数控设计基本知识.ppt

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1、第一章第一章 数控设备基本知识数控设备基本知识第一节数控机床概述第一节数控机床概述第二节第二节 几种基本的传动几种基本的传动第三节第三节 数控编程基础数控编程基础第四节数控编程的内容与步骤第四节数控编程的内容与步骤第五节数控系统的基本功能代码第五节数控系统的基本功能代码第一节数控机床概述第一节数控机床概述 一、数控机床的组成一、数控机床的组成 数控机床的种类繁多，但从组成一台完整的数控机床来讲数控机床的种类繁多，但从组成一台完整的数控机床来讲，它由信息输入装置、数控装置、伺服系统、机床本体以及，它由信息输入装置、数控装置、伺服系统、机床本体以及辅助装置组成。如辅助装置组成。如图图1-1所示，图

2、中实线部分为开环系统，所示，图中实线部分为开环系统，如果加上虚线部分的测量装置，并反馈到数控装置，就构成如果加上虚线部分的测量装置，并反馈到数控装置，就构成厂闭环系统。厂闭环系统。 1.信息输入装置信息输入装置 信息输入装置就是将信息输入装置就是将NC程序代码读入数控装置，它可以程序代码读入数控装置，它可以是光电阅读机、磁带机或一个是光电阅读机、磁带机或一个下一页返回第一节数控机床概述第一节数控机床概述接口。光电阅读机将穿孔带上的代码信息或磁带阅读机将磁接口。光电阅读机将穿孔带上的代码信息或磁带阅读机将磁带上的信息读入数控装置。目前一般都采用微处理器数控装带上的信息读入数控装置。目前一般都采用

3、微处理器数控装置，它有专用接口，可以直接接收外界计算机中的置，它有专用接口，可以直接接收外界计算机中的NC程序代程序代码信息。码信息。 2.数控装置数控装置 数控装置是数控机床的控制中心，能对数控装置是数控机床的控制中心，能对NC代码信息进行代码信息进行识别、储存和插补运算，并且输出相应的指令脉冲以驭动伺识别、储存和插补运算，并且输出相应的指令脉冲以驭动伺服系统，进而控制机床动作。在计算机数控机床中，由于计服系统，进而控制机床动作。在计算机数控机床中，由于计算机本身就含有运算器、控制器等单元，因此其数控装置的算机本身就含有运算器、控制器等单元，因此其数控装置的作用由一台专用计算机来完成。作用由

4、一台专用计算机来完成。 上一页 下一页返回第一节数控机床概述第一节数控机床概述3.伺服系统伺服系统 伺服系统接受来自数控装置的脉冲信号并且转换为机床移伺服系统接受来自数控装置的脉冲信号并且转换为机床移动部件的运动，加工出符合图纸要求的零件。因此，伺服系动部件的运动，加工出符合图纸要求的零件。因此，伺服系统的性能是决定机床的加工精度、表面质量和生产率的主要统的性能是决定机床的加工精度、表面质量和生产率的主要因素之一。每个脉冲信号使机床移动部件产生的位移量叫做因素之一。每个脉冲信号使机床移动部件产生的位移量叫做脉冲当量脉冲当量(数控机床常用的脉冲当量为数控机床常用的脉冲当量为0. 001 mm一一

5、0. O1mm)。 伺服系统包括驭动装置和执行机构两大部分。目前大都采伺服系统包括驭动装置和执行机构两大部分。目前大都采用直流伺服电机或交流伺服电机作为执行机构，这些电机均用直流伺服电机或交流伺服电机作为执行机构，这些电机均带有光电编码器等位置测量元件和测速发电机等速度测量元带有光电编码器等位置测量元件和测速发电机等速度测量元件。各种执行机构由相应的驭动装置驭动。步进电机驭动只件。各种执行机构由相应的驭动装置驭动。步进电机驭动只在经济型或简易在经济型或简易NC机床上采用。机床上采用。 上一页 下一页返回第一节数控机床概述第一节数控机床概述4.检测反馈装置检测反馈装置 检测反馈装置是将运动部件的

6、实际位移、速度及当前的环检测反馈装置是将运动部件的实际位移、速度及当前的环境境(温度、摩擦力和切削力等因素的变化温度、摩擦力和切削力等因素的变化)参数加以检测，转参数加以检测，转变为电信号后反馈给数控装置，通过比较得出实际运动与指变为电信号后反馈给数控装置，通过比较得出实际运动与指令运动的误差。这时发出误差指令，纠正所产生的误差。反令运动的误差。这时发出误差指令，纠正所产生的误差。反馈装置可以有效地改善系统的动态特性，提高零件的加工精馈装置可以有效地改善系统的动态特性，提高零件的加工精度。度。 5.机床本体机床本体 机床本体是数控机床加工运动的实际执行部件，主要包括机床本体是数控机床加工运动的

7、实际执行部件，主要包括主运动部件、进给运动执行部件、工作台、拖板及其部件、主运动部件、进给运动执行部件、工作台、拖板及其部件、床身立柱等支撑部件。对机床本体的要求是床身立柱等支撑部件。对机床本体的要求是:应有足够的刚度应有足够的刚度、抗振性、热变形小和足够的精度。、抗振性、热变形小和足够的精度。 除上述五个部分外，数控机床还有一些辅助装置和附属设除上述五个部分外，数控机床还有一些辅助装置和附属设备，如电器、液压、气压系统与冷却、排屑、润滑、照明、备，如电器、液压、气压系统与冷却、排屑、润滑、照明、储运等装置以及编程机、对刀仪等。储运等装置以及编程机、对刀仪等。上一页 下一页返回第一节数控机床概

8、述第一节数控机床概述二、数控机床的分类二、数控机床的分类 数控机床的品种规格很多，可以按多种原则进行分类。归数控机床的品种规格很多，可以按多种原则进行分类。归纳起来，常用以下纳起来，常用以下4种方法进行分类。种方法进行分类。 1.按照运动方式分类按照运动方式分类 (1)点位控制数控机床这类机床的加工移动部件只能实现点位控制数控机床这类机床的加工移动部件只能实现从一个位置到另一个位置的精确移动，在移动途中不进行加从一个位置到另一个位置的精确移动，在移动途中不进行加工。为了在精确定位基础上有尽可能高的生产率，两相关点工。为了在精确定位基础上有尽可能高的生产率，两相关点之间的移动先是以快速移动接近定

9、位点，然后降速之间的移动先是以快速移动接近定位点，然后降速1一一3级，级，再慢慢靠近，以保证加工精度。再慢慢靠近，以保证加工精度。 图图1-2是点位控制示意图，主要应用于数控坐标锁床、数是点位控制示意图，主要应用于数控坐标锁床、数控钻床、数控冲床、数控测量机和数控点焊机等。控钻床、数控冲床、数控测量机和数控点焊机等。 (2)点位直线控制数控机床这类数控机床的加工移动部件点位直线控制数控机床这类数控机床的加工移动部件不仅要实现从一个位置到不仅要实现从一个位置到上一页 下一页返回第一节数控机床概述第一节数控机床概述另一个位置的精确移动，且能实现平行于坐标轴的直线切削另一个位置的精确移动，且能实现平

10、行于坐标轴的直线切削加工运动及沿坐标轴呈加工运动及沿坐标轴呈45的直线切削加工，但不能沿任意的直线切削加工，但不能沿任意斜率的直线进行切削加工。斜率的直线进行切削加工。 图图1-3为点位直线控制示意图，主要应用于数控车床、数为点位直线控制示意图，主要应用于数控车床、数控锁铣床等。控锁铣床等。 (3)轮廓控制数控机床这类数控机床能够同时控制轮廓控制数控机床这类数控机床能够同时控制2 -5个坐个坐标轴联动，加工形状复杂的零件，它不仅控制机床移动部件标轴联动，加工形状复杂的零件，它不仅控制机床移动部件的起点与终点坐标，而且控制整个加工过程中每一点的速度的起点与终点坐标，而且控制整个加工过程中每一点的

11、速度与位移量。例如在铣床上进行曲线圆弧切削及复杂曲面切削与位移量。例如在铣床上进行曲线圆弧切削及复杂曲面切削时，就需要用这种控制方式。时，就需要用这种控制方式。 图图1-4为轮廓控制示意图，主要应用于数控铣床、数控凸为轮廓控制示意图，主要应用于数控铣床、数控凸轮磨床。轮磨床。上一页 下一页返回第一节数控机床概述第一节数控机床概述2.按工艺用途分类按工艺用途分类(1)金属切削类数控机床这类数控机床与传统的普通金属切金属切削类数控机床这类数控机床与传统的普通金属切削机床品种一样，有数控车、铣、销、钻、磨床等。每一种削机床品种一样，有数控车、铣、销、钻、磨床等。每一种又有很多品种，如数控铣床中还有立

12、铣、卧铣、工具铣、龙又有很多品种，如数控铣床中还有立铣、卧铣、工具铣、龙门铣等。门铣等。 切削类数控机床发展最早、种类繁多。在普通数控机床的切削类数控机床发展最早、种类繁多。在普通数控机床的基础上加装一个刀库基础上加装一个刀库(可容纳可容纳10一一100多把刀具多把刀具)和自动换和自动换刀装置，即为加工中心机床，零件在一次装夹后，便可进行刀装置，即为加工中心机床，零件在一次装夹后，便可进行铣、销、钻、铰、攻螺纹等多工序加工。铣、销、钻、铰、攻螺纹等多工序加工。上一页 下一页返回第一节数控机床概述第一节数控机床概述 (2)金属成型数控机床这类数控机床有数控折弯机、数控组金属成型数控机床这类数控机

13、床有数控折弯机、数控组合冲床、数控弯管机和数控回转头压力机等。合冲床、数控弯管机和数控回转头压力机等。 (3)数控特种加工机床这类数控机床有数控电火花加工机数控特种加工机床这类数控机床有数控电火花加工机床、数控线切割机床、数控火焰切割机和数控激光切割机床床、数控线切割机床、数控火焰切割机和数控激光切割机床等。等。 此外，在非加工中也大量采用厂数控技术，如数控装配机此外，在非加工中也大量采用厂数控技术，如数控装配机、多坐标测量机和工业机器人等。、多坐标测量机和工业机器人等。图图1-5、图图1-6、图图1-7是三种数控机床的外形图。是三种数控机床的外形图。上一页 下一页返回第一节数控机床概述第一节

14、数控机床概述 3.按数控系统的功能水平分类按数控系统的功能水平分类 按数控系统的功能水平可以把数控系统分为高、中、低三按数控系统的功能水平可以把数控系统分为高、中、低三档。这种分法没有明确的定义和确切的界限。数控系统档。这种分法没有明确的定义和确切的界限。数控系统(或数或数控机床控机床)的水平高低由主要技术参数、功能指标和关键部件的的水平高低由主要技术参数、功能指标和关键部件的功能水平来确定。功能水平来确定。 (1)低档机床也称经济型数控机床。其特点是根据实际的低档机床也称经济型数控机床。其特点是根据实际的使用要求，合理地简化系统，以降低产品价格。目前，我国使用要求，合理地简化系统，以降低产品

15、价格。目前，我国把由单片机或单板机与步进电机组成的数控系统和功能简单把由单片机或单板机与步进电机组成的数控系统和功能简单、价格低的系统称为经济型数控系统。主要用于车床、线切、价格低的系统称为经济型数控系统。主要用于车床、线切割机床以及旧机床的数控化改造等。割机床以及旧机床的数控化改造等。上一页 下一页返回第一节数控机床概述第一节数控机床概述 这类机床的技术指标通常为这类机床的技术指标通常为:脉冲当量脉冲当量0. O1一一0. OO5mm，快进速度，快进速度4-10m/min步进电机驭动，用数码步进电机驭动，用数码管或简单管或简单CRT显示，主显示，主CPU一般为一般为8位或者位或者16位。位。

16、 (2)中档数控机床其技术指标常为中档数控机床其技术指标常为:脉冲当量脉冲当量0. 005 - 0. 001 mm .24m/min，伺服系统为半闭环直流或交流伺服，伺服系统为半闭环直流或交流伺服系统，有较齐全的系统，有较齐全的CRT显示，图形，人机对话，自诊断等，显示，图形，人机对话，自诊断等，主主CPU一般为一般为16位或位或32位。位。 (3)高档数控机床其技术指标常为高档数控机床其技术指标常为:脉冲当量脉冲当量0. 001 -0. 0001 mm，开环快进速度，开环快进速度100m/min，伺服系统为闭环，伺服系统为闭环的直流或交流伺服系统，的直流或交流伺服系统，C RT显示除具备中档

17、的功能外，还显示除具备中档的功能外，还具有三维图形显示等，具有三维图形显示等，CPU一般为一般为32位或位或64位。位。上一页 下一页返回第一节数控机床概述第一节数控机床概述 4.按控制方式分类按控制方式分类 (1)开环控制系统就是不带反馈装置的控制系统。通常使开环控制系统就是不带反馈装置的控制系统。通常使用步进电机或功率步进电机作为执行机构，数控装置输出的用步进电机或功率步进电机作为执行机构，数控装置输出的脉冲通过环形分配器和驭动电路，不断改变供电状态，使脉冲通过环形分配器和驭动电路，不断改变供电状态，使步进电机转过相应的步距角，再经过减速齿轮带动丝杠旋转步进电机转过相应的步距角，再经过减速

18、齿轮带动丝杠旋转，最后转换为移动部件的直线位移。移动部件的移动速度与，最后转换为移动部件的直线位移。移动部件的移动速度与位移量是由输入脉冲的频率和脉冲数所决定的。位移量是由输入脉冲的频率和脉冲数所决定的。图图1-8为典为典型的开环控制系统框图。型的开环控制系统框图。上一页 下一页返回第一节数控机床概述第一节数控机床概述 (2)半闭环控制系统就是在伺服电机输出端或丝杠轴端装有半闭环控制系统就是在伺服电机输出端或丝杠轴端装有角位移检测装置角位移检测装置(如感应同步器或光电编码器等如感应同步器或光电编码器等)，通过测量角位移，间接地，通过测量角位移，间接地检测移动部件的直线位移，然后反馈到数控装置中

19、。由于角检测移动部件的直线位移，然后反馈到数控装置中。由于角位移检测装置比直线位移检测装置结构简单，安装方便，因位移检测装置比直线位移检测装置结构简单，安装方便，因此配有精密滚珠丝杠和齿轮的半闭环系统应用比较广泛。此配有精密滚珠丝杠和齿轮的半闭环系统应用比较广泛。图图1-9为半闭环控制系统框图。为半闭环控制系统框图。 上一页 下一页返回第一节数控机床概述第一节数控机床概述 (3)闭环控制系统就是在数控机床移动部件上直接装有直线闭环控制系统就是在数控机床移动部件上直接装有直线位置检测装置，且将测量到的实际位移值反馈到数控装置中位置检测装置，且将测量到的实际位移值反馈到数控装置中，与输入指令的位移

20、值进行比较，用差值进行补偿，使移动，与输入指令的位移值进行比较，用差值进行补偿，使移动部件按实际需要的位移量运动，最终实现移动部件的确定位部件按实际需要的位移量运动，最终实现移动部件的确定位。 从理论上讲，闭环系统的运动精度主要取决于检测装置的从理论上讲，闭环系统的运动精度主要取决于检测装置的精度，而与传动链的误差无关精度，而与传动链的误差无关;但由于该系统受进给丝杠的拉但由于该系统受进给丝杠的拉压刚度、扭转刚度、摩擦阻尼特性和间隙等非线性因素的影压刚度、扭转刚度、摩擦阻尼特性和间隙等非线性因素的影响，给测试工作带来很大的困难。若各种参数匹配不适当，响，给测试工作带来很大的困难。若各种参数匹配

21、不适当，会引起系统振荡，造成系统工作不稳定，影响定位精度，所会引起系统振荡，造成系统工作不稳定，影响定位精度，所以闭环控制系统安装调试非常复杂，一定程度上限制厂对其以闭环控制系统安装调试非常复杂，一定程度上限制厂对其更广泛的应用。更广泛的应用。图图1-10为闭环控制系统框图。为闭环控制系统框图。上一页 下一页返回第一节数控机床概述第一节数控机床概述三、数控机床的工作原理三、数控机床的工作原理 在数控机床上加工零件，就是将加工过程所需的各种操作在数控机床上加工零件，就是将加工过程所需的各种操作(如主轴转速变速、机床开停、松夹工件、进退刀具、选择刀如主轴转速变速、机床开停、松夹工件、进退刀具、选择

22、刀具、供给冷却液等具、供给冷却液等)步骤，刀具与工件之间的相对位移量都包步骤，刀具与工件之间的相对位移量都包括在零件数控加工程序中，然后通过传送装置将信息送入专括在零件数控加工程序中，然后通过传送装置将信息送入专用的或通用的计算机中，计算机对输入的信息进行处理与运用的或通用的计算机中，计算机对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，算，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，使机床自动加工出所需要的工件。使机床自动加工出所需要的工件。上一页 下一页返回第一节数控机床概述第一节数控机床概述四、数控机床的发展四、数控机床的发展1.智能化智能化在现代数控系统

23、中，引进了自适应技术。自适应控制在现代数控系统中，引进了自适应技术。自适应控制(Adaptive Conltol, AC)技术是调节加工过程中所测得技术是调节加工过程中所测得的工作状态特性，且能使切削过程达到并且维持最佳状态的的工作状态特性，且能使切削过程达到并且维持最佳状态的技术。在加工过程中，存在如工件毛坯余量不均、材料硬度技术。在加工过程中，存在如工件毛坯余量不均、材料硬度不一致、刀具磨损、工件变形、机床热变形、化学亲和力、不一致、刀具磨损、工件变形、机床热变形、化学亲和力、切削液的钻度等大约切削液的钻度等大约30余种变量，它们直接影响加工效果。余种变量，它们直接影响加工效果。而自适应控

24、制技术则能根据切削条件的变化，自动调整并保而自适应控制技术则能根据切削条件的变化，自动调整并保持最佳工作状态，从而达到很高的加工精度、较小的表面粗持最佳工作状态，从而达到很高的加工精度、较小的表面粗糙度，同时也能提高刀具的使用寿命和设备的生产效率。糙度，同时也能提高刀具的使用寿命和设备的生产效率。上一页 下一页返回第一节数控机床概述第一节数控机床概述2.高速化高速化(1)选用高速微处理器选用高速微处理器(2)提高多轴控制水平提高多轴控制水平(3)配置高速、功能强大的可编程序控制器配置高速、功能强大的可编程序控制器(PLC)3.多功能多功能(1)具有多种监控、检测及补偿功能具有多种监控、检测及补

25、偿功能 (2)彩色彩色CRT图形显示图形显示 (3)人机对话功能借助人机对话功能借助 (4)自诊断功能现自诊断功能现 (5)很强的通信功能很强的通信功能上一页 下一页返回第一节数控机床概述第一节数控机床概述 4.多机控制系统多机控制系统 (1)计算机直接数控系统计算机直接数控系统(DNC)(2)柔性制造系统柔性制造系统(FMS)图图1-11是一种较典型的是一种较典型的FMS结构结构枢图。枢图。 (3)计算机集成制造系统计算机集成制造系统CIMS计算机集成制造系统计算机集成制造系统CIMS 是通过计算机及其软件，将工厂生产和经营的全部活动是通过计算机及其软件，将工厂生产和经营的全部活动(包括包括

26、市场调研、生产决策、生产计划、生产管理、产品开发、产市场调研、生产决策、生产计划、生产管理、产品开发、产品设计、加工制造、质量检验及销售经营等品设计、加工制造、质量检验及销售经营等)与整个生产过程与整个生产过程有关的物料流与信息流实现计算机系统的管理，如有关的物料流与信息流实现计算机系统的管理，如图图1-12所示。所示。上一页 下一页返回第一节数控机床概述第一节数控机床概述5.高可靠性高可靠性(1)提高数控系统的硬件质量提高数控系统的硬件质量(2)模块化、标准化和通用化模块化、标准化和通用化 6.高精度化高精度化 (1)采用高精度的脉冲当量从提采用高精度的脉冲当量从提 (2)采用交流数字伺服系

27、统采用采用交流数字伺服系统采用 (3)前馈控制前馈控制 (4)机床静止摩擦的非线性控制机床静止摩擦的非线性控制上一页返回第二节第二节 几种基本的传动几种基本的传动一、齿轮传动副一、齿轮传动副 齿轮传动副的原理和特点在机械原理和机械零件课程中已齿轮传动副的原理和特点在机械原理和机械零件课程中已经讲过，本书不再叙述。数控机床的电动机转速较高，而机经讲过，本书不再叙述。数控机床的电动机转速较高，而机械系统驭动的工作台的移动速度有时不能太高，变换范围也械系统驭动的工作台的移动速度有时不能太高，变换范围也不能太大，故往往采用齿轮装置将电动机输出轴的高转速低不能太大，故往往采用齿轮装置将电动机输出轴的高转

28、速低转矩换成为负载轴所要求的低转速高转矩。数控机床要求传转矩换成为负载轴所要求的低转速高转矩。数控机床要求传动装置有高的传动精度、高的稳定性和响应速度。而在齿轮动装置有高的传动精度、高的稳定性和响应速度。而在齿轮传动中，由于齿侧间隙的存在，造成进给运动反向时产生反传动中，由于齿侧间隙的存在，造成进给运动反向时产生反向死区，不能准确执行系统指令，影响机床加工精度。向死区，不能准确执行系统指令，影响机床加工精度。下一页返回第二节第二节 几种基本的传动几种基本的传动 1.斜齿圆柱齿轮传动中间隙的消除斜齿圆柱齿轮传动中间隙的消除 (1)轴向压簧调整法轴向压簧调整法图图1-13中两个薄片齿轮中两个薄片齿

29、轮1和和2是用键是用键滑套在轴滑套在轴5上，调整螺母上，调整螺母4可调整弹簧可调整弹簧3对齿轮对齿轮2的轴向压力的轴向压力。但这种结构轴向尺寸较大，结构不紧凑。它多用于小负载。但这种结构轴向尺寸较大，结构不紧凑。它多用于小负载，并要求自动补偿齿隙的传动。，并要求自动补偿齿隙的传动。 (2)轴向垫片调整法轴向垫片调整法图图1-14中宽齿轮同时与两个相同的中宽齿轮同时与两个相同的薄片齿轮啮合，薄片齿轮用平键和轴连接，互相不能相对转薄片齿轮啮合，薄片齿轮用平键和轴连接，互相不能相对转动。加工时两齿轮拼装在一起加工，同时在两齿轮之间加入动。加工时两齿轮拼装在一起加工，同时在两齿轮之间加入垫片，并保持键

30、槽确定的装配位置。装配时，将垫片厚度减垫片，并保持键槽确定的装配位置。装配时，将垫片厚度减少或增加少或增加dt，然后再拧紧螺母，使两齿轮的螺旋线产生错位，然后再拧紧螺母，使两齿轮的螺旋线产生错位。齿轮分别与宽齿轮的左右侧面紧贴并消除啮合侧隙。齿轮分别与宽齿轮的左右侧面紧贴并消除啮合侧隙。上一页 下一页返回第二节第二节 几种基本的传动几种基本的传动 2.直齿圆柱齿轮传动中间隙的消除直齿圆柱齿轮传动中间隙的消除 (1)双片薄齿轮错齿调整法一对相啮合的圆柱齿轮中，一双片薄齿轮错齿调整法一对相啮合的圆柱齿轮中，一个齿轮是较宽的宽齿轮，而另一个齿轮是由两个相同齿数和个齿轮是较宽的宽齿轮，而另一个齿轮是由

31、两个相同齿数和模数的两个薄片齿轮套装在一起组合而成的。在齿轮啮合时模数的两个薄片齿轮套装在一起组合而成的。在齿轮啮合时，使其中一个薄片齿轮的轮齿左侧，使其中一个薄片齿轮的轮齿左侧(或右侧或右侧)工作面和另一个工作面和另一个薄片齿轮轮齿右侧薄片齿轮轮齿右侧(或左侧或左侧)工作面，分别与宽齿轮的一个齿工作面，分别与宽齿轮的一个齿沟槽的两侧齿面工作面同时紧密接触，从而达到消除齿轮啮沟槽的两侧齿面工作面同时紧密接触，从而达到消除齿轮啮合齿侧间隙的目的。合齿侧间隙的目的。上一页 下一页返回第二节第二节 几种基本的传动几种基本的传动图图1-15为周向拉簧式调整法。图中两薄片齿轮为周向拉簧式调整法。图中两薄

32、片齿轮1和和2各开有各开有圆弧槽，分别装在齿轮圆弧槽，分别装在齿轮1和和2的凸耳的凸耳4上，在拉簧上，在拉簧3的作用下的作用下，使两个薄片齿轮错位啮合侧隙。这种方式下弹簧拉力不能，使两个薄片齿轮错位啮合侧隙。这种方式下弹簧拉力不能调节。槽中弹簧调节。槽中弹簧3两端，从而消除齿轮两端，从而消除齿轮上一页 下一页返回第二节第二节 几种基本的传动几种基本的传动 图图1-16为可调拉簧式调整法。在齿轮为可调拉簧式调整法。在齿轮2上装有凸耳上装有凸耳7,齿轮齿轮1上开有凸耳上开有凸耳7的运动空间，拉簧的运动空间，拉簧8的一端钩在凸耳的一端钩在凸耳7上的调节上的调节螺钉螺钉5上，另一端钩在装于齿轮上，另一

33、端钩在装于齿轮1上的凸耳上的凸耳4上，在拉簧的作上，在拉簧的作用下，两齿轮用下，两齿轮1和和2发生错位，从而消除齿轮啮合侧隙。此种发生错位，从而消除齿轮啮合侧隙。此种方式与图方式与图1-15不同的是，弹簧拉力的大小可由螺母不同的是，弹簧拉力的大小可由螺母6和调节和调节螺钉螺钉5来调整。来调整。 (2)偏心套调整法如偏心套调整法如图图1-17所示，电动机通过偏心套与所示，电动机通过偏心套与箱体连接，转动偏心套就能调整两啮合齿轮的中心距，从而箱体连接，转动偏心套就能调整两啮合齿轮的中心距，从而消除齿侧间隙。此法调整简单，但只能补偿齿厚误差与中心消除齿侧间隙。此法调整简单，但只能补偿齿厚误差与中心距

34、误差引起的齿隙，不能补偿偏心误差引起的齿隙，而且齿距误差引起的齿隙，不能补偿偏心误差引起的齿隙，而且齿轮磨损后不能自动消除间隙。轮磨损后不能自动消除间隙。上一页 下一页返回第二节第二节 几种基本的传动几种基本的传动(3)采用变齿厚圆柱齿轮传动如采用变齿厚圆柱齿轮传动如图图1-18所示，变齿厚齿轮在所示，变齿厚齿轮在轴向厚度稍微变化，通过垫片轴向厚度稍微变化，通过垫片3进行轴向相对位置调整可以进行轴向相对位置调整可以消除齿隙。消除齿隙。 3.齿轮齿条传动中间隙的消除齿轮齿条传动中间隙的消除 如果工作台行程很长如果工作台行程很长(如龙门铣床如龙门铣床)，通常采用齿轮齿条来，通常采用齿轮齿条来实现进

35、给驭动。当机床额定工作载荷较小时，可采用类似于实现进给驭动。当机床额定工作载荷较小时，可采用类似于圆柱齿轮传动中的双薄片齿轮错齿法来消除啮合侧隙圆柱齿轮传动中的双薄片齿轮错齿法来消除啮合侧隙;当机床当机床额定载荷较大时，则采用额定载荷较大时，则采用图图1-19所示的结构来消除啮合侧所示的结构来消除啮合侧隙。隙。 齿轮齿轮4和齿轮和齿轮5分别与齿条分别与齿条6相啮合，且用预紧装置相啮合，且用预紧装置7在齿在齿轮轮1上预加载荷，通过齿轮上预加载荷，通过齿轮1使其左、右相啮合的齿轮使其左、右相啮合的齿轮2和和3向外伸张，则齿轮向外伸张，则齿轮4和和5也同时向外伸张，使两个齿轮不同侧也同时向外伸张，使

36、两个齿轮不同侧齿面与齿条齿面与齿条6上的不同侧齿面啮合接触，从而消除齿侧间隙上的不同侧齿面啮合接触，从而消除齿侧间隙。上一页 下一页返回第二节第二节 几种基本的传动几种基本的传动4.圆锥齿轮传动中间隙的消除圆锥齿轮传动中间隙的消除(1)周向弹簧调整法周向弹簧调整法 图图1-20是两个啮合的锥齿轮，其中一是两个啮合的锥齿轮，其中一个做成大小两片个做成大小两片1和和2在大片上开有周向圆弧槽，在小片在大片上开有周向圆弧槽，在小片2上上制有凸爪制有凸爪6,凸爪凸爪6伸入大片的圆弧槽中，弹簧伸入大片的圆弧槽中，弹簧4一端顶在凸爪一端顶在凸爪6上，另一端顶在镶块上，另一端顶在镶块3上。止动螺钉上。止动螺钉

37、5在安装时用，安装完在安装时用，安装完毕就卸去。在弹簧力的作用下，使大片毕就卸去。在弹簧力的作用下，使大片1和小片和小片2稍稍错开，稍稍错开，达到消除啮合间隙的目的。达到消除啮合间隙的目的。 上一页 下一页返回第二节第二节 几种基本的传动几种基本的传动(2)轴向压簧调整法轴向压簧调整法图图1-21是相互啮合的一对圆锥齿轮，其是相互啮合的一对圆锥齿轮，其中一个在轴向压簧作用下，轴向始终保持与被啮合齿轮处于中一个在轴向压簧作用下，轴向始终保持与被啮合齿轮处于顶紧状态，所以能够消除并补偿齿侧间隙。这种结构用于小顶紧状态，所以能够消除并补偿齿侧间隙。这种结构用于小负载、并要求自动补偿齿侧间隙的场合。负

38、载、并要求自动补偿齿侧间隙的场合。 5. 蜗轮蜗杆传动中间隙的消除蜗轮蜗杆传动中间隙的消除 数控机床的进给运动是回转运动时数控机床的进给运动是回转运动时(如数控滚齿机分度工如数控滚齿机分度工作台等作台等)，其最后的传动执行件大多数采用大降速比的蜗轮蜗，其最后的传动执行件大多数采用大降速比的蜗轮蜗杆传动。消除蜗轮蜗杆传动间隙常用如下两种方法。杆传动。消除蜗轮蜗杆传动间隙常用如下两种方法。上一页 下一页返回第二节第二节 几种基本的传动几种基本的传动 (1)双蜗杆传动用两个蜗杆同时传动一个蜗轮，其中一个蜗双蜗杆传动用两个蜗杆同时传动一个蜗轮，其中一个蜗杆相对另一个蜗杆转动或产生轴向移动，以实现啮合间

39、隙的杆相对另一个蜗杆转动或产生轴向移动，以实现啮合间隙的调整。但制造成本高，传动效率低，且调整不当时易啃坏齿调整。但制造成本高，传动效率低，且调整不当时易啃坏齿面。面。 双蜗杆传动中的蜗杆布置双蜗杆传动中的蜗杆布置:蜗杆可以平行布置也可以垂直蜗杆可以平行布置也可以垂直布置。布置。图图1-22为平行布置的双蜗杆传动原理图。调整时，为平行布置的双蜗杆传动原理图。调整时，可以通过调位联轴器可以通过调位联轴器5，单独转动蜗杆，单独转动蜗杆3,调整和消除传动问调整和消除传动问隙隙;也可通过配置磨垫片，使蜗杆也可通过配置磨垫片，使蜗杆3轴向移动，消除传动间隙轴向移动，消除传动间隙。这种结构通常用于大型数控

40、回车工作台。这种结构通常用于大型数控回车工作台。上一页 下一页返回第二节第二节 几种基本的传动几种基本的传动 (2)采用双导程蜗杆传动采用双导程蜗杆传动图图1-23为双导程蜗杆轴向剖面齿为双导程蜗杆轴向剖面齿形图。它的特点是蜗杆石左齿面轴向节距不等。形图。它的特点是蜗杆石左齿面轴向节距不等。二、导轨副二、导轨副 机床导轨主要用来支承和引导运动部件沿一定轨道运动。机床导轨主要用来支承和引导运动部件沿一定轨道运动。在导轨副中，运动的一方称运动导轨，不动的一方称支承导在导轨副中，运动的一方称运动导轨，不动的一方称支承导轨。轨。 数控机床常用的导轨有滚动导轨、滑动导轨和静压导轨三数控机床常用的导轨有滚

41、动导轨、滑动导轨和静压导轨三种。种。上一页 下一页返回第二节第二节 几种基本的传动几种基本的传动 1.滑动导轨滑动导轨 滑动导轨与滚动导轨相比较，其结构简单，制造方便，刚滑动导轨与滚动导轨相比较，其结构简单，制造方便，刚度好，抗振性高，因此在数控机床上应用也比较广，但存在度好，抗振性高，因此在数控机床上应用也比较广，但存在静摩擦系数大，且动摩擦系数随速度变化而变化，摩擦磨损静摩擦系数大，且动摩擦系数随速度变化而变化，摩擦磨损大，低速大，低速(1-60 mm/ min)时易呈现爬行现象而降低运动时易呈现爬行现象而降低运动部件的定位精度。部件的定位精度。 为提高滑动导轨的耐磨性和改善低速爬行的摩擦

42、特性，在为提高滑动导轨的耐磨性和改善低速爬行的摩擦特性，在现代数控机床上，常使用塑料滑动导轨。即用铸铁一塑料、现代数控机床上，常使用塑料滑动导轨。即用铸铁一塑料、镶钢一塑料滑动导轨代替传统的铸铁一铸铁、铸铁一镶钢导镶钢一塑料滑动导轨代替传统的铸铁一铸铁、铸铁一镶钢导轨。塑料导轨副中短的为动导轨，长的支承导轨为铸铁或钢轨。塑料导轨副中短的为动导轨，长的支承导轨为铸铁或钢质。质。上一页 下一页返回第二节第二节 几种基本的传动几种基本的传动 2.滚动导轨滚动导轨 在相配的两导轨面之间放置滚珠、滚针、滚柱等滚动体，在相配的两导轨面之间放置滚珠、滚针、滚柱等滚动体，使导轨面间的摩擦成为滚动摩擦，这种导轨

43、称滚动导轨。这使导轨面间的摩擦成为滚动摩擦，这种导轨称滚动导轨。这在数控机床上应用广泛。在数控机床上应用广泛。 (1)滚动导轨的特点滚动导轨的特点.摩擦系数小。摩擦系数小。.运动平稳，定位准确。运动平稳，定位准确。.磨损小，寿命高。磨损小，寿命高。润滑简单润滑简单上一页 下一页返回第二节第二节 几种基本的传动几种基本的传动 (2)滚动导轨的结构形式滚动导轨的结构形式 .滚针导轨滚针导轨:图图1-26 ( a)为滚针导轨结构。其特点是尺寸为滚针导轨结构。其特点是尺寸小，长径比较大，结构紧凑，一般用于导轨尺寸受限制的机小，长径比较大，结构紧凑，一般用于导轨尺寸受限制的机床上。床上。 .滚珠导轨滚珠

44、导轨:图图1-26 (b), (c)为滚珠导轨结构。特点是为滚珠导轨结构。特点是导轨接触面小，刚度低，承载能力小。一般适用于运动部件导轨接触面小，刚度低，承载能力小。一般适用于运动部件质量不大、切削力不大的机床，如数控磨床、仪器导轨等。质量不大、切削力不大的机床，如数控磨床、仪器导轨等。 .滚柱导轨滚柱导轨:图图1-27为滚柱导轨结构。其特点是导轨的刚为滚柱导轨结构。其特点是导轨的刚度及承载能力都比滚珠导轨大，不易引起振动。目前，数控度及承载能力都比滚珠导轨大，不易引起振动。目前，数控机床应用较多。机床应用较多。上一页 下一页返回第二节第二节 几种基本的传动几种基本的传动图图1-27 ( a)

45、结构简单、制造方便，但对安装偏斜反应敏感结构简单、制造方便，但对安装偏斜反应敏感，支承的轴线与导轨的平行度偏差不大时，也会引起偏斜和，支承的轴线与导轨的平行度偏差不大时，也会引起偏斜和侧向滑动。侧向滑动。 图图1-27 ( b) , ( c)导轨尺寸紧凑，调节方便，但制造导轨尺寸紧凑，调节方便，但制造装配麻烦，适用于需要承受偏移力矩的机床上。装配麻烦，适用于需要承受偏移力矩的机床上。 3.静压导轨静压导轨 静压导轨是在两相对运动的导轨面间开设油腔，通人压力静压导轨是在两相对运动的导轨面间开设油腔，通人压力油，使运动部件稍微浮起。工作过程中导轨滑动面上的油腔油，使运动部件稍微浮起。工作过程中导轨

46、滑动面上的油腔中的油压能随着外加载荷的变化自动调节，保证厂导轨面问中的油压能随着外加载荷的变化自动调节，保证厂导轨面问始终处于纯液体摩擦状态。始终处于纯液体摩擦状态。 (1)静压导轨的特点静压导轨的特点 .摩擦系数小，约为摩擦系数小，约为0. 0005，故驱动力和功率大大降低，故驱动力和功率大大降低，运动灵敏，不产生低速爬行，运动灵敏，不产生低速爬行，上一页 下一页返回第二节第二节 几种基本的传动几种基本的传动位移精度、定位精度高。位移精度、定位精度高。 .两导轨正常工作时不接触，导轨不会磨损，寿命长，精两导轨正常工作时不接触，导轨不会磨损，寿命长，精度保持性好。度保持性好。 .油膜具有误差均

47、化作用，提高导向精度。油膜具有误差均化作用，提高导向精度。 .油膜承载能力大，刚度高，吸振性良好。油膜承载能力大，刚度高，吸振性良好。 缺点是结构比较复杂，增加厂一套液压设备缺点是结构比较复杂，增加厂一套液压设备;对油液纯净对油液纯净度要求高，要求有良好过滤装置度要求高，要求有良好过滤装置;工作调整比较麻烦。工作调整比较麻烦。 目前液体静压导轨主要在大型、重型数控机床上应用较多目前液体静压导轨主要在大型、重型数控机床上应用较多，中小型数控机床也有应用。，中小型数控机床也有应用。上一页 下一页返回第二节第二节 几种基本的传动几种基本的传动(2)分类分类 .开式静压导轨开式静压导轨:图图1-28为

48、其工作原理图。液压泵的压力为其工作原理图。液压泵的压力油油D0。经节流器压力降为。经节流器压力降为D1进入导轨的各个油腔内，将动进入导轨的各个油腔内，将动导轨浮起，使动、静导轨之间以一层厚度为导轨浮起，使动、静导轨之间以一层厚度为h0,，的油膜隔，的油膜隔开。开。当动导轨受到外载荷当动导轨受到外载荷W工作时，使动导轨微量下移，导轨间工作时，使动导轨微量下移，导轨间隙由隙由h。降为。降为h (h D1，以平衡负载，使导轨仍在纯液体摩擦下工作。，以平衡负载，使导轨仍在纯液体摩擦下工作。上一页 下一页返回第二节第二节 几种基本的传动几种基本的传动 .闭式静压导轨闭式静压导轨:图图1-29为其工作原理

49、图。闭式静压导轨各为其工作原理图。闭式静压导轨各方向导轨面上都开有油腔，具有承受各方面载荷和颠覆力距方向导轨面上都开有油腔，具有承受各方面载荷和颠覆力距的能力，设油腔各处的压强分别为的能力，设油腔各处的压强分别为D1-D6，当受颠覆力矩，当受颠覆力矩M时，时，D1,D6。处间隙变小，则压力增大，而。处间隙变小，则压力增大，而D3,D4处间隙处间隙变大，压力变小，形成一个与颠覆力距成反向的力矩，从而变大，压力变小，形成一个与颠覆力距成反向的力矩，从而使导轨保持平衡。使导轨保持平衡。上一页 下一页返回第二节第二节 几种基本的传动几种基本的传动三、滚珠丝杠副三、滚珠丝杠副 在数控机床上，将回转运动转

50、换成直线运动一般都采用滚在数控机床上，将回转运动转换成直线运动一般都采用滚珠珠L杠螺母机构。杠螺母机构。 1.滚珠丝杠螺母副的工作原理及特点滚珠丝杠螺母副的工作原理及特点 滚珠丝杠螺母副是在丝杠和螺母上都加工有圆弧形螺旋槽，滚珠丝杠螺母副是在丝杠和螺母上都加工有圆弧形螺旋槽，并放入适当的滚珠，当丝杠相对于螺母旋转时，滚珠沿滚道并放入适当的滚珠，当丝杠相对于螺母旋转时，滚珠沿滚道滚动，由于滚道的导向迫使丝杠相对于螺母产生轴向移动。滚动，由于滚道的导向迫使丝杠相对于螺母产生轴向移动。为防止滚珠沿轨道滚出，在螺母为防止滚珠沿轨道滚出，在螺母1和螺旋槽两端设有滚珠的和螺旋槽两端设有滚珠的返回装置，使滚