1、第三节第三节 数控机床的进给传动系统数控机床的进给传动系统 一、数控机床对进给传动系统的要求一、数控机床对进给传动系统的要求 1.高的传动精度与定位精度高的传动精度与定位精度 2.减少摩擦阻力减少摩擦阻力 3.减少运动惯量减少运动惯量 4.进给调速范围宽进给调速范围宽 5.响应速度要快响应速度要快 6.稳定性好、寿命长稳定性好、寿命长 7.无间隙传动无间隙传动 8.使用维护方便使用维护方便 第二章第二章 数控机床的机械结构数控机床的机械结构 二、数控机床的进给传动系统布置形式二、数控机床的进给传动系统布置形式 数控机床在进给传动系统结构布置上与普数控机床在进给传动系统结构布置上与普通机床基本相
2、同，也包含水平布置、垂直布置通机床基本相同，也包含水平布置、垂直布置两种。两种。不同之处主要在于：数控机床进给传动不同之处主要在于：数控机床进给传动链首端件是用伺服电动机，数控机床传动机构链首端件是用伺服电动机，数控机床传动机构采用滚珠丝杠副（个别改装的经济型数控机床采用滚珠丝杠副（个别改装的经济型数控机床仍然采用普通丝杠副）。垂直结构布置时，由仍然采用普通丝杠副）。垂直结构布置时，由于滚珠丝杠副的自锁能力差，必须设置有止动于滚珠丝杠副的自锁能力差，必须设置有止动装置。装置。第二章第二章 数控机床的机械结构数控机床的机械结构 第三节第三节 数控机床的进给传动系统数控机床的进给传动系统 三、数控
3、机床进给传动系统的主要部件三、数控机床进给传动系统的主要部件 联轴器联轴器 在数控机床的进给传动系统中，伺服电在数控机床的进给传动系统中，伺服电机与滚珠丝杠的联接常用三种方式：直联机与滚珠丝杠的联接常用三种方式：直联式、齿轮减速式、同步带式式、齿轮减速式、同步带式 1)1)直联式直联式 如图如图216所示是挠性联轴节的结构原理所示是挠性联轴节的结构原理 第二章第二章 数控机床的机械结构数控机床的机械结构 第三节第三节 数控机床的进给传动系统数控机床的进给传动系统 图图216挠性联轴节的结构原理挠性联轴节的结构原理 1 1 滚珠丝杠滚珠丝杠 2 2压圈压圈 3 3联轴套联轴套 4 4、6 6球面
4、垫圈球面垫圈 5柔性片柔性片 7锥环锥环 8电动电动机轴机轴 第二章第二章 数控机床的机械结构数控机床的机械结构 第三节第三节 数控机床的进给传动系统数控机床的进给传动系统 2)齿轮减速式齿轮减速式 如图如图217所示所示 1 1丝杠丝杠 2 2套筒联轴器套筒联轴器 3 3、7 7锥销锥销 4 4螺母螺母 5 5垫圈垫圈6支架支架 8支承架支承架 9减速箱减速箱 10步进电机（步进电机（JBF）第二章第二章 数控机床的机械结构数控机床的机械结构 第三节第三节 数控机床的进给传动系统数控机床的进给传动系统 3)同步带式同步带式 同步带式与齿轮减速式的使用条件基本同步带式与齿轮减速式的使用条件基本
5、相同，但它与齿轮减速式相比，结构更简单，相同，但它与齿轮减速式相比，结构更简单，制造成本更低，安装调整更方便，且噪音低。制造成本更低，安装调整更方便，且噪音低。在充分理解同步带特性的情况下，正确选用在充分理解同步带特性的情况下，正确选用和调整，会收到良好的效果和调整，会收到良好的效果 第二章第二章 数控机床的机械结构数控机床的机械结构 第三节第三节 数控机床的进给传动系统数控机床的进给传动系统 滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副 1)工作原理工作原理 第二章第二章 数控机床的机械结构数控机床的机械结构 图图218 滚珠丝杠滚珠丝杠螺母副的螺母副的结构原理结构原理 第三节第三节 数控机床的进给传动系统
6、数控机床的进给传动系统 2）滚珠丝杠螺母副的特点：）滚珠丝杠螺母副的特点：摩擦因数小摩擦因数小,比常规的丝杠螺母副提高比常规的丝杠螺母副提高了了3 34 4倍；倍；灵敏度高，传动平稳，不易产生爬行，灵敏度高，传动平稳，不易产生爬行，随动精度和定位精度高；随动精度和定位精度高；磨损小，寿命长，精度保持性好；磨损小，寿命长，精度保持性好；第二章第二章 数控机床的机械结构数控机床的机械结构 第三节第三节 数控机床的进给传动系统数控机床的进给传动系统 可通过预紧和间隙消除措施提高轴向可通过预紧和间隙消除措施提高轴向刚度和反向精度；刚度和反向精度；运动具有可逆性，既可以将旋转运动运动具有可逆性，既可以将
7、旋转运动变为直线运动，也可将直线运动变为旋转变为直线运动，也可将直线运动变为旋转运动。运动。制造工艺复杂，成本高，在垂直安装制造工艺复杂，成本高，在垂直安装时不能自锁，需要附加止动机构。时不能自锁，需要附加止动机构。第二章第二章 数控机床的机械结构数控机床的机械结构 第三节第三节 数控机床的进给传动系统数控机床的进给传动系统 第二章第二章 数控机床的机械结构数控机床的机械结构 第三节第三节 数控机床的进给传动系统数控机床的进给传动系统 制动方式制动方式 图图2-20为丝杠止动为丝杠止动装置示意图装置示意图 第二章第二章 数控机床的机械结构数控机床的机械结构 第三节第三节 数控机床的进给传动系统
8、数控机床的进给传动系统 其他制动方式有：其他制动方式有：用具有刹车作用的制动电动机。用具有刹车作用的制动电动机。在传动链中配置逆转效率低的高减速比系在传动链中配置逆转效率低的高减速比系统，如齿轮、蜗杆减速器等。这种方法统，如齿轮、蜗杆减速器等。这种方法 采用超越离合器。采用超越离合器。滚珠丝杠副的参数，如图滚珠丝杠副的参数，如图221所示，滚珠所示，滚珠丝杠副的参数有：丝杠副的参数有：公称直径公称直径d0 公称直径公称直径d0为为3080mm 导程导程L。丝杠相对于螺母旋转任意弧度时，。丝杠相对于螺母旋转任意弧度时，螺母上基准点的轴向位移。螺母上基准点的轴向位移。第二章第二章 数控机床的机械结
9、构数控机床的机械结构 第三节第三节 数控机床的进给传动系统数控机床的进给传动系统 基本导程基本导程L0。丝杠相对于螺母旋转。丝杠相对于螺母旋转22弧弧度时，螺母上基准点的轴向位移。常用度时，螺母上基准点的轴向位移。常用2.52.5、5 5、1010、2020、40mm40mm。接触角接触角。滚珠直径滚珠直径db。滚珠的工作圈数滚珠的工作圈数i。滚珠的总数滚珠的总数N。图图221 第二章第二章 数控机床的机械结构数控机床的机械结构 第三节第三节 数控机床的进给传动系统数控机床的进给传动系统 如图如图221所示，滚珠丝杠副的参数所示，滚珠丝杠副的参数 第二章第二章 数控机床的机械结构数控机床的机械
10、结构 第三节第三节 数控机床的进给传动系统数控机床的进给传动系统 四、工作台四、工作台 工作台是数控机床伺服进给系统中的执行工作台是数控机床伺服进给系统中的执行部件。立式数控机床和卧式数控机床的工作台部件。立式数控机床和卧式数控机床的工作台的结构形式是不相同的。的结构形式是不相同的。立式数控机床的工作台不做分度运动，其立式数控机床的工作台不做分度运动，其形状一般为长方形。形状一般为长方形。卧式数控机床的工作台，台面形状通常为卧式数控机床的工作台，台面形状通常为正方形，由于经常要做分度运动或回转运动，正方形，由于经常要做分度运动或回转运动，而且其回转、分度运动驱动机构一般装在工作而且其回转、分度
11、运动驱动机构一般装在工作台里，所以也称为分度工作台或回转工作台。台里，所以也称为分度工作台或回转工作台。第二章第二章 数控机床的机械结构数控机床的机械结构 第三节第三节 数控机床的进给传动系统数控机床的进给传动系统 五、直线电动机五、直线电动机 采用直线电动机的驱动系统具有如下的特点：采用直线电动机的驱动系统具有如下的特点：1.1.采用直线电动机驱动，不需要丝杠，齿轮、采用直线电动机驱动，不需要丝杠，齿轮、齿条等转换装置就能直接获得直线运动，故可大齿条等转换装置就能直接获得直线运动，故可大大简化进给系统的结构，提高传动效率；大简化进给系统的结构，提高传动效率；2.2.采用直线电动机驱动，完全消
12、除了机械传采用直线电动机驱动，完全消除了机械传动结构中的旋转件受离心力的制约，无法获得高动结构中的旋转件受离心力的制约，无法获得高的旋转速度；以及滚珠丝杠难以提高加速度的缺的旋转速度；以及滚珠丝杠难以提高加速度的缺陷，可以获得大于陷，可以获得大于100m/min的进给速度和大于的进给速度和大于10m/s2的加速度；的加速度；第二章第二章 数控机床的机械结构数控机床的机械结构 第三节第三节 数控机床的进给传动系统数控机床的进给传动系统 直线电动机从根本上消除了传动环节，故进直线电动机从根本上消除了传动环节，故进给系统的精度高、刚度大、快速响应特性和稳定性给系统的精度高、刚度大、快速响应特性和稳定
13、性好，噪声很小或无噪声；好，噪声很小或无噪声；直线电动机的不足之处，主要表现在：直线电动机的不足之处，主要表现在：1.1.与同容量旋转电动机相比，直线电动机的效与同容量旋转电动机相比，直线电动机的效率和功率因数要低；率和功率因数要低；2.2.直线电动机，特别是直线感应电动机的起动直线电动机，特别是直线感应电动机的起动推力受电源电压的影响较大推力受电源电压的影响较大;第二章第二章 数控机床的机械结构数控机床的机械结构 第三节第三节 数控机床的进给传动系统数控机床的进给传动系统 3.3.由于没有机械连接或啮合，运用于垂直由于没有机械连接或啮合，运用于垂直轴场合时，需要外加一个平衡块或制动器；轴场合时，需要外加一个平衡块或制动器；4.4.由于电动机直接与导轨、工作台做成一体，由于电动机直接与导轨、工作台做成一体，因此必须采取措施以防止磁力和热变形对加工因此必须采取措施以防止磁力和热变形对加工的影响（吸引金属颗粒的问题）的影响（吸引金属颗粒的问题）第二章第二章 数控机床的机械结构数控机床的机械结构 第三节第三节 数控机床的进给传动系统数控机床的进给传动系统
