定在 滚珠丝杠的支承座上。近年来，还出现了一种钢带缠卷式丝杠 防护装置。
第六章 数控机床的进给传动系统
数控机床技术第六章数控机床的进 给传动系统
第六章 数控机床的进给传动系统
数控机床技术第六章数控机床的进 给传动系统
第六章 数控机床的进给传动系统
5.3 高速主பைடு நூலகம்系统和电主轴
一、高速主轴系统 高速切削是20世纪70年代后期发展起来的一种新
数控机床技术第六章数控机床的进 给传动系统
第六章 数控机床的进给传动系统
2．特点
1）摩擦系数很小，仅为0.0005，比滚珠丝杠（摩擦系数 为0.002-0.005）的摩擦损失更小，因此其启动力矩很小，传 动灵敏，避免了爬行。
2）油膜层可以吸振，提高了运动的平稳性。 3）油液不断流动，有利于散热和减少热变形，提高了机 床的加工精度和光洁度。 4）油膜层具有一定刚度，减小了反向间隙。 5）油膜层介于螺母与丝杠之间，对丝杠的误差有“均化” 作用，可使丝杠的传动误差小于丝杠本身的制造误差。 6）承载能力与供油压力成正比，与转速无关。但静压丝 杠副应有一套供油系统，而且对油的清洁度要求高，如果在 运动中供油因故中断，将造成不良后果。
数控机床技术第六章数控机 床的进给传动系统
第六章 数控机床的进给传动系统
第六章 数控机床的进给传动系统
❖ 6.1 对进给传动系统的基本要求 ❖ 6.2 数控机床进给传动系统的基本形式 ❖ 6.3 进给传动系统齿轮传动间隙消除方法
数控机床技术第六章数控机床的进 给传动系统
第六章 数控机床的进给传动系统
数控机床技术第六章数控机床的进 给传动系统
第六章 数控机床的进给传动系统
4．滚珠丝杠副的密封与润滑 （1）密封
通常，滚珠丝杠副可用防尘密封圈和防护套密封。 密封圈有接触式和不接触式两种，装在滚珠螺母的两端。 防护套可防止尘土及杂质进入滚珠丝杠。对于暴露在外面 的丝杠一般采用螺旋钢带、伸缩套筒、锥形套管以及折叠式防 护罩。这些防护罩一端连接在滚珠螺母的端面，另一端固定在 滚珠丝杠的支承座上。近年来，还出现了一种钢带缠卷式丝杠 防护装置。
数控机床进给驱动系统概述PPT(共 115张)
减少磨擦发热。 低速移动准确、均匀，运动平稳性好。 抗振性好。
缺点： 结构比较复杂。 增加了一套液压设备。 调整比较麻烦。 对导轨的平面度要求比较高。
※ 滑动导轨----静压导轨
※ 滑动导轨----分类
（2）动压导轨：
动导轨的速度越高，越容易形成液 体润滑，油楔的承载能力也越大。因此 ，适用于主运动导轨。
润滑 不良
检查定量分油器
清除污物使油管 畅通
滚珠 滚珠丝杆轴承压盖压合不 调整压盖，使其
丝杆 良
压紧轴承
5
副噪 声
滚珠丝杆润滑不良
检查分油器和油 路，使润滑油充
足
※ 4、滚珠丝杠副的常见故障及诊断排 除方法
序 故障 号 现象
故障原因
排除方法
轴向预加载荷太大 调整轴向间隙和预加载 荷
滚珠 丝杠 6 不灵 活
回路管道
※ （一）滚珠丝杠副
（a）单圆弧 （b）双圆弧
螺纹滚道型面
※ （一）滚珠丝杠副
3、滚珠丝杠副的种类 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。
※ （一）滚珠丝杠副
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
器的数目与滚珠圈数相等。
丝杠
螺母 滚珠
反向器
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
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
螺母的径向尺寸小， 加工困难，装配 调整不易；
适用于高速、高灵敏度、高刚度的精密 进给系统。
※ （一）滚珠丝杠副
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 丝杠螺母间重新进入循环。
缺点： 结构比较复杂。 增加了一套液压设备。 调整比较麻烦。 对导轨的平面度要求比较高。
※ 滑动导轨----静压导轨
※ 滑动导轨----分类
（2）动压导轨：
动导轨的速度越高，越容易形成液 体润滑，油楔的承载能力也越大。因此 ，适用于主运动导轨。
润滑 不良
检查定量分油器
清除污物使油管 畅通
滚珠 滚珠丝杆轴承压盖压合不 调整压盖，使其
丝杆 良
压紧轴承
5
副噪 声
滚珠丝杆润滑不良
检查分油器和油 路，使润滑油充
足
※ 4、滚珠丝杠副的常见故障及诊断排 除方法
序 故障 号 现象
故障原因
排除方法
轴向预加载荷太大 调整轴向间隙和预加载 荷
滚珠 丝杠 6 不灵 活
回路管道
※ （一）滚珠丝杠副
（a）单圆弧 （b）双圆弧
螺纹滚道型面
※ （一）滚珠丝杠副
3、滚珠丝杠副的种类 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。
※ （一）滚珠丝杠副
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
器的数目与滚珠圈数相等。
丝杠
螺母 滚珠
反向器
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
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
螺母的径向尺寸小， 加工困难，装配 调整不易；
适用于高速、高灵敏度、高刚度的精密 进给系统。
※ （一）滚珠丝杠副
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 丝杠螺母间重新进入循环。
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在两个螺母的凸缘上各制有圆柱外齿轮，分 别与紧固在螺母座两端的内齿圈相啮合，其齿 数分别为和，并相差一个齿。调整时，先取下 内齿圈，让两个螺母相对于螺母座同方向转动 一个齿（则螺母1沿轴向移动，螺母2移动）， 然后插上内齿轮，再将内齿轮紧固，则两个螺 母便产生相对轴向位移，位移量为（为丝杠导 程）。
第四章数控机床 的进给传动系统
第四章数控机床的进给传动系统
• 4.1 概述 • 4.2 滚珠丝杠螺母副 • 4.3 导轨滑块副 • 4.4 静压蜗杆—蜗轮条传动 • 4.5 直线电动机传动 • 4.6 进给传动系统常见故障诊断及维修
4.1 概述
为确保数控机床进给系统的传动精度和工作平 稳性等，对机械传动装置提出如下要求： (1) 减少摩擦阻力； (2) 减少运动惯量； (3) 高的传动精度与定位精度； (4) 宽的进给调速范围； (5) 无间隙传动； (6) 响应速度要快; (7) 稳定性好、寿命长; (8) 使用维护方便。
精度等级的选择：
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。
（三）滚珠丝杠副的验算
（1）刚度验算
刚度验算就是校验丝杠在额定轴向(扭转)载 荷作用下，执行件的失动量。
（2）临界转速验算
应校核丝杠轴的转速与丝杠自身的自振频率 是否接近，如果很接近，会导致强迫共振，影 响机床正常工作。应根据有关计算公式进行的 校核。
在数控机床进给系统中使用的滚珠丝杠螺母 副的预紧方法有修磨垫片厚度、锁紧双螺母消 隙、齿差式调整方法等。广泛采用的是双片厚度使左右两螺母产生轴向位
移，即可消除丝杠螺母间的间隙并产生预紧力。
（2）锁紧双螺母消隙式 用两个锁紧螺母调整丝杠螺母的预紧量。
（3）齿差消隙式
（3）寿命验算
滚珠丝杠副的寿命，主要是指疲劳寿命。
（四）制动装置
目前常见的有机械式和电气式两种。电气方 式制动是采用电磁制动器，而且这种制动器就 做在电机内部。
FANUC公司伺服电机带制动器的示意图。 机床工作时，在制动器线圈7电磁力的作用下， 使齿轮8与内齿轮9脱开，弹簧受压缩，当停机 或停电时，电磁铁失电，在弹簧恢复力作用下， 齿轮8、9啮合，齿轮9与电机端盖为一体，故 与电机轴联接的丝杠得到制动，这种电磁制动 器装在电机壳内，与电机形成一体化的结构。
2、静压导轨
液体静压导轨指压力油通过节流器进入两相 对运动的导轨面，所形成的油膜使两导轨面分 开，保证导轨面在液体摩擦状态下工作。
3、滚动导轨
摩擦系数小、运动轻便、位移精度和定位精 度高、耐磨性好、抗震性较差、结构复杂、防 护要求较高。
三、滚动导轨的结构
(1) 滚动导轨的结构 滚动直线导轨副为四方向等载荷带球保持器
4.2 滚珠丝杠螺母副
一、滚珠丝杠螺母副概述
滚珠丝杠螺母副（简称滚珠丝杠副）是一 种在丝杠与螺母间装有滚珠作为中间传动元件 的丝杠副，是直线运动与回转运动能相互转换 的传动装置。当丝杠旋转时，滚珠在滚道内既 自转又沿滚道循环转动，因而迫使螺母(或丝 杠)轴向移动。
与传统丝杠相比，滚珠丝杠螺母副具有高 传动精度、高效率、高刚度、可预紧、运动平 稳、寿命长、低噪音等优点。
四、滚珠丝杠副的应用
（一）滚珠丝杠副的支承 常见安装方式有以下四种情况:
(1)固定—自由 适用于低转速，中精度，短轴向 丝杠。
(2)支承—支承 适用于中等转速，中精度。 (3)固定—支承 适用于中等转速、高精度。 (4)固定—固定 适用于高转速、高精度。
（二）滚珠丝杠副的选择方法
选用要点：
应该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。
4.3 导轨滑块副
一、数控机床对导轨滑块副的要求
(1)导向精度高 (2)耐磨性好 (3)刚度大 (4)良好的磨擦特性
二、导轨副的分类
导轨副按接触面的摩擦性质可以分为滑动导 轨、静压导轨和滚动导轨。 (1) 滑动导轨
特点:摩擦特性好、耐磨性好、运动平稳、工 艺性好、速度较低.
滑动导轨分为金属对金属的一般类型的导轨 和金属对塑料的塑料导轨两类。
（五）滚珠丝杠副的润滑及防护装置
润滑方式主要有以下两种：润滑脂、润滑油。 润滑脂的给脂量一般是螺母内部空间容积的 1/3，某些生产厂家在装配时螺母内部已加注 润滑脂。而润滑油的给油量随行程、润滑油的 种类、使用条件等的不同而不同。
五、滚珠丝杠副的发展趋势
高速加工用的进给滚珠丝杠要采取改进措施， 如加大丝杠的导程和增加螺纹的头数，前者为 提高丝杠每转的进给量(即进给速度)，后者则 为弥补丝杠导程增大后所带来的轴向刚度和承 载能力的下降;将实心丝杠改为空心的;改进回 珠器和滚道的设计制造质量，使滚珠的循环更 流畅，摩擦损耗更少 ;采用滚珠丝杠固定 等.
二、滚珠丝杠副的循环方式
常用的循环方式有外循环与内循环两种。 （1）外循环
滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称 为外循环。 （2）内循环
滚珠在循环过程中，始终与丝杠保持接触的 称为内循环
三、滚珠丝杠副的预紧
滚珠丝杠副预紧的目的是为了消除丝杠与 螺母之间的间隙和施加预紧力，以保证滚珠丝 杠反向传动精度和轴向刚度。
型滚动直线导轨，是较常见的一种导轨副。图 中1是支承导轨，上面装有滑块8，在滑块8中 装有4组滚珠，在支承导轨和滑块间的直线滚 道内滚动。当滚珠3滚动到滑块的端面时，经 挡板6由回珠孔返回另一端，从而循环工作。 其中4为保持架，2为侧面密封垫。密封垫5是 用来防止灰尘进入导轨。9为润滑油嘴，可从 此注入润滑油。滚珠3之间用保持器7分开，滚 珠之间不发生碰撞，降低了导轨副中在运动中 产生的噪音，称之为低噪音型滚动直线导轨。
四、滚动导轨的载荷、寿命计算
（一）载荷计算 滚动导轨所承受的载荷，受到很多因素的影
响，如配置形式（水平、垂直或斜置等）、移 动的重心和受力点的位置、移动导轨牵引力的 作用点、起动及停止时的惯性力，以及切削阻 力作用等。
第四章数控机床 的进给传动系统
第四章数控机床的进给传动系统
• 4.1 概述 • 4.2 滚珠丝杠螺母副 • 4.3 导轨滑块副 • 4.4 静压蜗杆—蜗轮条传动 • 4.5 直线电动机传动 • 4.6 进给传动系统常见故障诊断及维修
4.1 概述
为确保数控机床进给系统的传动精度和工作平 稳性等，对机械传动装置提出如下要求： (1) 减少摩擦阻力； (2) 减少运动惯量； (3) 高的传动精度与定位精度； (4) 宽的进给调速范围； (5) 无间隙传动； (6) 响应速度要快; (7) 稳定性好、寿命长; (8) 使用维护方便。
精度等级的选择：
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。
（三）滚珠丝杠副的验算
（1）刚度验算
刚度验算就是校验丝杠在额定轴向(扭转)载 荷作用下，执行件的失动量。
（2）临界转速验算
应校核丝杠轴的转速与丝杠自身的自振频率 是否接近，如果很接近，会导致强迫共振，影 响机床正常工作。应根据有关计算公式进行的 校核。
在数控机床进给系统中使用的滚珠丝杠螺母 副的预紧方法有修磨垫片厚度、锁紧双螺母消 隙、齿差式调整方法等。广泛采用的是双片厚度使左右两螺母产生轴向位
移，即可消除丝杠螺母间的间隙并产生预紧力。
（2）锁紧双螺母消隙式 用两个锁紧螺母调整丝杠螺母的预紧量。
（3）齿差消隙式
（3）寿命验算
滚珠丝杠副的寿命，主要是指疲劳寿命。
（四）制动装置
目前常见的有机械式和电气式两种。电气方 式制动是采用电磁制动器，而且这种制动器就 做在电机内部。
FANUC公司伺服电机带制动器的示意图。 机床工作时，在制动器线圈7电磁力的作用下， 使齿轮8与内齿轮9脱开，弹簧受压缩，当停机 或停电时，电磁铁失电，在弹簧恢复力作用下， 齿轮8、9啮合，齿轮9与电机端盖为一体，故 与电机轴联接的丝杠得到制动，这种电磁制动 器装在电机壳内，与电机形成一体化的结构。
2、静压导轨
液体静压导轨指压力油通过节流器进入两相 对运动的导轨面，所形成的油膜使两导轨面分 开，保证导轨面在液体摩擦状态下工作。
3、滚动导轨
摩擦系数小、运动轻便、位移精度和定位精 度高、耐磨性好、抗震性较差、结构复杂、防 护要求较高。
三、滚动导轨的结构
(1) 滚动导轨的结构 滚动直线导轨副为四方向等载荷带球保持器
4.2 滚珠丝杠螺母副
一、滚珠丝杠螺母副概述
滚珠丝杠螺母副（简称滚珠丝杠副）是一 种在丝杠与螺母间装有滚珠作为中间传动元件 的丝杠副，是直线运动与回转运动能相互转换 的传动装置。当丝杠旋转时，滚珠在滚道内既 自转又沿滚道循环转动，因而迫使螺母(或丝 杠)轴向移动。
与传统丝杠相比，滚珠丝杠螺母副具有高 传动精度、高效率、高刚度、可预紧、运动平 稳、寿命长、低噪音等优点。
四、滚珠丝杠副的应用
（一）滚珠丝杠副的支承 常见安装方式有以下四种情况:
(1)固定—自由 适用于低转速，中精度，短轴向 丝杠。
(2)支承—支承 适用于中等转速，中精度。 (3)固定—支承 适用于中等转速、高精度。 (4)固定—固定 适用于高转速、高精度。
（二）滚珠丝杠副的选择方法
选用要点：
应该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。
4.3 导轨滑块副
一、数控机床对导轨滑块副的要求
(1)导向精度高 (2)耐磨性好 (3)刚度大 (4)良好的磨擦特性
二、导轨副的分类
导轨副按接触面的摩擦性质可以分为滑动导 轨、静压导轨和滚动导轨。 (1) 滑动导轨
特点:摩擦特性好、耐磨性好、运动平稳、工 艺性好、速度较低.
滑动导轨分为金属对金属的一般类型的导轨 和金属对塑料的塑料导轨两类。
（五）滚珠丝杠副的润滑及防护装置
润滑方式主要有以下两种：润滑脂、润滑油。 润滑脂的给脂量一般是螺母内部空间容积的 1/3，某些生产厂家在装配时螺母内部已加注 润滑脂。而润滑油的给油量随行程、润滑油的 种类、使用条件等的不同而不同。
五、滚珠丝杠副的发展趋势
高速加工用的进给滚珠丝杠要采取改进措施， 如加大丝杠的导程和增加螺纹的头数，前者为 提高丝杠每转的进给量(即进给速度)，后者则 为弥补丝杠导程增大后所带来的轴向刚度和承 载能力的下降;将实心丝杠改为空心的;改进回 珠器和滚道的设计制造质量，使滚珠的循环更 流畅，摩擦损耗更少 ;采用滚珠丝杠固定 等.
二、滚珠丝杠副的循环方式
常用的循环方式有外循环与内循环两种。 （1）外循环
滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称 为外循环。 （2）内循环
滚珠在循环过程中，始终与丝杠保持接触的 称为内循环
三、滚珠丝杠副的预紧
滚珠丝杠副预紧的目的是为了消除丝杠与 螺母之间的间隙和施加预紧力，以保证滚珠丝 杠反向传动精度和轴向刚度。
型滚动直线导轨，是较常见的一种导轨副。图 中1是支承导轨，上面装有滑块8，在滑块8中 装有4组滚珠，在支承导轨和滑块间的直线滚 道内滚动。当滚珠3滚动到滑块的端面时，经 挡板6由回珠孔返回另一端，从而循环工作。 其中4为保持架，2为侧面密封垫。密封垫5是 用来防止灰尘进入导轨。9为润滑油嘴，可从 此注入润滑油。滚珠3之间用保持器7分开，滚 珠之间不发生碰撞，降低了导轨副中在运动中 产生的噪音，称之为低噪音型滚动直线导轨。
四、滚动导轨的载荷、寿命计算
（一）载荷计算 滚动导轨所承受的载荷，受到很多因素的影
响，如配置形式（水平、垂直或斜置等）、移 动的重心和受力点的位置、移动导轨牵引力的 作用点、起动及停止时的惯性力，以及切削阻 力作用等。