第3章数控机床的进给传动系统-数控机床与编程课件.ppt

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1、 第3章 数控机床的进给传动系统进给传动系统 进给运动是以保证刀具与工件相对位置关系为目的。数控机床的进给传动装置是进给传动系统的重要组成部分，其作用是将伺服电动机的旋转运动转变为执行件的直线运动或旋转运动。数控机床的进给传动系统 n 组成：主要包括减速装置、运动转换装置和导向元件数控回转工作台等。n 作用：是将伺服电动机的旋转运动转变为执行件的直线运动或旋转运动。第3章 数控机床的进给传动系统 主要内容n 对进给传动的基本要求n 进给传动系统的基本形式n 进给系统齿轮间隙消除方法n 进给传动实例3.2 进给传动机构的基本形式1实现圆周进给运动的机构形式2实现直线进给运动的机构形式3滚珠丝杠螺

2、母副数控机床的进给运动：n直线运动n圆周运动3.2 进给传动机构的基本形式3.2 进给传动机构的基本形式一.实现圆周进给运动的机构形式：蜗杆蜗轮副3.2 进给传动机构的基本形式二.实现直线进给运动的机构形式：p滚珠丝杠螺母副p蜗杆-蜗轮副p齿轮齿条副p直线电机 （a）滚滚珠珠丝丝杠直杠直联联式式（b）滚珠丝杠带减速齿轮式）滚珠丝杠带减速齿轮式 1.二.实现直线进给运动的机构形式：2.1）滚珠丝杠螺母副静压蜗杆蜗轮副图图3-16 3-16 静压蜗杆静压蜗杆-蜗轮条工作原理蜗轮条工作原理11油箱油箱 2 2滤油器滤油器 3 3液压泵液压泵 4 4电动机电动机 5 5溢流阀溢流阀 6 6粗滤油器粗滤

3、油器 77精滤油器精滤油器 8 8压力表压力表 9 9压力继电器压力继电器 10 10节流器节流器二.实现直线进给运动的机构形式：2）蜗杆蜗轮副 优点：a.摩擦阻力小，功率消耗小，传动效率高，低速平稳；b.不易磨损，使用寿命长；c.压力油层有吸振能力，抗振性能好；d.有足够的轴向刚度；e.蜗轮条无限接长，行程不受限制。（1）应用：在大型、重载数控机床的直线进给运动中。二.实现直线进给运动的机构形式：3）齿轮-齿条副二.实现直线进给运动的机构形式：3）齿轮-齿条副双齿轮-齿条副二.实现直线进给运动的机构形式：4）直线电机直接驱动 直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换

4、机构的传动装置。它可以看成是一台旋转电机按径向剖开，并展成平面而成，如图所示。二.实现直线进给运动的机构形式：4）直线电机直接驱动二.实现直线进给运动的机构形式：4）直线电机直接驱动n类型：直流、步进、交流n结构：短二次侧、短一次侧n励磁方式：交流直线电机分为永磁式和感应式。4）直线电机直接驱动图图3-18 直线电动机进给系统外观直线电动机进给系统外观1导轨导轨 2次级次级 3初级初级 4检测系统检测系统 1）作用：是将旋转运动转换为直线运动。3.2 进给传动机构的基本形式三、滚珠丝杠螺母副图图示示进给传动进给传动系系统统示意示意图图1-1-滚滚珠珠丝丝杠杠 2-2-滚滚珠螺母珠螺母 3-3-

5、滚动滚动直直线导轨线导轨 4-4-工作台工作台 5-5-支承支承轴轴承承 6-6-连轴连轴器器 7-7-伺服伺服电动电动机机 8-8-床身床身 2）工作原理用：是将旋转运动转换为直线运动。3.2 进给传动机构的基本形式三、滚珠丝杠螺母副图图3-1 滚珠丝杠副结构原理滚珠丝杠副结构原理1滚珠丝杠滚珠丝杠 2滚珠螺母滚珠螺母 3滚珠滚珠 4滚珠返回装置滚珠返回装置 5滚道滚道4)滚珠丝杠螺母副的结构 滚珠的循环方式有外循环和内循环两种。外循环式：滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称为外循环式；内循环式：始终与丝杠保持接触的称为内循环式。三、滚珠丝杠螺母副图图3-3 3-3 外循环滚珠丝杠外循环滚

6、珠丝杠a a）插管式插管式 b b）螺旋槽式螺旋槽式 n滚珠丝杠的传动间隙是轴向间隙。n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。三、滚珠丝杠螺母副5)滚珠丝杠螺母副轴向间隙的调整n为了保证反向传动精度和轴向刚度，必须消除轴向间隙。n消除间隙的基本原理是使两个螺母产生轴向位移，常用的方法是用双螺母消除丝杠、螺母间隙。三、滚珠丝杠螺母副5)滚珠丝杠螺母副轴向间隙的调整常用的双螺母丝杠消除间隙方法有：（1）垫片调隙式（2）齿差调隙式（3）螺纹调隙式三、滚珠丝杠螺母副5)滚珠丝杠螺母副轴向间

7、隙的调整（1）垫片调隙式 5)滚珠丝杠螺母副轴向间隙的调整特点：结构简单，刚性好，但调整不便，滚道有磨损时不能随时消除间隙和进行预紧。（2）螺纹调隙式图图3-6 双螺母螺纹调隙双螺母螺纹调隙1、2调隙螺母调隙螺母 3平键平键 4调整螺母调整螺母5)滚珠丝杠螺母副轴向间隙的调整特点：结构简单，调整方便等优点，其缺点是调整精度较差（3）齿差调隙式图图3-7 双螺母齿差调隙双螺母齿差调隙1、4内齿圈内齿圈 2、5螺母螺母 3螺母座螺母座 6丝杠丝杠5)滚珠丝杠螺母副轴向间隙的调整特点：齿差调隙式的结构较为复杂，尺寸较大，但是调整方便，可获得精确的调整量，预紧可靠不会松动，适用于高精度传动。3.3 进

8、给系统齿轮间隙消除方法 对于数控机床进给系统中的减速齿轮，除了要求其本身具有很高的运动精度和工作平稳性以外，还必须尽可能消除配对齿轮之间的传动间隙，否则在进给系统每次反向之后就会使运动滞后于指令信号，这将对加工精度产生很大影响。所以，对于数控机床的进给系统，必须采用有效方法去减少或消除齿轮传动间隙。常用的方法有刚性调整法和柔性调整法。3.3 进给系统齿轮间隙消除方法 刚性调整法柔性调整法1）刚性调整法 调整后齿侧间隙不能自动补偿的调整。因此，齿轮的周节公差及齿厚要严格控制，否则传动的灵活性会受到影响。这种调整方法结构比较简单，且有较好的传动刚度。3.3 进给系统齿轮间隙消除方法3.3 进给系统

9、齿轮间隙消除方法 1）刚性调整法 偏心轴套调整法 锥度齿轮调整法 偏心轴套调整法图3-21 偏心套调隙 1电动机；2-偏心套 3.3 进给系统齿轮间隙消除方法 锥度齿轮调整法图3-22 垫片调隙 1、2齿轮；2-垫片 3.3 进给系统齿轮间隙消除方法2）柔性调整法n指调整之后齿侧间隙仍可自动补偿的调整方法。n这种方法一般都采用调整压力弹簧的压力来消除齿侧间隙，并在齿轮的齿厚和周节有变化的情况下，也能保持无间隙啮合，但这种结构较复杂，轴向尺寸大，传动刚度低，同时，传动平稳性也差。3.3 进给系统齿轮间隙消除方法3.3 进给系统齿轮间隙消除方法 2）柔性调整法 轴向压簧调整法 周向弹簧调整法2）柔

10、性调整法 轴向压簧调整法 图图2.15 轴向压簧调整轴向压簧调整l，2-齿轮；齿轮；3-压力弹簧；压力弹簧；4-键；键；5-螺母；螺母；6-轴；轴；7-宽斜齿轮宽斜齿轮 3.3 进给系统齿轮间隙消除方法2）柔性调整法 双齿轮错齿调整法图图3-24 3-24 双齿轮错齿式调隙双齿轮错齿式调隙11拉簧拉簧 2 2调整螺母调整螺母 3 3锁紧螺母锁紧螺母 4 4螺钉螺钉 5 5、66凸耳凸耳 7 7、88薄片齿轮钉薄片齿轮钉3.3 进给系统齿轮间隙消除方法3.4 数控机床进给传动实例n数控车床MJ-50进给传动装置nX轴3.4 数控机床进给传动实例n数控车床MJ-50进给传动装置nZ轴本章小结 本章主要对数控机床的进给传动系统的机械部分进行介绍。数控机床的进给运动形式主要为移动，所采用的基本传动方式主要有滚珠丝杠螺母副、静压丝杠螺母副、静压蜗杆蜗条副、齿轮-齿条副和近年来发展起来的高速驱动方式直线电机直接驱动。根据它们的特点适用于不同的数控机床。在本章中还对进给传动系统中齿轮传动间隙调整进行了介绍。并以两种典型数控机床为实例介绍进给传动特点、传动方式和传动结构。