1、第七章 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)與普通機床相比，數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)有以下特點：（1）由于采用了高性能的無級變速主軸及伺服傳動系統(tǒng)，數(shù)控機床的機械傳動結(jié)構(gòu)大為簡化，傳動鏈也大大縮短； （2）為適應(yīng)連續(xù)的自動化加工和提高加工生產(chǎn)率，數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)具有較高的靜、動態(tài)剛度，以及較高的耐磨性，而且熱變形??； （3）為減小摩擦、消除傳動間隙和獲得更高的加工精度，更多地采用了高效傳動部件，如滾珠絲杠副和滾動導(dǎo)軌、消隙齒輪傳動副等； （4）為了改善勞動條件、減少輔助時間、改善操作性、提高勞動生產(chǎn)率，采用了刀具自動夾緊裝置、刀庫與自動換刀裝置及自動排屑裝置等輔助裝置。第一頁，共八十五頁。7.3 數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)一

2、、數(shù)控機床對主傳動系統(tǒng)的基本要求1、機床主傳動系統(tǒng)功能主傳動系統(tǒng)是實現(xiàn)機床主運動的傳動系統(tǒng)，通過變速，使主軸獲得不 同的轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)不同的加工要求。在變速的同時，還要求傳遞一定的功率和足 夠的扭矩，滿足切削的需要。傳統(tǒng)機床主傳動系統(tǒng)：從動力源（電動機）到執(zhí)行件（主軸、工作臺），中間需要經(jīng)過一系列的傳動機構(gòu)：皮帶輪、齒輪。存在問題：轉(zhuǎn)動慣量大、振動和噪聲、摩擦磨損、傳動誤差等。不能達(dá)到高轉(zhuǎn)速。第二頁，共八十五頁。2、數(shù)控機床主傳動系統(tǒng) 的基本要求： 轉(zhuǎn)速高，功率大，能使數(shù)控機床進行大功率切削和高速切削，實現(xiàn)高效率加工。 主軸轉(zhuǎn)速的變換迅速可靠，調(diào)速范圍廣，無級變速，使切削工作始終在最佳狀態(tài)下進行

3、。 為實現(xiàn)刀具的快速或自動裝卸，主軸上還必須設(shè)有刀具自動裝卸、主軸定向停止和主軸孔內(nèi)的切屑清除裝置。為實現(xiàn)對C軸位置（主軸回轉(zhuǎn)角度）的控制，主軸還需要安裝位置檢測裝置。第三頁，共八十五頁。3、主傳動的無級變速方法：采用交流電動機驅(qū)動系統(tǒng)實現(xiàn)無級變速傳動，在早期的數(shù)控機床或大型數(shù)控機床上，也有采用直流主軸驅(qū)動系統(tǒng)的情況。在經(jīng)濟型、普及型數(shù)控機床上，為了降低成本，可以采用變頻器帶變頻電動機或普通交流電動機實現(xiàn)無級變速的方式。在高速加工機床上，廣泛使用主軸和電動機一體化的新穎功能部件電主軸。電主軸的電動機轉(zhuǎn)子和主軸一體，無需任何傳動件，可以使主軸達(dá)到數(shù)萬轉(zhuǎn)、甚至十幾萬轉(zhuǎn)的高速。 第四頁，共八十五頁。

4、二、主傳動變速方式1、電動機+變速齒輪+主軸應(yīng)用于大、中型數(shù)控機床上，目的是使主軸在低速時獲得大扭矩和擴大恒功率調(diào)速范圍，滿足機床重切削時對扭矩的要求。通常采用2-3級齒輪變速。 額定扭矩140N.m，額定轉(zhuǎn)速1500rpm，22KW的交流無級變速電動機，經(jīng)過機械變速后的扭矩、功率曲線第五頁，共八十五頁。2、無級調(diào)速電動機+帶傳動+主軸一般采用同步齒形帶，多見于數(shù)控車床。減少了噪聲和振動。TND360型數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)第六頁，共八十五頁。3、電主軸（Electrospindle, Motor Spindle)主軸電動機與機床主軸合而為一，傳動鏈為零，又稱“零傳動”。 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)輕、慣性小、

5、高轉(zhuǎn)速、高精度、高功率，高剛度，結(jié)構(gòu)緊湊。 應(yīng)用：高速數(shù)控機床第七頁，共八十五頁。電主軸結(jié)構(gòu)第八頁，共八十五頁。結(jié)構(gòu)軸殼：通常將軸承座孔直接設(shè)計在軸殼上。電主軸為加裝電動機定子，必須開放一端。大型或特種電主軸，為方便制造、節(jié)省材料，可將軸殼兩端均設(shè)計成開放型。轉(zhuǎn)軸：成品轉(zhuǎn)軸的形位公差和尺寸精度要求都很高。且必須對轉(zhuǎn)軸進行嚴(yán)格的動平衡。 軸承：高速精密軸承。具有高速性能好、動載荷承載能力高、潤滑性能好、發(fā)熱量小等優(yōu)點。第九頁，共八十五頁。定子與轉(zhuǎn)子：定子由具有高磁導(dǎo)率的優(yōu)質(zhì)矽鋼片疊壓而成，疊壓成型的定子內(nèi)腔帶有沖制嵌線槽。定子通過一個冷卻套固裝在電主軸的殼體上。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、鼠籠、轉(zhuǎn)軸三部分組

6、成。位于前后軸承之間，用熱壓裝配法與主軸產(chǎn)生過盈配合，用由過盈力傳遞扭矩。電主軸制造商： 國外：德國GMN公司；瑞士FISCHER公司、IBAG公司； 國內(nèi)：洛陽軸承研究所 第十頁，共八十五頁。發(fā)熱問題的解決 熱源：內(nèi)置電動機的發(fā)熱和主軸軸承的發(fā)熱。 可用循環(huán)切削液冷卻。電主軸內(nèi)置電動機的發(fā)熱與散熱第十一頁，共八十五頁。高速主軸單元的油-水冷卻系統(tǒng)第十二頁，共八十五頁。三、主軸組件主軸組件包括主軸、主軸軸承、傳動零件等。 1、主軸軸承一般采用滾動軸承軸承類型（a） 錐孔雙列圓柱滾子軸承：內(nèi)圈為1：12的錐孔，當(dāng)內(nèi)圈沿錐形軸軸向移動時，內(nèi)圈脹大，可以調(diào)整滾道間隙。滾子與內(nèi)外圈線性接觸，承載能力大

7、，剛性好。允許極限轉(zhuǎn)速較高。對箱體孔、主軸頸的加工精度要求高，且只能承受徑向載荷。第十三頁，共八十五頁。（b）雙列推力向心球軸承，接觸角為60。球徑小、數(shù)量多，允許轉(zhuǎn)速高，軸向剛度較高，能承受雙向軸向載荷。該種軸承一般與雙列圓柱滾子軸承配套用作主軸的前支承。第十四頁，共八十五頁。（c）雙列圓錐滾子軸承。這種軸承的特點是內(nèi)、外列滾子數(shù)量相差一個，能使振動頻率不一致，因此，可以改善軸承的動態(tài)性能。軸承可以同時承受徑向載荷和軸向載荷，通常用作主軸的前支承。第十五頁，共八十五頁。（d）帶凸肩的雙列圓錐滾子軸承。結(jié)構(gòu)和圖（c）相似，特點是滾子被做成空心，故能進行有效潤滑和冷卻；此外，還能在承受沖擊載荷時

8、產(chǎn)生微小變形，增加接觸面積，起到有效吸振和緩沖作用。第十六頁，共八十五頁。（e）高速電主軸軸承：隨著速度的提高，軸承的溫度升高，離心力增加,振動和噪聲增大，壽命降低?？刹捎么鸥≥S承、液體動靜壓軸承、陶瓷球軸承三種形式。磁浮軸承的高速性能好、精度高，容易實現(xiàn)診斷和在線監(jiān)控，但電磁測控系統(tǒng)過于復(fù)雜。液體動靜壓軸承綜合了液體靜壓軸承和液體動壓軸承的優(yōu)點，但這種軸承必須根據(jù)具體機床專門進行設(shè)計，單獨生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化程度低，維護保養(yǎng)也困難。應(yīng)用最多是混合陶瓷球軸承，即滾動體使用熱壓或熱等靜壓Si3N4陶瓷球，軸承套圈仍為鋼圈。 第十七頁，共八十五頁。滾動體采用氮化硅陶瓷球的原因：質(zhì)量輕，相當(dāng)于鋼球的40%，

9、因而離心力下降；彈性模量高，為鋼球的1.5倍，因而主軸和軸承的剛度、臨界轉(zhuǎn)速提高。線膨脹系數(shù)低，約為鋼球的25%；硬度高，1600-1700HV.為鋼球的2.5倍；陶瓷與金屬不產(chǎn)生咬合。 第十八頁，共八十五頁。軸承配置：（a）后端定位：推力軸承布置在后支承兩側(cè)，并承受雙向軸向載荷。優(yōu)點：簡化主軸端部結(jié)構(gòu)，缺點：主軸熱膨脹，向前端伸長或橫向彎曲，影響精度。（b）前后兩端定位：推力軸承布置在前、后支承的兩外側(cè)，軸向載荷分別由前后支承承受。軸向間隙一般由后端調(diào)整。在主軸受熱伸長時，會改變支承的軸向、徑向間隙，影響加工精度。設(shè)計時應(yīng)考慮對主軸的自動預(yù)緊。第十九頁，共八十五頁。(c)(d)均采用前端定位

10、，推力軸承布置在前支承，軸向載荷由前支承承受。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)剛度較高；主軸受熱伸長，不會影響加工精度。圖(c)的推力軸承安裝在前支承兩側(cè)，會增加主軸的懸伸長度，對提高剛度不利。圖(d) 推力軸承均布置在前支承內(nèi)側(cè)，主軸的懸伸長度小，剛度大。但前支承結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，一般用于高速精密數(shù)控機床。第二十頁，共八十五頁。常見形式:第二十一頁，共八十五頁。特點（a）前支承采用圓錐孔雙列圓柱滾子軸承和雙向推力角接觸軸承組合，后支承采用成對角接觸球軸承。這種配置形式使主軸的綜合剛度得到大幅度提高，可以滿足強力切削的要求，所以目前各類數(shù)控機床的主軸普遍采用這種配置形式。 （b）前文承采用高精度雙列向心推力球軸承和角接觸

11、球軸承組合。這種配置方式具有較好的高速性能，主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá)4000rmin，但是軸承的承載能力小，因而適用于高速、輕載和精密的數(shù)控機床主軸。 （c）前后支承采用雙列圓維波子軸承和圓錐滾子軸承。這種軸承徑向軸向剛度高，能承受重載荷，尤其能承受較大的動載荷，安裝與調(diào)整性能好。但是這種軸承配置方式限制了抽的最高轉(zhuǎn)速和精度，所以僅適用于中等精度、低速與重載的數(shù)控機床主軸。第二十二頁，共八十五頁。2、主軸組件結(jié)構(gòu)機床主軸部件的結(jié)構(gòu)根據(jù)不同的機床有較大的差別。主軸組件的分析方法： 軸承類型、軸承配置、軸向力傳遞方式、軸承間隙調(diào)整方法。第二十三頁，共八十五頁。數(shù)控車床主軸組件圖第二十四頁，共八十五頁。傳動件

12、、軸承、擋圈等均采用先進的熱套工藝進行安裝和調(diào)整，主軸上無鍵槽和螺紋，既增強了主軸剛度，又最大限度地降低了主軸的不平衡量。前支承采用成組角接觸球軸承，后支承為雙列圓柱滾子軸承。前端的三個角接觸軸承中，前兩個軸承的大端向主軸前端，另一個軸承的大端向主軸后端，前支承可以同時承受徑向和軸向力。第二十五頁，共八十五頁。軸向力傳遞：向左的軸向力由主軸前端，通過軸承17、軸承13、擋圈11、軸承10的外圈傳到箱體上。向右的軸向力由熱調(diào)整套8、擋圈9、軸承10的內(nèi)圈、球、外圈、擋圈11、軸承13和17的外圈、聯(lián)接盤14、螺釘15傳到箱體上。間隙調(diào)整：當(dāng)軸承間隙過大時，需卸下主軸部件，通過修磨2個擋圈11和1

13、2，調(diào)整熱調(diào)整套的軸向位置進行。熱調(diào)整套的內(nèi)孔與主軸外圓以一很小錐度配合，以便調(diào)整。后支承為雙列圓柱滾子軸承，其調(diào)整可通過熱套工藝，調(diào)整帶輪聯(lián)接盤2的軸向位置和修磨擋圈7來實現(xiàn)。第二十六頁，共八十五頁。電主軸主要由空心轉(zhuǎn)子1、帶繞組的定子2和位置檢測器（圖中未示出）三部分組成。主軸4與電動機合為一體，電動機的轉(zhuǎn)子軸就是主軸本身，電動機定子與主軸箱體聯(lián)接，主軸傳動不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且降低了噪聲和共振。主軸部件經(jīng)過嚴(yán)格的動平衡，故可以在高速下運行。為了防止主軸高速運轉(zhuǎn)時的發(fā)熱，主軸軸承、電主軸均通入冷卻水進行強制冷卻。主軸前端結(jié)構(gòu)與前圖相同。第二十七頁，共八十五頁。3、刀具自動夾緊裝置第二十八頁，共

14、八十五頁。一、數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)的特點 低摩擦傳動副。如采用靜壓導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌和滾珠絲杠等，以減小摩擦力。選用最佳的降速比，以達(dá)到提高機床分辨率，使工作臺盡可能大地加速以達(dá)到跟蹤指令、系統(tǒng)折算到驅(qū)動軸上的慣量盡量小的要求。縮短傳動鏈以及用預(yù)緊的方法提高傳動系統(tǒng)的剛度。如采用大轉(zhuǎn)矩寬調(diào)速的直流電動機與絲杠直接相連應(yīng)用預(yù)加負(fù)載的滾動導(dǎo)軌和滾珠絲杠副，絲杠支承設(shè)計成兩端軸向固定的、并可預(yù)拉伸的結(jié)構(gòu)等辦法來提高傳動系統(tǒng)的剛度。 無間隙傳動，消除反向死區(qū)誤差。如采用消除間隙的聯(lián)軸器，采用有消除間隙措施的傳動副等。7.3 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)第二十九頁，共八十五頁。二、進給傳動機構(gòu)1、類型直線進給運動

15、：通過絲杠螺母副（通常為滾珠絲杠或靜壓絲杠），將伺服電動機的旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動。通過齒輪、齒條副，將伺服電動機的旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動。直接采用直線電動機進行驅(qū)動。圓周進給運動：除少數(shù)情況直接使用齒輪副外，一般都采用蝸輪蝸桿副。第三十頁，共八十五頁。2、減速機構(gòu)通過降速來匹配進給系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量和獲得要求的輸出機械特性，對開環(huán)系統(tǒng)，還起匹配所需的脈沖當(dāng)量的作用。一般采用齒輪機構(gòu)或同步齒形帶傳動。近年來，由于伺服電機及其控制單元性能的提高，許多數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)去掉了降速齒輪副，直接將伺服電動機與滾珠絲杠連接。第三十一頁，共八十五頁。開環(huán)系統(tǒng)降速比運動平衡式：第三十二頁，共八十五頁。閉環(huán)系統(tǒng)降

16、速比第三十三頁，共八十五頁。二、滾珠絲杠螺母副第三十四頁，共八十五頁。1、工作原理及特點內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠第三十五頁，共八十五頁。外循環(huán)滾珠絲杠第三十六頁，共八十五頁。在絲杠和螺母上都有半圓形的螺旋槽，當(dāng)它們套裝在一起時便成了滾珠的螺旋滾道。螺母上有滾珠回珠滾道，將數(shù)圈螺旋滾道的兩端連接成封閉的循環(huán)滾道，滾道內(nèi)裝滿滾珠，當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時，滾珠在滾道內(nèi)自轉(zhuǎn)，同時又在封閉滾道內(nèi)循環(huán)，使絲杠和螺母相對產(chǎn)生軸向運動。當(dāng)絲杠（或螺母）固定時，螺母（或絲杠）即可以產(chǎn)生相對直線運動，從而帶動工作臺作直線運動。第三十七頁，共八十五頁。滾珠循環(huán)方式有兩種：外循環(huán)：回珠滾道布置在螺母外部，滾珠在循環(huán)過程中，有部分時間滾珠

17、與絲杠脫離接觸；制造工藝簡單。缺點是對滾道接縫處的要求高，通常很難做到平滑，影響滾珠滾動的平穩(wěn)性，嚴(yán)重時甚至?xí)l(fā)生卡珠現(xiàn)象，其噪聲也較大。內(nèi)循環(huán)：回珠滾道布置在螺母內(nèi)部，循環(huán)過程中滾珠始終與絲杠保持接觸。結(jié)構(gòu)緊湊，定位可靠，剛性好，且不易發(fā)生磨損和滾珠堵塞現(xiàn)象；其缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造較困難，且內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)的滾珠絲杠螺母不能作成多頭螺紋傳動。第三十八頁，共八十五頁。滾珠絲杠螺母副具有以下特點：摩擦損失小，傳動效率高；給予適當(dāng)預(yù)緊，可消除絲杠和螺母的螺紋間隙，定位精度高，剛度好。反向時就可以消除空行程死區(qū)。運動平穩(wěn)。摩擦力幾乎與運動速度無關(guān)，動、靜摩擦力的變化也很小，故不易產(chǎn)生低速爬行現(xiàn)象；傳動精度

18、高。運動具有可逆性，可以從旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動，也可以從直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動，即絲杠和螺母都可以作為主動件。 磨損小，使用壽命長。 第三十九頁，共八十五頁。制造工藝復(fù)雜。滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度和表面粗糙度要求高，成本高。不能實現(xiàn)自鎖。當(dāng)用在垂直傳動或水平放置的高速大慣量傳動中必須裝有制動裝置。為了防止安裝、使用時螺母脫離絲杠滾道，在機床上還必須配置超程保護裝置。第四十頁，共八十五頁。2、滾珠絲杠副的參數(shù)名義直徑d0：滾珠與螺紋滾道在理論接觸角狀態(tài)時包絡(luò)滾珠球心的圓珠直徑。導(dǎo)程P：絲杠相對于螺母旋轉(zhuǎn)任意弧度時，螺母上基準(zhǔn)點的軸向位移基本導(dǎo)程P0：絲杠相對于螺母旋轉(zhuǎn)2弧度時，螺母上基準(zhǔn)

19、點的軸向位移接觸角:法向剖面內(nèi)，滾珠球心與滾道接觸點連線和螺紋軸線垂直線間的夾角。第四十一頁，共八十五頁。 螺紋滾道型面的形狀 單圓弧型 雙圓弧型第四十二頁，共八十五頁。3、滾珠絲杠螺母副軸向間隙調(diào)整和預(yù)緊軸向間隙通常是指絲杠和螺母無相對轉(zhuǎn)動時，絲杠和螺母之間的最大軸向竄動。除了結(jié)構(gòu)本身的游隙之外，在施加軸向載荷之后，軸向間隙還包括彈性變形所造成的竄動。 可通過預(yù)緊方法消除滾珠絲杠副間隙，并能提高剛度。滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊方法與螺母的型式有關(guān)。注意點：預(yù)緊雖能有效地減小彈性變形所帶來的軸向位移，但過大的預(yù)加載荷將增加摩擦阻力，降低傳動效率，并使壽命大為縮短。所以，一般要經(jīng)過幾次調(diào)整才能保證機床

20、在最大軸向載荷下，既消除了間隙，又能靈活運轉(zhuǎn)。 第四十三頁，共八十五頁。（1）對于單螺母結(jié)構(gòu)主要有三種：增加滾珠直徑預(yù)緊法：通過篩選滾珠的大小進行預(yù)緊。無須改變螺母結(jié)構(gòu)，簡單可靠，剛性好；但它一旦配好，就不能對預(yù)緊力再進行調(diào)整。當(dāng)預(yù)緊力調(diào)整為額定動載荷的2%5%左右時，性能最佳；允許最大預(yù)緊力為額定動載荷的5%。第四十四頁，共八十五頁。螺母夾緊預(yù)緊法(b)：在螺母的單邊加工一條0.1mm的縫隙，再通過螺栓4徑向夾緊螺母。制造成本低，調(diào)整簡單，預(yù)緊力調(diào)整方便；但對剛性有一定的影響。允許最大預(yù)緊力為額定動載荷的5%。第四十五頁，共八十五頁。整體螺母變位螺距預(yù)緊法(c)：通過整體螺母變位，使螺母相對

21、絲杠產(chǎn)生軸向移動。這種方法的特點是結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整方便；但調(diào)整位移量不易。第四十六頁，共八十五頁。（2）對于雙螺母結(jié)構(gòu)的滾珠絲杠螺母副雙螺母墊片預(yù)緊法(a)。它是通過改變墊片4的厚度，使螺母相對絲杠產(chǎn)生軸向位移的預(yù)緊方法。這種方法的特點是結(jié)構(gòu)簡單可靠，剛性好；但調(diào)整較費時間，且不能在工作中隨意調(diào)整。最大預(yù)緊力不能超過平均工作載荷的33%，通常調(diào)整為額定動載荷的10%左右。第四十七頁，共八十五頁。雙螺母螺紋調(diào)隙式：螺母1的外端有凸緣。螺母2外端無凸緣但有螺紋，并伸出套筒外，并用兩個圓螺母4固定。旋轉(zhuǎn)圓螺母4，即可消除間隙，并產(chǎn)生預(yù)緊力。第四十八頁，共八十五頁。齒差調(diào)隙式：在兩個螺母的凸緣

22、上各制有圓柱外齒輪，齒數(shù)差為1 ，兩個內(nèi)齒圈的齒數(shù)與外齒輪的齒數(shù)相同，并用螺釘和銷釘固定在螺母座的兩端。調(diào)整時先將內(nèi)齒圈取出，根據(jù)間隙的大小使兩個螺母分別在相同方向轉(zhuǎn)過一個齒或幾個齒，使螺母在軸向彼此移近 ( 或移開 ) 相應(yīng)的距離。 間隙消除量的計算： n ：兩螺母在同一方向轉(zhuǎn)過的齒數(shù)；t:滾珠絲桿的導(dǎo)程；Z:齒輪的齒數(shù) 、 。 第四十九頁，共八十五頁。（1）滾珠絲杠螺母副的支承軸承雙向推力角接觸球軸承. 接觸角為60，可以承受雙向軸向載荷和徑向載荷，裝配后可以采用精密鎖緊螺母預(yù)緊。軸向剛度高，可以承受很大的軸向力，是一種專門用于滾珠絲杠的軸承。4、滾珠絲杠螺母副的安裝第五十頁，共八十五頁。

23、滾針/推力圓柱滾子軸承。由一個帶向心和推力滾道的外圈、兩個軸圈、一個內(nèi)圈、一個向心滾針、兩個推力圓柱滾珠等組成的完整單元。可以承受雙向軸向載荷和徑向載荷，裝配后可以采用精密鎖緊螺母預(yù)緊?？梢猿惺芎艽蟮妮S向力，也是一種專門用于滾珠絲杠的軸承。第五十一頁，共八十五頁。（2）滾珠絲杠螺母副的支承型式 第五十二頁，共八十五頁。(a)一端固定、一端自由。僅在一端裝可以承受雙向軸向載荷與徑向載荷的推力角接觸球軸承或滾針-推力圓柱滾子軸承，并進行軸向預(yù)緊；另一端完全自由，不作支撐。結(jié)構(gòu)簡單，但承載能力較小，總剛度較低，且隨著螺母位置的變化剛度變化較大。通常適用于絲杠長度、行程不長的情況。（b）一端固定、一端

24、游動。在一端裝可以承受雙向軸向載荷與徑向載荷的推力角接觸球軸承或滾針推力圓柱滾子軸承，另一端裝向心球軸承，僅作徑向支撐，軸向游動。提高了臨界轉(zhuǎn)速和抗彎強度，可以防止絲杠高速旋轉(zhuǎn)時的彎曲變形，可以適用于絲杠長度、行程較長的情況。第五十三頁，共八十五頁。（c）兩端支承方式：在滾珠絲杠的兩端裝推力軸承，并進行軸向預(yù)緊，有助于提高傳動剛度。絲杠熱變形伸長時，將使軸承去載，產(chǎn)生軸向間隙。（d）兩端裝推力軸承及深溝球軸承。為使絲杠具有較大剛度，它的兩端可用雙重支承，即推力軸承加深溝球軸承，并施加預(yù)緊拉力。這種結(jié)構(gòu)方式可使絲杠的溫度變形轉(zhuǎn)化為推力軸承的預(yù)緊力，但設(shè)計時要求提高推力軸承的承載能力和支架剛度。第

25、五十四頁，共八十五頁。（3）制動裝置 當(dāng)機床工作時，電磁鐵線圈吸住壓簧，打開摩擦離合器。此時步進電動機接受控制機的指令脈沖后，將旋轉(zhuǎn)運動通過液壓轉(zhuǎn)矩放大器及減速齒輪傳動，帶動滾珠絲杠副轉(zhuǎn)換為主軸箱的垂直移動。當(dāng)步進電動機停止轉(zhuǎn)動時，電磁鐵線圈亦同時斷電，在彈簧作用下摩擦離合器壓緊，使得滾珠絲杠不能自由轉(zhuǎn)動，主軸箱就不會因自重而下沉了。數(shù)控臥式銑鏜床主軸箱進給絲杠的制動裝置第五十五頁，共八十五頁。（4）滾珠絲杠螺母副與驅(qū)動電動機的聯(lián)接聯(lián)軸器直接聯(lián)接優(yōu)點：具有最大的扭轉(zhuǎn)剛度；傳動機構(gòu)本身無間隙，傳動精度高；而且結(jié)構(gòu)簡單，安裝、調(diào)整方便。在大、中型機床上使用，難以發(fā)揮伺服電動機高速、低轉(zhuǎn)矩的特性；通

26、常適用于輸出扭矩要求在15NM40NM左右的中、小型機床或高速加工機床。第五十六頁，共八十五頁。撓性聯(lián)軸器：能補償因同軸度及垂直度誤差引起的“干涉”現(xiàn)象。第五十七頁，共八十五頁。通過齒輪聯(lián)接第五十八頁，共八十五頁。優(yōu)點：可以降低絲杠、工作臺的慣量在系統(tǒng)中所占的比重，提高進給系統(tǒng)的快速性?？梢猿浞掷盟欧妱訖C高轉(zhuǎn)速、低扭矩的性能，使其變?yōu)榈娃D(zhuǎn)速、大扭矩輸出，獲得更大的進給驅(qū)動力。在開環(huán)步進系統(tǒng)中還可起到機械、電氣間的匹配作用，使數(shù)控系統(tǒng)的分辨率和實際工作臺的最小移動單位統(tǒng)一。進給電動機和絲杠中心可以不在同一直線上，布置靈活。問題：傳動裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，降低傳動效率，增加噪聲。傳動級數(shù)的增加必將帶來

27、傳動部件的間隙和摩擦的增加，從而影響進給系統(tǒng)的性能。傳動齒輪副的間隙存在，在開環(huán)、半閉環(huán)系統(tǒng)中，將影響加工精度；在閉環(huán)系統(tǒng)中，由于位置反饋的作用，間隙產(chǎn)生的位置滯后量雖然能通過系統(tǒng)的閉環(huán)自動調(diào)節(jié)得到補償，但它將帶來反向時沖擊，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定第五十九頁，共八十五頁。 具有帶傳動和鏈傳動的共同優(yōu)點，與齒輪傳動相比它結(jié)構(gòu)更簡單，制造成本更低，安裝調(diào)整更方便。并且傳動不打滑、不需要大的張緊力；傳動效率可以達(dá)到9899.5%，最高線速度可以達(dá)到80m/s，故廣泛用于一般數(shù)控機床和高速、高精度的數(shù)控機床傳動。通過同步齒形帶聯(lián)接第六十頁，共八十五頁。三、齒輪齒條副齒輪齒條傳動常用于行程

28、較長的大型機床上，可以得到較大的傳動比，還易得到高速直線運動，剛度及機械效率也高；但傳動不夠平穩(wěn)，傳動精度不夠高，不能自鎖。 第六十一頁，共八十五頁。四、齒輪傳動間隙的消除措施反向進給時，輪齒側(cè)隙會使進給運動的反向滯后于指令信號，從而影響其驅(qū)動精度。1、偏心軸套調(diào)整法。 電動機1通過偏心軸套2裝到殼體上。改變偏心軸套的轉(zhuǎn)角，可調(diào)整兩嚙合齒輪的中心距，從而消除圓柱齒輪正、反轉(zhuǎn)時的齒側(cè)隙。第六十二頁，共八十五頁。2、錐度齒輪調(diào)整法。 在加工齒輪1和2時，將假想的分度圓柱面改變成帶有小錐度的圓錐面，使其齒厚在齒輪的軸向稍有變化。裝配時只要改變墊片3的厚度就能調(diào)整兩個齒輪的軸向相對位置，從而消除齒側(cè)間

29、隙。第六十三頁，共八十五頁。 (3)雙向薄齒輪錯齒調(diào)整法。 嚙合齒輪中，其中一個是寬齒輪，另一個由兩相同齒數(shù)的薄片齒輪套裝而成，兩薄片齒輪可相對回轉(zhuǎn)。裝配后，應(yīng)使一個薄片齒輪的齒左側(cè)和另一個薄片齒輪的齒右側(cè)分別緊貼在寬齒輪的齒槽左、右兩側(cè)，這樣錯齒后就消除了齒側(cè)隙，反向時不會出現(xiàn)死區(qū)。 第六十四頁，共八十五頁。2-4 畫出下列機床的機床坐標(biāo)系臥式車床 +Z+X+Y第六十五頁，共八十五頁。臥式銑床+Z+X+Y第六十六頁，共八十五頁。牛頭刨床+Y+X+Z第六十七頁，共八十五頁。立式銑床+Y+X+Z第六十八頁，共八十五頁。平面磨床+Y+X+Z第六十九頁，共八十五頁。臥軸圓臺平面磨床+Z+X+Y第七十

30、頁，共八十五頁。2-10 刀具補償有哪幾種？為什么要用刀具補償？指令是什么？答：兩種：左偏刀具半徑補償，即順著刀具前進方向觀察，刀具偏在工件輪廓的左邊，G41右偏刀具半徑補償，即順著刀具前進方向觀察，刀具偏在工件輪廓的右邊。G42第七十一頁，共八十五頁。為什么采用刀具半徑補償： 數(shù)控機床在加工過程中，控制的是刀具中心的軌跡；而用戶是按零件輪廓編制加工程序，因此，加工時刀具中心必須偏移一個偏置量。具有刀具半徑補償功能的數(shù)控裝置，按零件輪廓編制的程序和預(yù)先設(shè)定的偏置參數(shù)，能自動生成刀具中心軌跡的功能，可以帶來如下好處： 刀具磨損或換刀時，無須重新編程，只須修改偏置參數(shù)； 粗、精加工可用同一套程序，

31、加工余量可通過修改偏置參數(shù)來實現(xiàn)。 利用輸入偏置量的大小，控制輪廓尺寸的精度.第七十二頁，共八十五頁。2. 遞推法：后一步的偏差用前一步的偏差遞推出來若 ,向+X方向發(fā)出一個脈沖 ，新加工點 的偏差：若 ,向+X方向發(fā)出一個脈沖 ，新加工點 的偏差：第七十三頁，共八十五頁。3-3 欲用逐點比較法插補直線OE，起點O(0,0)，終點E(12,15)，試寫出插補計算過程并繪出軌跡?？偛綌?shù)n=12+15=27若 ,向+X方向發(fā)出一個脈沖 ，新加工點 的偏差：若 ,向+X方向發(fā)出一個脈沖 ，新加工點 的偏差：第七十四頁，共八十五頁。序號偏差判別進給偏差計算終點判別0F0=0n=12+15=271F0=

32、0+xF1=F0-ye=-15n=262F10+yF2=F1+xe=-3n=253F20+xF4=F3-ye=-6n=235F40+xF6=F5-ye=-9n=21第七十五頁，共八十五頁。序號偏差判別進給偏差計算終點判別7F60+xF8=-12n=199F80+yF9=0n=1810F9=0+xF10=-15n=1711F100+yF11=-3n=1612F110+xF13=-6n=1414F130+xF15=-9n=1216F150+xF17=-12n=1018F170+yF18=0n=09第七十六頁，共八十五頁。序號偏差判別進給偏差計算終點判別19F180+xF19=-15n=0820F190+yF20=-3n=0721F200+xF22=-6n=0523F220+xF24=-9n=0325F240+xF26=-12n=0127F260+yF27=0n=00第七十七頁，共八十五頁。3-12 設(shè)欲加工第一象限逆圓AE，起點A(6,0)，終點E(0,6)，設(shè)寄存器位數(shù)為4，用DDA法插補累加器JVxJRxxJExJVyJRyyJ