数控机床的进给传动系统解析

• 课程导引
进给传动系统
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数控机床的进给传动系统常用伺服进给系统来实现。
伺服进给系统的作用是根据数控系统发出的指令信息，进
行放大后控制执行部件的运动，不仅控制进给运动的速度，
同时还要精确控制刀具相对工件的移动轨迹和坐标位置。
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一个典型的数控机床闭环控制进给系统通常由位置比
较、放大元件、驱动单元、机械传动装置和检测反馈元件
• 4.1 概述
进给传动系统
• 4）工作进给调速范围宽，可达3～6000mm/min(调速范围 1∶2000)；在精密定位，伺服系统的低速趋近速度达 0.1mm/min；快速移动速度应高达15m/min。
• 5）提高传动刚度。预紧及加大轮廓尺寸均是方法。
• 6）稳定性好、寿命长。便于维护和保养，最大限度地减 小维修工作量，以提高机床的利用率。
• 4.2 齿轮传动副
• 1.直齿圆柱齿轮副消除间隙的方法
• （1）偏心轴调整法
如图4-7所示为偏心轴套式调 整间隙结构，电机装在偏心轴套2 上，可以通过偏心轴套2调整齿轮1 和齿轮3之间的中心距来消除齿轮 传动副的齿侧间隙。
进给传动系统
图4-7 偏心轴套式调整间隙机构 1、3—齿轮 2—偏心轴套
机械式联轴器
刚性
固定式——套筒、凸缘、夹壳联轴器等 可移式——齿式、滑块及万向联轴器等
弹性
金属弹性件——簧片、膜片及波纹管联轴器等 非金属弹性件——轮胎、橡胶金属环、橡胶块联轴器等
• 4.1 概述
进给传动系统
• 1.套筒联轴器
套筒联轴器由联接两轴轴端的套筒和联接套筒与轴的 联接件组成。轴端直径d≤80mm时套筒材料为35或45制造， ＞ 80mm时套筒材料为强度较高的铸铁。
如图4-10所示为斜齿轮垫片调 整法，其原理与错齿调整法相同。
进给传动系统
图4-10 斜齿轮垫片调整法 1、2—薄片斜齿轮 3—垫片4—宽齿轮
• 4.2 齿轮传动副
进给传动系统
• （2）轴向压簧调整法 图4-11是斜齿轮轴向压簧错齿消隙结构。
图4-9 双片薄齿轮错齿消隙结构
刚性调整法是指 调整后齿侧间隙 不能自动补偿的 调整法，齿轮周 节及齿厚要严格 控制，结构简单， 传柔动性刚调度整好法。是指 调整后齿侧间隙 仍能自动补偿的 调整法，齿轮周 节及齿厚不需严 格控制，结构复 杂，轴向尺寸大， 传动刚度差。
• 4.2 齿轮传动副
• 2.斜齿圆柱齿轮副消除间隙的方法 • （1）轴向垫片调整法
• 4.2 齿轮传动副
• （2）锥度调整法 如图4-8所示为用一个带有锥
度的齿轮来消除间隙的结构。
一对啮合着的圆柱齿轮，若 其节圆沿齿厚方向制成较小锥度， 只需改变垫片3厚度就能实现齿轮 间轴向位置的改变，从而消隙。
进给传动系统
图4-8 锥度齿轮调整法
• 4.2 齿轮传动副
进给传动系统
• （3）双片薄齿轮错齿调整法 图4-9所示为双片薄齿轮错齿调整法。
构造简单、径向尺寸小，但要求被联接两轴同轴度高 且装拆困难。
图4-2 套筒联轴器 a)键联接 b)锥销联接 c)十字滑块联轴节
• 4.1 概述
进给传动系统
• 2.凸缘联轴器
凸缘联轴器是把两个带有凸缘的半联轴器分别与两轴 连接，然后用螺栓将两个半联轴器连成一体以传递动力和 扭矩。
图4-3 凸缘式联轴器
• 4.1 概述
进给传动系统
凸缘联轴器材料可采用HT250或碳钢，重载时或要求 圆周线速度大于30m/s时应用铸钢或锻钢。
构造简单、成本低、可传递较大转矩，但对两轴同轴 度要求高，如不能达到要求会产生附加载荷。
• 4.1 概述 • 3.弹性联轴器
进给传动系统
无键联接； 依靠弹性钢片 组对角联接传 递转矩。
• 1）运动件的摩擦阻力小和动、静摩擦力之差小，以使数 控机床进给系统获得较高的快速响应性能和运动精度。
• 2）转动惯量小，以减少对伺服机构的起动和制动特性的 影响。如减小旋转零件的直径和质量。
• 3）进给传动装置有高的传动精度与定位精度，对采用步 进电动机驱动的开环控制系统尤其如此。消除传动间隙， 减小反向误差，减小运动部件如蜗杆副的啮合侧隙对传动、 定位精度的影响，如采用双导程蜗杆蜗轮或预紧。
数控机床结构与故障检修
Structure and maintenance of NC
第4章 数控机床的进给传动系统
The Feed Drive System of NC
2012.2.10
CONTENTS 目 录
一 数控机床进给传动系统概述 二 齿轮传动副 三 数控机床用丝杠螺母传动副 四 齿轮齿条副与双导程蜗杆副传动 五 数控机床导轨
• 4.1 概述
进给传动系统
• 4.1.2 联轴器
联轴器是用来联接进给机构的两根轴，使之一起回转， 以传递转矩和运动的一种装置。机器运转时，被联接的两 轴不能分离，只有停机后，将联轴器拆开，两轴才能脱开。 目前联轴器的类型繁多，有液压式、电磁式和机械式；而 机械式联轴器是应用最广泛的一种，它借助于机械构件相 互间的机械作用力来传统
图4-1 数控工作台传动系统的机械结构图 1—直流伺服电动机 2—滑块联轴器 3—滚珠丝杠 4—左螺母
5—键 6—半圆垫片 7—右螺母 8—螺母座
• 4.1 概述
进给传动系统
• 4.1.1 对进给传动系统的要求 为确保数控机床进给系统的传动精度和工作平稳性等，
在设计机械传动装置时，应符合如下要求：
图4-4 直接联接电动机轴和丝杠的弹性联轴器
• 4.1 概述
进给传动系统
• 4.安全联轴器 防止过载造成整个运动传动机构零件损坏。
图4-5 安全联轴器工作原理
• 4.1 概述 • TND360型数控车床的安全联轴器
进给传动系统
图4-6 TND360型数控车床的纵向滑板的传动系统图 1—旋转变压器和测速发电机 10—滚珠丝杠
2—直流伺服电动机
11—垫圈
3—锥环
12、13、14—滚针轴承
4、6—半联轴器
15—堵头
• 4.2 齿轮传动副
进给传动系统
在数控机床进给伺服系统中，齿轮传动副被广泛 应用将执行元件输出的高转速、低转矩转换成被控对 象所需的低转速、大转矩的场合。而数控机床进给系 统工作时经常处于自动变向状态，齿轮副的侧隙会造 成反向时丢失指令脉冲，从而影响加工精度，所以必 须采取措施消除齿轮传动间隙。