数控机床进给系统.pptx

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1、12.进给传动系统的基本形式直线和圆周进给运动两类。直线进给运动实现方法：滚珠丝杠螺母副、齿轮齿条副、直线电机；圆周进给运动实现方法：齿轮副、蜗轮蜗杆副；2）根据驱动电机又分为：(1)步进电机伺服进给系统；(2)直流电机伺服进给系统；(3)交流电机伺服进给系统；(4)直线电机伺服进给系统；1）按进给运动分：第1页/共55页2 (1)有较高的工作精度；(2)响应速度快；(3)调速范围宽；(4)稳定性好；(5)可靠性高；3.进给传动的组成部件及其要求(1)运动部件；(如工作台、导轨、横梁、立柱等)(2)伺服电动机；(3)检测元件；(4)联轴节；(5)丝杠轴承；(6)滚珠丝杠螺母副(或齿轮齿条副)；

2、(7)减速机构(齿轮副和带轮)；1）进给传动系统的主要机电部件有：2）对进给传动部件的要求：第2页/共55页3伺服电机支承轴承丝杠滚珠丝杠螺母3）半闭环进给伺服传动系统组成第3页/共55页44.进给直线电机结构简介 1）特点：(1)完全取消旋转运动变为直线运动的转换；(2)机械传动机构大大简化，实现“零传动”；(3)进给速度大，可达100m/min，10m/s2；(4)进给系统精度高、刚度大、响应快、稳定 性好；(5)电动机cos 低，抗干扰要求高，需要防磁 和散热措施。第4页/共55页52）直线电机结构：1光栅 2转子 3定子第5页/共55页6工作台床身直线电机结构第6页/共55页7工作台床

3、身直线电机结构第7页/共55页82.3.2 滚珠丝杠螺母副作用：将回转运动转换为直线运动；用途：各类中小型数控机床的直线进给；丝杠螺母双螺母第8页/共55页9滚珠丝杠螺母副第9页/共55页101)摩擦力小，传动效率高（0.90.96）；2)传动灵敏，运动平稳，低速时无爬行；3)磨损小，精度保持性好，寿命长；4)经预紧可消除轴向间隙，无反向空行程，轴向 刚度高；1.滚珠丝杠螺母副的传动特点 5)传动有可逆性，不能实现自锁，立式时需要制 6)动装置和超程保护；6)制造工艺复杂，成本高；7)尺寸不能太大，不适应于长行程和大型机床；第10页/共55页11按螺旋滚道法向截面形状分:单圆弧型和双圆弧型按滚

4、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)2.滚珠丝杠螺母副的结构及其特点数控机床进给运动采用P类。第11页/共55页12反向器反向器内循环滚珠螺母结构特点：滚珠在循环过程中始终与丝杠接触，易卡珠第12页/共55页13外循环滚珠螺母结构特点：滚珠经回珠管外滚道作循环，有部分时间与 丝杠脱离接触。插管式回珠管插管式回珠管丝杠滚珠螺母回珠管第13页/共55页143.滚珠丝杠螺母副的预紧和间隙的调整 轴向间隙：通常是指丝杠和螺母无相对转动时，丝杠和螺母之间的最大轴向窜动量。除了结构本身所有

5、的游隙之外，还包括施加轴向载荷后产生弹性变形所造成的轴向窜动量 1)原则：预加载荷能有效减小弹性变形带来的轴向位移为限度。预紧是指配合在过盈的条件下工作，把弹性变形量控制在最小限度 第14页/共55页15 消隙方法比较灵活，维护简单，但预紧时，必须注意：a)螺母预紧力也不宜过大、过小；b)应该特别注意减小丝杠安装部分和驱动部分的间隙。双螺母预紧：双螺母预紧常用有以下三种方法：垫片调隙式；螺纹调隙式；齿差调隙式。2)方法：第15页/共55页16通过调整垫片的厚度使左、右螺母产生轴向位通过调整垫片的厚度使左、右螺母产生轴向位移，就可达到消除间隙和产生预紧力的作用移，就可达到消除间隙和产生预紧力的作

6、用 简单、刚性好、装卸方便、可靠简单、刚性好、装卸方便、可靠 调整困难调整困难 ，调整精度不高，调整精度不高(1)双螺母垫片预紧方式第16页/共55页17用键限制螺母在螺母座内的转动。调整时，拧用键限制螺母在螺母座内的转动。调整时，拧动圆螺母将螺母沿轴向移动一定距离，在消除动圆螺母将螺母沿轴向移动一定距离，在消除间隙之后用圆螺母将其锁紧。间隙之后用圆螺母将其锁紧。简单紧凑，调整方便，但调整精度较差，且易简单紧凑，调整方便，但调整精度较差，且易于松动于松动 (2)双螺母螺纹预紧方式第17页/共55页18(3)双螺母齿差预紧方式 螺母1和2的凸缘上各制有一个圆柱外齿轮，两个齿轮的齿数相差一个齿，两

7、个内齿圈3和4与外齿轮齿数分别相同，并用预紧螺钉和销钉固定在螺母座的两端。第18页/共55页19(3)双螺母齿差预紧方式 调整时先将内齿圈取下，根据间隙的大小调整两个螺母1、2分别向相同的方向转过一个或多个齿，使两个螺母在轴向移近了相应的距离达到调整间隙和预紧的目地。第19页/共55页204.滚珠丝杠螺母副的安装 滚珠丝杠主要承受轴向载荷，它的径向载荷主要是卧式丝杠的自重。1)支承轴承组合向心球轴承圆锥滚子轴承；双向推力角接触球轴承(丝杠专用)角接触球轴承；60角接触轴承(丝杠专用)圆锥滚子轴承；第20页/共55页21 图a所示是一端固定一端自由的支承形式。其特点：是结构简单，轴向刚度低，适用

8、于短丝杠及垂直布置丝杠。一般用于数控机床的调整环节和升降台式数控铣床的垂直坐标轴 2)支承固定方式第21页/共55页22 图b所示是一端固定一端游动的支承形式，丝杠轴向刚度与图a形式相同，丝杠受热后有膨胀伸长的余地，需保证螺母与两支承同轴。这种形式的配置结构较复杂，工艺较困难，适用于较长丝杠或卧式丝杠 第22页/共55页23 图c所示是两端固定的支承形式，丝杠的轴向刚度约为一端固定形式的4倍，可预拉伸，这样既可对滚珠丝杠施加预紧力，又可使丝杠受热变形得到补偿，保持恒定预紧力，但结构工艺都较复杂适用于长丝杠。第23页/共55页243)滚珠丝杠螺母副与电动机的联接(1)联轴器直接联接优点：具有最大

9、的刚度；本身无间隙，传动精度高；结构简单；适用中小型及高速CNC。第24页/共55页25(2)齿轮联接特点：可变速传动，转矩可调，机电匹配性好，布置灵活；但噪声大，摩擦增加，传动有间隙，闭环易振荡，传动效率降低。第25页/共55页26(3)同步齿形带联接；同步带传动装置第26页/共55页27同步带结构带背强力层带齿第27页/共55页28 同步齿形带传动是综合了带、链传动优点的新型传动方式。具有：(1)传动效率高，可达98以上。(2)无滑动，传动比准确。(3)传动平稳，噪声小。(4)使用范围较广，速度可达50ms，速比可达10左右，传递功率由几瓦至数千瓦。(5)维修保养方便，不需要润滑。(6)安

10、装时中心距要求严格，带与带轮制造工艺较复杂，成本高 同步带传动特点：第28页/共55页291）防护 通常滚珠丝杠副可用防尘密封圈和防护套密封；密封圈有接触式和非接触式两种，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，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。6.滚珠丝杠螺母副的防护与润滑2）润滑 常用的润滑剂有润滑油和润滑脂两类。润滑脂润滑一般在安装过程中放进滚珠螺母的滚道内，定期润滑；润滑油润滑要经常通过注油孔注油。第29页/共55页30 导轨是进给系统的重要环节，是机床结构要素之一。机床的加工精度和使用寿命很大程度上取决于机床导轨的质量。2.3.3 机床导轨 对

11、导轨的要求：1）高的导向精度；2）良好的精度保持性；3）足够的刚度和良好的摩擦特性；4）灵敏度高、寿命长。第30页/共55页311、导轨的组成与导向原理1）导轨的组成和作用作用：支承和引导运动部件沿一定的直线或圆周轨道移动。运动导轨支承导轨组成：支承导轨、运动导轨。与支承件连成一体固定不动的导轨为支承导轨。与运动部件连成一体的导轨为运动导轨。2）导向原理 限制运动部件的五个自由度，使其具有单方向的导向性。第31页/共55页321)滑动导轨 具有摩擦特性好、耐磨性好、运动平稳、工艺性好、速度较低等特点。分为：普通滑动导轨-金属与金属相摩擦，摩擦系数大，一般在普通机床上 塑料滑动导轨-塑料与金属相

12、摩擦，导轨的滑动性好，在数控机床上广泛采用 按运动轨迹分：直线运动导轨和圆周运动导轨按摩擦特性分：滑动导轨、滚动导轨和静压导轨2、导轨的分类第32页/共55页333)静压导轨 具有摩擦系数极小、承载大，刚性好，吸震不爬行，但需专门的供压装置等特点。根据介质的不同可分为：液压导轨和气压导轨 2)滚动导轨 具有摩擦系数小、运动轻便、低速不易爬行、定位精度高、耐磨性好、抗震性较差、结构复杂、防护要求较高等特点。直线导轨分为：直线滚动导轨和滚动导轨块第33页/共55页343、滑动导轨矩形导轨：承载能力大，制造简单，水平方向和垂直方向上的位置精度互不相关。侧面间隙不能自动补偿，必须设置间隙调整机构 1)

13、滑动导轨的结构第34页/共55页35滑动导轨第35页/共55页36三角形导轨：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。3、滑动导轨1)滑动导轨的结构第36页/共55页373、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。第37页/共55页383、滑动导轨1)滑动导轨的结构圆柱形导轨：这种滑动导轨制造容易，磨损后调整间隙较困难。凹形导轨容易存油，但也易积尘屑，适用于防护良好的环境。凸形导轨对润滑条件要求高。第38页/共55页39数控机床上滑动导轨的形状组合主

14、要为：三角形一矩形式；矩形一矩形式 2)滑动导轨的材料 导轨材料主要有：铸铁、钢、塑料以及有色金属。常采用的塑料导轨有注塑导轨和贴塑导轨两种，塑料导轨的 特点：(1)刚度好；(2)动、静摩擦系数差值小；(3)耐磨性好，抗振性好；(4)低速无爬行；(5)寿命长，为普通铸铁导轨的810倍。第39页/共55页404、滚动导轨 滚动导轨是在导轨工作面之间安排滚动件，使两导轨面之间形成滚动摩擦，具有低速运动平稳性好，移动精度和定位精度高的特点。滚动导轨的抗振性比滑动导轨差，结构复杂，对脏物也较为敏感，需要良好的防护 1)直线滚动导轨副 直线滚动导轨又称单元直线滚动导轨，它主要由导轨体、滑块、滚珠、保持架

15、、端盖等组成。导轨体固定在不动部件上，滑块固定在运动部件上。第40页/共55页41第41页/共55页42第42页/共55页43直线滚动导轨第43页/共55页44直线滚动导轨第44页/共55页45 直线滚动导轨除导向外还能承受颠覆力矩，它具有制造精度高，可高速运行，并能长时间保持高精度的优点。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。它多用于中等载荷的导轨第45页/共55页463)滚动导轨的预紧与固定 经过预紧的导轨刚度提高达到三倍。主要采用过盈配合和调整元件两种。

16、预紧不应过大，否则会显著增加牵引力。第46页/共55页475、液体静压导轨 简称静压导轨，它在两个相对运动的导轨面间通入压力油，使运动件浮起，导轨的工作面完全处于纯液体摩擦下。1)特点：1)导轨工作面摩擦系数极低(f=0.0005)；2)导轨运动不受限制，低速无爬行；3)吸振，承载能力大、刚性好；4)摩擦发热小，导轨温升小。2)缺点：1)结构复杂，需要一套液压系统，成本高；2)油膜厚度难以保持恒定不变；3)主要用于大型、重型数控机床上。第47页/共55页483)静压导轨分类:(1)按形式可分为:开式和闭式两种，数控机床常用闭式。(2)按供油方式分：恒压(即定压)供油；恒流(即定量)供油；对于闭

17、式液体静压导轨，其导轨的各个方向导轨面上均开有油腔，所以闭式导轨具有承受各方向载荷的能力，且其导轨保持平衡性较好。第48页/共55页496、导轨的润滑与防护导轨润滑的目的:减少摩擦阻力和摩擦磨损，避免低速爬行，降低高速时的温升。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。第49页/共55页50第50页/共55页51第51页/共55页522.4 进给传动间隙消除1）齿轮传动齿侧间隙；2）键联接传动间隙；3）丝杠螺母副轴向间隙；

18、4）导轨副传动间隙；5）蜗轮蜗杆副传动间隙；6）齿轮齿条副传动间隙；1.进给传动间隙常见形式2.4.1 进给传动间隙消除的重要性第52页/共55页532.进给传动间隙消除的重要性1）防止开环系统中实际位移值滞后于指令值或 丢失指令脉冲；2）防止进给运动方向改变时的反向运动死区；3）提高传动精度和闭环系统稳定性；第53页/共55页542.4.2 齿轮传动间隙的消除刚性调整法：调整之后齿侧间隙不能自动补偿 的调整方法。特点：有较高的传动刚度，结构简单。如：偏心轴套调整法、轴向垫片调整法柔性调整法：调整之后齿侧间隙可以自动补偿 的调整方法。特点：始终无间隙啮合，但传动刚度低，结构复杂。如：轴向压簧调整法、周向拉簧调整法、浮动 齿轮弹簧消隙。双传动链消隙机构：承载大，用于大型CNC第54页/共55页55感谢您的观看！第55页/共55页