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1、1 第第2 2章章数控机床的机械结构数控机床的机械结构 第一节第一节 数控机床机械结构的组成和特点数控机床机械结构的组成和特点 一、数控机床机械结构的主要组成部分一、数控机床机械结构的主要组成部分n下图为一台小型立式加工中心的外形图。第一节第一节 数控机床机械结构的组成和特点数控机床机械结构的组成和特点 一、数控机床的主要组成部分一、数控机床的主要组成部分n数控机床的主要组成部分与普通机床相类似，包括以下几个组成部数控机床的主要组成部分与普通机床相类似，包括以下几个组成部分：分：（1）主传动系统及主轴部件）主传动系统及主轴部件使刀具使刀具(或工件或工件)产生主产生主切削运动。切削运动。（2）进
2、给传动系统）进给传动系统使工件使工件(或刀具或刀具)产生进给运动并产生进给运动并实现定位。实现定位。（3）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。（4）其他辅助装置）其他辅助装置如液压、气动、润滑、切削液等如液压、气动、润滑、切削液等系统及装置。系统及装置。第一节第一节 数控机床机械结构的组成和特点数控机床机械结构的组成和特点 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、主要部件：主传动装置、进给传动装置、工作台、床身、主要部件：主传动装置、进给传动装置、工作台、床身 等。等。2、辅助装置：刀库、自动换刀装置、润滑装置、冷却装置、辅助装置：刀库、自动换
3、刀装置、润滑装置、冷却装置 、排屑装置等、排屑装置等 第一节第一节 数控机床机械结构的组成和特点数控机床机械结构的组成和特点二、数控机床机械结构的主要特点：二、数控机床机械结构的主要特点：1、具有较高的静、动刚度和良好抗震性、具有较高的静、动刚度和良好抗震性 机床的刚度反映了机床机构抵抗变形的能力。机床变机床的刚度反映了机床机构抵抗变形的能力。机床变形产生的误差，通常很难通过调整和补偿的方法予以彻底形产生的误差，通常很难通过调整和补偿的方法予以彻底的解决。为了满足数控机床高效、高精度、高可靠性以及的解决。为了满足数控机床高效、高精度、高可靠性以及自动化的要求，与普通机床相比，数控机床应具有更高
4、的自动化的要求，与普通机床相比，数控机床应具有更高的精刚度。此外，为了充分发挥机床的效率，加大切削用量，精刚度。此外，为了充分发挥机床的效率，加大切削用量，还必须提高机床的抗震性，避免切削时产生的共振和颤振。还必须提高机床的抗震性，避免切削时产生的共振和颤振。而提高机构的动刚度是提高机床抗震性的基本途径。而提高机构的动刚度是提高机床抗震性的基本途径。第一节第一节 数控机床机械结构的组成和特点数控机床机械结构的组成和特点二、数控机床机械结构的主要特点：二、数控机床机械结构的主要特点：2、具有较好的热稳定性、具有较好的热稳定性 机床的热变性是影响机床加工精度的主要因素之一。机床的热变性是影响机床加
5、工精度的主要因素之一。由于数控机床的主轴转速、快速进给都远远超过普通由于数控机床的主轴转速、快速进给都远远超过普通机床，机床又长时间处于连续工作状态，电动机、丝杠、机床，机床又长时间处于连续工作状态，电动机、丝杠、轴承、导轨的发热都比较严重，加上高速切削产生的切屑轴承、导轨的发热都比较严重，加上高速切削产生的切屑的影响，使得数控机床的热变性影响比普通机床要严重得的影响，使得数控机床的热变性影响比普通机床要严重得多。多。虽然在先进的数控系统具有热变性补偿功能，但是它虽然在先进的数控系统具有热变性补偿功能，但是它并不能完全消除热变性对于加工精度的影响，在数控机床并不能完全消除热变性对于加工精度的影
6、响，在数控机床上还应采取必要的措施，尽可能减小机床的热变性。上还应采取必要的措施，尽可能减小机床的热变性。第一节第一节 数控机床机械结构的组成和特点数控机床机械结构的组成和特点 二、数控机床机械结构的主要特点：二、数控机床机械结构的主要特点：3、传动系统机械结构简化、传动系统机械结构简化 利用伺服进给系统代替普通机床的进给系统，并可以通利用伺服进给系统代替普通机床的进给系统，并可以通过主轴调速系统实现主轴自动变速。过主轴调速系统实现主轴自动变速。电动机可以直接连接主轴和滚珠丝杠，齿轮、轴类零件、电动机可以直接连接主轴和滚珠丝杠，齿轮、轴类零件、轴承的数量大为减少；轴承的数量大为减少；因此，在机
7、械结构上，数控机床的主轴箱、进给变速箱因此，在机械结构上，数控机床的主轴箱、进给变速箱结构一般非常简单。在操作上，它不像普通机床那样，需要结构一般非常简单。在操作上，它不像普通机床那样，需要操作者通过手柄进行调整和变速，操作机构比普通机床要简操作者通过手柄进行调整和变速，操作机构比普通机床要简单多。单多。第一节第一节 数控机床机械结构的组成和特点数控机床机械结构的组成和特点 二、数控机床机械结构的主要特点：二、数控机床机械结构的主要特点：4、高传动效率和无间隙传动装置、高传动效率和无间隙传动装置 数控机床进行的是高速、高精度加工，再简化机械结构数控机床进行的是高速、高精度加工，再简化机械结构的
8、同时，对于机械传动装置和元件也提出了更高的要求。高的同时，对于机械传动装置和元件也提出了更高的要求。高效、无间隙传动装置和元件在数控机床上去得了广泛的应用。效、无间隙传动装置和元件在数控机床上去得了广泛的应用。如：滚珠丝杠副、塑料滑动导轨、静压导轨、直线滚动导轨如：滚珠丝杠副、塑料滑动导轨、静压导轨、直线滚动导轨等高效执行部件，不仅可以减少进给系统的摩擦阻力，提高等高效执行部件，不仅可以减少进给系统的摩擦阻力，提高传动效率；而且还可以使运动平稳和获得较高的定位精度。传动效率；而且还可以使运动平稳和获得较高的定位精度。第一节第一节 数控机床机械结构的组成和特点数控机床机械结构的组成和特点 二、数
9、控机床机械结构的主要特点：二、数控机床机械结构的主要特点：5、采用低摩擦因数的导轨、采用低摩擦因数的导轨 为了让机床托板按照规定的方向（平行或垂直与主轴轴线的方向）为了让机床托板按照规定的方向（平行或垂直与主轴轴线的方向）移动（三角形导轨移动（三角形导轨“定向定向”），以及承载切削时的切削抗力（矩形导），以及承载切削时的切削抗力（矩形导轨轨“承载承载”）。）。6、工作台实现多种运动方式，可满足零件加工的多种要、工作台实现多种运动方式，可满足零件加工的多种要求。求。7、刀库和自动换刀装置实现了连续加工，减少了换刀时、刀库和自动换刀装置实现了连续加工，减少了换刀时间和工件装卸次数，提高生产效率。间
10、和工件装卸次数，提高生产效率。8、辅助装置、辅助装置 保护机床，提高工件质量。保护机床，提高工件质量。第二节第二节 数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统 一、主传动系统的组成和特点一、主传动系统的组成和特点 数控机床和普通机床一样，主传动系统也必须通数控机床和普通机床一样，主传动系统也必须通过变速，才能使主轴获得不同的传递，以适应不同的过变速，才能使主轴获得不同的传递，以适应不同的加工要求，并且，在变速的同时，还要求传递一定的加工要求，并且，在变速的同时，还要求传递一定的功率和功率和 足够的转矩，满足切削的需要。足够的转矩，满足切削的需要。数控机床作为高度自动化的设备，它对主传动系统数控机
11、床作为高度自动化的设备，它对主传动系统的的基本要求基本要求有以下几点：有以下几点：1)为了达到最佳的切削效果，一般都应在最佳的为了达到最佳的切削效果，一般都应在最佳的切削条件下工作，因此，主轴一般都要求能自动实现切削条件下工作，因此，主轴一般都要求能自动实现无级变速。无级变速。2)要求机床主轴系统必须具有足够高的转速和足要求机床主轴系统必须具有足够高的转速和足够大的功率，以适应高效、高速的加工需要。够大的功率，以适应高效、高速的加工需要。第二节第二节 数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统 一、主传动系统的组成和特点一、主传动系统的组成和特点 3)为了降低噪声、减轻发热、减少振动，主传动系为
12、了降低噪声、减轻发热、减少振动，主传动系统应简化结构，减少传动件。统应简化结构，减少传动件。4)在加工中心上，还必须具有安装道具和刀具交换在加工中心上，还必须具有安装道具和刀具交换所需要的自动夹紧装置，以及主轴定向准停装置，以所需要的自动夹紧装置，以及主轴定向准停装置，以保证刀具和主轴、刀库、机械手的正确啮合。保证刀具和主轴、刀库、机械手的正确啮合。5)为了扩大机床的功能，实现对为了扩大机床的功能，实现对C轴的控制，主轴轴的控制，主轴还需安装位置检测装置，以便实现对主轴位置的控制。还需安装位置检测装置，以便实现对主轴位置的控制。第二节第二节 数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统 一、主传动
13、系统的组成和特点一、主传动系统的组成和特点1、组成、组成 机床的主传动系统将电动机的扭矩或功率传递给主轴部机床的主传动系统将电动机的扭矩或功率传递给主轴部件，使安装在主轴内的工件或刀具实现主切削运动。主传动件，使安装在主轴内的工件或刀具实现主切削运动。主传动系统和主轴部件一般都设计成一个主轴箱。系统和主轴部件一般都设计成一个主轴箱。主要由主轴电动机、变速机构、主轴等部分组成。主要由主轴电动机、变速机构、主轴等部分组成。第二节第二节 数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统 一、主传动系统的组成和特点一、主传动系统的组成和特点2、特点：、特点：v1)采用直流或交流电动机，采用直流或交流电动机，有
14、较宽的调速范围有较宽的调速范围有较宽的调速范围有较宽的调速范围，能迅速可靠，能迅速可靠地地实现无级调速实现无级调速，使切削始终处于最佳运行状态。，使切削始终处于最佳运行状态。v2)变速机构结构简单变速机构结构简单。电动机可以直接连接主轴和滚珠丝杠，。电动机可以直接连接主轴和滚珠丝杠，齿轮、轴类零件、轴承的数量大为减少。齿轮、轴类零件、轴承的数量大为减少。v3)变速迅速可靠。变速迅速可靠。v4)主轴具有较高的回转精度主轴具有较高的回转精度，足够的，足够的刚度刚度和和抗振性抗振性，较好的，较好的热稳定性，动态响应好热稳定性，动态响应好。主轴转速高、功率大，能使数控机。主轴转速高、功率大，能使数控机
15、床进行大功率切削和高速切削，实现高效率加工。床进行大功率切削和高速切削，实现高效率加工。第二节第二节 数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统 二、主传动系统的分类（变速方式）二、主传动系统的分类（变速方式）1、无极变速（通过带传动的主传动）无极变速（通过带传动的主传动）这种方式这种方式主要主要应用在转速较高、变速范围不大的小型数控机床上应用在转速较高、变速范围不大的小型数控机床上，电动机本身的调整就能满电动机本身的调整就能满 足要求，不用齿轮变速，可避足要求，不用齿轮变速，可避 免齿轮传动时引起振动和噪声免齿轮传动时引起振动和噪声 的缺点，但它只适用于低扭矩的缺点，但它只适用于低扭矩 特性要
16、求。常用的有同步齿形特性要求。常用的有同步齿形 带、多楔带、带、多楔带、V带、平带、带、平带、V形形 带。带。第二节第二节 数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统二、主传动系统的分类（变速方式）二、主传动系统的分类（变速方式）2、分段无极变速（、分段无极变速（带有变速齿轮的主轴传动带有变速齿轮的主轴传动）通过少数几对齿轮降速，扩通过少数几对齿轮降速，扩大了输出扭矩，以满足主轴的大了输出扭矩，以满足主轴的输出扭矩特性的要求大中型数输出扭矩特性的要求大中型数控机床较常采用的配置方式，控机床较常采用的配置方式，确保低速时有较大的扭矩，滑确保低速时有较大的扭矩，滑移齿轮的移位大多采用液压拨移齿轮的移
17、位大多采用液压拨叉或直接由液压缸驱动齿轮来叉或直接由液压缸驱动齿轮来实现。实现。大、中型数控机床采用的一大、中型数控机床采用的一种配置方式。种配置方式。第二节第二节 数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统二、主传动系统的分类（变速方式）二、主传动系统的分类（变速方式）3、内置式调速电动机无级变速（、内置式调速电动机无级变速（由调速电动机直接驱由调速电动机直接驱动的主传动动的主传动）大大简化了主轴箱体与主轴的大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴部件结构，有效地提高了主轴部件的刚度，但主轴输出的扭矩小，的刚度，但主轴输出的扭矩小，电机发热对主轴的精度影响较电机发热对主轴的精度影响较大
18、。大。三、数控机床的主轴部件三、数控机床的主轴部件 主轴部件作为数控机床的一个关键部件，它包括主主轴部件作为数控机床的一个关键部件，它包括主轴、主轴的支承、安装在主轴上传动件和密封件等。轴、主轴的支承、安装在主轴上传动件和密封件等。1、主轴、主轴 主轴端部用于安装刀具或夹持工件的夹具，在设主轴端部用于安装刀具或夹持工件的夹具，在设计上应能保证定位准确、安装可靠、联接牢固、装卸计上应能保证定位准确、安装可靠、联接牢固、装卸方便，并能传递足够的扭矩。主轴端部的结构形状都方便，并能传递足够的扭矩。主轴端部的结构形状都已标准化了。已标准化了。第二节第二节 数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统 三、
19、数控机床的主轴部件三、数控机床的主轴部件 2、主轴支承、主轴支承 (3种主要形式种主要形式)第二节第二节 数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统 主主轴轴的的支支承承应应综综合合考考虑虑主主轴轴的的受受力力状状况况、转转速速高高低低、热热变变形形大大小小、支支承承跨跨距距、精精度度要要求求等等因因素素，选选择择合合适适的的轴轴承类型及布置形式。承类型及布置形式。三、数控机床的主轴部件三、数控机床的主轴部件 2、主轴支承、主轴支承 (3种主要形式种主要形式)第二节第二节 数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统 （1）前前支支撑撑采采用用双双列列短短圆圆柱柱滚滚子子轴轴承承和和60角角接接触触
20、双双列列向向心心推推力力球球轴轴承承组组合合，后后支支撑撑采采用用成成对对向向心心推推力力球球轴轴承承。可可提提高高主主轴轴的的综综合合刚刚度度，满满足足强强力力切切削削的的要要求求。普普遍遍用于各类数控机床主轴。用于各类数控机床主轴。三、数控机床的主轴部件三、数控机床的主轴部件 2、主轴支承、主轴支承 (3种主要形式种主要形式)第二节第二节 数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统 （2）前前支支撑撑采采用用高高精精度度双双列列向向心心推推力力球球轴轴承承。向向心心推推力力轴轴承承有有良良好好的的高高速速性性，主主轴轴最最高高转转速速可可达达4000rmin，但但承承载载能能力力小小，适适于
21、于高高速速、轻轻载载、高高精精密密的的数数控控机机床主轴。床主轴。三、数控机床的主轴部件三、数控机床的主轴部件 2、主轴支承、主轴支承 (3种主要形式种主要形式)第二节第二节 数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统 （3）前前后后支支撑撑分分别别采采用用双双列列和和单单列列圆圆锥锥滚滚子子轴轴承承。径径向向和和轴轴向向刚刚度度高高，能能承承受受重重载载荷荷，其其安安装装、调调整整性性能能好好，但但限限制制了了主主轴轴转转速速和和精精度度，因因此此可可用用于于中中等等精精度度、低低速速、重载的数控机床的主轴。重载的数控机床的主轴。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、进
22、给传动系统的组成及特点一、进给传动系统的组成及特点 数控机床的进给传动系统与一般的机床有着本质上的差别，它是进给伺服系统的一个重要组成部分。由数控系统发出的速度和位移指令信号经过伺服驱动装置和进给传动系统，可以使工作台或刀架实现要求的进给运动和精确的定位，自动完成切削过程。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、进给传动系统的组成及特点一、进给传动系统的组成及特点 1 组成：伺服电动机、传动装置、工作台或刀架、与组成：伺服电动机、传动装置、工作台或刀架、与 传动有关的导轨等。传动有关的导轨等。2、主要特点：（、主要特点：（1）采用伺服电动机驱动）采用伺服电动机驱动 （2）
23、采用低摩擦的传动副）采用低摩擦的传动副 （3）传动副配有传动间隙调整装置）传动副配有传动间隙调整装置 （4）工作台的功能多）工作台的功能多第三节第三节 数控机床的进给传动系统数控机床的进给传动系统二、滚珠丝杠螺母副二、滚珠丝杠螺母副第三节第三节 数控机床的进给传动系统数控机床的进给传动系统二、滚珠丝杠螺母副二、滚珠丝杠螺母副 滚珠丝杠螺母副是一种在丝杠与螺母间装有滚珠滚珠丝杠螺母副是一种在丝杠与螺母间装有滚珠作为中间传动元件的丝杠副，是直线运动与回转运动作为中间传动元件的丝杠副，是直线运动与回转运动能相互转换的传动装置。当丝杠旋转时，滚珠在滚道能相互转换的传动装置。当丝杠旋转时，滚珠在滚道内既
24、自转又沿滚道循环转动，因而迫使螺母（或丝杠）内既自转又沿滚道循环转动，因而迫使螺母（或丝杠）轴向移动。轴向移动。1-丝杠丝杠 2-滚道滚道 3-螺母螺母 4-滚珠滚珠 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二、滚珠丝杠螺母副二、滚珠丝杠螺母副 1、特点：、特点：1)1)传动效率高，摩擦损失小。传动效率高，摩擦损失小。2)2)运动平稳无爬行。运动平稳无爬行。3)3)传动精度高，反向时无空程。传动精度高，反向时无空程。4)4)磨损小，精度保持性好，使用寿命长。磨损小，精度保持性好，使用寿命长。5)5)具有运动的可逆性。具有运动的可逆性。6 6）制造困难，成本较高。）制造困难，成
25、本较高。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二、滚珠丝杠螺母副二、滚珠丝杠螺母副 2、结构、结构 （1)1)滚道的法向截面形状：滚道的法向截面形状：1）单圆弧型面）单圆弧型面单圆弧型面单圆弧型面滚道的圆弧半径略大于滚滚道的圆弧半径略大于滚珠半径，珠半径，滚道与滚珠为点滚道与滚珠为点接触，摩擦阻力小，传动接触，摩擦阻力小，传动灵敏，结构工艺较简单容灵敏，结构工艺较简单容易制造，但接触刚度稍差，易制造，但接触刚度稍差，且滚道径相间隙对传动精且滚道径相间隙对传动精度影响较大。度影响较大。滚道的法向截面形状滚道的法向截面形状第三节第三节 数控机床的进给传动系统数控机床的进给传动系
26、统二、滚珠丝杠螺母副二、滚珠丝杠螺母副 2、结构、结构 （1)1)滚道的法向截面形状：滚道的法向截面形状：2）双圆弧型面）双圆弧型面 滚道对径向间隙大小不滚道对径向间隙大小不敏感，接触刚度较高，传动敏感，接触刚度较高，传动性能优于单圆弧滚道，但制性能优于单圆弧滚道，但制造困难造困难双圆弧型面双圆弧型面第三节第三节 数控机床的进给传动系统数控机床的进给传动系统二、滚珠丝杠螺母副二、滚珠丝杠螺母副 2、结构、结构 （2)2)滚珠的循环方式：滚珠的循环方式：1）外循环）外循环 滚珠在循过程结束后，滚珠在循过程结束后，通过螺母外环表面上的螺通过螺母外环表面上的螺旋槽或插管返回丝杠螺母旋槽或插管返回丝杠
27、螺母间重新进入循环。间重新进入循环。外循环滚珠丝杠外循环滚珠丝杠第三节第三节 数控机床的进给传动系统数控机床的进给传动系统二、滚珠丝杠螺母副二、滚珠丝杠螺母副 2、结构、结构 （2)2)滚珠的循环方式：滚珠的循环方式：1）外循环）外循环 滚珠在循环过程结束后，通过螺母外表面上的螺滚珠在循环过程结束后，通过螺母外表面上的螺旋槽或插管返回丝杠螺母间重新进入循环。旋槽或插管返回丝杠螺母间重新进入循环。插管式外循环滚珠丝杠插管式外循环滚珠丝杠第三节第三节 数控机床的进给传动系统数控机床的进给传动系统二、滚珠丝杠螺母副二、滚珠丝杠螺母副 2、结构、结构 （2)2)滚珠的循环方式：滚珠的循环方式：1）外循
28、环）外循环 特点：特点：结构简单，工艺性好，承载能力较高，但结构简单，工艺性好，承载能力较高，但径向尺寸较大。应用最为广泛，也可用于重载传动系径向尺寸较大。应用最为广泛，也可用于重载传动系统。统。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 二、滚珠丝杠螺母副二、滚珠丝杠螺母副 2、结构、结构 （2)2)滚珠的循环方式：滚珠的循环方式：2 2）内循环）内循环：靠螺母上安装的反向器靠螺母上安装的反向器接通相邻滚道，使滚珠成接通相邻滚道，使滚珠成单圈循环。反向器单圈循环。反向器2的数目的数目与滚珠圈数相等。与滚珠圈数相等。内循环式滚珠丝杠结构内循环式滚珠丝杠结构第三节第三节 数控机床
29、的进给传动系统数控机床的进给传动系统 二、滚珠丝杠螺母副二、滚珠丝杠螺母副 2、结构、结构 （2)2)滚珠的循环方式：滚珠的循环方式：2 2）内循环）内循环：特点：结构紧凑，刚度好，滚珠流通性好，摩擦损特点：结构紧凑，刚度好，滚珠流通性好，摩擦损失小，制造较困难，适用于高灵敏、高精度的进给系统。失小，制造较困难，适用于高灵敏、高精度的进给系统。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二、滚珠丝杠螺母副二、滚珠丝杠螺母副 3、间隙调整：、间隙调整：为了保了保证滚珠珠丝杠反向杠反向传动精精度和度和轴向向刚度，必度，必须消消除除滚珠珠丝杆螺母副杆螺母副轴向向间隙。隙。1)1)垫片调
30、隙法：调垫片调隙法：调整垫片厚度，使左右两整垫片厚度，使左右两螺母产生轴向位移，消螺母产生轴向位移，消除间隙，产生预紧力。除间隙，产生预紧力。（如右图）（如右图）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二、滚珠丝杠螺母副二、滚珠丝杠螺母副 3、间隙调整、间隙调整 1)1)垫片调隙法：调整垫片厚度，使左右两螺母产垫片调隙法：调整垫片厚度，使左右两螺母产生轴向位移，消除间隙，产生预紧力。生轴向位移，消除间隙，产生预紧力。特点：结构简单，刚性好，但调整不方便，滚道特点：结构简单，刚性好，但调整不方便，滚道有磨损时不能随时消除间隙和进行预紧。有磨损时不能随时消除间隙和进行预紧。第三节
31、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二、滚珠丝杠螺母副二、滚珠丝杠螺母副 3、间隙调整、间隙调整 2)2)螺纹调隙法：螺纹调隙法：如如图所示，利用一个螺母上的外所示，利用一个螺母上的外螺螺纹，通，通过圆螺母螺母调整两个螺母的相整两个螺母的相对轴向位置向位置实现预紧，调整好后用另一个整好后用另一个圆螺母螺母锁紧，这种种结构构调整整方便，且可在使用方便，且可在使用过程中，随程中，随时调整，整，应用用较广泛。广泛。但但预紧力大小不能准确控制，力大小不能准确控制，调整精度整精度较差。差。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二、滚珠丝杠螺母副二、滚珠丝杠螺母副 3、
32、间隙调整、间隙调整 3)3)齿差调隙法：齿差调隙法：如如图所示，在所示，在两个螺母的凸两个螺母的凸缘上各制有上各制有圆柱外柱外齿轮，分，分别与固与固紧在套筒两端的内在套筒两端的内齿圈相圈相啮合，其合，其齿数分数分别为Z1、Z2，并相差一个并相差一个齿。调整整时，先取下内，先取下内齿圈，圈，让两个螺母相两个螺母相对于套筒同方于套筒同方向都向都转动一个一个齿，然后再插入内，然后再插入内齿圈，圈，则两个螺母便两个螺母便产生相生相对角位移，角位移，其其轴向位移量向位移量为：式中式中Z1、Z2为齿轮的的齿数，数，Ph为滚珠珠丝杠的杠的导程。程。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二
33、、滚珠丝杠螺母副二、滚珠丝杠螺母副4、滚珠丝杠副的参数及选择、滚珠丝杠副的参数及选择滚珠丝杠副的参数有：滚珠丝杠副的参数有：滚珠丝杠径向剖视图滚珠丝杠径向剖视图滚珠丝杠轴向剖视图滚珠丝杠轴向剖视图第三节第三节 数控机床的进给传动系统数控机床的进给传动系统二、滚珠丝杠螺母副二、滚珠丝杠螺母副4、滚珠丝杠副的参数及选择、滚珠丝杠副的参数及选择滚珠丝杠副的参数有：滚珠丝杠副的参数有：（1）公称直径）公称直径d 滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态时包络滚珠球滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态时包络滚珠球心的圆柱直径，它是滚珠丝杠副的特性尺寸。心的圆柱直径，它是滚珠丝杠副的特性尺寸。公称直径越大，承载能力和刚度
34、越大，推荐滚珠丝公称直径越大，承载能力和刚度越大，推荐滚珠丝杠副的公称直径应大于丝杠工作长度的杠副的公称直径应大于丝杠工作长度的1/30。数控机床常用的进给丝杠公称直径为数控机床常用的进给丝杠公称直径为2080mm。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二、滚珠丝杠螺母副二、滚珠丝杠螺母副4、滚珠丝杠副的参数及选择、滚珠丝杠副的参数及选择滚珠丝杠副的参数有：滚珠丝杠副的参数有：（2）接触角）接触角 滚珠与滚道在接触点处的公法线与螺纹轴线的垂滚珠与滚道在接触点处的公法线与螺纹轴线的垂直线间的夹角，理想接触角为直线间的夹角，理想接触角为45（3）基本导程）基本导程 丝杠相对于螺
35、母旋转丝杠相对于螺母旋转2弧度时螺母上的基准点的弧度时螺母上的基准点的轴向位移。轴向位移。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二、滚珠丝杠螺母副二、滚珠丝杠螺母副4、滚珠丝杠副的参数及选择、滚珠丝杠副的参数及选择滚珠丝杠副的参数有：滚珠丝杠副的参数有：除此之外，还有：丝杠螺纹大径除此之外，还有：丝杠螺纹大径d，丝杠螺纹小，丝杠螺纹小径径d1，螺纹全长螺纹全长l，滚珠直径，滚珠直径db，螺母螺纹大径螺母螺纹大径D，螺母，螺母螺纹小径螺纹小径D1，滚道圆弧半径滚道圆弧半径R等参数。等参数。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二、滚珠丝杠螺母副二、滚珠丝杠
36、螺母副4、滚珠丝杠副的标记方法、滚珠丝杠副的标记方法第三节第三节 数控机床的进给传动系统数控机床的进给传动系统二、滚珠丝杠螺母副二、滚珠丝杠螺母副5、滚珠丝杠副的安装支承方式、滚珠丝杠副的安装支承方式 （1）一端装止推轴承一端装止推轴承(固定自由式固定自由式)这种安装方式的承载能力小，轴向刚度低，仅适应这种安装方式的承载能力小，轴向刚度低，仅适应于短丝杆。于短丝杆。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二、滚珠丝杠螺母副二、滚珠丝杠螺母副5、滚珠丝杠副的安装支承方式、滚珠丝杠副的安装支承方式（2）一端装止推轴承，另一端装深沟球轴承）一端装止推轴承，另一端装深沟球轴承(固定支
37、承固定支承式式)滚珠丝杆较长时，一端装止推轴承固定，另一端由滚珠丝杆较长时，一端装止推轴承固定，另一端由深沟球轴承支承。为了减少丝杆热变形的影响，止推深沟球轴承支承。为了减少丝杆热变形的影响，止推轴承的安装位置应远离热源。轴承的安装位置应远离热源。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二、滚珠丝杠螺母副二、滚珠丝杠螺母副5、滚珠丝杠副的安装支承方式、滚珠丝杠副的安装支承方式（3）两端装推力轴承）两端装推力轴承（单推（单推单推式或双推单推式或双推单推式）单推式）如图如图c所示。这种方式是对丝杠进行预拉伸安装。这样所示。这种方式是对丝杠进行预拉伸安装。这样做的好处是：减少丝杠因
38、自重引起的弯曲变形；在推做的好处是：减少丝杠因自重引起的弯曲变形；在推力轴承预紧力大于丝杠最大轴向载荷力轴承预紧力大于丝杠最大轴向载荷1/3的条件下，丝的条件下，丝杠拉压刚度可提高四倍；丝杠不会因温升而伸长，从杠拉压刚度可提高四倍；丝杠不会因温升而伸长，从而保持丝杠精度。而保持丝杠精度。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二、滚珠丝杠螺母副二、滚珠丝杠螺母副5、滚珠丝杠副的安装支承方式、滚珠丝杠副的安装支承方式（4）两端装双重止推轴承及深沟球轴承）两端装双重止推轴承及深沟球轴承(固定固定式固定固定式)如图如图d所示。为提高刚度，丝杆两端采用双重支承，如所示。为提高刚度，丝
39、杆两端采用双重支承，如止推轴承和深沟球轴承，并施加预紧拉力。这种结构止推轴承和深沟球轴承，并施加预紧拉力。这种结构方式可使丝杆的热变形转化为止推轴承的预紧力。方式可使丝杆的热变形转化为止推轴承的预紧力。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、无间隙齿轮传动副三、无间隙齿轮传动副 进给传动装置中齿轮副的齿侧间隙也会影响传动精度和进给传动装置中齿轮副的齿侧间隙也会影响传动精度和灵敏度。因此，必须消除齿轮传动中的间隙。灵敏度。因此，必须消除齿轮传动中的间隙。1、直齿圆柱齿轮传动副的间隙消除法：、直齿圆柱齿轮传动副的间隙消除法：（1）偏心套式消除间隙结构）偏心套式消除间隙结构 （
40、2）双片薄齿轮错齿调整法）双片薄齿轮错齿调整法 第二节第二节 数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统三、无间隙齿轮传动副三、无间隙齿轮传动副1、直齿圆柱齿轮传动副的间隙消除法：、直齿圆柱齿轮传动副的间隙消除法：（1）偏心套式消除间隙结构）偏心套式消除间隙结构如如图所示，所示，齿轮装在装在电动机机轴上，上，调整偏心整偏心轴套可以套可以改改变齿轮和之和之间的中心距，从而消除的中心距，从而消除齿侧间隙。只能隙。只能补偿齿厚厚误差和中心距差和中心距误差不能差不能补偿偏心偏心误差差1-齿轮齿轮 2-偏心套偏心套 3-齿齿轮轮 第二节第二节 数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统三、无间隙齿轮传动副三
41、、无间隙齿轮传动副1、直齿圆柱齿轮传动副的间隙消除法：、直齿圆柱齿轮传动副的间隙消除法：（2）双片齿轮错齿调整法）双片齿轮错齿调整法 第二节第二节 数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统 图示是双片齿轮周向可调图示是双片齿轮周向可调弹簧错齿消隙结构。两个相弹簧错齿消隙结构。两个相同齿数的薄片齿轮同齿数的薄片齿轮1和和2与另与另个宽齿轮啮合，两薄片齿个宽齿轮啮合，两薄片齿轮可相对回转。在两个薄片轮可相对回转。在两个薄片齿轮齿轮1和和2的端面均匀分布着的端面均匀分布着四个螺孔，分别装上凸耳四个螺孔，分别装上凸耳3和和8。齿轮。齿轮1的端面还有另外四的端面还有另外四个通孔，凸耳可以在其中穿个通孔，
42、凸耳可以在其中穿过，弹簧过，弹簧4的两端分别钩在凸的两端分别钩在凸耳耳3和调节螺钉和调节螺钉7上。通过螺上。通过螺母母5调节弹簧调节弹簧4的拉力，调节的拉力，调节完后用螺母完后用螺母6锁紧。弹簧的拉锁紧。弹簧的拉力使薄片齿轮错位，即两个力使薄片齿轮错位，即两个薄齿轮的左右齿面分别贴在薄齿轮的左右齿面分别贴在宽齿轮齿槽的左右齿面上，宽齿轮齿槽的左右齿面上，从而消除了齿侧间隙从而消除了齿侧间隙1 2 薄片齿轮薄片齿轮 3 8 凸耳凸耳 4 弹簧弹簧 5 螺母螺母 6 锁紧螺母锁紧螺母 7 调节螺钉调节螺钉第二节第二节 数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统三、无间隙齿轮传动副三、无间隙齿轮传动副
43、2、斜齿齿圆柱齿轮传动副的间隙消除法：、斜齿齿圆柱齿轮传动副的间隙消除法：垫片调整法垫片调整法 如图所示是斜齿轮垫片错齿消如图所示是斜齿轮垫片错齿消隙结构。宽齿轮隙结构。宽齿轮4同时与两个相同同时与两个相同薄片齿轮薄片齿轮1和和2啮合，薄片齿轮由啮合，薄片齿轮由平键和轴联接，互相不能相对回转。平键和轴联接，互相不能相对回转。斜齿轮斜齿轮1和和2的齿形拼装后一起加的齿形拼装后一起加工，并与键槽保持确定的相对位置。工，并与键槽保持确定的相对位置。装配时在两薄齿轮之间装入厚度为装配时在两薄齿轮之间装入厚度为的垫片的垫片3，使薄片齿轮，使薄片齿轮1、2的螺的螺旋线产生错位，其左右两齿面分别旋线产生错位
44、，其左右两齿面分别与宽齿轮与宽齿轮4的齿贴紧，消除齿侧间的齿贴紧，消除齿侧间隙。隙。1 2 薄片齿轮薄片齿轮3 垫片垫片4 宽齿轮宽齿轮四、数控机床分度工作台和回转工作台四、数控机床分度工作台和回转工作台v分度工作台：分度工作台：实现工作台的定角度回转运实现工作台的定角度回转运动，即分度、转位和定位工作。动，即分度、转位和定位工作。v数控回转工作台：数控回转工作台：除了分度和转位的功能除了分度和转位的功能之外，还能实现数控圆周进给运动。之外，还能实现数控圆周进给运动。v交换工作台交换工作台作业三1、数控机床机械结构的主要组成2、什么是机床刚度？提高机床刚度的措施3、减少机床热变形影响常用措施作
45、业四作业四1、数控机床主传动系统的特点、数控机床主传动系统的特点2、主传动系统按传动方式分为哪三类？各、主传动系统按传动方式分为哪三类？各有何特点？有何特点？3、数控机床主轴轴承一般配置形式、数控机床主轴轴承一般配置形式作业五作业五1、滚珠丝杠螺母副的作用与特点、滚珠丝杠螺母副的作用与特点 作用：滚珠丝杠螺母副是直线运动与回转运动能相作用：滚珠丝杠螺母副是直线运动与回转运动能相互转换的传动装置。互转换的传动装置。特点：特点：1)1)传动效率高，摩擦损失小。传动效率高，摩擦损失小。2)2)运动平稳无爬行。运动平稳无爬行。3)3)传动精度高，反向时无空程。传动精度高，反向时无空程。4)4)磨损小，
46、精度保持性好，使用寿命长。磨损小，精度保持性好，使用寿命长。5)5)具有运动的可逆性。具有运动的可逆性。6 6）制造困难，成本较高。）制造困难，成本较高。作业五作业五1、滚珠丝杠螺母副的作用与特点、滚珠丝杠螺母副的作用与特点2、滚珠丝杆副中单圆弧型面滚道和双圆弧型面滚道各有、滚珠丝杆副中单圆弧型面滚道和双圆弧型面滚道各有何特点何特点 （1）单圆弧型面）单圆弧型面 滚道与滚珠为点接触，摩擦阻力小，传动灵敏，结构滚道与滚珠为点接触，摩擦阻力小，传动灵敏，结构工艺较简单容易制造，但接触刚度稍差，且滚道径相工艺较简单容易制造，但接触刚度稍差，且滚道径相间隙对传动精度影响较大。间隙对传动精度影响较大。（2）双圆弧型面）双圆弧型面 道对径向间隙大小不敏感，接触刚度较高，传动性能道对径向间隙大小不敏感，接触刚度较高，传动性能优于单圆弧滚道，但制造困难优于单圆弧滚道，但制造困难3、滚珠的循环方式、滚珠的循环方式 （1）外循环）外循环 滚珠在返回过程中。滚珠在返回过程中。（2）内循环）内循环 滚珠在循环过程中。滚珠在循环过程中。第六次作业第六次作业一、什么是滚珠丝杠螺母副的导程？导程的大小对机床的加工有何影响？二、滚珠丝杠副如何标记？CDM5010-3-P3表示什么？三、滚珠丝杠的支承方式有哪三种？