(8)数控车床的进给传动系统(滚珠丝杠)
数控车床滚珠丝杠副的选型计算
1 序言在卧式车床的数控化改造或数控车床的新设计中，滚珠丝杠副作为数控传动系统的关键部件之一，其选型及安装的合理性直接影响到数控车床（以下简称车床）的精度、寿命及性能。
目前国内关于一般滚珠丝杠副的选型计算较为充分，如黄育全针对滚珠丝杠副的选型提出了一个初步成熟的算法。
然而目前车床行业的发展趋于功能专业化，如高速、高精度的要求或大型重载的情况等，此时需要在螺母选择、螺母安装及丝杠支撑形式等方面作针对性选型。
2 滚珠丝杠副的螺母选择2.1 循环方式选择滚珠丝杠副按循环方式的不同分为内循环和外循环，滚珠在循环过程中始终不离开丝杠表面的称为内循环；反之，为外循环。
常见的浮动式、矩阵式结构为内循环，插管式及端块式或端盖式结构为外循环，如图1所示。
a）浮动式b）矩阵式c）插管式d）端块式或端盖式图1 常见滚珠螺母结构形式在相同导程与承载滚珠圈数的情况下，内循环存在无滚珠的滚道区域，故在轴向尺寸上较长；而外循环在轴向尺寸上结构相对紧凑，但滚珠的循环路线需要额外占用螺母的径向区域，即在相同情况下螺母的直径会增大，需要根据车床的具体安装部件的配合尺寸取舍。
值得注意的是，同等条件下，外循环方式的Dn值比内循环方式更大，相同负载工况下能获得更高的寿命。
2.2 预紧方式与预紧力选择为了保证丝杠副在车床上的重复定位精度，需保证滚珠螺母与丝杠之间无间隙，能够根据旋转角度和导程间接测量轴向行程。
此时在滚珠螺母与丝杠之间需维持预紧转矩。
螺母按预紧方式分为双螺母垫片预紧、单螺母增大滚珠直径预紧和单螺母变位导程预紧等。
车床大多数情况受力为单向，即可不考虑对反向间隙的控制，出于对成本及车床安装空间的考虑，推荐使用单螺母，预紧方式可以为增大滚珠直径预紧。
存在反向切削力，但相比正向时要小的多，高精度的应用场景下，可以使用非对称的双螺母预紧方式。
预紧方式仍为垫片式，但法兰螺母与直筒螺母的圈数可以不同；能在不影响正向进给预紧转矩需求的同时降低螺母副长度，如图2所示。
国开电大数控机床形考作业2参考答案
c.提高运动平稳性
d.消除轴向间隙和提高传动刚度
【答案】：消除轴向间隙和提高传动刚度
题目13.数控机床进给系统采用齿轮传动副时，为了提高传动精度应该有消隙措施，其消除的是（）。
a.齿根间隙
b.齿轮轴向间隙
c.齿侧间隙
d.齿顶间隙
【答案】：齿侧间隙
题目14.数控机床进给系统中采用齿轮传动副时，如果不采用消隙措施，将会（）。
d.抗振性差
【答案】：抗振性差
题目5.数控机床各个部件的热变形会影响工件的加工精度，（）是减少热变形对加工精度影响的有效措施。
a.对机床热源进行强制冷却
b.提高数控机床构件的静刚度和固有频率
c.改善数控机床结构的阻尼特性
d.消除进给传动系统中的间隙
【答案】：对机床热源进行强制冷却
题目6.数控机床在高速和重负荷条件下工作，机床（）的变形会直接或间接地引起刀具和工件之间的相对位移，从而引起工件的加工误差。
图2
a.由调速电动机直接驱动
b.以上答案都不对
c.通过带传动
d.带有变速齿轮
【答案】：由调速电动机直接驱动
题目27.在下列特点中，（）不是数控机床主传动系统具有的特点。
a.转速高、功率大
b.变速范围窄
c.主轴组件的耐磨性高
d.主轴变换迅速可靠
【答案】：变速范围窄
题目28.ATC是（），数控机床采用其后数控加工的辅助时间主要用于工件的安装和调整。
d.辅助装置
【答案】：主传动系统
题目3.数控机床（）的功用是将伺服驱动装置的运动与动力传给执行件，以实现进给切削运动。
a.主传动系统
b.基础支承件
c.辅助装置
数控机床的机械结构与传动
第二节 数控机床的典型机械结构
第二章 数控机床的机械结构与传动
2.1 滚珠丝杠螺母结构
滚珠丝杠螺母副的选用
滚珠丝杠螺母副的选择包括其精度、尺寸规格、支 撑方式等几个方面。
根据机床精度选用丝杠副的精度，根据机床载荷来 选定丝杠直径，对细长而又承受轴向压缩载荷的滚珠丝 杠，需核算压杆稳定性；对转速高，支撑距离大的滚珠 丝杠副需校核临界转速；对精度要求高的滚珠丝杠需校 核刚度。 1）精度等级的选择； 2）结构尺寸的选择； 3）验算。
主传动在中、高速 段为恒功率传动， 在低速段为恒转矩 传动。
第三节 数控机床的主传动系统
第二章 数控机床的机械结构与传动
3.2 主轴部件的结构
主轴部件的支撑与润滑
机床主轴带动刀具或夹具在支撑中做回转运动，应能传递切削转矩、受 切削抗力，并保证必要的旋转精度。
常用卡盘结构
数控车床工件夹紧装置可采用三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘或弹簧夹 头等。
第四节 数控机床的进给传动系统
第二章 数控机床的机械结构与传动
4.2 数控机床进给传动系统的基本形式
实现直线进给运动主要有三种形式： 1）通过丝杠螺母副，将伺服电动机的旋 转运动变成直线运动。 2）通过齿轮、齿条副，将伺服电动机的 旋转运动变成直线运动。 3）直接采用直线电动机进行驱动。
减少传动件。 4）在加工中心上，还必须具有安装刀具和刀具交换所需的自动夹
紧装置，以及主轴定向准停装置，以保证刀具和主轴、刀库、 机械手的正确位置。 5）有C轴功能要求时，主轴还需要安装位置检测装置，以便实现对 主轴位置的控制。
第三节 数控机床的主传动系统
第二章 数控机床的机械结构与传动
3.1 主传动的基本要求和变速方式
数控试题
数控编程与加工技术课程测试题（一）一、填空题（每空1分，共20分）1.在数控机床中为Z 轴，其正方向规定。
2. G04 X400表示。
G04 P400表示。
3.建立刀具半径补偿，使用指令或，取消刀具补偿的指令。
使用左刀补的依据是：沿着刀具的方向，判断在的左侧。
4．手动增量方式下以毫米为单位X100代表的单位移动距离为_______。
5．平面选择指令有_______、_______和_______电机。
7．数控机床操作模式中Auto含义是_____、EDIT含义是____、JOG含义是_______。
8．整圆的圆弧切削指令中不能采用来编程。
二、选择题（单选A、B或C、D，每题1分，共10分）1.我国于( )年开始研制数控机床,A) 1930 B)1947 C）1952 D) 19582.数控机床的旋转轴之一A轴是绕（）旋转的轴。
A) X轴 B) Y轴C) Z轴 D) W轴.5.在铣削一个XY平面上的圆弧时，圆弧起点在（30，0），终点在（-30，0），半径为50，圆弧起点到终点的旋转方向为顺时针，则铣削圆弧的指令为（）。
A）G17 G90 G03 X-30 Y0 R50 F50 B）G17 G90 G03 X-300 Y0 R-50 F50 C）G17 G90 G02 X-30 Y0 R-50 F50 D）G18 G90 G02 X30 Y0 R500 F50 6.数控系统中，（）指令在加工过程中是模态的。
A）G04 B）G27 C）G03 D）M007.数控编程时，应首先设定（）。
A）机床原点B）固定参考点C）机床坐标系 D）工件坐标系8．程序段G01G02G03G00X50.0Y70R30F70；中有效的G代码是（）。
A）G00 B）G01 C）G02 D）G039．数控车床的刀架离开工件的方向为其（）的正方向。
A) X轴B）Y轴C）Z轴 D）W轴.三、判断题（每题1分，共10分）1.（）对于增量式的位置反馈系统来说，没有返回参考点功能的数控机床就不能建立机床坐标系。
数控机床的机械结构
8.1 概 述
1-主轴电动机；2,3-伺服电动机
图8.1 HM-077数控车床传动系 统
7
主轴电动机1主要采 用变频电动机，主轴电 动机的动力通过带传动 传递至主轴 。
机床的Z向和X向进给 由两套伺服系统分别驱动， 伺服电动机3和2分别通过 同步齿形带传动滚珠丝杠 螺母副，实现床鞍和滑板 作纵向和横向运动。
27
8.2 数控机床的主传动系统
2.主轴轴承配置 ❖ 合理配置轴承可以提高主轴精度，降低温升，简化支承结 构。在数控机床上配置轴承时，前后轴承都应能承受径向 载荷，支承间距离要选择合理，并根据机床的实际情况配 置承受轴向力的轴承。 ❖ 滚动轴承的精度有E级(高级)、D级(精密级)、C级(特精 级)、B级(超精级)四种等级。
❖ 这就要求换刀时主轴必须准确停在某个径向位置上，保证 每次换刀时刀柄上的键槽对准主轴的端面键，为了满足主 轴准停这一功能要求而设置的装置称为主轴准停装置。
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8.2 数控机床的主传动系统
1-主轴；2-同步带；3-主轴电动机；4-永久磁铁；5-磁传感器
图8.16 电气控制式主轴准停装置
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8.2 数控机床的主传动系统
25
8.2 数控机床的主传动系统
❖ 要求主轴部件的精度要高，包括运动精度和安装刀具或夹 持工件的夹具的定位精度，要求主轴部件结构刚度要好， 要有较好的抗振性及热稳定性，因此数控机床主轴部件在 结构上要解决好主轴的支承、主轴内刀具自动装夹、主轴 的定向停止等问题。
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8.2 数控机床的主传动系统
1.主轴轴承
13
8.2 数控机床的主传动系统
8.2.2 主传动类型
★ 数控机床主传动可以分为无级变速、分段无级变速两种 传动方式。 ★ 分段无级变速传动方式通常采用在无级变速电动机之后 串联机械有级变速，以满足数控机床要求的宽调速范围和转 矩特性，如图8.4（a）所示。 ★ 无级变速传动方式电动机本身的调速就能够满足要求， 不用齿轮变速，如图8.4（b）、（c）、（d）所示。
数控车床维修应用知识考题(附答案)
导读●一、选择题（每题1分，共20分）●二、判断题（每题1分，共10分）●三、填空题（每题1分，共20分）●四、简答题（每题3分，共30分）●五、开放题（每题10分，共20分）数控车床维修应用知识考题一、选择题（每题1分，共20题）1. 数控车床的主轴运行异常可能是以下哪项原因导致的？A. 主轴电机故障B. 主轴轴承磨损C. 润滑系统故障D. 以上都是答案：D2. 数控车床的刀具寿命受哪项因素影响最大？A. 刀具材质B. 加工参数C. 加工环境D. 以上都是答案：D3. 数控车床的控制系统通常采用以下哪种数控方式？A. 开环控制B. 闭环控制C. 半闭环控制D. 以上均可答案：D4. 数控车床的精度受哪项因素影响最小？A. 温度变化B. 工件材质C. 滑轨间隙D. 电机性能答案：B5. 数控车床的伺服电机主要用于控制：A. 主轴旋转速度B. 进给速度和位置C. 冷却系统D. 刀具选择答案：B6. 数控车床的润滑系统故障会导致以下哪种现象？A. 工件加工质量下降B. 轴承过热C. 机床噪声增大D. 以上都是答案：D7. 数控车床的对刀操作是为了：A. 调整刀具位置以确定加工坐标系B. 校准工件表面平整度C. 选择加工路径D. 校正主轴中心答案：A8. 数控车床运行中，刀具断裂的常见原因是：A. 刀具进给速度过高B. 刀具切削深度过大C. 刀具材质不适合加工材料D. 以上都是答案：D9. 数控车床的加工程序采用的语言通常是：A. C语言B. G代码C. PythonD. Java答案：B10. 数控车床主轴运行时振动剧烈可能是由于：A. 主轴电机未对中B. 主轴轴承间隙过大C. 主轴不平衡D. 以上都是答案：D11. 数控车床的切削液主要用于：A. 冷却刀具和工件B. 清理加工废屑C. 减少切削摩擦D. 以上都是答案：D12. 数控车床的常见主轴传动方式是：A. 齿轮传动B. 带传动C. 直接传动D. 以上都是答案：D13. 数控车床滑轨的精度下降主要是由于：A. 滑轨磨损B. 润滑不足C. 长期未保养D. 以上都是答案：D14. 数控车床的定位精度检测一般采用以下哪种设备？A. 游标卡尺B. 光栅尺C. 万能量角器D. 千分表答案：B15. 数控车床的刀库换刀不准确，可能是以下原因：A. 刀具编码错误B. 刀库定位装置故障C. 刀具夹持不紧D. 以上都是答案：D16. 数控车床加工零件尺寸超差的可能原因是：A. 对刀错误B. 加工程序编写错误C. 丝杠间隙过大D. 以上都是答案：D17. 数控车床的冷却系统常见故障是：A. 冷却液不足B. 冷却液泵堵塞C. 冷却液管路漏液D. 以上都是答案：D18. 数控车床的X轴进给异常可能是以下哪项导致的？A. 滑轨润滑不足B. X轴伺服电机故障C. 丝杠螺母磨损D. 以上都是答案：D19. 数控车床加工表面粗糙度过大的原因可能是：A. 刀具磨损B. 主轴运行不平稳C. 加工参数设置不当D. 以上都是答案：D20. 数控车床的断屑性能主要与以下哪个因素有关？A. 切削速度B. 切削深度C. 切削进给率D. 以上都是答案：D二、判断题（10题，每题1分，共10分）1. 数控车床的主轴通常由伺服电机驱动。
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
电子科技大学22春“机电一体化技术”《数控技术》作业考核题库高频考点版(参考答案)试题号1
电子科技大学22春“机电一体化技术”《数控技术》作业考核题库高频考点版（参考答案）一.综合考核(共50题)1.指令字G96、G97后面的转速的单位分别为()A、m/min，r/minB、r/min，m/minC、m/min，m/minD、r/min，r/min参考答案：A2.滚珠丝杠预紧的目的是()。
A.增加阻尼比，提高抗振性B.提高运动平稳性C.消除轴向间隙和提高传动刚度D.加大摩擦力，使系统能自锁参考答案：C3.编程的一般步骤的第一步是()。
A.制定加工工艺B.计算轨迹点C.编写零件程序D.输入程序参考答案：A4.编制数控铣床程序时，调换铣刀、工件夹紧和松开等属于()，应编入程序。
A.工艺参数B.运动轨迹和方向C.辅助动作D.运动参数5.各类数控铣床均不采用()电机作为主轴驱动电机。
A、直流伺服B、交流伺服C、步进D、交流参考答案：C6.数控机床切削精度检验()，对机床几何精度和定位精度的一项综合检验。
A.又称静态精度检验，是在切削加工条件下B.又称动态精度检验，是在空载条件下C.又称动态精度检验，是在切削加工条件下D.又称静态精度检验，是在空载条件下参考答案：C7.数控机床开机时一般要进行回参考点操作，其目的是()。
A.建立相对坐标系B.建立机床坐标系C.建立工件坐标系D.建立局部坐标系参考答案：B8.滚珠丝杠副消除轴向间隙的目的主要是()。
A.高反向传动精度B.提高使用寿命C.少摩擦力矩D.增大驱动力矩参考答案：A在数控机床验收中，以下的检测属于机床几何精度检查的是()。
A.联接器紧固检查B.箱体调头镗孔同轴度C.回转原点的返回精度D.主轴轴向跳动参考答案：D10.数控机床的组成为：输入输出设备、数控装置、测量反馈装置和机床本体和()A、伺服系统B、交换系统C、加工系统D、辅助系统参考答案：A11.数控编程指令G42代表()。
A.刀具半径左补偿B.刀具半径右补偿C.刀具半径补偿撤销D.刀具半径上补偿参考答案：B12.为了保证数控机床能满足不同的工艺要求，并能够获得最佳切削速度，主传动系统的要求是()。