1、數(shù)控機床結(jié)構(gòu)與維護主講：韓鴻鸞第四章 數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與維護進給傳動系統(tǒng)其床身、工作臺、床鞍、主軸箱均采用高性能、最優(yōu)化整體鑄鐵結(jié)構(gòu)，內(nèi)部均布置適當?shù)木W(wǎng)狀肋板、肋條，具有足夠的剛性、抗振性，能保證良好的切削性能。第一節(jié) 概述【學習目標】了解數(shù)控機床進給傳動的特點掌握數(shù)控機床進給傳動的種類與組成【學習內(nèi)容】一、數(shù)控機床進給傳動的特點 1.減少摩擦阻力2.減少運動慣量 3.高的傳動精度與定位精度4.寬的進給調(diào)速范圍 5.響應速度要快6.無間隙傳動7.穩(wěn)定性好、壽命長8.使用維護方便二、進給傳動的組成滾珠絲杠齒形帶及帶輪絲杠螺母潤滑油管伺服電機圖53 同步齒形帶傳動名稱圖示作用或要求導軌機

2、床導軌的作用是支承和引導運動部件沿一定的軌道進行運動。導軌是機床基本結(jié)構(gòu)要素之一。在數(shù)控機床上，對導軌的要求則更高。如高速進給時不振動;低速進給時不爬行;有高的靈敏度;能在重負載下，長期連續(xù)工作;耐磨性高;精度保持性好等要求都是數(shù)控機床的導軌所必須滿足的。絲杠絲杠螺母副作用是直線運動與回轉(zhuǎn)運動運動相互轉(zhuǎn)換。數(shù)控機床上對絲杠的要求：傳動效率高；傳動靈敏，摩擦力小，動靜摩擦力之差小，能保證運動平穩(wěn)，不易產(chǎn)生低速爬行現(xiàn)象；軸向運動精度高，施加預緊力后，可消除軸向間隙，反向時無空行程。表51 進給傳動元件的作用或要求名稱圖示作用或要求軸承 主要用于安裝、支撐絲杠，使其能夠轉(zhuǎn)動，在絲杠的兩端均要安裝絲杠

3、支架 該支架內(nèi)安裝了軸承，在基座的兩端均安裝了一個，主要用于安裝滾珠絲杠，傳動工作臺。名稱圖示作用或要求聯(lián)軸器 聯(lián)軸器是伺服電動機與絲杠之間的連接元件，電動機的轉(zhuǎn)動通過連軸器傳給絲杠，使絲杠轉(zhuǎn)動，移動工作臺。伺服電動機 伺服電動機是工作臺移動的動力元件，傳動系統(tǒng)中傳動元件的動力均由伺服電動機產(chǎn)生，每根絲杠都裝有一個伺服電動機。潤滑系統(tǒng) 潤滑系統(tǒng)可視為傳動系統(tǒng)的“血液”?？蓽p少阻力和摩擦磨損，避免低速爬行，降低高速時的溫升，并且可防止導軌面、滾珠絲杠副銹蝕。常用的潤滑劑有潤滑油和潤滑脂，導軌主要用潤滑油，絲杠主要用潤滑脂。三、進給傳動系統(tǒng)的種類（1）步進伺服系統(tǒng)a) b)圖54 步進伺服系統(tǒng)a)

4、步進電機 b)驅(qū)動器1、進給驅(qū)動的種類（2）直流伺服系統(tǒng)直流伺服系統(tǒng)直流電機的工作原理是建立在電磁力定律基礎上的，電磁力的大小正比于電機中的氣隙磁場，直流電機的勵磁繞組所建立的磁場是電機的主磁場，按對勵磁繞組的勵磁方式不同，直流電機可分為：他激式、并激式、串激式、復激式、永磁式。（3）交流伺服系統(tǒng) 圖55 交流伺服系統(tǒng)a)伺服驅(qū)動系統(tǒng) b)伺服電動機(1)絲杠螺母副 1)滾珠絲杠螺母副圖56滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)原理1螺母2滾珠3絲杠 4滾珠回路管道2、進給傳動的種類2)靜壓絲杠螺母副圖57 靜壓絲杠螺母副工作原理a)原理圖b)結(jié)構(gòu)圖 2.齒輪齒條傳動圖58預加負載雙齒輪齒條無間隙傳動機構(gòu)1雙齒

5、輪；2齒條；3調(diào)整軸；4進給電機軸；5右旋齒輪；6加載彈簧；7左旋齒輪3.雙導程蝸桿蝸輪副 數(shù)控機床上當要實現(xiàn)回轉(zhuǎn)進給運動或大降速比的傳動要求時，常采用蝸桿蝸輪副。蝸桿蝸輪副的嚙合側(cè)隙對傳動、定位精度影響很大，因此，消除其側(cè)隙就成為設計中的關鍵問題。為了消除傳動側(cè)隙，可采用雙導程蝸桿蝸輪。圖510 雙導程蝸桿蝸輪副4.靜壓蝸桿蝸輪條傳動圖511蝸桿蝸輪條傳動機構(gòu)1蝸輪條2蝸桿 蝸桿蝸輪條機構(gòu)是絲杠螺母機構(gòu)的一種特殊形式。如圖511所示，蝸桿可看作長度很短的絲杠，其長徑比很小。蝸輪條則可以看作一個很長的螺母沿軸向剖開后的一部分，其包容角常在9001200之間。5.直線電動機系統(tǒng)圖513直線電動機

6、進給系統(tǒng)外觀1導軌2次線3初級4檢測系統(tǒng)第二節(jié) 數(shù)控機床進給傳動裝置的結(jié)構(gòu)與維護【學習目標】掌握滾珠絲杠的循環(huán)方式會對滾珠絲杠螺母副間隙進行調(diào)整能對滾珠絲杠螺母副間隙進行維護掌握數(shù)控機床用導軌的種類與維護方法能對進給傳動副進行維護【學習內(nèi)容】一、滾珠絲杠螺母副圖514 滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)1、滾珠絲杠螺母副的循環(huán)方式 滾珠在循環(huán)過程中有時與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)；始終與絲杠保持接觸的稱內(nèi)循環(huán)。圖515 外循環(huán)滾珠絲杠a)切向孔結(jié)構(gòu) b)回珠槽結(jié)構(gòu) c)滾珠的運動軌跡 2、外循環(huán)的結(jié)構(gòu)圖516內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠a)凸鍵反向器b)扁圓鑲塊反向器c)滾珠的運動軌跡d)凸鍵反向器結(jié)構(gòu)1凸鍵 2、3反向槽 4絲

7、杠 5鋼珠 6螺母 7反向器3、內(nèi)循環(huán)的結(jié)構(gòu)(1)雙螺母消隙1)墊片調(diào)隙式圖517 墊片調(diào)隙式調(diào)整墊片厚度使左右兩螺母產(chǎn)生軸向位移，即可消除間隙和產(chǎn)生預緊力。這種方法結(jié)構(gòu)簡單，剛性好，但調(diào)整不便，滾道有磨損時不能隨時消除間隙和進行預緊。4、滾珠絲杠螺母副間隙的調(diào)整 2)螺紋調(diào)整式圖518螺紋調(diào)整式的滾珠絲杠螺母副1、7螺母2返向器 3鋼球 4螺桿 5墊圈 6圓螺母3)齒差調(diào)隙式圖519 齒差調(diào)隙式 在兩個螺母的凸緣上各制有圓柱外齒輪，分別與固緊在套筒兩端的內(nèi)齒圈相嚙合，其齒數(shù)分別為Z1和Z2，并相差一個齒。調(diào)整時，先取下內(nèi)齒圈，讓兩個螺母相對于套筒同方向都轉(zhuǎn)動一個齒，然后再插入內(nèi)齒圈，則兩個螺

8、母便產(chǎn)生相對角位移，其軸向位移量S=(1/ Z11/ Z2) Pn。(2)單螺母消隙圖520 單螺母變螺距預加負荷 它是在滾珠螺母體內(nèi)的兩列循環(huán)珠鏈之問，使內(nèi)螺母滾道在軸向產(chǎn)生一個L0的螺距突變量，從而使兩列滾珠在軸向錯位實現(xiàn)預緊。這種調(diào)隙方法結(jié)構(gòu)簡單，但負荷量須預先設定且不能改變。1)單螺母變位螺距預加負荷 2)單螺母螺釘預緊圖521 單螺母螺釘預緊 螺母的專業(yè)生產(chǎn)工作完成精磨之后，沿徑向開一薄槽，通過內(nèi)六角調(diào)整螺釘實現(xiàn)間隙的調(diào)整和預緊。3)單螺母增大滾珠直徑預緊方式是單螺母加大滾珠直徑產(chǎn)生預緊，磨損后不可恢復。圖522 單螺母增大滾珠直徑預緊5、滾珠絲杠的支承1)一端裝推力軸承 這種安裝方

9、式的承載能力小，軸向剛度低。只適用于短絲杠，一般用于數(shù)控機床的調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)或升降臺式數(shù)控銑床的立向(垂直)坐標中。a)一端裝止推軸承 此種方式可用于絲杠較長的情況。應將止推軸承遠離液壓馬達等熱源及絲杠上的常用段，以減少絲杠熱變形的影響。2)一端裝推力軸承，另一端裝向心球軸承b)一端裝止推軸承，另一端裝向心球軸承 把推力軸承裝在滾珠絲杠的兩端，并施加預緊拉力，這樣有助于提高剛度，但這種安裝方式對絲杠的熱變形較為敏感，軸承的壽命較兩端裝推力軸承及向心球軸承方式低。 3)兩端裝推力軸承c)兩端裝止推軸承 為使絲杠具有最大的剛度，它的兩端可用雙重支承，即推力軸承加向心球軸承，并施加預緊拉力。這種結(jié)構(gòu)方式不

10、能精確地預先測定預緊力，預緊力的大小是由絲杠的溫度變形轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生的。4)兩端裝推力軸承及向心球軸承d) 兩端裝止推軸承及向心球軸承6、滾珠絲杠的制動l旋轉(zhuǎn)變壓器2測速發(fā)電機轉(zhuǎn)子3測速發(fā)電機定子4電刷5永久磁鐵6伺服電動機轉(zhuǎn)子7電磁線圈8外齒輪9內(nèi)齒輪圖525滾珠絲杠的制動7、滾珠絲杠螺母副的維護(1)防護罩防護 整個裝置由支承滾子1，張緊輪2和鋼帶3等零件組成。鋼帶的兩端分別固定在絲杠的外圓表面。(2)密封圈防護圖527 密封圈防護 用密封圈對螺母進行密封，密封圈厚度為螺距的23倍，裝在滾珠螺母的兩端。(3)滾珠絲杠副的潤滑 滾珠絲杠副也可用潤滑劑來提高耐磨性及傳動效率。潤滑劑可分為潤滑油和潤

11、滑脂兩大類。潤滑油為一般機油或90180透平油、140或N15主軸油，而潤滑脂一般采用鋰基潤滑脂。潤滑脂通常加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間內(nèi)，而潤滑油則是經(jīng)過殼體上的油孔注入螺母的內(nèi)部。 二、數(shù)控機床用導軌1、塑料導軌(1)貼塑導軌 貼塑導軌是在動導軌的摩擦表面上貼上一層塑料軟帶，以降低摩擦因數(shù)，提高導軌的耐磨性。(2)注塑導軌注塑導軌又稱為涂塑導軌。其抗磨涂層是環(huán)氧型耐磨導軌涂層，其材料是以環(huán)氧樹脂和二硫化鉬為基體，加入增塑劑，混合成膏狀為一組分，固化劑為一組分的雙組分塑料涂層。這種導軌有良好的可加工性，有良好的摩擦特性和耐磨性，其抗壓強度比聚四氟乙烯導軌軟帶要高，特別是可在調(diào)整好固定導軌

12、和運動導軌間的相對位置精度后注入塑料，可節(jié)省很多工時，適用于大型和重型機床。2、滾動導軌(1)滾動導軌的特點圖529滾動導軌-伺服電機-聯(lián)軸器-滾動導軌-潤滑油管-滾珠絲杠(2)滾動導軌的特點 滾動導軌分為開式和閉式兩種，開式用于加工過程中載荷變化較小，顛覆力矩較小的場合。滾動導軌分為直線滾動導軌、圓弧滾動導軌、圓形滾動導軌。直線滾動導軌品種很多，有整體型和分離型。圖531直線滾動導軌a)滾動體為滾珠 b)滾動體為滾柱圖534 圓弧滾動導軌a)圓弧滾動導軌 b)直曲滾動導軌圖536 整體型圓形滾動導軌 圖537 分離型圓形滾動導軌3、導軌副的維護(1)間隙調(diào)整1)壓板圖538壓板1-動導軌 2

13、-支承導軌 3-壓板 4-墊片 5-平鑲條 6-螺釘2)鑲條 為了保證平導軌具有較高的導向精度，常采用平鑲條或斜鑲條進行間隙調(diào)整。圖539 鑲條調(diào)整間隙圖540平鑲條 1-螺釘2-平鑲條3-支承導軌 平鑲條用來調(diào)整矩形導軌和燕尾形導軌的間隙。圖542斜鑲條1-螺釘2-鑲條3-開口墊圈 4、5、6、7-螺母 斜鑲條的斜度在1:1001:40之間選取，鑲條長，可選較小斜度；鑲條短，則選較大斜度。3)壓板鑲條調(diào)整間隙T形壓板用螺釘固定在運動部件上，運動部件內(nèi)側(cè)和T形壓板之間放置斜鑲條，鑲條不是在縱向有斜度，而是在高度方面做成傾斜。調(diào)整時，借助壓板上幾個推拉螺釘，使鑲條上下移動，從而調(diào)整間隙。圖543

14、 壓板鑲條調(diào)整間隙4)調(diào)整實例圖544導軌間隙調(diào)整l楔鐵 2標準導軌 3支承導軌 4楔鐵 5、7調(diào)整螺釘6刮板 8楔鐵調(diào)整板 9潤滑油路(2)滾動導軌的預緊1)采用過盈配合。2)調(diào)整法。(a) 過盈配合預緊 (b)調(diào)整預緊圖545 滾動導軌的預緊(3)導軌副的潤滑 導軌副表面進行潤滑后，可降低其摩擦因數(shù)，減少磨損，并且可防止導軌面銹蝕油管油箱過濾器 圖546 滾動導軌副的潤滑(4)導軌副的防護 常用的導軌防護罩有刮板式、卷簾式和疊層式，這些防護罩大多用于長導軌上。(5)滾動導軌的密封 導軌經(jīng)過安裝和調(diào)節(jié)后，需要對螺栓的安裝孔進行密封，這樣可以確保導軌面的光滑和平整。安裝孔的密封有兩種辦法：防護

15、條和防護塞。圖547 安裝孔的密封圖548 刮屑板的應用 三、進給傳動系統(tǒng)的維護1)每次操作機床前都要先檢查潤滑油箱里的油是否在使用范圍內(nèi)。2)操作結(jié)束時，要及時清掃工作臺、導軌防護罩上的鐵屑。3)如果機床停放時間過長沒有動行，應先打開導軌、絲杠防護罩，對導軌、滾珠絲杠等零件擦干凈，然后上油再開機運行。第三節(jié) 數(shù)控機床進給驅(qū)動的結(jié)構(gòu)與維護【學習目標】了解進給驅(qū)動的種類會對數(shù)字伺服參數(shù)進行初始設定能對伺服系統(tǒng)進行調(diào)整掌握FSSB 數(shù)據(jù)的顯示和設定方法【學習內(nèi)容】一、進給驅(qū)動的分類 直流可控硅伺服單元、直流PWM伺服單元、交流模擬伺服單元、交流S系列l(wèi)伺服單元、交流S系列2伺服單元、交流C系列伺服

16、單元、交流系列伺服單元SVU，SVUC、交流系列伺服單元SVM、交流i系列伺服單元SVM、交流系列伺服單元、交流i系列伺服單元。交流模擬伺服單元 二、數(shù)字伺服參數(shù)的初始設定1、調(diào)出方法2、設定方法三、 FSSB 數(shù)據(jù)的顯示和設定畫面1、顯示步驟2、設定四、伺服調(diào)整畫面1、參數(shù)的設定2、顯示伺服調(diào)整畫面五、i 伺服信息畫面1、參數(shù)設置2、顯示伺服信息畫面3、編輯伺服信息畫面第四節(jié) 數(shù)控機床有關參考點的調(diào)整【學習目標】掌握各種方式返回參考點參數(shù)設置會對參考點進行設置【學習內(nèi)容】一、增量方式回參考點1、 FANUC系統(tǒng)實現(xiàn)回參考點的條件2、參數(shù)設置二、絕對方式回參考點所謂絕對回零（參考點），就是采用

17、絕對位置編碼器建立機床零點，并且一旦零點建立，無需每次開電回零，即便系統(tǒng)關斷電源，斷電后的機床位置偏移（絕對位置編碼器轉(zhuǎn)角）被保存在電機編碼器S-RAM中，并通過伺服放大器上的電池支持電機編碼器S-RAM中的數(shù)據(jù)。1、絕對零點建立的過程圖566 絕對零點建立的過程2、操作3、參數(shù)設置4、參考點重新設置1)1005號參數(shù)，見表5162)1006號參數(shù)，見表520 在使用絕對型位置編碼器中，當更換伺服模塊、伺服電動機、絲杠、位置編碼器等出現(xiàn)位置數(shù)據(jù)丟失時，在報警顯示屏幕上會顯示要求重新返回原點的報警，這時就必須重新進行設定絕對型位置編碼器原點的操作。三、距離編碼回零傳統(tǒng)的光柵尺有A相、B相以及柵格

18、信號，A相、B相作為基本脈沖根據(jù)光柵尺分辨精度產(chǎn)生步距脈沖，而柵格信號是相隔一固定距離產(chǎn)生一個脈沖，所謂固定距離是根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格或訂貨要求而確定的，如10mm, 15mm, 20mm, 25mm, 30mm, 50mm等。該柵格信號的作用相當于編碼器的一轉(zhuǎn)信號，用于返回零點時的基準零位信號。圖572 比例光柵1、距離編碼零點建立過程2、參數(shù)設置1815 DCLx OPTx【習題練習】一、填空題1.輪廓控制系統(tǒng)必須對進給運動的 和運動的 兩方面同時實現(xiàn)自動控制。2.絲杠螺母副作用是 與 相互轉(zhuǎn)換。3.常用的雙螺母絲杠消除間隙方法有墊片調(diào)隙式、 、 三種。4.滾珠絲杠副常采用的防護套有 、錐形套筒和

19、 三種。5.直線電動機可以將其視為旋轉(zhuǎn)電動機沿圓周方向拉開展平的產(chǎn)物，對應于旋轉(zhuǎn)電動機的定子部分，稱為直線電動機的 ；對應于旋轉(zhuǎn)電動機的轉(zhuǎn)子部分，稱為直線電動機的 。6.滾動導軌的結(jié)構(gòu)形式，可按滾動體的種類分為： 、滾柱導軌和 。7.滾動導軌也可以按照滾動體的滾動是否沿封閉的軌道返回作連續(xù)運動分為：滾動體循環(huán)式和 兩類。8. FANUC 0i系列數(shù)控系統(tǒng)可以通過三種方式實現(xiàn)回參考點： 回參考點、絕對方式回參考點、 回參考點。9所謂增量方式回參考點，就是采用 ，工作臺快速接近，經(jīng)減速檔塊減速后低速尋找 作為機床參考點。10使用絕對位置檢測器時，在進行第1 次調(diào)節(jié)時或更換絕對位置檢測器時，務須將其

20、設定為 ，再次通電后，通過執(zhí)行手動返回參考點等操作進行絕對位置檢測器的原點設定。由此，完成機械位置與絕對位置檢測器之間的位置對應，此參數(shù)即被自動設定為 。11當更換電機或伺服放大器后，由于將反饋線與電機航空插頭脫開，或電機反饋線與伺服放大器脫開，必將導致編碼器電路與電池脫開了， 中的位置信息即刻丟失。再開機后會出現(xiàn)300#報警，需要重新建立 。12. FANUC公司使用電氣柵格“GRID”的目的，就是可以通過 參數(shù)的調(diào)整，在一定量的范圍內(nèi)（小于參考計數(shù)器容量設置范圍）靈活的微調(diào)參考點的精確位置。二、選擇題1.數(shù)控機床中將伺服電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為溜板或工作臺的直線運動的裝置一般是（ ）。A.滾

21、珠絲杠螺母副 B.差動螺母副 C.連桿機構(gòu) D.齒輪副 2.數(shù)控機床的進給機構(gòu)采用的絲杠螺母副是（ ）。A 雙螺母絲杠螺母副 B 梯形螺母絲杠副 C 滾珠絲杠螺母副3.滾珠絲杠螺母副由絲杠、螺母、滾珠和（ ）組成。A.消隙器 B.補償器 C.反向器 D.插補器3.一端固定，一端自由的絲杠支承方式適用于（ ）。 A.絲杠較短或絲杠垂直安裝的場合 B.位移精度要求較高的場合C.剛度要求較高的場合 D.以上三種場合4.滾珠絲杠預緊的目的是（ ）。A.增加阻尼比，提高抗振性 B.提高運動平穩(wěn)性C.消除軸向間隙和提高傳動剛度 D.加大摩擦力，使系統(tǒng)能自鎖5.滾珠絲杠副消除軸向間隙的目的是（ ）。A.減小

22、摩擦力矩 B.提高使用壽命 C.提高反向傳動精度 D.增大驅(qū)動力矩6.一般（ ）對滾珠絲杠上的潤滑脂更換一次。A.每月 B.每半年 C. 每年 D.每兩年7.滾珠絲杠副在垂直傳動或水平放置的高速大慣量傳動中，必須安裝制動裝置，這是為了（ ）。A.提高定位精度 B.防止逆向傳動 C.減小電機驅(qū)動力矩8.塑料導軌兩導軌面間的摩擦力為（ ）。A.滑動摩擦 B.滾動摩擦 C.液體摩擦9.數(shù)控機床導軌按接合面的摩擦性質(zhì)可分為滑動導軌、滾動導軌和（ ）導軌三種。A.貼塑 B.靜壓 C.動摩擦 D.靜摩擦10.（ ）不是滾動導軌的缺點。A.動、靜摩擦因數(shù)很接近 B.結(jié)構(gòu)復雜 C.防護要求高11.滾動導軌預緊

23、的目的是（ ）。A.提高導軌的強度 B.提高導軌的接觸剛度 C.減少牽引力 12.目前機床導軌中應用最普遍的導軌型式是（ ）。 A靜壓導軌 B.滾動導軌 C.滑動導軌13.參數(shù)3111#0位SVS表示（ ）。A.是否顯示伺服設定畫面、伺服調(diào)整畫面 B.是否顯示主軸畫面14.參數(shù)3112#0=1能顯示（ ）。A.程序仿真軌跡 B.程序仿真圖形 C.伺服調(diào)整畫面 D.伺服波形診斷畫面15.參數(shù)3112#0=1應用結(jié)束后，應使參數(shù)No.3112#0設定為（ ）。A.1 B.2 C.3 D.016.若參數(shù)DFS(No.14476#0)=0，則自動設定參數(shù)是（ ）。A.No.2023 B.No.1023 C.No.1024 D.No.122317.若參數(shù)DFS(N0.14476#0)