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1、数控技术及应用数控技术及应用1第1页，本讲稿共70页一、数控机床的主要组成部分一、数控机床的主要组成部分及其结构简介及其结构简介2第2页，本讲稿共70页（一）数控机床的主要组成部分一）数控机床的主要组成部分一）数控机床的主要组成部分一）数控机床的主要组成部分1 1 1 1、主传动系统及主轴组件、主传动系统及主轴组件、主传动系统及主轴组件、主传动系统及主轴组件用来产生切削运动。用来产生切削运动。用来产生切削运动。用来产生切削运动。2 2 2 2、进给传动系统、进给传动系统、进给传动系统、进给传动系统用来产生工件或刀具的进给运动，并实现定位。用来产生工件或刀具的进给运动，并实现定位。用来产生工件或
2、刀具的进给运动，并实现定位。用来产生工件或刀具的进给运动，并实现定位。3 3 3 3、基础件、基础件、基础件、基础件床身、立柱、滑座、工作台等。床身、立柱、滑座、工作台等。床身、立柱、滑座、工作台等。床身、立柱、滑座、工作台等。4 4 4 4、其他辅助装置、其他辅助装置、其他辅助装置、其他辅助装置液压、气动、润滑、切削液、排屑等系统装置。液压、气动、润滑、切削液、排屑等系统装置。液压、气动、润滑、切削液、排屑等系统装置。液压、气动、润滑、切削液、排屑等系统装置。5 5 5 5、对于加工中心，还有自动交换刀具结构。、对于加工中心，还有自动交换刀具结构。、对于加工中心，还有自动交换刀具结构。、对于
3、加工中心，还有自动交换刀具结构。3第3页，本讲稿共70页加工中心（加工中心（加工中心（加工中心（Machining CenterMachining CenterMachining CenterMachining Center）是在数控铣床的基础上增加了刀具自动交装置或分度工作台。是在数控铣床的基础上增加了刀具自动交装置或分度工作台。是在数控铣床的基础上增加了刀具自动交装置或分度工作台。是在数控铣床的基础上增加了刀具自动交装置或分度工作台。是一种特殊的数控机床。是一种特殊的数控机床。是一种特殊的数控机床。是一种特殊的数控机床。工件一次装夹可以自动完成镗、工件一次装夹可以自动完成镗、工件一次装夹可
4、以自动完成镗、工件一次装夹可以自动完成镗、铣、钻、扩、铰、攻丝等多工序、铣、钻、扩、铰、攻丝等多工序、铣、钻、扩、铰、攻丝等多工序、铣、钻、扩、铰、攻丝等多工序、多工位的加工。实现了工序集中。多工位的加工。实现了工序集中。多工位的加工。实现了工序集中。多工位的加工。实现了工序集中。减少了装夹次数，减少了定位减少了装夹次数，减少了定位减少了装夹次数，减少了定位减少了装夹次数，减少了定位误差，提高了效率。误差，提高了效率。误差，提高了效率。误差，提高了效率。加工中心分立式、卧式和五加工中心分立式、卧式和五加工中心分立式、卧式和五加工中心分立式、卧式和五面体加工中心。面体加工中心。面体加工中心。面体
5、加工中心。目前的加工中心目前的加工中心目前的加工中心目前的加工中心主要是以镗、铣、钻复合为主。主要是以镗、铣、钻复合为主。主要是以镗、铣、钻复合为主。主要是以镗、铣、钻复合为主。4第4页，本讲稿共70页5第5页，本讲稿共70页（二）主传动系统及主轴部件（二）主传动系统及主轴部件（二）主传动系统及主轴部件（二）主传动系统及主轴部件结构特点结构特点结构特点结构特点 1 1 1 1、主电机、主电机、主电机、主电机 2 2 2 2、主轴组件、主轴组件、主轴组件、主轴组件 3 3 3 3、拉刀机构、拉刀机构、拉刀机构、拉刀机构 4 4 4 4、松刀机构、松刀机构、松刀机构、松刀机构调速特点调速特点调速特
6、点调速特点 1 1 1 1、定比传动。、定比传动。、定比传动。、定比传动。2 2 2 2、通过电机调速。、通过电机调速。、通过电机调速。、通过电机调速。3 3 3 3、通过改变电机、通过改变电机、通过改变电机、通过改变电机与主轴的中心距，可以与主轴的中心距，可以与主轴的中心距，可以与主轴的中心距，可以胀紧皮带。胀紧皮带。胀紧皮带。胀紧皮带。6第6页，本讲稿共70页（三）（三）（三）（三）进给传动系统进给传动系统进给传动系统进给传动系统特点特点特点特点:1 1 1 1、数控机床以坐标、数控机床以坐标、数控机床以坐标、数控机床以坐标轴为控制单位。轴为控制单位。轴为控制单位。轴为控制单位。7第7页，
7、本讲稿共70页2 2 2 2、每个坐标轴都有一套伺服驱动系统。、每个坐标轴都有一套伺服驱动系统。、每个坐标轴都有一套伺服驱动系统。、每个坐标轴都有一套伺服驱动系统。8第8页，本讲稿共70页3 3 3 3、机械传动装置：都是始于伺服电机的轴端，止于机床的执行部件。、机械传动装置：都是始于伺服电机的轴端，止于机床的执行部件。、机械传动装置：都是始于伺服电机的轴端，止于机床的执行部件。、机械传动装置：都是始于伺服电机的轴端，止于机床的执行部件。开环系统：开环系统：开环系统：开环系统：9第9页，本讲稿共70页闭环系统：闭环系统：闭环系统：闭环系统：10第10页，本讲稿共70页半闭环系统：半闭环系统：半
8、闭环系统：半闭环系统：11第11页，本讲稿共70页4 4 4 4、机械传动结构主要组成部分：、机械传动结构主要组成部分：、机械传动结构主要组成部分：、机械传动结构主要组成部分：对于直线运动：对于直线运动：对于直线运动：对于直线运动：齿轮副、联轴器、滚珠丝杠螺母副、丝杠支承、导齿轮副、联轴器、滚珠丝杠螺母副、丝杠支承、导齿轮副、联轴器、滚珠丝杠螺母副、丝杠支承、导齿轮副、联轴器、滚珠丝杠螺母副、丝杠支承、导轨副轨副轨副轨副 对于回转工作台：对于回转工作台：对于回转工作台：对于回转工作台：还有蜗杆、蜗轮副。还有蜗杆、蜗轮副。还有蜗杆、蜗轮副。还有蜗杆、蜗轮副。12第12页，本讲稿共70页滚珠丝杠螺
9、母副滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副13第13页，本讲稿共70页5 5 5 5、组成机械传动系统的各元件均有、组成机械传动系统的各元件均有、组成机械传动系统的各元件均有、组成机械传动系统的各元件均有刚度、精度、摩擦阻尼刚度、精度、摩擦阻尼刚度、精度、摩擦阻尼刚度、精度、摩擦阻尼特性特性特性特性的要求。这些将直接影响机床执行部件的的要求。这些将直接影响机床执行部件的的要求。这些将直接影响机床执行部件的的要求。这些将直接影响机床执行部件的定位精度定位精度定位精度定位精度。14第14页，本讲稿共70页滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副 是把回转运动转换为直线运动的传动
10、装置。是把回转运动转换为直线运动的传动装置。是把回转运动转换为直线运动的传动装置。是把回转运动转换为直线运动的传动装置。15第15页，本讲稿共70页1 1 1 1、工作原理、工作原理、工作原理、工作原理在丝杠、螺母上加工有弧形在丝杠、螺母上加工有弧形在丝杠、螺母上加工有弧形在丝杠、螺母上加工有弧形螺旋槽螺旋槽螺旋槽螺旋槽。当把它们套装在一起时形成当把它们套装在一起时形成当把它们套装在一起时形成当把它们套装在一起时形成螺旋滚道螺旋滚道螺旋滚道螺旋滚道，在滚道内添满，在滚道内添满，在滚道内添满，在滚道内添满滚珠滚珠滚珠滚珠。当当当当丝丝丝丝杠杠杠杠相相相相对对对对于于于于螺螺螺螺母母母母旋旋旋旋转
11、转转转时时时时，螺螺螺螺旋旋旋旋滚滚滚滚道道道道沿沿沿沿轴轴轴轴向向向向移移移移动动动动，滚滚滚滚珠珠珠珠则则则则在在在在螺螺螺螺旋旋旋旋滚滚滚滚道道道道螺螺螺螺旋旋旋旋面面面面的的的的挤挤挤挤压压压压下下下下沿沿沿沿着着着着滚滚滚滚道道道道运运运运动动动动，使使使使丝丝丝丝杠杠杠杠的的的的螺螺螺螺母母母母产产产产生生生生相相相相对对对对丝杠的轴向位移。丝杠的轴向位移。丝杠的轴向位移。丝杠的轴向位移。16第16页，本讲稿共70页2 2 2 2、滚珠丝杠螺母副特点、滚珠丝杠螺母副特点、滚珠丝杠螺母副特点、滚珠丝杠螺母副特点传动效率高传动效率高传动效率高传动效率高基本上是滚动摩擦。基本上是滚动摩擦
12、。基本上是滚动摩擦。基本上是滚动摩擦。传动效率可达传动效率可达传动效率可达传动效率可达92%92%92%92%98%98%98%98%，是，是，是，是普通丝杠普通丝杠普通丝杠普通丝杠传动的传动的传动的传动的2 2 2 24 4 4 4倍。倍。倍。倍。灵敏度高灵敏度高灵敏度高灵敏度高是是是是滚滚滚滚动动动动摩摩摩摩擦擦擦擦，并并并并且且且且动动动动、静静静静摩摩摩摩擦擦擦擦系系系系数数数数相相相相差差差差不不不不大大大大。传传传传动动动动灵灵灵灵敏敏敏敏，运运运运动动动动平稳。平稳。平稳。平稳。低速不易产生爬行。跟随精度和定位精度比较高。低速不易产生爬行。跟随精度和定位精度比较高。低速不易产生爬
13、行。跟随精度和定位精度比较高。低速不易产生爬行。跟随精度和定位精度比较高。17第17页，本讲稿共70页使用寿命长使用寿命长使用寿命长使用寿命长材材材材料料料料选选选选用用用用优优优优质质质质合合合合金金金金钢钢钢钢，滚滚滚滚道道道道表表表表面面面面淬淬淬淬火火火火，硬硬硬硬度度度度可可可可以以以以达达达达到到到到HRC60HRC60HRC60HRC6062626262。表面粗糙度值小，因为是滚动摩擦，故磨损很小。表面粗糙度值小，因为是滚动摩擦，故磨损很小。表面粗糙度值小，因为是滚动摩擦，故磨损很小。表面粗糙度值小，因为是滚动摩擦，故磨损很小。预紧后，可以进一步提高轴向刚度和精度预紧后，可以进一
14、步提高轴向刚度和精度预紧后，可以进一步提高轴向刚度和精度预紧后，可以进一步提高轴向刚度和精度因因因因为为为为经经经经过过过过预预预预紧紧紧紧后后后后，可可可可以以以以消消消消除除除除丝丝丝丝杠杠杠杠和和和和螺螺螺螺母母母母之之之之间间间间的的的的轴轴轴轴向向向向间间间间隙隙隙隙，进进进进一一一一步预紧后，可以提高滚珠丝杠副的刚度。步预紧后，可以提高滚珠丝杠副的刚度。步预紧后，可以提高滚珠丝杠副的刚度。步预紧后，可以提高滚珠丝杠副的刚度。反向运动时，无空行程，从而提高滚珠丝杠副的轴向运动精度。反向运动时，无空行程，从而提高滚珠丝杠副的轴向运动精度。反向运动时，无空行程，从而提高滚珠丝杠副的轴向运
15、动精度。反向运动时，无空行程，从而提高滚珠丝杠副的轴向运动精度。18第18页，本讲稿共70页 鉴鉴鉴鉴于于于于上上上上述述述述优优优优点点点点，滚滚滚滚珠珠珠珠丝丝丝丝杠杠杠杠广广广广泛泛泛泛使使使使用用用用在在在在中中中中、小小小小型型型型数数数数控控控控机机机机床床床床的的的的进进进进给给给给系系系系统中。统中。统中。统中。滚珠丝杠副的缺点滚珠丝杠副的缺点滚珠丝杠副的缺点滚珠丝杠副的缺点制造成本高制造成本高制造成本高制造成本高不能自锁。当用于垂直安装时，必须要具有制动装置。不能自锁。当用于垂直安装时，必须要具有制动装置。不能自锁。当用于垂直安装时，必须要具有制动装置。不能自锁。当用于垂直安
16、装时，必须要具有制动装置。19第19页，本讲稿共70页3 3 3 3、分类、分类、分类、分类 按照滚珠返回方式的不同，滚珠丝杠可以分为两种方式。按照滚珠返回方式的不同，滚珠丝杠可以分为两种方式。按照滚珠返回方式的不同，滚珠丝杠可以分为两种方式。按照滚珠返回方式的不同，滚珠丝杠可以分为两种方式。外循环方式外循环方式外循环方式外循环方式 内循环方式内循环方式内循环方式内循环方式 20第20页，本讲稿共70页外外外外循循循循环环环环方方方方式式式式返返返返回回回回的的的的滚滚滚滚珠珠珠珠与与与与丝丝丝丝杠杠杠杠外外外外圆圆圆圆不不不不接接接接触触触触。用用用用回回回回珠珠珠珠器器器器将将将将螺螺螺螺
17、旋旋旋旋滚滚滚滚道道道道的的的的两两两两端端端端连连连连接接接接起起起起来来来来，回回回回珠珠珠珠器器器器在在在在螺螺螺螺旋旋旋旋滚滚滚滚道道道道的的的的两两两两端端端端能能能能起起起起到到到到挡珠的作用。挡珠的作用。挡珠的作用。挡珠的作用。优点：结构简单，优点：结构简单，优点：结构简单，优点：结构简单，容易制造，容易制造，容易制造，容易制造，应用广泛。应用广泛。应用广泛。应用广泛。缺点：丝杠螺母缺点：丝杠螺母缺点：丝杠螺母缺点：丝杠螺母径向尺寸较大。径向尺寸较大。径向尺寸较大。径向尺寸较大。刚性差，刚性差，刚性差，刚性差，易磨损，易磨损，易磨损，易磨损，噪音大。噪音大。噪音大。噪音大。21第
18、21页，本讲稿共70页内循环方式内循环方式内循环方式内循环方式采用反向器将滚珠返回。采用反向器将滚珠返回。采用反向器将滚珠返回。采用反向器将滚珠返回。优点：优点：优点：优点：螺母径向尺寸小，结构紧凑。螺母径向尺寸小，结构紧凑。螺母径向尺寸小，结构紧凑。螺母径向尺寸小，结构紧凑。反向器在螺母中的定位可靠，刚性好，不易磨损。反向器在螺母中的定位可靠，刚性好，不易磨损。反向器在螺母中的定位可靠，刚性好，不易磨损。反向器在螺母中的定位可靠，刚性好，不易磨损。由于返回滚道短，不易发生滚珠堵塞。由于返回滚道短，不易发生滚珠堵塞。由于返回滚道短，不易发生滚珠堵塞。由于返回滚道短，不易发生滚珠堵塞。缺点：缺点
19、：缺点：缺点：结构复杂，结构复杂，结构复杂，结构复杂，制造困难。制造困难。制造困难。制造困难。22第22页，本讲稿共70页4 4 4 4、滚珠丝杠的制动、滚珠丝杠的制动、滚珠丝杠的制动、滚珠丝杠的制动滚珠丝杠不能自锁。滚珠丝杠不能自锁。滚珠丝杠不能自锁。滚珠丝杠不能自锁。当用于垂直位置或水平大惯量高速传动时，必须有制动装置。当用于垂直位置或水平大惯量高速传动时，必须有制动装置。当用于垂直位置或水平大惯量高速传动时，必须有制动装置。当用于垂直位置或水平大惯量高速传动时，必须有制动装置。常用措施：常用措施：常用措施：常用措施：电磁离合器电磁离合器电磁离合器电磁离合器 超越离合器超越离合器超越离合器
20、超越离合器 有制动装置的伺服电机。有制动装置的伺服电机。有制动装置的伺服电机。有制动装置的伺服电机。举例：电磁离合器制动举例：电磁离合器制动举例：电磁离合器制动举例：电磁离合器制动23第23页，本讲稿共70页5 5 5 5、滚珠丝杠的间隙与调整：、滚珠丝杠的间隙与调整：、滚珠丝杠的间隙与调整：、滚珠丝杠的间隙与调整：滚珠丝杠的间隙滚珠丝杠的间隙滚珠丝杠的间隙滚珠丝杠的间隙 是是是是指指指指丝丝丝丝杠杠杠杠与与与与螺螺螺螺母母母母之之之之间间间间无无无无相相相相对对对对转转转转动动动动时时时时，丝丝丝丝杠杠杠杠与与与与螺螺螺螺母母母母间间间间的的的的最最最最大大大大轴轴轴轴向向向向窜窜窜窜动量，
21、是轴向间隙。动量，是轴向间隙。动量，是轴向间隙。动量，是轴向间隙。该间隙是由两部分组成：该间隙是由两部分组成：该间隙是由两部分组成：该间隙是由两部分组成：结构本身存在的游隙。结构本身存在的游隙。结构本身存在的游隙。结构本身存在的游隙。施加轴向载荷后产生弹性变形而造成的轴向窜动量。施加轴向载荷后产生弹性变形而造成的轴向窜动量。施加轴向载荷后产生弹性变形而造成的轴向窜动量。施加轴向载荷后产生弹性变形而造成的轴向窜动量。24第24页，本讲稿共70页滚珠丝杠的预紧滚珠丝杠的预紧滚珠丝杠的预紧滚珠丝杠的预紧预紧的目的预紧的目的预紧的目的预紧的目的是是是是通通通通过过过过预预预预紧紧紧紧措措措措施施施施来
22、来来来消消消消除除除除滚滚滚滚珠珠珠珠丝丝丝丝杠杠杠杠螺螺螺螺母母母母副副副副的的的的轴轴轴轴向向向向间间间间隙隙隙隙，以以以以达到提高轴向刚度和传动精度的目的。达到提高轴向刚度和传动精度的目的。达到提高轴向刚度和传动精度的目的。达到提高轴向刚度和传动精度的目的。对于双螺母滚珠丝杠，预紧方式有三种：对于双螺母滚珠丝杠，预紧方式有三种：对于双螺母滚珠丝杠，预紧方式有三种：对于双螺母滚珠丝杠，预紧方式有三种：双螺母螺纹调隙双螺母螺纹调隙双螺母螺纹调隙双螺母螺纹调隙预紧方式预紧方式预紧方式预紧方式双螺母垫片调隙双螺母垫片调隙双螺母垫片调隙双螺母垫片调隙预紧方式预紧方式预紧方式预紧方式双螺母齿差式调隙
23、双螺母齿差式调隙双螺母齿差式调隙双螺母齿差式调隙预紧方式预紧方式预紧方式预紧方式25第25页，本讲稿共70页第一种，双螺母螺纹调隙结构（如图所示）第一种，双螺母螺纹调隙结构（如图所示）第一种，双螺母螺纹调隙结构（如图所示）第一种，双螺母螺纹调隙结构（如图所示）用键限制丝杠螺母在螺母座用键限制丝杠螺母在螺母座用键限制丝杠螺母在螺母座用键限制丝杠螺母在螺母座(套筒套筒套筒套筒)内转动。内转动。内转动。内转动。调调调调整整整整时时时时，首首首首先先先先松松松松开开开开锁锁锁锁紧紧紧紧螺螺螺螺母母母母，转转转转动动动动圆圆圆圆螺螺螺螺母母母母，可可可可将将将将螺螺螺螺母母母母与与与与丝丝丝丝杠杠杠杠间
24、间间间的的的的间间间间隙隙隙隙消消消消除。除。除。除。全部间隙消除后，如果继续转动圆螺母全部间隙消除后，如果继续转动圆螺母全部间隙消除后，如果继续转动圆螺母全部间隙消除后，如果继续转动圆螺母,可提高刚度并实现预紧。可提高刚度并实现预紧。可提高刚度并实现预紧。可提高刚度并实现预紧。最后将锁紧最后将锁紧最后将锁紧最后将锁紧螺母拧紧。螺母拧紧。螺母拧紧。螺母拧紧。26第26页，本讲稿共70页第二种：双螺母垫片调隙结构（如图所示）第二种：双螺母垫片调隙结构（如图所示）第二种：双螺母垫片调隙结构（如图所示）第二种：双螺母垫片调隙结构（如图所示）通通通通过过过过调调调调整整整整垫垫垫垫片片片片的的的的厚厚
25、厚厚度度度度来来来来使使使使左左左左右右右右两两两两个个个个丝丝丝丝杠杠杠杠螺螺螺螺母母母母产产产产生生生生轴轴轴轴向向向向位位位位移移移移，即即即即可可可可达达达达到到到到消除间隙的目的并进行预紧。消除间隙的目的并进行预紧。消除间隙的目的并进行预紧。消除间隙的目的并进行预紧。27第27页，本讲稿共70页第三种：双螺母齿差式调隙结构（如图所示）第三种：双螺母齿差式调隙结构（如图所示）第三种：双螺母齿差式调隙结构（如图所示）第三种：双螺母齿差式调隙结构（如图所示）在在在在两两两两个个个个丝丝丝丝杠杠杠杠螺螺螺螺母母母母的的的的凸凸凸凸缘缘缘缘上上上上各各各各制制制制成成成成有有有有一一一一个个个
26、个圆圆圆圆柱柱柱柱齿齿齿齿轮轮轮轮，两两两两个个个个齿齿齿齿轮轮轮轮的的的的齿齿齿齿数只相差一个齿，即数只相差一个齿，即数只相差一个齿，即数只相差一个齿，即Z Z Z Z2 2 2 2Z Z Z Z1 1 1 1=1=1=1=1。再再再再制制制制作作作作两两两两个个个个内内内内齿齿齿齿圈圈圈圈，其其其其齿齿齿齿数数数数与与与与外外外外齿齿齿齿数数数数分分分分别别别别相相相相同同同同，并并并并用用用用螺螺螺螺钉钉钉钉和和和和销销销销子子子子固固固固定定定定在在在在螺螺螺螺母座的两端。母座的两端。母座的两端。母座的两端。28第28页，本讲稿共70页间隙消除量可用下式来计算：间隙消除量可用下式来计算
27、：间隙消除量可用下式来计算：间隙消除量可用下式来计算：当当当当两两两两个个个个螺螺螺螺母母母母向向向向同同同同一一一一方方方方向向向向各各各各转转转转过过过过n n n n个个个个齿齿齿齿数数数数时时时时，则则则则这这这这两两两两个个个个螺螺螺螺母母母母在在在在轴轴轴轴向的相对移动量为向的相对移动量为向的相对移动量为向的相对移动量为S S S S：S S S S（1/Z1/Z1/Z1/Z1 1 1 11/Z1/Z1/Z1/Z2 2 2 2）n t n t n t n t式中：式中：式中：式中：S S S S两螺母在轴向的相对位移量两螺母在轴向的相对位移量两螺母在轴向的相对位移量两螺母在轴向的相
28、对位移量 n n n n两螺母在同一方向转过的齿数两螺母在同一方向转过的齿数两螺母在同一方向转过的齿数两螺母在同一方向转过的齿数 t t t t丝杠的导程丝杠的导程丝杠的导程丝杠的导程 Z Z Z Z1 1 1 1、Z Z Z Z2 2 2 2齿轮的齿数齿轮的齿数齿轮的齿数齿轮的齿数29第29页，本讲稿共70页举例：举例：举例：举例：已已已已知知知知：Z Z Z Z1 1 1 199 99 99 99，Z Z Z Z2 2 2 2100100100100，t t t t10mm10mm10mm10mm，当当当当两两两两个个个个螺螺螺螺母母母母沿沿沿沿同同同同一一一一方方方方向向向向各各各各转转
29、转转过过过过1 1 1 1个齿数时个齿数时个齿数时个齿数时,求两螺母在轴向的相对位移量求两螺母在轴向的相对位移量求两螺母在轴向的相对位移量求两螺母在轴向的相对位移量S S S S：S S S S（1/99 1/99 1/99 1/99 1/1001/1001/1001/100）10 10 10 10 1m1m1m1m 即可以使两螺母在轴向的相对位移量为即可以使两螺母在轴向的相对位移量为即可以使两螺母在轴向的相对位移量为即可以使两螺母在轴向的相对位移量为1m1m1m1m。由此可见，其精度之高。由此可见，其精度之高。由此可见，其精度之高。由此可见，其精度之高。30第30页，本讲稿共70页三种调隙方
30、法比较：三种调隙方法比较：三种调隙方法比较：三种调隙方法比较：双双双双螺螺螺螺母母母母螺螺螺螺纹纹纹纹调调调调隙隙隙隙法法法法、双双双双螺螺螺螺母母母母垫垫垫垫片片片片调调调调隙隙隙隙法法法法，结结结结构构构构简简简简单单单单，调调调调整整整整方方方方便便便便，但调整精度低。但调整精度低。但调整精度低。但调整精度低。双螺母齿差式调隙法，结构复杂，但调整精度高。双螺母齿差式调隙法，结构复杂，但调整精度高。双螺母齿差式调隙法，结构复杂，但调整精度高。双螺母齿差式调隙法，结构复杂，但调整精度高。三种调隙方法的实质：三种调隙方法的实质：三种调隙方法的实质：三种调隙方法的实质：都都都都是是是是设设设设法
31、法法法使使使使两两两两个个个个丝丝丝丝杠杠杠杠螺螺螺螺母母母母在在在在丝丝丝丝杠杠杠杠轴轴轴轴上上上上产产产产生生生生轴轴轴轴向向向向相相相相对对对对移移移移动动动动，使使使使两两两两个个个个丝丝丝丝杠杠杠杠螺螺螺螺母母母母之之之之间间间间的的的的轴轴轴轴向向向向距距距距离离离离发发发发生生生生变变变变化化化化，从从从从而而而而消消消消除除除除丝丝丝丝杠杠杠杠与与与与螺螺螺螺母之间的间隙。母之间的间隙。母之间的间隙。母之间的间隙。31第31页，本讲稿共70页6 6 6 6、滚珠丝杠的三种支承方式：、滚珠丝杠的三种支承方式：、滚珠丝杠的三种支承方式：、滚珠丝杠的三种支承方式：固定固定固定固定自由
32、自由自由自由适用于短丝杠或垂直安装的丝杠。适用于短丝杠或垂直安装的丝杠。适用于短丝杠或垂直安装的丝杠。适用于短丝杠或垂直安装的丝杠。固定固定固定固定支承支承支承支承丝杠螺母与两支承同轴要求高。丝杠螺母与两支承同轴要求高。丝杠螺母与两支承同轴要求高。丝杠螺母与两支承同轴要求高。适用于长丝杠或水平安装的丝杠。适用于长丝杠或水平安装的丝杠。适用于长丝杠或水平安装的丝杠。适用于长丝杠或水平安装的丝杠。固定固定固定固定固定固定固定固定丝杠螺母与两支承同轴要求高。丝杠螺母与两支承同轴要求高。丝杠螺母与两支承同轴要求高。丝杠螺母与两支承同轴要求高。可以对丝杠进行预拉伸。可以对丝杠进行预拉伸。可以对丝杠进行预
33、拉伸。可以对丝杠进行预拉伸。适用于长丝杠和轴向刚度要求高的场合。适用于长丝杠和轴向刚度要求高的场合。适用于长丝杠和轴向刚度要求高的场合。适用于长丝杠和轴向刚度要求高的场合。32第32页，本讲稿共70页7 7、滚珠丝杠螺母副的主要技术参数滚珠丝杠螺母副的主要技术参数滚珠丝杠螺母副的主要技术参数滚珠丝杠螺母副的主要技术参数公称直径公称直径公称直径公称直径d d d d0 0 0 0是指钢球的直径。是指钢球的直径。是指钢球的直径。是指钢球的直径。它根据它根据它根据它根据承受的载荷和刚度承受的载荷和刚度承受的载荷和刚度承受的载荷和刚度要求来选取。要求来选取。要求来选取。要求来选取。dddd0 0 0
34、0愈大，丝杠的承载能力和刚度愈大。愈大，丝杠的承载能力和刚度愈大。愈大，丝杠的承载能力和刚度愈大。愈大，丝杠的承载能力和刚度愈大。为了满足刚度和稳定性的要求，为了满足刚度和稳定性的要求，为了满足刚度和稳定性的要求，为了满足刚度和稳定性的要求，d d d d0 0 0 0应大于丝杠长度的应大于丝杠长度的应大于丝杠长度的应大于丝杠长度的1/301/301/301/30。33第33页，本讲稿共70页导程导程导程导程L L L L0 0 0 0主要根据机床主要根据机床主要根据机床主要根据机床传动要求，位移精度传动要求，位移精度传动要求，位移精度传动要求，位移精度来确定。来确定。来确定。来确定。当位移精
35、度要求高时，当位移精度要求高时，当位移精度要求高时，当位移精度要求高时，L L L L0 0 0 0应取得小一些。这样在一定的轴向力应取得小一些。这样在一定的轴向力应取得小一些。这样在一定的轴向力应取得小一些。这样在一定的轴向力作用下，丝杠上的摩擦阻力矩较小。作用下，丝杠上的摩擦阻力矩较小。作用下，丝杠上的摩擦阻力矩较小。作用下，丝杠上的摩擦阻力矩较小。当当当当d d d d0 0 0 0一定时，一定时，一定时，一定时，L L L L0 0 0 0减小，螺旋升角随之减小，使传动效率降低。减小，螺旋升角随之减小，使传动效率降低。减小，螺旋升角随之减小，使传动效率降低。减小，螺旋升角随之减小，使传
36、动效率降低。当当当当L L L L0 0 0 0减小时，减小时，减小时，减小时，d d d d0 0 0 0相应减小，会使丝杠的承载能力降低。相应减小，会使丝杠的承载能力降低。相应减小，会使丝杠的承载能力降低。相应减小，会使丝杠的承载能力降低。一般来讲：在满足机床传动要求、位移精度的前提下，一般来讲：在满足机床传动要求、位移精度的前提下，一般来讲：在满足机床传动要求、位移精度的前提下，一般来讲：在满足机床传动要求、位移精度的前提下，L L L L0 0 0 0应尽量取应尽量取应尽量取应尽量取大。大。大。大。34第34页，本讲稿共70页滚珠的工作圈数滚珠的工作圈数滚珠的工作圈数滚珠的工作圈数j
37、j和列数和列数和列数和列数k k 增加滚珠的工作圈数增加滚珠的工作圈数增加滚珠的工作圈数增加滚珠的工作圈数j j和列数和列数和列数和列数k k，可以提高，可以提高，可以提高，可以提高承载能力和刚度承载能力和刚度承载能力和刚度承载能力和刚度。在负载和刚度一定的前提下，选用较多的工作圈数在负载和刚度一定的前提下，选用较多的工作圈数在负载和刚度一定的前提下，选用较多的工作圈数在负载和刚度一定的前提下，选用较多的工作圈数j j和列数和列数和列数和列数k k，可以减小丝杠直径，从而减小惯量，提高进给速度。可以减小丝杠直径，从而减小惯量，提高进给速度。可以减小丝杠直径，从而减小惯量，提高进给速度。可以减小
38、丝杠直径，从而减小惯量，提高进给速度。35第35页，本讲稿共70页8 8、滚珠丝杠螺母副的精度、滚珠丝杠螺母副的精度、滚珠丝杠螺母副的精度、滚珠丝杠螺母副的精度（1 1 1 1）滚珠丝杠的精度等级）滚珠丝杠的精度等级）滚珠丝杠的精度等级）滚珠丝杠的精度等级国家标准国家标准国家标准国家标准GB/T17587.3GB/T17587.3GB/T17587.3GB/T17587.31998199819981998将滚珠丝杠分为定位滚珠丝杠副将滚珠丝杠分为定位滚珠丝杠副将滚珠丝杠分为定位滚珠丝杠副将滚珠丝杠分为定位滚珠丝杠副（P P P P型）和传动滚珠丝杠副（型）和传动滚珠丝杠副（型）和传动滚珠丝杠副
39、（型）和传动滚珠丝杠副（T T T T型）两大类。型）两大类。型）两大类。型）两大类。滚珠丝杠的精度等级共分七个等级，即滚珠丝杠的精度等级共分七个等级，即滚珠丝杠的精度等级共分七个等级，即滚珠丝杠的精度等级共分七个等级，即1 1 1 1、2 2 2 2、3 3 3 3、4 4 4 4、5 5 5 5、7 7 7 7、10101010级，级，级，级，1 1 1 1级级级级精度最高，依此降低。精度最高，依此降低。精度最高，依此降低。精度最高，依此降低。36第36页，本讲稿共70页（2 2 2 2）滚珠丝杠副的精度指标）滚珠丝杠副的精度指标）滚珠丝杠副的精度指标）滚珠丝杠副的精度指标2222行程内允
40、许的行程变动量行程内允许的行程变动量行程内允许的行程变动量行程内允许的行程变动量V V V V2p2p2p2p；300mm300mm300mm300mm行程内允许的行程变动量行程内允许的行程变动量行程内允许的行程变动量行程内允许的行程变动量V V V V300p300p300p300p；有效行程有效行程有效行程有效行程LuLuLuLu内允许的行程变动量内允许的行程变动量内允许的行程变动量内允许的行程变动量V V V Vupupupup；目标行程公差目标行程公差目标行程公差目标行程公差e e e ep p p p；有效行程有效行程有效行程有效行程L L L Lu u u u内补偿值内补偿值内补偿
41、值内补偿值C C C C。滚珠丝杠副各项精度指标的关系如图所示。滚珠丝杠副各项精度指标的关系如图所示。滚珠丝杠副各项精度指标的关系如图所示。滚珠丝杠副各项精度指标的关系如图所示。37第37页，本讲稿共70页9 9 9 9、滚珠丝杠的选定、滚珠丝杠的选定、滚珠丝杠的选定、滚珠丝杠的选定选择滚珠丝杠的原则：选择滚珠丝杠的原则：选择滚珠丝杠的原则：选择滚珠丝杠的原则：根据滚珠丝杠的定位精度来选择滚珠丝杠的精度。根据滚珠丝杠的定位精度来选择滚珠丝杠的精度。根据滚珠丝杠的定位精度来选择滚珠丝杠的精度。根据滚珠丝杠的定位精度来选择滚珠丝杠的精度。根据载荷的大小来选定丝杠的直径。根据载荷的大小来选定丝杠的直
42、径。根据载荷的大小来选定丝杠的直径。根据载荷的大小来选定丝杠的直径。对对对对丝丝丝丝杠杠杠杠的的的的扭扭扭扭转转转转刚刚刚刚度度度度、压压压压曲曲曲曲刚刚刚刚度度度度、临临临临界界界界转转转转速速速速与与与与工工工工作作作作寿寿寿寿命命命命进行必要的验算。进行必要的验算。进行必要的验算。进行必要的验算。38第38页，本讲稿共70页（1 1 1 1）机床定位精度要求与滚珠丝杠的丝杠精度）机床定位精度要求与滚珠丝杠的丝杠精度）机床定位精度要求与滚珠丝杠的丝杠精度）机床定位精度要求与滚珠丝杠的丝杠精度机床定位精度机床定位精度机床定位精度机床定位精度该精度反映了数控机床的制造精度要求，是标准规定的。该
43、精度反映了数控机床的制造精度要求，是标准规定的。该精度反映了数控机床的制造精度要求，是标准规定的。该精度反映了数控机床的制造精度要求，是标准规定的。一般来讲，影响机床定位精度的主要因素有：一般来讲，影响机床定位精度的主要因素有：一般来讲，影响机床定位精度的主要因素有：一般来讲，影响机床定位精度的主要因素有：进给传动链的间隙进给传动链的间隙进给传动链的间隙进给传动链的间隙滚珠丝杠支承系统的轴向刚度滚珠丝杠支承系统的轴向刚度滚珠丝杠支承系统的轴向刚度滚珠丝杠支承系统的轴向刚度滚珠丝杠自身的精度，如：螺距误差、热伸长等。滚珠丝杠自身的精度，如：螺距误差、热伸长等。滚珠丝杠自身的精度，如：螺距误差、热
44、伸长等。滚珠丝杠自身的精度，如：螺距误差、热伸长等。39第39页，本讲稿共70页滚滚滚滚珠珠珠珠丝丝丝丝杠杠杠杠自自自自身身身身的的的的精精精精度度度度是是是是指指指指滚滚滚滚珠珠珠珠丝丝丝丝杠杠杠杠的的的的螺螺螺螺距距距距误误误误差差差差和和和和热热热热伸伸伸伸长长长长。它它它它们们们们对机床定位精度的影响最明显。对机床定位精度的影响最明显。对机床定位精度的影响最明显。对机床定位精度的影响最明显。螺距误差螺距误差螺距误差螺距误差是是是是在在在在滚滚滚滚珠珠珠珠丝丝丝丝杠杠杠杠制制制制造造造造中中中中产产产产生生生生的的的的误误误误差差差差。为为为为了了了了减减减减小小小小螺螺螺螺距距距距误误
45、误误差差差差，在在在在设设设设计计计计时时时时应尽量提高滚珠丝杠的精度等级。应尽量提高滚珠丝杠的精度等级。应尽量提高滚珠丝杠的精度等级。应尽量提高滚珠丝杠的精度等级。一般来讲，滚珠丝杠的精度等级：一般来讲，滚珠丝杠的精度等级：一般来讲，滚珠丝杠的精度等级：一般来讲，滚珠丝杠的精度等级：P P P P（5 5 5 5、7 7 7 7级）级）级）级）普通级，适用于普通机床。普通级，适用于普通机床。普通级，适用于普通机床。普通级，适用于普通机床。B B B B（4 4 4 4级）级）级）级）标准级，适用于一般数控机床。标准级，适用于一般数控机床。标准级，适用于一般数控机床。标准级，适用于一般数控机床
46、。J J J J（2 2 2 2、3 3 3 3级）级）级）级）精密级，用于精密机床、普通数控机床、加工中心。精密级，用于精密机床、普通数控机床、加工中心。精密级，用于精密机床、普通数控机床、加工中心。精密级，用于精密机床、普通数控机床、加工中心。C C C C（1 1 1 1级）级）级）级）超精密级，用于精密机床、精密数控机床、精密加工中心。超精密级，用于精密机床、精密数控机床、精密加工中心。超精密级，用于精密机床、精密数控机床、精密加工中心。超精密级，用于精密机床、精密数控机床、精密加工中心。40第40页，本讲稿共70页热伸长热伸长热伸长热伸长 滚滚滚滚珠珠珠珠丝丝丝丝杠杠杠杠在在在在运运
47、运运转转转转过过过过程程程程中中中中，不不不不可可可可避避避避免免免免的的的的要要要要产产产产生生生生热热热热伸伸伸伸长长长长。它它它它将将将将直直直直接接接接影影影影响响响响机机机机床的定位精度。床的定位精度。床的定位精度。床的定位精度。滚珠丝杠温升引起的变形量滚珠丝杠温升引起的变形量滚珠丝杠温升引起的变形量滚珠丝杠温升引起的变形量LLLL可用下式计算：可用下式计算：可用下式计算：可用下式计算：L L L LLtLtLtLt式中：式中：式中：式中：滚珠丝杠的膨胀系数，滚珠丝杠的膨胀系数，滚珠丝杠的膨胀系数，滚珠丝杠的膨胀系数，1.1101.1101.1101.110-5-5-5-5/L L
48、L L滚珠丝杠的长度滚珠丝杠的长度滚珠丝杠的长度滚珠丝杠的长度 tttt滚滚滚滚珠珠珠珠丝丝丝丝杠杠杠杠与与与与床床床床身身身身之之之之适适适适应应应应间间间间的的的的温温温温差差差差（即即即即：丝丝丝丝杠杠杠杠的的的的温温温温升升升升），一般取，一般取，一般取，一般取tttt2 2 2 23333 41第41页，本讲稿共70页选择滚珠丝杠的精度时，要使滚珠丝杠的精度与机床的定选择滚珠丝杠的精度时，要使滚珠丝杠的精度与机床的定选择滚珠丝杠的精度时，要使滚珠丝杠的精度与机床的定选择滚珠丝杠的精度时，要使滚珠丝杠的精度与机床的定位精度要求相适应。位精度要求相适应。位精度要求相适应。位精度要求相适应
49、。选择滚珠丝杠的选择滚珠丝杠的选择滚珠丝杠的选择滚珠丝杠的预拉伸支承方式预拉伸支承方式预拉伸支承方式预拉伸支承方式来消除滚珠丝杠因热来消除滚珠丝杠因热来消除滚珠丝杠因热来消除滚珠丝杠因热变形引起的定位误差。变形引起的定位误差。变形引起的定位误差。变形引起的定位误差。42第42页，本讲稿共70页10101010、滚珠丝杠螺母副的计算、滚珠丝杠螺母副的计算、滚珠丝杠螺母副的计算、滚珠丝杠螺母副的计算 主要是对主要是对主要是对主要是对强度、刚度和稳定性强度、刚度和稳定性强度、刚度和稳定性强度、刚度和稳定性的计算。的计算。的计算。的计算。（1 1 1 1）疲劳强度的计算（最大动负荷计算）疲劳强度的计算
50、（最大动负荷计算）疲劳强度的计算（最大动负荷计算）疲劳强度的计算（最大动负荷计算）43第43页，本讲稿共70页（2 2 2 2）静态强度计算（最大静负荷）静态强度计算（最大静负荷）静态强度计算（最大静负荷）静态强度计算（最大静负荷C C C Ca a a a计算计算计算计算）当滚珠丝杠在静态或低速（当滚珠丝杠在静态或低速（当滚珠丝杠在静态或低速（当滚珠丝杠在静态或低速（n10r/min)n10r/min)n10r/min)n10r/min)情况下工作时，其情况下工作时，其情况下工作时，其情况下工作时，其破坏形式主要是在滚珠接触面上产生塑性变形。当塑性变形破坏形式主要是在滚珠接触面上产生塑性变形