數(shù)控機床與應(yīng)用課件

數(shù)控機床與應(yīng)用課件1目錄

第一章：概論

第二章：數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)第三章：計算機數(shù)控系統(tǒng)第四章：數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)第五章：數(shù)控機床的原理第六章：數(shù)控編程第七章：數(shù)控機床應(yīng)用實例數(shù)控機床與應(yīng)用目錄目錄第一章：概論數(shù)控機床與2第一章概述本章要點：1.1了解數(shù)控機床的產(chǎn)生及發(fā)展1.2了解數(shù)控機床的應(yīng)用特點、組成和工作原理1.3掌握數(shù)控機床的分類和發(fā)展趨勢第一章概述本章要點：3一、數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展產(chǎn)生：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越來越合理，其性能、精度和效率日趨提高更新?lián)Q代頻繁，生產(chǎn)類型由大批大量生產(chǎn)向多品種小批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)化。因此，對機械產(chǎn)品的加工相應(yīng)得提出了高精度、高柔性與高度自動化的要求。數(shù)字控制機床就是為了解決單件、小批量、特別是復(fù)雜型面零件加工的自動化并保證質(zhì)量要求而產(chǎn)生的。一、數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展產(chǎn)生：4第一臺數(shù)控機床是1952年美國PARSONS公司與麻省理工學(xué)院（MIT）合作研制的三坐標(biāo)數(shù)控銑床，它綜合應(yīng)用了電子計算機、自動控制、伺服驅(qū)動、精密檢測與新型機械結(jié)構(gòu)等多方面的技術(shù)成果，可用于加工復(fù)雜曲面零件。數(shù)控機床的發(fā)展先后經(jīng)歷了電子管（1952年）、晶體管（1959年）、小規(guī)摸集成電路（1965年）、大規(guī)模集成電路及小型計算機（1970年）和微處理機或微型機算機（1974年）等五代數(shù)控系統(tǒng)。第一臺數(shù)控機床是1952年美國PARSONS公司5二、數(shù)控技術(shù)的基本概念1、數(shù)字控制數(shù)字控制（NumericalControl)，簡稱NC，它是采用數(shù)字化信息實現(xiàn)加工自動化的控制技術(shù)，用數(shù)字化信號對機床的運動及其加工過程進行控制的機床稱作數(shù)控機床。2、NC機床早期的數(shù)控機床的NC裝置是由各種邏輯元件、記憶元件組成隨機邏輯電路由硬件來實現(xiàn)數(shù)控功能，稱作硬件數(shù)控，用這種技術(shù)實現(xiàn)的數(shù)控機床稱作NC機床。二、數(shù)控技術(shù)的基本概念1、數(shù)字控制63、CNC機床現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)采用微處理器或?qū)Ｓ梦C的數(shù)控系統(tǒng)（ComputerNumericalControl）由事先存放在存儲器里的系統(tǒng)程序（軟件）來實現(xiàn)控制邏輯，實現(xiàn)部分或全部數(shù)控功能，并通過接口與外圍設(shè)備進行聯(lián)接，這樣的機床稱作CNC機床。數(shù)控機床與應(yīng)用課件7三、數(shù)控機床的特點數(shù)控機床與普通機床相比，具有以下特點：１、適應(yīng)性強

適應(yīng)性是指數(shù)控機床隨生產(chǎn)對象變化而變化的適應(yīng)能力。２、精度高工作過程不需要人工干預(yù)，而是自動工作的，且通過實時檢測裝置來修正或補償以獲得更高的精度。

三、數(shù)控機床的特點數(shù)控機床與普通機床相比，具有以下特點：8３、效率高數(shù)控機床可以采用較大的切削用量，而且具有自動換速、自動換刀和其他輔助操作自動化的功能。４、減輕勞動強度、改善勞動條件５、有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化３、效率高9四、數(shù)控機床的組成及工作原理工作原理圖紙、MDI等存儲介質(zhì)數(shù)控裝置輸入輸出CNC裝置伺服驅(qū)動裝置伺服系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)切削驅(qū)動裝置機床主體檢測裝置四、數(shù)控機床的組成及工作原理工作原理圖紙、MDI等存儲介質(zhì)10組成1、程序的存儲介質(zhì)紙帶、磁帶或磁盤等。2、輸入輸出裝置3、數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心，接受脈沖信號經(jīng)過譯碼、運算和邏輯處理將指令信息輸出給伺服系統(tǒng)，使設(shè)備按軌定的動作執(zhí)行。組成1、程序的存儲介質(zhì)114、伺服裝置是數(shù)控機床執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動部件，作用是把來自數(shù)控裝置的脈沖信號轉(zhuǎn)換成機床執(zhí)行部件的運動。5、檢測反饋裝置作用是對機床的實際運動速度、方向、位移量以及加工狀態(tài)加以檢測并將結(jié)果反饋給數(shù)控裝置，計算出與指令位移之間的偏差并發(fā)出糾正誤差指令。4、伺服裝置126、機床主體是加工運動的實際機械部件，主要包括主運動部件、進給運動執(zhí)行部件如工作臺、拖板、刀架，和支承部件如床身、立柱等，還有冷卻、潤滑、轉(zhuǎn)位部件、夾緊、換刀機械手等輔助裝置。數(shù)控機床與應(yīng)用課件13五、數(shù)控機床的分類

1、按工業(yè)用途分類（1）數(shù)控車床（NCLathe）（2）數(shù)控銑床(NCMillingMachine)（3）數(shù)控鉆床(NCDrillingMachine)(4)數(shù)控鏜床(NCBoringMachine)（5）數(shù)控齒輪加工機床(NCGearingHoldingMachine)五、數(shù)控機床的分類1、按工業(yè)用途分類14（6）數(shù)控平面磨床(NCSurfaceGrindingMachine)（7）數(shù)控外圓磨床(NCExternalCylindricalGrindingMachine)（8）數(shù)控輪廓磨床(NCContourGrindingMachine)（9）數(shù)控工具磨床(NCToolGrindingMachine)（10）數(shù)控坐標(biāo)磨床(NCJigGrindingMachine)（6）數(shù)控平面磨床(NCSurfaceGrinding15（11）數(shù)控電火花加工機床(NCDieselingElectricDischargeMachine)（12）數(shù)控線切割機床(NCWireDischargeMachine)（13）數(shù)控激光加工機床(NCLaserBeamMachine)（14）數(shù)控沖床(NCPunchingPress)（15）加工中心(MachineCenter)（16）數(shù)控超聲波加工機床NCUltrasonicMachine)（17）其他（如三坐標(biāo)測量機等）（11）數(shù)控電火花加工機床(NCDieselingEle162、按運動方式分類（1）點位控制系統(tǒng)它只控制刀具從一點到另一點的位置，而不控制移動軌跡，在移動過程中刀具不進行切削加工。刀具的三種路徑：

1）

2）

3）

XYZ2、按運動方式分類XYZ17（2）直線控制系統(tǒng)（Straight-lineControl）它是控制刀具或機床工作臺以給定的速度，沿平行于某一坐標(biāo)軸方向，由一個位置到另一個位置的精確移動，并且在移動過程中進行直線切削加工。（2）直線控制系統(tǒng)（Straight-lineContro18（3）輪廓控制系統(tǒng)（ContourControl）它是對兩個或兩個以上的坐標(biāo)軸同時進行連續(xù)控制，并能對機床移動部件的位移和速度進行嚴格的控制，即要控制加工的軌跡，加工出要求的輪廓。其運動軌跡是任意斜率的直線、圓弧、螺旋線等。（3）輪廓控制系統(tǒng)（ContourControl）193、按控制方式分類（1）開環(huán)控制系統(tǒng)即不帶位置測量元件，數(shù)控裝置根據(jù)控制介質(zhì)上的指令信號，經(jīng)控制運算發(fā)出指令脈沖，使伺服驅(qū)動元件轉(zhuǎn)過一定的角度，并通過傳動齒輪、滾珠絲杠螺母副，使執(zhí)行機構(gòu)（如工作臺）移動或轉(zhuǎn)動。

特點：沒有來自位置測量元件的反饋信號，對執(zhí)行機構(gòu)的動作情況不進行檢查，指令流向為單向，控制精度較低。3、按控制方式分類20（２）閉環(huán)控制系統(tǒng)

這類機床帶有檢測反饋裝置，它可將測量出的實際位移值反饋到數(shù)控裝置中與輸入的指令位移值相比較，用差值進行控制，直至差值為零，以實現(xiàn)運動部件的精確定位。從理論上講，閉環(huán)控制系統(tǒng)的運動精度主要決定于檢測裝置精度，而與傳動鏈中誤差無關(guān)。但閉環(huán)控制系統(tǒng)對機床結(jié)構(gòu)的剛性、傳動部件的間隙及導(dǎo)軌移動的靈敏性等都有嚴格的要求。（２）閉環(huán)控制系統(tǒng)21

特點：是位移精度高，但調(diào)試、維修都較復(fù)雜，成本較高，一般適用于精度很高的數(shù)控機床。

22（３）半閉環(huán)控制系統(tǒng)

這類機床不是直接測量工作臺位移量，而是通過檢測絲杠轉(zhuǎn)角，間接地測量工作臺位移量，然后再反饋給數(shù)控裝置，

特點：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，安裝、調(diào)試較方便，控制特性比較穩(wěn)定，但系統(tǒng)的精度沒有閉環(huán)系統(tǒng)高。目前，大多數(shù)中小型數(shù)控機床廣泛采用半閉環(huán)控制制系統(tǒng)。（３）半閉環(huán)控制系統(tǒng)23六、數(shù)控機床的發(fā)展趨勢1、數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展

1）高速化和高精度化

速度和精度是數(shù)控機床的兩個重要指標(biāo)。要提高加工效率，首先必須提高切削速度和進給速度。隨著工業(yè)技術(shù)不斷深化發(fā)展，產(chǎn)品的加工精度已提出了相當(dāng)高的要求。目前，相應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)可在0.1μｍ單元進行設(shè)定。六、數(shù)控機床的發(fā)展趨勢1、數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展24

2）提高數(shù)控系統(tǒng)的高可靠性

高可靠性是指數(shù)控系統(tǒng)的可靠性要高于被控設(shè)備的可靠性一個數(shù)量級以上，但也不是可靠性越高越好，而是適度可靠。

提高數(shù)控系統(tǒng)可靠性的措施有：采用更高集成度的電路芯片，利用大規(guī)?；虺笠?guī)模的專用及混合式集成電路，以減少元器件的數(shù)量來提高系統(tǒng)的可靠性。2）提高數(shù)控系統(tǒng)的高可靠性25

3）編程自動化

自動編程就是利用計算機完成數(shù)控機床程序編制工作。在面對一些復(fù)雜的加工零件時，人工編程是很復(fù)雜的。在此情況之下，可以利用系統(tǒng)的編程自動化來進行自動編程，完成零件加工的程序編制。從而大大的減輕了工作人員的勞動強度。3）編程自動化26

4）CNC系統(tǒng)智能化

CNC系統(tǒng)使用的計算機容量越來越大，運行速度也越來越快，在此情況下，CNC系統(tǒng)不但能完成數(shù)字控制功能，同時還能與其他的一些輔助系統(tǒng)進行連接，實現(xiàn)系統(tǒng)智能化。4）CNC系統(tǒng)智能化27

5）更強的通信功能

現(xiàn)代數(shù)控機床可以通過自身具備的通信功能與其他CNC系統(tǒng)進行通信連接，實現(xiàn)數(shù)控機床網(wǎng)絡(luò)和進線要求。現(xiàn)代數(shù)控機床除了具有RS-232C通信接口外，還具有其他功能的通信接口。5）更強的通信功能282、新進制造技術(shù)

1）柔性制造單元（FMC）

FMC既可作為獨立運行的生產(chǎn)設(shè)備進行自動加工，也可作為柔性制造系統(tǒng)的加工模塊，具有占地面積小、便于擴充、成本低、功能完善和加工適應(yīng)范圍廣等特點，非常適用于中小企業(yè)。它由加工中心（MC）與自動交換工件(AWC)裝置組成，同時數(shù)控系統(tǒng)還增加了自動檢測與工況自動監(jiān)控等功能。2、新進制造技術(shù)29

2)柔性制造系統(tǒng)（FMS）它具有多臺制造設(shè)備，大多在10臺以下。一個典型的FMS由加工系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、中央管理系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)四部分組成。其全部生產(chǎn)過程由一臺中央計算機進行生產(chǎn)調(diào)度。因此，該系統(tǒng)可以提高50%的生產(chǎn)效率，縮短50%的生產(chǎn)周期。

2)柔性制造系統(tǒng)（FMS）30

3）計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）

它是一種先進的生產(chǎn)模式，它是將企業(yè)的全部生產(chǎn)、經(jīng)營活動所需的各種分布的自動化子系統(tǒng)，通過新的生產(chǎn)管理模式、工藝理論和計算機網(wǎng)絡(luò)有機地集成起來，以獲得適應(yīng)于多品種、中小批量生產(chǎn)的高效益、高柔性和高質(zhì)量的智能制造系統(tǒng)。一個典型的CIMS系統(tǒng)由信息管理、工程設(shè)計自動化、制造自動化、質(zhì)量保證、計算機網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫等6個子系統(tǒng)組成。3）計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）31七、作業(yè)１．什么叫數(shù)控機床？其特點是什么？２．?dāng)?shù)控機床是如何工作的？它由哪幾部分組成？各組成部分有什么作用？３．什么叫點位控制、直線控制和輪廓控制？它們的主要特點與區(qū)別是什么？４．什么叫開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)系統(tǒng)？它們之間各有什么特點？七、作業(yè)１．什么叫數(shù)控機床？其特點是什么？32第二章數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)一、數(shù)控機床的機構(gòu)要求與特點（一）數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)要求

數(shù)控機床具有加工范圍寬，工藝能力強等特點。因此，它的主傳動運動系統(tǒng)具有更大、連續(xù)的調(diào)速范圍和更高的轉(zhuǎn)速以達到高加工精度和效率的要求。現(xiàn)代所采用的電機多為交流和直流調(diào)速電機，實現(xiàn)了主軸的無級變速，從而減少傳動部件。另外，對主軸的部件來說，要具有更高的精度和剛度。第二章數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)一、數(shù)控機床的機構(gòu)要求與特點33對主軸系統(tǒng)的要求：（1）為了能達到最佳的切削效果，一般都應(yīng)在最佳的切削條件下工作，因此，主軸一般都要求能實現(xiàn)無級變速。（2）要求機床主軸系統(tǒng)必須具有足夠高的轉(zhuǎn)速和足夠大的功率，以適應(yīng)高速、高效的加工需求。（3）為了降低噪聲、減輕發(fā)熱、減少振動，主傳動系統(tǒng)應(yīng)簡化結(jié)構(gòu)，減少傳動件。對主軸系統(tǒng)的要求：34（4）在加工中心上，還必須具有安裝刀具和刀具交換所需的自動夾緊裝置，以及主軸定向準(zhǔn)停裝置，以保證刀具和主軸、刀庫、機械手的正確嚙合。（5）為了擴大機床功能，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，以便實現(xiàn)對主軸位置的控制。

（4）在加工中心上，還必須具有安裝刀具和刀具交換所需的自動夾35（二）主傳動運動的變速方式

為適應(yīng)數(shù)控機床的加工范圍、工藝適應(yīng)性強、自動化和加工精度高的特點，它的主傳動運動要求有較大的調(diào)速范圍。傳統(tǒng)的主傳動運動變速主要有：

（1）帶有簡單變速機構(gòu)的主傳動（機械變速：電機經(jīng)齒輪變速的主傳動運動）（2）通過皮帶傳動的主傳動

（3）電機直接驅(qū)動的主軸結(jié)構(gòu)（兩種類型）（二）主傳動運動的變速方式36

但是隨著交流和直流變速主軸電機的調(diào)速系統(tǒng)的日趨完善、成熟，單一使用齒輪分段無級變速的主傳動運動系統(tǒng)越來越少。而是采用在交流和直流電機無級變速的基礎(chǔ)上配合齒輪傳動，以確保低速時的扭矩，擴大調(diào)速范圍。

37（1）帶有簡單變速機構(gòu)的主傳動優(yōu)點：能滿足各種切削運動的轉(zhuǎn)矩輸出，且具有大范圍調(diào)節(jié)速度的能力。缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要潤滑及溫度控制裝置；成本較高；制造和維修難。應(yīng)用：一般大中型銑床多采用這種結(jié)構(gòu)。（1）帶有簡單變速機構(gòu)的主傳動優(yōu)點：能滿足各種切削運動的轉(zhuǎn)矩38（2）通過皮帶傳動的主傳動

主軸電機的運轉(zhuǎn)經(jīng)同步帶或V帶傳動。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、安裝調(diào)試方便、傳動平衡、震動和噪音小。在一定條件下能滿足轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的輸出要求。缺點：調(diào)速范圍比（恒功率調(diào)速范圍與恒扭矩調(diào)速范圍之比）受電機調(diào)速范圍比的約束。應(yīng)用：低扭矩輸出要求的小型數(shù)控機床主軸上。（2）通過皮帶傳動的主傳動優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、安裝調(diào)試方便、傳動39（3）電機直接驅(qū)動的主軸結(jié)構(gòu)（兩種類型）電機直接驅(qū)動主傳動運動：電機通過精密聯(lián)軸器與主軸聯(lián)接。特點：結(jié)構(gòu)緊湊、輸出功率與實際功率差額較小、傳動效率高的，主軸的特性完全與電機輸出特性一致，因而在使用上受到一定限制。缺點：主軸輸出扭矩小，電機發(fā)熱對主軸精度的影響比較大（3）電機直接驅(qū)動的主軸結(jié)構(gòu)（兩種類型）電機直接驅(qū)動主傳動運40電主軸：主軸與電機轉(zhuǎn)子為一體，稱電主軸。特點：結(jié)構(gòu)更緊湊、慣量小、剛度高、響應(yīng)快、調(diào)速電機的啟動和停止特性好。制造和控制要求高。如主軸的散熱、動平衡、支承、潤滑及控制等。造價高。應(yīng)用：多用于高速加工。電主軸：主軸與電機轉(zhuǎn)子為一體，稱電主軸。41（三）數(shù)控機床的主軸結(jié)構(gòu)

主軸是影響機床加工質(zhì)量的主要部件。它的回轉(zhuǎn)精度直接影響工件的加工精度；功率和回轉(zhuǎn)速度影響加工效率。因此，主軸在工藝上要求與機床本身有相適應(yīng)的回轉(zhuǎn)精度、剛度、抗震性、耐磨性和低升溫等。（三）數(shù)控機床的主軸結(jié)構(gòu)421、主軸的軸承支承結(jié)構(gòu)

軸承的使用要相對應(yīng)于機床的規(guī)格和精度。1、主軸的軸承支承結(jié)構(gòu)43主軸軸承配置形式

1）前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和60度角接觸雙列向心推力球軸承，后支承采用向心推力球軸承。

特點：大幅度提高主軸的剛度，滿足強力切削要求。

主軸軸承配置形式

44

2）前支承采用高精度雙列向心推力球軸承。向心推力球軸承高速時性能良好，可達4000r/min的最高時速。

特點：適用于高速主軸支承，承載能力小

適用：適用于高速、輕載和精密的數(shù)控機床2）前支承采用高精度雙列向心推力球軸承。45

3）前支承用雙列圓錐滾子軸承，后支承采用單列圓錐滾子軸承。

特點：徑向和軸向剛度高、承載能力強、安裝和調(diào)試性能好。

使用：適用于中等精度、低速與重載的數(shù)控機床3）前支承用雙列圓錐滾子軸承，后支承采用單列圓錐滾46

液壓驅(qū)動自定心卡盤

2．常用卡盤結(jié)構(gòu)數(shù)控車床工件夾緊裝置可采用三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤或彈簧夾頭等。為了減少數(shù)控車床裝夾工件的輔助時間，廣泛采用液壓或氣壓動力自定心卡盤。下圖為某數(shù)控車床上采用的一種液壓驅(qū)動動力自定心卡盤液壓驅(qū)動自定心卡盤2．常用卡盤結(jié)構(gòu)47

3、主軸內(nèi)刀具自動裝卸及吹屑裝置

主軸在保證精度和剛度的同時，還必須設(shè)計刀具的自動裝卸和切屑清除裝置，以適應(yīng)自動化生產(chǎn)要求。右圖為自動換刀數(shù)控鏜銑床的主軸部件結(jié)構(gòu)圖圖5-11JCS-018加工中心的主軸部件

3、主軸內(nèi)刀具自動裝卸及吹屑裝置圖5-11JCS484、

主軸準(zhǔn)停裝置

功能：當(dāng)特殊加工或自動換刀，主軸能實現(xiàn)準(zhǔn)確的停止在一個固定位置上。1）機械式準(zhǔn)停裝置：1-無觸點開關(guān)

2-感應(yīng)塊3-凸輪定位盤4-定位液壓缸5-定向滾輪6-定位活塞

缺點：機械準(zhǔn)停裝置比較準(zhǔn)確可靠，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。4、主軸準(zhǔn)停裝置1-無觸點開關(guān)2-感應(yīng)塊3-凸492)電氣式準(zhǔn)停裝置

方式：1）利用主軸上光電脈沖產(chǎn)生準(zhǔn)停信號；

2）利用磁力傳感器檢產(chǎn)生準(zhǔn)停信號。1-主軸2-同步感應(yīng)器3-主軸電動機4-永久磁鐵5-磁傳感器磁力傳感器準(zhǔn)停裝置工作原理：

數(shù)控裝置發(fā)出主軸停轉(zhuǎn)指令時，主軸電動機3立即降速，當(dāng)永久磁鐵4對準(zhǔn)磁傳感器5時，磁傳感器發(fā)出準(zhǔn)停信號，由定向電路使電動機準(zhǔn)確地停止在規(guī)定的周向位置上。2)電氣式準(zhǔn)停裝置1-主軸2-同步感應(yīng)器3-主軸50五、高速精密主軸

這種工藝采用的切屑速度比常規(guī)的要高幾倍到十幾倍。如切屑鋁件的速度達2500m/min~4500m/min;切屑鋼件速度達400m/min~1600m/min;切屑鑄鐵速度達800m/mim~2000m/min.

特點：加工表面質(zhì)量好、切屑溫度低、刀具使用壽命長

驅(qū)動方式：內(nèi)置電動機

軸承要求：高速球軸承或磁力軸承五、高速精密主軸51（二）數(shù)控機床的進給運動系統(tǒng)

數(shù)控機床的進給系統(tǒng)是數(shù)字控制信號和運動部件之間的傳動紐帶，直接影響機床的加工精度。因此，在進給系統(tǒng)的傳動精度、靈敏度和穩(wěn)定性方面有更高的要求。（二）數(shù)控機床的進給運動系統(tǒng)521、進給系統(tǒng)的要求主要有：

1）提高傳動精度和剛度

2）減少各運動零件的慣性量

3）減少運動件的摩擦阻力

4）響應(yīng)速度快、調(diào)速范圍寬

5）較強的過載能力、低速時扭矩大

6）穩(wěn)定性好，壽命長

7）使用維護方便1、進給系統(tǒng)的要求主要有：532、進給系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)要求一個典型的數(shù)控機床閉環(huán)控制進給系統(tǒng)通常由位置比較、放大單元、驅(qū)動單元、機械傳動裝置和檢測反饋元件等幾部分組成。

機械傳動裝置是指將驅(qū)動源的旋轉(zhuǎn)運動裝置裝換為工作臺直線運動的整個機械傳功鏈。2、進給系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)要求54進給系統(tǒng)機械部件的總體設(shè)計要求：減少摩擦、消除間隙、減小慣性、提高傳動精度和剛度。

為了達到上述總體要求，通常采用的措施是：

1）采用低摩擦的傳動副；2）合理的支承形式提高傳動剛度等。在機床進給運動系統(tǒng)中，通常采用絲杠螺母副作為主要的減速和運動形式轉(zhuǎn)換。電機和絲杠之間的連接方式主要有：齒輪傳動連接、同步帶齒形連接和電機與絲杠之間的直接連接。進給系統(tǒng)機械部件的總體設(shè)計要求：減少摩擦、消除間55

3、滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副是回轉(zhuǎn)運動與直線運動相互轉(zhuǎn)換的傳動裝置。它的結(jié)構(gòu)特點是在具有螺旋槽的絲杠螺母間裝有滾珠，作為中間傳動元件，以減少摩擦。

3、滾珠絲杠螺母副56工作原理如下所示。在絲杠和螺母1上都加工有半圓弧形的螺旋槽，把它們套裝在一起構(gòu)成了滾珠的螺旋滾道。螺母上有滾珠回路管道b，將螺旋滾道的兩端連接在一起構(gòu)成封閉的循環(huán)滾道，在滾道內(nèi)裝滿滾珠。當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時，滾珠在滾道內(nèi)既自傳又沿滾道循環(huán)轉(zhuǎn)動，從而迫使螺母（或絲杠）軸向移動。工作原理如下所示。在絲杠和螺母1上都加工有半圓弧57

滾珠絲杠螺母副是滾動摩擦，它的特點是：1）摩擦因數(shù)小，傳動效率高，所需傳動轉(zhuǎn)距??；2）磨損小，壽命長，精度保持性好；3）靈敏度高，傳動平穩(wěn)，不易產(chǎn)生爬行；4）絲杠和螺母之間可通過預(yù)緊和間隙消除措施提高軸向剛度和反向精度；滾珠絲杠螺母副是滾動摩擦，它的特點是：585）運動具有可逆性，既可將旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動，又可將直線運動變成旋轉(zhuǎn)運動；缺點：1）制造工藝復(fù)雜，成本高；2）在垂直安裝時不能自鎖，需附加制動機構(gòu)。應(yīng)用：應(yīng)用范圍廣，在大型觸控機床上多采用齒條或者渦輪蝸桿裝置。5）運動具有可逆性，既可將旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動，又可將直線運591）滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)滾珠絲杠副滾珠的循環(huán)方式分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種。滾珠在返回過程中與絲杠脫離接觸的為外循環(huán)；滾珠在循環(huán)過程中與絲杠始終接觸的為內(nèi)循環(huán)。循環(huán)中的滾珠叫做工作滾珠，工作滾珠所走過的滾道圈數(shù)叫工作圈數(shù)。1）滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)60外循環(huán)常見的有插管式和螺旋槽式。

圖(a)為插管式，它用彎管作為返回管道，這種形式結(jié)構(gòu)工藝性好，但管道突出螺母體外，徑向尺寸較大。圖(b)為螺旋槽式，它是在螺母外圓上銑出螺旋槽，槽的兩端鉆出通孔并與螺紋滾道相切，形成返回通道。這種形式的結(jié)構(gòu)比插管式的結(jié)構(gòu)徑向尺寸小，但制造較為復(fù)雜。外循環(huán)滾珠絲杠(a)插管式(b)螺旋槽式外循環(huán)常見的有插管式和螺旋槽式。外循環(huán)滾珠絲杠61

內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)如圖下所示。在螺母的側(cè)孔中裝有圓柱凸鍵反向器，反向器上銑有S形回珠槽，將相鄰螺紋滾道聯(lián)結(jié)起來，滾珠從螺紋滾道進入反向器，借助反向器迫使?jié)L珠越過絲杠牙頂進入相鄰滾道，實現(xiàn)循環(huán)。一般一個螺母上裝有2~4個反向器，反向器沿螺母圓周均布。這種結(jié)構(gòu)徑向尺寸緊湊，剛性好，且不易磨損，因返程滾道短，不易發(fā)生滾珠堵塞，摩擦損失小。但反向器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，且不能用于多頭螺紋傳動。內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)62內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠63

2）滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整滾珠絲杠的傳動間隙是軸向間隙。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量。除了結(jié)構(gòu)本身所有的游隙之外，還包括施加軸向載荷后產(chǎn)生彈性變形所造成的軸向竄動量。為了保證反向傳動精度和軸向剛度，必須消除軸向間隙。2）滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整64用預(yù)緊方法消除間隙時應(yīng)注意，預(yù)加載荷能夠有效地減少彈性變形所帶來的軸向位移，但預(yù)緊力不易過大，過大的預(yù)緊載荷將增加摩擦力，使傳動效率降低，縮短絲杠的使用壽命。所以，一般需要經(jīng)過多次調(diào)整才能保證機床在適當(dāng)?shù)妮S向載荷下既消除了間隙又能靈活轉(zhuǎn)動。用預(yù)緊方法消除間隙時應(yīng)注意，預(yù)加載荷能夠有效地減少彈性變65消除間隙的方法常采用雙螺母結(jié)構(gòu)，利用兩個螺母的相對軸向位移，使兩個滾珠螺母中的滾珠分別貼緊在螺旋滾道的兩個相反的側(cè)面上。常用的雙螺母絲杠消除間隙的方法有：（1）齒差調(diào)隙式；（2）墊片調(diào)隙式；（3）螺紋調(diào)隙式；（4）單螺母變螺距預(yù)加載荷式。消除間隙的方法常采用雙螺母結(jié)構(gòu)，利用兩個螺母的相66

（1）墊片調(diào)隙式

如下圖所示，在螺母處放入一墊片，調(diào)整墊片厚度使左右兩個螺母產(chǎn)生方向相反的位移，則兩個螺母中的滾珠分別貼緊在螺旋滾道的兩個相反的側(cè)面上，即可消除間隙和產(chǎn)生預(yù)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(yù)緊，調(diào)整精度不高，僅適用于一般精度的數(shù)控機床。（1）墊片調(diào)隙式如下圖所示，在螺母處放入一墊片，調(diào)整墊67

（2）螺紋調(diào)隙式

如下圖所示，左螺母外端有凸緣，右螺母右端加工有螺紋，用兩個圓螺母1、2把墊片壓在螺母座上，左右螺母通過平鍵和螺母座連接，使螺母在螺母座內(nèi)可以軸向滑移而不能相對轉(zhuǎn)動。調(diào)整時，擰緊圓螺母1使右螺母向右滑動，就改變了兩螺母的間距，即可消除間隙并產(chǎn)生預(yù)緊力，然后用螺母2鎖緊。這種調(diào)整方法結(jié)構(gòu)簡單緊湊，工作可靠，調(diào)整方便，應(yīng)用較廣，但調(diào)整預(yù)緊量不能控制。（2）螺紋調(diào)隙式如下圖所示，左螺母外端有凸緣，右螺母右68

（3）齒差調(diào)隙式

如下圖所示，在兩個螺母的凸緣上加工有圓柱外齒輪，分別與緊固在套筒兩端的內(nèi)齒圈相嚙合，左右螺母不能轉(zhuǎn)動。兩螺母凸緣齒輪的齒數(shù)分別為Z1和Z2，且相差一個齒。調(diào)整時，先取下內(nèi)齒圈，讓兩個螺母相對于螺母座同方向都轉(zhuǎn)動一個齒或多個齒，然后在插入內(nèi)齒圈并緊固在螺母座上，則兩個螺母便產(chǎn)生角位移，使兩個螺母軸向間距改變，實現(xiàn)消除隙和預(yù)緊。設(shè)滾珠絲杠的導(dǎo)程為t,兩個螺母相對于螺母座同方向轉(zhuǎn)動一個齒后，其軸向位移量為：（3）齒差調(diào)隙式69齒差調(diào)隙式例如，Z1=99，Z2=100，滾珠絲杠的導(dǎo)程t=10mm時，則S=10/9900≈0.001mm，若間隙量為0.002mm,則相應(yīng)的兩螺母沿同方向轉(zhuǎn)過兩個齒即可消除間隙。齒差調(diào)隙式的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，尺寸較大，但是調(diào)整方便，可獲得精確的調(diào)整量，預(yù)緊可靠不會松動，適用于高精度傳動。齒差調(diào)隙式例如，Z1=99，Z2=100，滾珠絲杠的70(4)單螺母變螺距預(yù)加載荷式即在滾珠螺母體內(nèi)的兩列循環(huán)滾珠軌道之間使內(nèi)螺紋軌道在軸向上產(chǎn)生一個導(dǎo)程突變量△L，從而使兩列滾珠在軸向上錯位實現(xiàn)預(yù)緊。

特點：結(jié)構(gòu)簡單、

缺點：施加在螺母上的載荷必須預(yù)先設(shè)定，且不能改變。(4)單螺母變螺距預(yù)加載荷式71

3）滾珠絲杠的支承方式

數(shù)控機床的進給系統(tǒng)要獲得較高的傳動剛度，除了加強滾珠絲杠副本身的剛度外，對滾珠絲杠的正確安裝及支承結(jié)構(gòu)的剛度也提出了重要的要求。由于滾珠絲杠所承受的主要是軸向載荷，它的徑向載荷主要是臥式絲杠的自重，常采用高剛度的推力軸承以提高滾珠絲杠的軸向承載能力。3）滾珠絲杠的支承方式72常用的滾珠絲杠支承方式：

（1）一端裝推力軸承這種安裝方式的承載能力小，軸向剛度低，只適用于行程小的短絲杠。常用的滾珠絲杠支承方式：73（2）一端裝推力軸承，另一端裝向心球軸承

這種安裝方式用于絲杠較長的情況，當(dāng)熱變形造成絲杠伸長時，其一端固定，另一端能作微量的軸向浮動。為減少絲杠熱變形的影響，止推軸承的安裝位置應(yīng)遠離電機熱源和絲杠工作時的常用段。

（2）一端裝推力軸承，另一端裝向心球軸承74（3）兩端裝推力軸承將推力軸承安裝在滾珠絲杠的兩端，并施加預(yù)緊力，有助于提高絲杠的軸向剛度，但此種安裝方式對熱變形較為敏感。（3）兩端裝推力軸承75（4）兩端裝推力軸承及向心球軸承:

為了提高剛度，絲杠兩端均采用雙重支承并施加預(yù)緊。這種方式可使絲杠的熱變形轉(zhuǎn)化為推力軸承的預(yù)緊，但設(shè)計時要注意提高推力軸承的承載力和支架剛度。（4）兩端裝推力軸承及向心球軸承:76

4）滾珠絲杠的防護

滾珠絲杠副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滑脂。潤滑油一般為機械油或140號主軸油。潤滑油經(jīng)過殼體上的油孔注入螺母的空間內(nèi)；潤滑脂常采用鋰基潤滑脂，一般加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體的空間內(nèi)。4）滾珠絲杠的防護77

滾珠絲杠副如果在滾道上落入了灰塵、切屑，或者使用了不凈的潤滑油，不僅會妨礙滾珠的正常運轉(zhuǎn)，還會使磨損急劇增加。因此必須有防護裝置和使用潔凈的潤滑油。通常采用密封圈或防護罩對螺母進行防護。當(dāng)滾珠絲杠螺母副處于隱蔽的位置時，采用密封圈進行密封保護；當(dāng)滾珠絲杠螺母副處于裸露的位置時，應(yīng)采用密封的防護罩進行密封保護。滾珠絲杠副如果在滾道上落入了灰塵、切屑，或者使用78注意：1、密封圈裝在滾珠螺母的兩端，分為接觸式的和非接觸式的兩種。

接觸式的彈性密封圈用耐油橡膠或尼龍制成，其內(nèi)孔做成與絲杠螺紋滾道相配合的形狀，與絲杠緊密接觸，它的防塵效果好，但也增加了滾珠絲杠的摩擦阻力距。注意：79

非接觸式的密封圈又稱迷宮式密封圈，用硬質(zhì)塑料制成，其內(nèi)孔與絲杠螺紋滾導(dǎo)的形狀相反，并稍有間隙，避免了摩擦阻力矩，但防塵效果差。

2、安裝時將防護罩的一端連接在滾珠螺母的端面，另一端固定在滾珠絲杠的支承座上。3、由于滾珠絲杠螺母副沒有自鎖功能，在進行垂直安裝時，要有制動裝置。通常采用的制動裝置有電磁鐵和離合器。非接觸式的密封圈又稱迷宮式密封圈，用硬質(zhì)塑料制成804、進給系統(tǒng)中傳動間隙的消除

1）齒輪傳動間隙消除

常用的減小齒輪間隙的方法有剛性調(diào)推法和柔性調(diào)整法兩種。（1）直齒圓柱齒輪傳動

a、偏心套調(diào)整法b、軸向墊片調(diào)整法（2）斜齒圓柱齒輪傳動

a、周向彈簧調(diào)整法b、軸向彈簧調(diào)整法4、進給系統(tǒng)中傳動間隙的消除811、3-齒輪2-偏心軸套偏心軸套調(diào)整法（1）直齒圓柱齒輪傳動a、偏心套調(diào)整法右圖為偏心軸套調(diào)整法，齒輪1裝在偏心軸套2上，調(diào)整套2可以改變齒輪l和3之間的中心距，從而消除了齒側(cè)間隙。這種方法常用于有一個齒輪軸懸臂安裝的結(jié)構(gòu)。

1、3-齒輪2-偏心軸套（1）直齒圓柱齒輪傳動82b、軸向墊片調(diào)整法

利用的是兩嚙合齒輪的錐度進行調(diào)節(jié)。通過修磨配合齒輪間墊片的厚度，使其產(chǎn)生軸向位移而消除間隙。圖中：1、2-齒輪

3、4-墊片

b、軸向墊片調(diào)整法83（2）斜齒圓柱齒輪傳動(柔性調(diào)節(jié))

a、周向彈簧調(diào)整法將其中一個齒輪做成兩片，利用彈簧的伸縮性使其錯齒，以達到消除間隙的目的。

（2）斜齒圓柱齒輪傳動(柔性調(diào)節(jié))84b、軸向彈簧調(diào)整法

b、軸向彈簧調(diào)整法85偏心軸套調(diào)隙和軸套墊片調(diào)隙都是剛性調(diào)整法，在調(diào)整后，齒側(cè)間隙不能自動補償，因此對齒輪的周節(jié)公差及齒厚公差要求嚴格，否則會影響傳動的靈活性。它們結(jié)構(gòu)簡單，具有較好的傳動剛度，但調(diào)整較費時。如果采用柔性調(diào)整法，在調(diào)整后，齒側(cè)間隙仍可自動補償，即使在齒輪的周節(jié)誤差及齒厚變化的情況下，也能保持無間隙嚙合，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，軸向尺寸大，傳動剛度較低，平穩(wěn)性也較差。偏心軸套調(diào)隙和軸套墊片調(diào)隙都是剛性調(diào)整法，在862）鍵聯(lián)接的消隙

數(shù)控機床進給傳動裝置中，齒輪等傳動件與軸鍵的配合間隙也會影響傳動的精度，需將其消除。下圖所示為消除鍵聯(lián)接間隙的結(jié)構(gòu)。(a)—雙鍵聯(lián)接消隙結(jié)構(gòu)

(b)—楔形銷聯(lián)接消隙結(jié)構(gòu)2）鍵聯(lián)接的消隙(a)—雙鍵聯(lián)接消隙結(jié)構(gòu)87右圖所示為一種無鍵聯(lián)接消隙結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)制造簡單，聯(lián)接可靠，得到廣泛的采用。1-軸2-螺釘3、4-圓環(huán)5-內(nèi)彈簧錐形脹套6-外彈性錐形脹套7-傳動件無鍵聯(lián)接機構(gòu)右圖所示為一種無鍵聯(lián)接消隙結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)制造簡單，聯(lián)接可靠，885、導(dǎo)軌

1）數(shù)控機床對導(dǎo)軌的基本要求導(dǎo)軌的作用：支承和導(dǎo)向，支承運動部件并保證運動部件在外力(運動部件本身的重量、工件的重量、切削力、牽引力等)的作用下，能準(zhǔn)確地沿著一定的方向運動。5、導(dǎo)軌89在導(dǎo)軌副中，運動的一方成為活動導(dǎo)軌，不動的一方稱為支承導(dǎo)軌。導(dǎo)軌的精度和性能直接影響機床的加工精度、承載能力和使用壽命。活動導(dǎo)軌支承導(dǎo)軌在導(dǎo)軌副中，運動的一方成為活動導(dǎo)軌，不動的一方稱為支承導(dǎo)軌。90導(dǎo)軌應(yīng)滿足以下基本要求：（1）足夠的導(dǎo)向精度導(dǎo)向精度是指機床的運動部件沿導(dǎo)軌移動時的直線性和它與有關(guān)基面之間相互位置的準(zhǔn)確性。影響導(dǎo)向精度的主要因素有:導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式、導(dǎo)軌的制造精度和裝配質(zhì)量，以及導(dǎo)軌和基礎(chǔ)件的剛度等。導(dǎo)軌應(yīng)滿足以下基本要求：91（2）精度保持性好精度保持性好是指導(dǎo)軌在長期使用中保持一定導(dǎo)向精度的能力。導(dǎo)軌的耐磨性是保持精度的決定性因素。（3）足夠的剛度導(dǎo)軌受力變形會影響部件之間的導(dǎo)向精度和相對位置，因此要求導(dǎo)軌應(yīng)有足夠的剛度。（2）精度保持性好92（4）低速運動平穩(wěn)性運動部件在導(dǎo)軌上低速運動或微量位移時，運動應(yīng)平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象。它與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類型、潤滑條件等有關(guān)。（5）結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好要求導(dǎo)軌便于制造加工、裝配調(diào)整和維修。（4）低速運動平穩(wěn)性93機床上常用的導(dǎo)軌，按其接觸面間的摩擦性質(zhì)的不同，可分為塑料導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌三大類。（1）滾動導(dǎo)軌在導(dǎo)軌工作面間放入滾珠、滾柱或滾針等滾動體，使導(dǎo)軌面之間的摩擦成為滾動摩擦，這樣導(dǎo)軌稱為滾動導(dǎo)軌。它可以大大降低摩擦系數(shù)，提高運動靈敏度。現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的直線運動導(dǎo)軌(滾動直線導(dǎo)軌副)就是一種滾動導(dǎo)軌，潤滑方便，易于安裝，有成品部件可供選用。機床上常用的導(dǎo)軌，按其接觸面間的摩擦性質(zhì)的不同，可分為塑料導(dǎo)94a、滾動導(dǎo)軌塊即用作滾動導(dǎo)軌在支承導(dǎo)軌上滾動的承載體。為了保證導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度和傳動精度，滾動導(dǎo)軌塊和支承導(dǎo)軌之間不能有間隙，因此要施加適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力。通常調(diào)整的方法主要有過盈配合預(yù)緊調(diào)整、調(diào)整螺釘調(diào)整、楔形鐵調(diào)整和彈簧墊壓緊。a、滾動導(dǎo)軌塊95b、直線導(dǎo)滾動軌它由一根長導(dǎo)軌和一個或幾個滑塊組成。

優(yōu)點：無間隙、可以預(yù)緊，具有較高的傳動精度和較大的承載能力。

缺點：抗震性不如滑動導(dǎo)軌。

用途：用于震動和沖擊載荷不打的機床。b、直線導(dǎo)滾動軌96滾動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式滾動導(dǎo)軌按滾動體的形狀可分為滾珠導(dǎo)軌、滾柱導(dǎo)軌和滾針導(dǎo)軌，如圖所示。（a）滾針導(dǎo)軌（b）、（c）滾珠導(dǎo)軌（d）滾柱導(dǎo)軌滾動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式（a）滾針導(dǎo)軌（b）、（c）滾珠97三種滾動導(dǎo)軌的特點：1）滾珠導(dǎo)軌這種結(jié)構(gòu)緊湊，制造容易，成本較低，但接觸面積小，剛度低，承載能力較小，適用于運動部件重量和切削力都不大的機床。2）滾柱導(dǎo)軌這種導(dǎo)軌的接觸面積比較大，承載能力和剛度比滾珠導(dǎo)軌大，適用于載荷較大的機床。3）滾針導(dǎo)軌這種導(dǎo)軌與滾柱導(dǎo)軌相比，尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，在同樣長度內(nèi)能排列更多的滾針，因此承載能力大，但摩擦系數(shù)也大，適用于尺寸受限制的機床。三種滾動導(dǎo)軌的特點：98（2）塑料導(dǎo)軌熟料導(dǎo)軌具有摩擦因素小，動、靜摩擦力相近，可以有效吸收震動；耐磨性、抗撕傷能力強；化學(xué)穩(wěn)定性和加工性好、工藝簡單；成本低，并具備良好的自潤滑性。（2）塑料導(dǎo)軌99（3）靜壓導(dǎo)軌靜壓導(dǎo)軌是在兩個做相對運動的導(dǎo)軌工作面之間開設(shè)油腔，通入具有一定壓強的潤滑油.使運動導(dǎo)軌浮起，導(dǎo)軌面間充滿潤滑油形成的油膜。靜壓導(dǎo)軌的基本形式有開式靜壓導(dǎo)軌和閉式靜壓導(dǎo)軌兩種。數(shù)控機床上常用閉式靜壓導(dǎo)軌。（3）靜壓導(dǎo)軌100開式靜壓導(dǎo)軌工作原理閉式靜壓導(dǎo)軌工作原理開式靜壓導(dǎo)軌工作原理閉式靜壓導(dǎo)軌工作原理101靜壓導(dǎo)軌的優(yōu)缺點：

優(yōu)點：摩擦系數(shù)極低、運動不受速度和負載的限制、低速無爬行；承載能力大、剛度好；吸震和抗震性好、發(fā)熱小。

缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜靜壓導(dǎo)軌的優(yōu)缺點：102ThankYou!ThankYou!103數(shù)控機床與應(yīng)用課件

數(shù)控機床與應(yīng)用課件104目錄

第一章：概論

第二章：數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)第三章：計算機數(shù)控系統(tǒng)第四章：數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)第五章：數(shù)控機床的原理第六章：數(shù)控編程第七章：數(shù)控機床應(yīng)用實例數(shù)控機床與應(yīng)用目錄目錄第一章：概論數(shù)控機床與105第一章概述本章要點：1.1了解數(shù)控機床的產(chǎn)生及發(fā)展1.2了解數(shù)控機床的應(yīng)用特點、組成和工作原理1.3掌握數(shù)控機床的分類和發(fā)展趨勢第一章概述本章要點：106一、數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展產(chǎn)生：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越來越合理，其性能、精度和效率日趨提高更新?lián)Q代頻繁，生產(chǎn)類型由大批大量生產(chǎn)向多品種小批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)化。因此，對機械產(chǎn)品的加工相應(yīng)得提出了高精度、高柔性與高度自動化的要求。數(shù)字控制機床就是為了解決單件、小批量、特別是復(fù)雜型面零件加工的自動化并保證質(zhì)量要求而產(chǎn)生的。一、數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展產(chǎn)生：107第一臺數(shù)控機床是1952年美國PARSONS公司與麻省理工學(xué)院（MIT）合作研制的三坐標(biāo)數(shù)控銑床，它綜合應(yīng)用了電子計算機、自動控制、伺服驅(qū)動、精密檢測與新型機械結(jié)構(gòu)等多方面的技術(shù)成果，可用于加工復(fù)雜曲面零件。數(shù)控機床的發(fā)展先后經(jīng)歷了電子管（1952年）、晶體管（1959年）、小規(guī)摸集成電路（1965年）、大規(guī)模集成電路及小型計算機（1970年）和微處理機或微型機算機（1974年）等五代數(shù)控系統(tǒng)。第一臺數(shù)控機床是1952年美國PARSONS公司108二、數(shù)控技術(shù)的基本概念1、數(shù)字控制數(shù)字控制（NumericalControl)，簡稱NC，它是采用數(shù)字化信息實現(xiàn)加工自動化的控制技術(shù)，用數(shù)字化信號對機床的運動及其加工過程進行控制的機床稱作數(shù)控機床。2、NC機床早期的數(shù)控機床的NC裝置是由各種邏輯元件、記憶元件組成隨機邏輯電路由硬件來實現(xiàn)數(shù)控功能，稱作硬件數(shù)控，用這種技術(shù)實現(xiàn)的數(shù)控機床稱作NC機床。二、數(shù)控技術(shù)的基本概念1、數(shù)字控制1093、CNC機床現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)采用微處理器或?qū)Ｓ梦C的數(shù)控系統(tǒng)（ComputerNumericalControl）由事先存放在存儲器里的系統(tǒng)程序（軟件）來實現(xiàn)控制邏輯，實現(xiàn)部分或全部數(shù)控功能，并通過接口與外圍設(shè)備進行聯(lián)接，這樣的機床稱作CNC機床。數(shù)控機床與應(yīng)用課件110三、數(shù)控機床的特點數(shù)控機床與普通機床相比，具有以下特點：１、適應(yīng)性強

適應(yīng)性是指數(shù)控機床隨生產(chǎn)對象變化而變化的適應(yīng)能力。２、精度高工作過程不需要人工干預(yù)，而是自動工作的，且通過實時檢測裝置來修正或補償以獲得更高的精度。

三、數(shù)控機床的特點數(shù)控機床與普通機床相比，具有以下特點：111３、效率高數(shù)控機床可以采用較大的切削用量，而且具有自動換速、自動換刀和其他輔助操作自動化的功能。４、減輕勞動強度、改善勞動條件５、有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化３、效率高112四、數(shù)控機床的組成及工作原理工作原理圖紙、MDI等存儲介質(zhì)數(shù)控裝置輸入輸出CNC裝置伺服驅(qū)動裝置伺服系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)切削驅(qū)動裝置機床主體檢測裝置四、數(shù)控機床的組成及工作原理工作原理圖紙、MDI等存儲介質(zhì)113組成1、程序的存儲介質(zhì)紙帶、磁帶或磁盤等。2、輸入輸出裝置3、數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心，接受脈沖信號經(jīng)過譯碼、運算和邏輯處理將指令信息輸出給伺服系統(tǒng)，使設(shè)備按軌定的動作執(zhí)行。組成1、程序的存儲介質(zhì)1144、伺服裝置是數(shù)控機床執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動部件，作用是把來自數(shù)控裝置的脈沖信號轉(zhuǎn)換成機床執(zhí)行部件的運動。5、檢測反饋裝置作用是對機床的實際運動速度、方向、位移量以及加工狀態(tài)加以檢測并將結(jié)果反饋給數(shù)控裝置，計算出與指令位移之間的偏差并發(fā)出糾正誤差指令。4、伺服裝置1156、機床主體是加工運動的實際機械部件，主要包括主運動部件、進給運動執(zhí)行部件如工作臺、拖板、刀架，和支承部件如床身、立柱等，還有冷卻、潤滑、轉(zhuǎn)位部件、夾緊、換刀機械手等輔助裝置。數(shù)控機床與應(yīng)用課件116五、數(shù)控機床的分類

1、按工業(yè)用途分類（1）數(shù)控車床（NCLathe）（2）數(shù)控銑床(NCMillingMachine)（3）數(shù)控鉆床(NCDrillingMachine)(4)數(shù)控鏜床(NCBoringMachine)（5）數(shù)控齒輪加工機床(NCGearingHoldingMachine)五、數(shù)控機床的分類1、按工業(yè)用途分類117（6）數(shù)控平面磨床(NCSurfaceGrindingMachine)（7）數(shù)控外圓磨床(NCExternalCylindricalGrindingMachine)（8）數(shù)控輪廓磨床(NCContourGrindingMachine)（9）數(shù)控工具磨床(NCToolGrindingMachine)（10）數(shù)控坐標(biāo)磨床(NCJigGrindingMachine)（6）數(shù)控平面磨床(NCSurfaceGrinding118（11）數(shù)控電火花加工機床(NCDieselingElectricDischargeMachine)（12）數(shù)控線切割機床(NCWireDischargeMachine)（13）數(shù)控激光加工機床(NCLaserBeamMachine)（14）數(shù)控沖床(NCPunchingPress)（15）加工中心(MachineCenter)（16）數(shù)控超聲波加工機床NCUltrasonicMachine)（17）其他（如三坐標(biāo)測量機等）（11）數(shù)控電火花加工機床(NCDieselingEle1192、按運動方式分類（1）點位控制系統(tǒng)它只控制刀具從一點到另一點的位置，而不控制移動軌跡，在移動過程中刀具不進行切削加工。刀具的三種路徑：

1）

2）

3）

XYZ2、按運動方式分類XYZ120（2）直線控制系統(tǒng)（Straight-lineControl）它是控制刀具或機床工作臺以給定的速度，沿平行于某一坐標(biāo)軸方向，由一個位置到另一個位置的精確移動，并且在移動過程中進行直線切削加工。（2）直線控制系統(tǒng)（Straight-lineContro121（3）輪廓控制系統(tǒng)（ContourControl）它是對兩個或兩個以上的坐標(biāo)軸同時進行連續(xù)控制，并能對機床移動部件的位移和速度進行嚴格的控制，即要控制加工的軌跡，加工出要求的輪廓。其運動軌跡是任意斜率的直線、圓弧、螺旋線等。（3）輪廓控制系統(tǒng)（ContourControl）1223、按控制方式分類（1）開環(huán)控制系統(tǒng)即不帶位置測量元件，數(shù)控裝置根據(jù)控制介質(zhì)上的指令信號，經(jīng)控制運算發(fā)出指令脈沖，使伺服驅(qū)動元件轉(zhuǎn)過一定的角度，并通過傳動齒輪、滾珠絲杠螺母副，使執(zhí)行機構(gòu)（如工作臺）移動或轉(zhuǎn)動。

特點：沒有來自位置測量元件的反饋信號，對執(zhí)行機構(gòu)的動作情況不進行檢查，指令流向為單向，控制精度較低。3、按控制方式分類123（２）閉環(huán)控制系統(tǒng)

這類機床帶有檢測反饋裝置，它可將測量出的實際位移值反饋到數(shù)控裝置中與輸入的指令位移值相比較，用差值進行控制，直至差值為零，以實現(xiàn)運動部件的精確定位。從理論上講，閉環(huán)控制系統(tǒng)的運動精度主要決定于檢測裝置精度，而與傳動鏈中誤差無關(guān)。但閉環(huán)控制系統(tǒng)對機床結(jié)構(gòu)的剛性、傳動部件的間隙及導(dǎo)軌移動的靈敏性等都有嚴格的要求。（２）閉環(huán)控制系統(tǒng)124

特點：是位移精度高，但調(diào)試、維修都較復(fù)雜，成本較高，一般適用于精度很高的數(shù)控機床。

125（３）半閉環(huán)控制系統(tǒng)

這類機床不是直接測量工作臺位移量，而是通過檢測絲杠轉(zhuǎn)角，間接地測量工作臺位移量，然后再反饋給數(shù)控裝置，

特點：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，安裝、調(diào)試較方便，控制特性比較穩(wěn)定，但系統(tǒng)的精度沒有閉環(huán)系統(tǒng)高。目前，大多數(shù)中小型數(shù)控機床廣泛采用半閉環(huán)控制制系統(tǒng)。（３）半閉環(huán)控制系統(tǒng)126六、數(shù)控機床的發(fā)展趨勢1、數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展

1）高速化和高精度化

速度和精度是數(shù)控機床的兩個重要指標(biāo)。要提高加工效率，首先必須提高切削速度和進給速度。隨著工業(yè)技術(shù)不斷深化發(fā)展，產(chǎn)品的加工精度已提出了相當(dāng)高的要求。目前，相應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)可在0.1μｍ單元進行設(shè)定。六、數(shù)控機床的發(fā)展趨勢1、數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展127

2）提高數(shù)控系統(tǒng)的高可靠性

高可靠性是指數(shù)控系統(tǒng)的可靠性要高于被控設(shè)備的可靠性一個數(shù)量級以上，但也不是可靠性越高越好，而是適度可靠。

提高數(shù)控系統(tǒng)可靠性的措施有：采用更高集成度的電路芯片，利用大規(guī)模或超大規(guī)模的專用及混合式集成電路，以減少元器件的數(shù)量來提高系統(tǒng)的可靠性。2）提高數(shù)控系統(tǒng)的高可靠性128

3）編程自動化

自動編程就是利用計算機完成數(shù)控機床程序編制工作。在面對一些復(fù)雜的加工零件時，人工編程是很復(fù)雜的。在此情況之下，可以利用系統(tǒng)的編程自動化來進行自動編程，完成零件加工的程序編制。從而大大的減輕了工作人員的勞動強度。3）編程自動化129

4）CNC系統(tǒng)智能化

CNC系統(tǒng)使用的計算機容量越來越大，運行速度也越來越快，在此情況下，CNC系統(tǒng)不但能完成數(shù)字控制功能，同時還能與其他的一些輔助系統(tǒng)進行連接，實現(xiàn)系統(tǒng)智能化。4）CNC系統(tǒng)智能化130

5）更強的通信功能

現(xiàn)代數(shù)控機床可以通過自身具備的通信功能與其他CNC系統(tǒng)進行通信連接，實現(xiàn)數(shù)控機床網(wǎng)絡(luò)和進線要求。現(xiàn)代數(shù)控機床除了具有RS-232C通信接口外，還具有其他功能的通信接口。5）更強的通信功能1312、新進制造技術(shù)

1）柔性制造單元（FMC）

FMC既可作為獨立運行的生產(chǎn)設(shè)備進行自動加工，也可作為柔性制造系統(tǒng)的加工模塊，具有占地面積小、便于擴充、成本低、功能完善和加工適應(yīng)范圍廣等特點，非常適用于中小企業(yè)。它由加工中心（MC）與自動交換工件(AWC)裝置組成，同時數(shù)控系統(tǒng)還增加了自動檢測與工況自動監(jiān)控等功能。2、新進制造技術(shù)132

2)柔性制造系統(tǒng)（FMS）它具有多臺制造設(shè)備，大多在10臺以下。一個典型的FMS由加工系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、中央管理系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)四部分組成。其全部生產(chǎn)過程由一臺中央計算機進行生產(chǎn)調(diào)度。因此，該系統(tǒng)可以提高50%的生產(chǎn)效率，縮短50%的生產(chǎn)周期。

2)柔性制造系統(tǒng)（FMS）133

3）計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）

它是一種先進的生產(chǎn)模式，它是將企業(yè)的全部生產(chǎn)、經(jīng)營活動所需的各種分布的自動化子系統(tǒng)，通過新的生產(chǎn)管理模式、工藝理論和計算機網(wǎng)絡(luò)有機地集成起來，以獲得適應(yīng)于多品種、中小批量生產(chǎn)的高效益、高柔性和高質(zhì)量的智能制造系統(tǒng)。一個典型的CIMS系統(tǒng)由信息管理、工程設(shè)計自動化、制造自動化、質(zhì)量保證、計算機網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫等6個子系統(tǒng)組成。3）計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）134七、作業(yè)１．什么叫數(shù)控機床？其特點是什么？２．?dāng)?shù)控機床是如何工作的？它由哪幾部分組成？各組成部分有什么作用？３．什么叫點位控制、直線控制和輪廓控制？它們的主要特點與區(qū)別是什么？４．什么叫開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)系統(tǒng)？它們之間各有什么特點？七、作業(yè)１．什么叫數(shù)控機床？其特點是什么？135第二章數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)一、數(shù)控機床的機構(gòu)要求與特點（一）數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)要求

數(shù)控機床具有加工范圍寬，工藝能力強等特點。因此，它的主傳動運動系統(tǒng)具有更大、連續(xù)的調(diào)速范圍和更高的轉(zhuǎn)速以達到高加工精度和效率的要求?，F(xiàn)代所采用的電機多為交流和直流調(diào)速電機，實現(xiàn)了主軸的無級變速，從而減少傳動部件。另外，對主軸的部件來說，要具有更高的精度和剛度。第二章數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)一、數(shù)控機床的機構(gòu)要求與特點136對主軸系統(tǒng)的要求：（1）為了能達到最佳的切削效果，一般都應(yīng)在最佳的切削條件下工作，因此，主軸一般都要求能實現(xiàn)無級變速。（2）要求機床主軸系統(tǒng)必須具有足夠高的轉(zhuǎn)速和足夠大的功率，以適應(yīng)高速、高效的加工需求。（3）為了降低噪聲、減輕發(fā)熱、減少振動，主傳動系統(tǒng)應(yīng)簡化結(jié)構(gòu)，減少傳動件。對主軸系統(tǒng)的要求：137（4）在加工中心上，還必須具有安裝刀具和刀具交換所需的自動夾緊裝置，以及主軸定向準(zhǔn)停裝置，以保證刀具和主軸、刀庫、機械手的正確嚙合。（5）為了擴大機床功能，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，以便實現(xiàn)對主軸位置的控制。

（4）在加工中心上，還必須具有安裝刀具和刀具交換所需的自動夾138（二）主傳動運動的變速方式

為適應(yīng)數(shù)控機床的加工范圍、工藝適應(yīng)性強、自動化和加工精度高的特點，它的主傳動運動要求有較大的調(diào)速范圍。傳統(tǒng)的主傳動運動變速主要有：

（1）帶有簡單變速機構(gòu)的主傳動（機械變速：電機經(jīng)齒輪變速的主傳動運動）（2）通過皮帶傳動的主傳動

（3）電機直接驅(qū)動的主軸結(jié)構(gòu)（兩種類型）（二）主傳動運動的變速方式139

但是隨著交流和直流變速主軸電機的調(diào)速系統(tǒng)的日趨完善、成熟，單一使用齒輪分段無級變速的主傳動運動系統(tǒng)越來越少。而是采用在交流和直流電機無級變速的基礎(chǔ)上配合齒輪傳動，以確保低速時的扭矩，擴大調(diào)速范圍。

140（1）帶有簡單變速機構(gòu)的主傳動優(yōu)點：能滿足各種切削運動的轉(zhuǎn)矩輸出，且具有大范圍調(diào)節(jié)速度的能力。缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要潤滑及溫度控制裝置；成本較高；制造和維修難。應(yīng)用：一般大中型銑床多采用這種結(jié)構(gòu)。（1）帶有簡單變速機構(gòu)的主傳動優(yōu)點：能滿足各種切削運動的轉(zhuǎn)矩141（2）通過皮帶傳動的主傳動

主軸電機的運轉(zhuǎn)經(jīng)同步帶或V帶傳動。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、安裝調(diào)試方便、傳動平衡、震動和噪音小。在一定條件下能滿足轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的輸出要求。缺點：調(diào)速范圍比（恒功率調(diào)速范圍與恒扭矩調(diào)速范圍之比）受電機調(diào)速范圍比的約束。應(yīng)用：低扭矩輸出要求的小型數(shù)控機床主軸上。（2）通過皮帶傳動的主傳動優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、安裝調(diào)試方便、傳動142（3）電機直接驅(qū)動的主軸結(jié)構(gòu)（兩種類型）電機直接驅(qū)動主傳動運動：電機通過精密聯(lián)軸器與主軸聯(lián)接。特點：結(jié)構(gòu)緊湊、輸出功率與實際功率差額較小、傳動效率高的，主軸的特性完全與電機輸出特性一致，因而在使用上受到一定限制。缺點：主軸輸出扭矩小，電機發(fā)熱對主軸精度的影響比較大（3）電機直接驅(qū)動的主軸結(jié)構(gòu)（兩種類型）電機直接驅(qū)動主傳動運143電主軸：主軸與電機轉(zhuǎn)子為一體，稱電主軸。特點：結(jié)構(gòu)更緊湊、慣量小、剛度高、響應(yīng)快、調(diào)速電機的啟動和停止特性好。制造和控制要求高。如主軸的散熱、動平衡、支承、潤滑及控制等。造價高。應(yīng)用：多用于高速加工。電主軸：主軸與電機轉(zhuǎn)子為一體，稱電主軸。144（三）數(shù)控機床的主軸結(jié)構(gòu)

主軸是影響機床加工質(zhì)量的主要部件。它的回轉(zhuǎn)精度直接影響工件的加工精度；功率和回轉(zhuǎn)速度影響加工效率。因此，主軸在工藝上要求與機床本身有相適應(yīng)的回轉(zhuǎn)精度、剛度、抗震性、耐磨性和低升溫等。（三）數(shù)控機床的主軸結(jié)構(gòu)1451、主軸的軸承支承結(jié)構(gòu)

軸承的使用要相對應(yīng)于機床的規(guī)格和精度。1、主軸的軸承支承結(jié)構(gòu)146主軸軸承配置形式

1）前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和60度角接觸雙列向心推力球軸承，后支承采用向心推力球軸承。

特點：大幅度提高主軸的剛度，滿足強力切削要求。

主軸軸承配置形式

147

2）前支承采用高精度雙列向心推力球軸承。向心推力球軸承高速時性能良好，可達4000r/min的最高時速。

特點：適用于高速主軸支承，承載能力小

適用：適用于高速、輕載和精密的數(shù)控機床2）前支承采用高精度雙列向心推力球軸承。148

3）前支承用雙列圓錐滾子軸承，后支承采用單列圓錐滾子軸承。

特點：徑向和軸向剛度高、承載能力強、安裝和調(diào)試性能好。

使用：適用于中等精度、低速與重載的數(shù)控機床3）前支承用雙列圓錐滾子軸承，后支承采用單列圓錐滾149

液壓驅(qū)動自定心卡盤

2．常用卡盤結(jié)構(gòu)數(shù)控車床工件夾緊裝置可采用三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤或彈簧夾頭等。為了減少數(shù)控車床裝夾工件的輔助時間，廣泛采用液壓或氣壓動力自定心卡盤。下圖為某數(shù)控車床上采用的一種液壓驅(qū)動動力自定心卡盤液壓驅(qū)動自定心卡盤2．常用卡盤結(jié)構(gòu)150

3、主軸內(nèi)刀具自動裝卸及吹屑裝置

主軸在保證精度和剛度的同時，還必須設(shè)計刀具的自動裝卸和切屑清除裝置，以適應(yīng)自動化生產(chǎn)要求。右圖為自動換刀數(shù)控鏜銑床的主軸部件結(jié)構(gòu)圖圖5-11JCS-018加工中心的主軸部件

3、主軸內(nèi)刀具自動裝卸及吹屑裝置圖5-11JCS1514、

主軸準(zhǔn)停裝置

功能：當(dāng)特殊加工或自動換刀，主軸能實現(xiàn)準(zhǔn)確的停止在一個固定位置上。1）機械式準(zhǔn)停裝置：1-無觸點開關(guān)

2-感應(yīng)塊3-凸輪定位盤4-定位液壓缸5-定向滾輪6-定位活塞

缺點：機械準(zhǔn)停裝置比較準(zhǔn)確可靠，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。4、主軸準(zhǔn)停裝置1-無觸點開關(guān)2-感應(yīng)塊3-凸1522)電氣式準(zhǔn)停裝置

方式：1）利用主軸上光電脈沖產(chǎn)生準(zhǔn)停信號；

2）利用磁力傳感器檢產(chǎn)生準(zhǔn)停信號。1-主軸2-同步感應(yīng)器3-主軸電動機4-永久磁鐵5-磁傳感器磁力傳感器準(zhǔn)停裝置工作原理：

數(shù)控裝置發(fā)出主軸停轉(zhuǎn)指令時，主軸電動機3立即降速，當(dāng)永久磁鐵4對準(zhǔn)磁傳感器5時，磁傳感器發(fā)出準(zhǔn)停信號，由定向電路使電動機準(zhǔn)確地停止在規(guī)定的周向位置上。2)電氣式準(zhǔn)停裝置1-主軸2-同步感應(yīng)器3-主軸153五、高速精密主軸

這種工藝采用的切屑速度比常規(guī)的要高幾倍到十幾倍。如切屑鋁件的速度達2500m/min~4500m/min;切屑鋼件速度達400m/min~1600m/min;切屑鑄鐵速度達800m/mim~2000m/min.

特點：加工表面質(zhì)量好、切屑溫度低、刀具使用壽命長

驅(qū)動方式：內(nèi)置電動機

軸承要求：高速球軸承或磁力軸承五、高速精密主軸154（二）數(shù)控機床的進給運動系統(tǒng)

數(shù)控機床的進給系統(tǒng)是數(shù)字控制信號和運動部件之間的傳動紐帶，直接影響機床的加工精度。因此，在進給系統(tǒng)的傳動精度、靈敏度和穩(wěn)定性方面有更高的要求。（二）數(shù)控機床的進給運動系統(tǒng)1551、進給系統(tǒng)的要求主要有：

1）提高傳動精度和剛度

2）減少各運動零件的慣性量

3）減少運動件的摩擦阻力

4）響應(yīng)速度快、調(diào)速范圍寬

5）較強的過載能力、低速時扭矩大

6）穩(wěn)定性好，壽命長

7）使用維護方便1、進給系統(tǒng)的要求主要有：1562、進給系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)要求一個典型的數(shù)控機床閉環(huán)控制進給系統(tǒng)通常由位置比較、放大單元、驅(qū)動單元、機械傳動裝置和檢測反饋元件等幾部分組成。

機械傳動裝置是指將驅(qū)動源的旋轉(zhuǎn)運動裝置裝換為工作臺直線運動的整個機械傳功鏈。2、進給系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)要求157進給系統(tǒng)機械部件的總體設(shè)計要求：減少摩擦、消除間隙、減小慣性、提高傳動精度和剛度。

為了達到上述總體要求，通常采用的措施是：

1）采用低摩擦的傳動副；2）合理的支承形式提高傳動剛度等。在機床進給運動系統(tǒng)中，通常采用絲杠螺母副作為主要的減速和運動形式轉(zhuǎn)換。電機和絲杠之間的連接方式主要有：齒輪傳動連接、同步帶齒形連接和電機與絲杠之間的直接連接。進給系統(tǒng)機械部件的總體設(shè)計要求：減少摩擦、消除間158

3、滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副是回轉(zhuǎn)運動與直線運動相互轉(zhuǎn)換的傳動裝置。它的結(jié)構(gòu)特點是在具有螺旋槽的絲杠螺母間裝有滾珠，作為中間傳動元件，以減少摩擦。

3、滾珠絲杠螺母副159工作原理如下所示。在絲杠和螺母1上都加工有半圓弧形的螺旋槽，把它們套裝在一起構(gòu)成了滾珠的螺旋滾道。螺母上有滾珠回路管道b，將螺旋滾道的兩端連接在一起構(gòu)成封閉的循環(huán)滾道，在滾道內(nèi)裝滿滾珠。當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時，滾珠在滾道內(nèi)既自傳又沿滾道循環(huán)轉(zhuǎn)動，從而迫使螺母（或絲杠）軸向移動。工作原理如下所示。在絲杠和螺母1上都加工有半圓弧160

滾珠絲杠螺母副是滾動摩擦，它的特點是：1）摩擦因數(shù)小，傳動效率高，所需傳動轉(zhuǎn)距小；2）磨損小，壽命長，精度保持性好；3）靈敏度高，傳動平穩(wěn)，不易產(chǎn)生爬行；4）絲杠和螺母之間可通過預(yù)緊和間隙消除措施提高軸向剛度和反向精度；滾珠絲杠螺母副是滾動摩擦，它的特點是：1615）運動具有可逆性，既可將旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動，又可將直線運動變成旋轉(zhuǎn)運動；缺點：1）制造工藝復(fù)雜，成本高；2）在垂直安裝時不能自鎖，需附加制動機構(gòu)。應(yīng)用：應(yīng)用范圍廣，在大型觸控機床上多采用齒條或者渦輪蝸桿裝置。5）運動具有可逆性，既可將旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動，又可將直線運1621）滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)滾珠絲杠副滾珠的循環(huán)方式分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種。滾珠在返回過程中與絲杠脫離接觸的為外循環(huán)；滾珠在循環(huán)過程中與絲杠始終接觸的為內(nèi)循環(huán)。循環(huán)中的滾珠叫做工作滾珠，工作滾珠所走過的滾道圈數(shù)叫工作圈數(shù)。1）滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)163外循環(huán)常見的有插管式和螺旋槽式。

圖(a)為插管式，它用彎管作為返回管道，這種形式結(jié)構(gòu)工藝性好，但管道突出螺母體外，徑向尺寸較大。圖(b)為螺旋槽式，它是在螺母外圓上銑出螺旋槽，槽的兩端鉆出通孔并與螺紋滾道相切，形成返回通道。這種形式的結(jié)構(gòu)比插管式的結(jié)構(gòu)徑向尺寸小，但制造較為復(fù)雜。外循環(huán)滾珠絲杠(a)插管式(b)螺旋槽式外循環(huán)常見的有插管式和螺旋槽式。外循環(huán)滾珠絲杠164

內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)如圖下所示。在螺母的側(cè)孔中裝有圓柱凸鍵反向器，反向器上銑有S形回珠槽，將相鄰螺紋滾道聯(lián)結(jié)起來，滾珠從螺紋滾道進入反向器，借助反向器迫使?jié)L珠越過絲杠牙頂進入相鄰滾道，實現(xiàn)循環(huán)。一般一個螺母上裝有2~4個反向器，反向器沿螺母圓周均布。這種結(jié)構(gòu)徑向尺寸緊湊，剛性好，且不易磨損，因返程滾道短，不易發(fā)生滾珠堵塞，摩擦損失小。但反向器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，且不能