数控机床的结构.ppt

第六章　数控机床的结构第六章　数控机床的结构 　第2页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统目　　录6.1　数控机床结构概述　数控机床结构概述　　一、数控机床机械结构的主要组成　　二、数控机床对机械结构的基本要求　　三、数控机床的布局特点6.2　数控机床的主传动系统　数控机床的主传动系统　　一、主传动装置　　二、主轴结构6.3　数控机床的进给传动系统　数控机床的进给传动系统　　一、进给传动系统的特点及基本型式　　二、丝杠螺母副　　三、回转工作台　　四、机床导轨　　五、数控机床进给系统的间隙消除第六章　数控机床的结构 　第3页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统6.4　其他装置　其他装置　　一、自动换刀装置　　 二、排屑装置 三、液压和气动装置第六章　数控机床的结构 　第4页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统•引言引言•普通机床的弱点普通机床的弱点: :•1)结构刚性不足结构刚性不足;•2)抗震性能差抗震性能差;•3)滑动面的摩擦阻力较大滑动面的摩擦阻力较大;•4)传动件中的间隙较大；传动件中的间隙较大；•5）电动机不能伺服驱动；）电动机不能伺服驱动；•6）加工精度和效率远远不能满足要求。

加工精度和效率远远不能满足要求•所以，不能简单地认为，在普通机床上增加一所以，不能简单地认为，在普通机床上增加一套数控装置，就变成了数控机床套数控装置，就变成了数控机床第六章　数控机床的结构 　第5页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统6.1　数控机床结构概述一、数控机床机械结构的主要组成一、数控机床机械结构的主要组成　　数控机床的机械结构主要由下列几部分组成：　　数控机床的机械结构主要由下列几部分组成：　　　　1 1）机床的基础部件，包括床身、底座、立柱、）机床的基础部件，包括床身、底座、立柱、横梁、滑座和工作台等横梁、滑座和工作台等　　　　2 2）主传动系统）主传动系统( (包括主轴部件包括主轴部件)　　　　3 3）进给传动系统进给传动系统　　　　4 4）辅助功能系统和装置，如液压、气动、润滑、）辅助功能系统和装置，如液压、气动、润滑、冷却、排屑、防护等冷却、排屑、防护等　　　　5 5）刀架或自动换刀装置（）刀架或自动换刀装置（ATCATC）　　　　6 6）自动交换工作台（）自动交换工作台（APCAPC）　　　　7 7）特殊功能装置，如刀具破损监控、精度检查）特殊功能装置，如刀具破损监控、精度检查和监控装置。

和监控装置应该不属于纯粹的机械结构，属于机电结构应该不属于纯粹的机械结构，属于机电结构)　　　　8 8）各种检测反馈装置）各种检测反馈装置( (应该不属于机械结构应该不属于机械结构) )　　　　第六章　数控机床的结构 　第6页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统二、数控机床对机械结构的基本要求二、数控机床对机械结构的基本要求1 1．数控机床及其加工过程的特点．数控机床及其加工过程的特点 　　（　　（1 1）结构简单、操作方便、自动化程度高）结构简单、操作方便、自动化程度高　　（　　（2 2）高的加工精度和切削效率）高的加工精度和切削效率　　（　　（3 3）多工序和多功能集成）多工序和多功能集成　　（　　（4 4）高的可靠性和精度保持性）高的可靠性和精度保持性2 2．数控机床对机械结构的基本要求．数控机床对机械结构的基本要求 　　（　　（1 1）高的动、静刚度和良好的抗振性能）高的动、静刚度和良好的抗振性能 　　（　　（2 2）良好的热稳定性）良好的热稳定性 　　（　　（3 3）高的运动精度与良好的低速稳定性）高的运动精度与良好的低速稳定性 　　（　　（4 4）良好的操作性能和安全防护性能）良好的操作性能和安全防护性能 第六章　数控机床的结构 　第7页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统三、数控机床的布局特点数控机床总体方案设计由下列三部分组成：数控机床总体方案设计由下列三部分组成： 1 1．数控车床的布局特点．数控车床的布局特点 数控车床常见的布局型式数控车床常见的布局型式 第六章　数控机床的结构 　第8页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统　　　　水平床身数控车床水平床身数控车床常用于经济型、普及型数控车床常用于经济型、普及型数控车床以及数控改造的车床。

其结构特点是：制造水平床身的以及数控改造的车床其结构特点是：制造水平床身的加工工艺性较好，部件精度较容易保证；其刀架水平布加工工艺性较好，部件精度较容易保证；其刀架水平布置，不受刀架、滑板自重的影响，有利于提高刀架的运置，不受刀架、滑板自重的影响，有利于提高刀架的运动精度；但该结构床身下部空间小，排屑困难，且受热动精度；但该结构床身下部空间小，排屑困难，且受热变形影响较大变形影响较大　　性能要求较高的中、小型数控车床多采用　　性能要求较高的中、小型数控车床多采用倾斜床身倾斜床身或水平床身斜滑板结构其结构特点是：占地面积小，或水平床身斜滑板结构其结构特点是：占地面积小，易于排屑，便于操作与观察，易于安装上、下料机械手易于排屑，便于操作与观察，易于安装上、下料机械手还有一个优点是可采用封闭截面整体结构，提高床身的还有一个优点是可采用封闭截面整体结构，提高床身的刚度床身导轨倾斜角度有刚度床身导轨倾斜角度有4545°°、、60°60°和和75°75°，但倾斜，但倾斜角度太大会影响导轨的导向性及受力情况角度太大会影响导轨的导向性及受力情况　　大型数控车床常采用　　大型数控车床常采用立式床身立式床身布局。

立式床身的排布局立式床身的排屑性能最好；但受自重的影响最大，有时需要加平衡机屑性能最好；但受自重的影响最大，有时需要加平衡机构来消除构来消除第六章　数控机床的结构 　第9页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统2 2．数控铣床、加工中心的布局特点．数控铣床、加工中心的布局特点•（（1 1）卧式数控镗铣床（加工中心）的常用布局型式）卧式数控镗铣床（加工中心）的常用布局型式卧式数控镗铣床（加工中心）常见的布局型式卧式数控镗铣床（加工中心）常见的布局型式 卧式加工中心双交换工作台布局卧式加工中心双交换工作台布局 第六章　数控机床的结构 　第10页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统•（（2 2）立式数控镗铣床（加工中心）的常用布局型式）立式数控镗铣床（加工中心）的常用布局型式立式数控镗铣床（加工中心）常见的布局型式立式数控镗铣床（加工中心）常见的布局型式 立式加工中心双交换工作台布局立式加工中心双交换工作台布局 第六章　数控机床的结构 　第11页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统3 3．高速加工中心的布局特点．高速加工中心的布局特点 （（a）固定门式立柱布局　　　（）固定门式立柱布局　　　（b））“箱中箱箱中箱” 结构布结构布局局两种高速加工中心的布局型式两种高速加工中心的布局型式 　　高速切削概念始于　　高速切削概念始于19311931年德国所罗门（年德国所罗门（Carl SalomonCarl Salomon）博）博士的研究成果，士的研究成果，2121世纪初，高速切削技术在工业发达国家得到世纪初，高速切削技术在工业发达国家得到普遍应用，正成为切削加工的主流技术。

普遍应用，正成为切削加工的主流技术 高速加工：集高速度、高精度、高刚度于一身高速加工：集高速度、高精度、高刚度于一身 第六章　数控机床的结构 　第12页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统机床本体机床本体第六章　数控机床的结构 　第13页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统　　高速加工机床总体结构特点：　　高速加工机床总体结构特点：　　（　　（1 1）将三轴进给系统的结构全部（或大部分））将三轴进给系统的结构全部（或大部分）移出工作台外，以最大限度减轻移动部件的质量和移出工作台外，以最大限度减轻移动部件的质量和运动惯量，这也是高速加工中心结构布局设计的总运动惯量，这也是高速加工中心结构布局设计的总原则　　（　　（2 2）改进基础件结构和材料　机床的基本结构）改进基础件结构和材料　机床的基本结构有床身、底座和立柱等，高速切削会产生很大的附有床身、底座和立柱等，高速切削会产生很大的附加惯性力，因而机床床身、立柱等必须具有足够的加惯性力，因而机床床身、立柱等必须具有足够的强度、刚度和高水平的阻尼特性。

很多高速机床的强度、刚度和高水平的阻尼特性很多高速机床的床身和立柱材料采用聚合物混凝土（或人造花岗岩）床身和立柱材料采用聚合物混凝土（或人造花岗岩），这种材料阻尼特性为铸铁的，这种材料阻尼特性为铸铁的7 7～～10 10 倍，比重只有倍，比重只有铸铁的铸铁的1/31/3提高机床刚性的另一个措施是改革床体提高机床刚性的另一个措施是改革床体结构，如将立柱和底座合为一个整体，使得机床可结构，如将立柱和底座合为一个整体，使得机床可以依靠自身的刚性来保持机床精度以依靠自身的刚性来保持机床精度第六章　数控机床的结构 　第14页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统4 4．虚拟轴机床．虚拟轴机床虚拟轴机床结构原理　　　　　　虚拟轴机床的布局型式 　　虚拟轴机床是最近出现的一种全新概念的机床，　　虚拟轴机床是最近出现的一种全新概念的机床，它和传统的机床相比，在机床的机构、本质上有了它和传统的机床相比，在机床的机构、本质上有了巨大的飞跃，它的出现被认为是机床发展史上的一巨大的飞跃，它的出现被认为是机床发展史上的一次重大变革次重大变革第六章　数控机床的结构 　第15页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统主要内容虚拟轴机床：设计巧妙的虚拟轴机床：设计巧妙的5杆并联机构杆并联机构电滚珠丝电滚珠丝电滚珠丝电滚珠丝杠杠杠杠电主轴电主轴电主轴电主轴数控回转数控回转数控回转数控回转工作台工作台工作台工作台第六章　数控机床的结构 　第16页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统6.2　数控机床的主传动系统一、主传动装置1 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 （（1 1）转速高、功率大）转速高、功率大（（2 2）调速范围宽）调速范围宽（（3 3）主轴能自动实现无级变速，转速变换迅速可靠）主轴能自动实现无级变速，转速变换迅速可靠（（4 4）数控机床的主轴组件具有较大的刚度、较高的）数控机床的主轴组件具有较大的刚度、较高的精度和耐磨性能精度和耐磨性能（（5 5）在加工中心上，还具有安装刀具和刀具交换所）在加工中心上，还具有安装刀具和刀具交换所需的自动夹紧装置，以及主轴定向准停装置，以保证需的自动夹紧装置，以及主轴定向准停装置，以保证刀具和主轴、刀库、机械手的准确动作。

刀具和主轴、刀库、机械手的准确动作6 6）为了扩大机床功能，一些数控机床的主轴能实）为了扩大机床功能，一些数控机床的主轴能实现现C C轴功能（主轴回转角度的控制）轴功能（主轴回转角度的控制）第六章　数控机床的结构 　第17页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统2 2．数控机床主传动装置．数控机床主传动装置　　（　　（1 1）带有）带有二级齿轮二级齿轮的变速装置　确保低速时输的变速装置　确保低速时输出大扭矩，扩大恒功率调速范围，以满足机床重切削出大扭矩，扩大恒功率调速范围，以满足机床重切削时对输出扭矩特性的要求时对输出扭矩特性的要求　　（　　（2 2）采用定比传动装置　定比传动装置常用）采用定比传动装置　定比传动装置常用同同步齿形带步齿形带或三角带连接电机与主轴，避免了齿轮传动或三角带连接电机与主轴，避免了齿轮传动引起的振动与噪声引起的振动与噪声　　（　　（3 3）采用）采用电主轴电主轴　电主轴传动方式大大简化了　电主轴传动方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构，主轴部件的刚性更好但主主轴箱体与主轴的结构，主轴部件的刚性更好。

但主轴输出扭矩小，电机发热对主轴影响较大，需对主轴轴输出扭矩小，电机发热对主轴影响较大，需对主轴进行强制冷却进行强制冷却数控机床主传动装置 第六章　数控机床的结构 　第18页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统二、主轴结构1 1．数控车床主轴部件结构．数控车床主轴部件结构 1、5—螺钉；2—带轮连接盘；3、15、16—螺钉；4—端盖；6—圆柱滚珠轴承；7、9、11、12—挡圈； 8—热调整套；10、13、17—角接触球轴承；14—卡盘过渡盘；18—主轴；19—主轴箱箱体数控车床主轴部件结构示意图 1—驱动爪； 2—卡爪； 3—卡盘；4—活塞杆；5—液压缸； 6、7—行程开关液压驱动动力的自定心夹盘 第六章　数控机床的结构 　第19页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统2 2．数控加工中心（镗、铣床）主轴部件结构．数控加工中心（镗、铣床）主轴部件结构（（1 1）带刀具夹紧装置和切屑清除装置的主轴部件）带刀具夹紧装置和切屑清除装置的主轴部件1－刀架；2－拉钉；3－主轴；4-拉杆；5－碟形弹簧；6－活塞；7－液压缸（或气缸）；8、10－行程开关；9－压缩空气管接头；11－弹簧；12－钢球；13－端面键数控立式加工中心主轴部件 第六章　数控机床的结构 　第20页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统（（2 2）主轴准停装置）主轴准停装置1－多楔带轮；－多楔带轮；2－磁传感器；－磁传感器；3－永久磁铁；－永久磁铁；4－垫片；－垫片；5－主轴－主轴主轴准停装置的工作原理主轴准停装置的工作原理 第六章　数控机床的结构 　第21页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统3 3．内装电主轴的主轴部件结构．内装电主轴的主轴部件结构1－刀具系统； 2、9－捕捉轴承； 3、8－传感器； 4、7－径向轴承； 5－轴向推力轴承；6－高频电动机； 10－冷却水管路； 11－气－液压力放大器用磁悬浮轴承的高速加工中心电主轴部件 第六章　数控机床的结构 　第22页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统主要内容CNC电电主主轴轴第六章　数控机床的结构 　第23页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统1—转子；转子；2—定子；定子；3—箱体；箱体；4—主轴主轴数控车床电主轴部件数控车床电主轴部件 第六章　数控机床的结构 　第24页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统　　电主轴主要融合了以下技术：　　电主轴主要融合了以下技术：　　（　　（1 1）高速电机技术　其关键技术是高速度下的动平衡。

高速电机技术　其关键技术是高速度下的动平衡　　（　　（2 2）高速轴承技术　电主轴通常采用复合陶瓷轴承、磁悬）高速轴承技术　电主轴通常采用复合陶瓷轴承、磁悬浮轴承和静压轴承浮轴承和静压轴承　　（　　（3 3）润滑　电主轴的润滑一般采用定时定量油气润滑方式；）润滑　电主轴的润滑一般采用定时定量油气润滑方式；也可以采用脂润滑，但相应的速度要打折扣也可以采用脂润滑，但相应的速度要打折扣　　（　　（4 4）冷却装置　冷却装置的作用是保持冷却剂的温度冷却装置　冷却装置的作用是保持冷却剂的温度　　（　　（5 5）内置脉冲编码器　电主轴有内置的脉冲编码器，在自）内置脉冲编码器　电主轴有内置的脉冲编码器，在自动换刀以及刚性攻螺纹时，可以实现准确的相角控制以及与进给动换刀以及刚性攻螺纹时，可以实现准确的相角控制以及与进给的配合　　（　　（6 6）自动换刀装置　加工中心用电主轴，还须配备自动换）自动换刀装置　加工中心用电主轴，还须配备自动换刀装置，包括碟形簧、拉刀油缸等刀装置，包括碟形簧、拉刀油缸等　　（　　（7 7）高速刀具的装卡方式　常用的）高速刀具的装卡方式　常用的BTBT、、ISOISO刀具，已被实践刀具，已被实践证明不适合于高速加工。

从而出现了证明不适合于高速加工从而出现了HSKHSK、、SKISKI等高速刀具；等高速刀具；　　（　　（8 8）高频变频装置　要实现电主轴每分钟几万甚至十几万）高频变频装置　要实现电主轴每分钟几万甚至十几万转的转速，必须用一高频变频装置来驱动电主轴的内置高速电动转的转速，必须用一高频变频装置来驱动电主轴的内置高速电动机，变频器的输出频率必须达到上千或几千赫兹机，变频器的输出频率必须达到上千或几千赫兹第六章　数控机床的结构 　第25页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统4 4．主轴部件的支承．主轴部件的支承性能性能滚动轴承承液体静液体静压轴承承气体静气体静压轴承承磁磁悬浮浮轴承承陶瓷陶瓷轴承承旋旋转精度精度一般或一般或较高，高，预紧无无间隙隙时较高高高，精度保持性好高，精度保持性好一般一般同同滚动轴承承刚度度一般或一般或较高，高，预紧无无间隙隙时较高，且取决于所高，且取决于所用用轴高，与高，与节流流阀形式形式有关，有关，带薄膜反薄膜反馈或滑或滑阀反反馈时很高很高较差，因空气可差，因空气可压缩，与承，与承载力力大小有关大小有关比一般比一般滚动轴承承差差比一般比一般滚动轴承承差差抗振抗振性能性能较差，阻尼比差，阻尼比ξ＝＝0.02～～0.04好，阻尼比好，阻尼比ξ＝＝0.045～～0.065好好较好好同同滚动轴承承速度速度性能性能用于中、低速，用于中、低速，特殊特殊轴承用于承用于较高速高速用于各种速度用于各种速度用于超高速用于超高速用于高速用于高速用于中、高速，用于中、高速，热传导率低，不率低，不易易发热摩擦摩擦损耗耗较小小μ＝＝0.002－－0.008小小μ＝＝0.0005～～0.001小小很小很小同同滚动轴承承使用使用寿命寿命疲疲劳强强度限制度限制长长长较长结构构尺寸尺寸轴向小，径向大向小，径向大轴向大，径向小向大，径向小轴向大，径向小向大，径向小径向大径向大轴向小，径向大向小，径向大制造制造性能性能专业化、化、标准化准化生生产自制，工自制，工艺要求要求高，需供油高，需供油设备自制，工自制，工艺要求要求比液比液压系系统低，低，需供气需供气设备较复复杂比比滚动轴承承难使用使用维护简单，油脂，油脂润滑滑供油系供油系统清清洁较难供气系供气系统清清洁较易易较难较难成本成本低低较高高较高高高高较高高数控机床的主轴轴承及其性能数控机床的主轴轴承及其性能 第六章　数控机床的结构 　第26页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统　　数控机床主轴支承根据主轴部件的转速、承载能力及回转　　数控机床主轴支承根据主轴部件的转速、承载能力及回转精度等要求来选用轴承。

精度等要求来选用轴承1)1)一般要求的中小型数控机床（如车床、铣床、加工中心、磨一般要求的中小型数控机床（如车床、铣床、加工中心、磨床）多数采用滚动轴承；床）多数采用滚动轴承；2)2)重型数控机床采用液体静压轴承；重型数控机床采用液体静压轴承；3)3)高精度数控机床（如坐标磨床）采用气体静压轴承；高精度数控机床（如坐标磨床）采用气体静压轴承；4)4)超高速超高速( (转速达（转速达（2 2～～1010）万转）万转/ /分分) )主轴可采用磁悬浮轴承或主轴可采用磁悬浮轴承或陶瓷滚珠轴承陶瓷滚珠轴承第六章　数控机床的结构 　第27页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统数控机床主轴常用的几种滚动轴承数控机床主轴常用的几种滚动轴承　图图a a 为锥孔双列圆柱滚子轴承为锥孔双列圆柱滚子轴承, , 内圈为内圈为1∶12 1∶12 的锥孔的锥孔, , 当内圈沿锥形当内圈沿锥形轴轴向移动时轴轴向移动时, , 内圈胀大内圈胀大, , 可以调整滚道间隙特点：滚子数量多可以调整滚道间隙特点：滚子数量多, , 两两列滚子交错排列列滚子交错排列, , 因此承载能力大因此承载能力大, , 刚性好刚性好, , 允许转速较高。

但它对箱允许转速较高但它对箱体孔、主轴颈的加工精度要求高体孔、主轴颈的加工精度要求高, , 且只能承受径向载荷且只能承受径向载荷　　图图b b 为双列推力向心球轴承为双列推力向心球轴承, , 接触角为接触角为60 °60 °这种轴承的球径小、这种轴承的球径小、数量多数量多, , 允许转速高允许转速高, , 轴向刚度较高轴向刚度较高, , 能承受双向轴向载荷该种轴承能承受双向轴向载荷该种轴承一般与双列圆柱滚子轴承配套用作主轴的前支承一般与双列圆柱滚子轴承配套用作主轴的前支承　　图图c c 为双列圆锥滚子轴承为双列圆锥滚子轴承这种轴承的特点是内、外列滚子数量相差这种轴承的特点是内、外列滚子数量相差一个一个, , 能使振动频率不一致能使振动频率不一致, , 因此因此, , 可以改善轴承的动态性能轴承可可以改善轴承的动态性能轴承可以同时承受径向载荷和轴向载荷以同时承受径向载荷和轴向载荷, , 通常用作主轴的前支承通常用作主轴的前支承　　图图d d 为带凸肩的双列圆锥滚子轴承为带凸肩的双列圆锥滚子轴承这种轴承的结构和图这种轴承的结构和图c c相似相似, , 特特点是滚子被做成空心点是滚子被做成空心, , 故能进行有效润滑和冷却；此外故能进行有效润滑和冷却；此外, , 还能在承受冲还能在承受冲击载荷时产生微小变形击载荷时产生微小变形, , 增加接触面积增加接触面积, , 起到有效吸振和缓冲作用。

起到有效吸振和缓冲作用 （a） （b） （c） （d）常用的主轴轴承常用的主轴轴承 第六章　数控机床的结构 　第28页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统 （（2 2）主轴轴承的配置）主轴轴承的配置 1 1）轴承类型的配置：）轴承类型的配置：轴承种承种类允允许转速速刚度度阻尼阻尼温升温升圆柱柱滚子子轴承承较高高高高中中中、高中、高向心球向心球轴承承高高较高高低低低低圆锥滚子子轴承承中中中、高中、高较大大中、高中、高滚动轴承性能比较：滚动轴承性能比较：　　图　　图a a前支承采用双列圆柱滚子轴承和接触角为前支承采用双列圆柱滚子轴承和接触角为60°60°的双列的双列推力向心球轴承组合，可承受径向载荷和轴向载荷，后支承为推力向心球轴承组合，可承受径向载荷和轴向载荷，后支承为成对的推力角接触球轴承，此配置形式使主轴的综合刚度大幅成对的推力角接触球轴承，此配置形式使主轴的综合刚度大幅度提高，可以满足强力切削的要求，普遍应用于各类数控机床度提高，可以满足强力切削的要求，普遍应用于各类数控机床。

第六章　数控机床的结构 　第29页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统　　图　　图b b前轴承采用成组推力角接触球轴承，承受径向载荷和前轴承采用成组推力角接触球轴承，承受径向载荷和轴向载荷，后支承采用双列圆柱滚子（图轴向载荷，后支承采用双列圆柱滚子（图8.98.9为其应用实例），为其应用实例），这种配置具有良好的高速性能（主轴最高转速可达这种配置具有良好的高速性能（主轴最高转速可达4000r/ min 4000r/ min 以上），主轴部件精度也较好，但它的承载能力比图以上），主轴部件精度也较好，但它的承载能力比图8.16a8.16a的的配置形式小，适用于高速、重载的主轴部件配置形式小，适用于高速、重载的主轴部件　　图　　图c c前后丈承均采用成组角接触球轴承，以承受径向载荷前后丈承均采用成组角接触球轴承，以承受径向载荷和轴向载荷，这种配置适用于高速、轻载和精密的数控机床主和轴向载荷，这种配置适用于高速、轻载和精密的数控机床主轴　　图　　图d d前支承为双列圆锥滚子轴承，承受径向载荷和轴向载前支承为双列圆锥滚子轴承，承受径向载荷和轴向载荷，后支承为单列圆锥滚子轴承，这种配置可承受重载荷和较荷，后支承为单列圆锥滚子轴承，这种配置可承受重载荷和较强的动载荷，安装与调整性能好。

但是这种配置方式限制了主强的动载荷，安装与调整性能好但是这种配置方式限制了主轴最高转速和精度，适用于中等精度、低速度与重载的数控机轴最高转速和精度，适用于中等精度、低速度与重载的数控机床的主轴床的主轴第六章　数控机床的结构 　第30页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统　　　　2 2）主轴轴承的精度等级：滚动轴承的精度有）主轴轴承的精度等级：滚动轴承的精度有E E级（高级）、级（高级）、D D级（精密级）、级（精密级）、C C级（特精级）、级（特精级）、B B级级（超精级）四种等级前轴承的精度一般比后轴承（超精级）四种等级前轴承的精度一般比后轴承高一个精度等级数控机床前支承通常采用高一个精度等级数控机床前支承通常采用B B、、C C级级精度的轴承，后支承则常采用精度的轴承，后支承则常采用C C、、D D级第六章　数控机床的结构 　第31页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统6.3　数控机床的进给传动系统一、进给传动系统的特点及基本型式1 1．数控机床的进给传动系统的特点．数控机床的进给传动系统的特点 　　　　（（1 1）摩擦阻力小）摩擦阻力小　进给系统中摩擦阻力主要来源是导轨和　进给系统中摩擦阻力主要来源是导轨和丝杠。

改善导轨和丝杠结构使摩擦阻力减少是主要目标之一改善导轨和丝杠结构使摩擦阻力减少是主要目标之一　　　　（（2 2）传动系统的精度和刚度高　）传动系统的精度和刚度高　导轨结构及丝杠螺母、蜗导轨结构及丝杠螺母、蜗轮蜗杆的支承结构是决定传动精度和刚度的主要部件应首先轮蜗杆的支承结构是决定传动精度和刚度的主要部件应首先保证它们的加工精度以及表面质量，以提高系统的接触刚度保证它们的加工精度以及表面质量，以提高系统的接触刚度另外，加大滚珠丝杠的直径，对滚珠丝杠螺母副、支承部件进另外，加大滚珠丝杠的直径，对滚珠丝杠螺母副、支承部件进行预紧，对滚珠丝杠进行预拉伸等，都是提高传动系统刚度的行预紧，对滚珠丝杠进行预拉伸等，都是提高传动系统刚度的有效措施有效措施　　　（　（3 3）运动部件惯量小）运动部件惯量小　运动部件的惯量是影响进给系统加、　运动部件的惯量是影响进给系统加、减速特性（快速响应特性）的主要因素尤其高速加工的数控减速特性（快速响应特性）的主要因素尤其高速加工的数控机床　　　　（（4 4）传动部件的间隙小）传动部件的间隙小　在开环、半闭环进给系统中，传　在开环、半闭环进给系统中，传动部件的间隙直接影响进给系统的定位精度；在闭环系统中，动部件的间隙直接影响进给系统的定位精度；在闭环系统中，它是系统的主要非线性环节，影响系统的稳定性，因此，在传它是系统的主要非线性环节，影响系统的稳定性，因此，在传动系统各环节，包括滚珠丝杠、轴承、齿轮、蜗轮蜗杆、甚至动系统各环节，包括滚珠丝杠、轴承、齿轮、蜗轮蜗杆、甚至联铀器和键联接都必须采取相应的消除间隙的措施。

联铀器和键联接都必须采取相应的消除间隙的措施第六章　数控机床的结构 　第32页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统2 2．数控机床进给传动系统的基本型式．数控机床进给传动系统的基本型式　　（（1）通过丝杠（通常为滚珠丝杠或静压丝杠）螺母副，将伺服电）通过丝杠（通常为滚珠丝杠或静压丝杠）螺母副，将伺服电动机的旋转运动变成直线运动动机的旋转运动变成直线运动　　（　　（2）通过齿轮、齿条副或静压蜗杆蜗条副，将伺服电动机的旋转）通过齿轮、齿条副或静压蜗杆蜗条副，将伺服电动机的旋转运动变成直线运动　这种传动方式主要用于行程较长的大型机床上运动变成直线运动　这种传动方式主要用于行程较长的大型机床上 　　（　　（3）直接采用直线电动机进行驱动　直线电动机是近年来发展起）直接采用直线电动机进行驱动　直线电动机是近年来发展起来的高速、高精度数控机床最有代表性的先进技术之一来的高速、高精度数控机床最有代表性的先进技术之一1—位置检测器；位置检测器；2—定子；定子；3—转子；转子；4—床身；床身；5、、8—辅助导轨；辅助导轨；7、、14—冷却板；冷却板；6—初级；初级；9、、10—测量系统；测量系统；11—拖链；拖链；12、、17—导轨；导轨；13—次次级；级； 15—工作台；工作台；16—防护直线电动机及安装防护直线电动机及安装 第六章　数控机床的结构 　第33页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统二、丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副结构原理图滚珠丝杠螺母副结构原理图1——内滚道内滚道 2——外滚道外滚道 　　　　结构特点是结构特点是：在丝杠和螺母的圆弧螺旋槽之间装有滚珠作为：在丝杠和螺母的圆弧螺旋槽之间装有滚珠作为传动元件，因而摩擦系数小传动元件，因而摩擦系数小(0.002(0.002～～0.005)0.005)，传动效率可达，传动效率可达9292％％～～9696％，动、静摩擦系数相差小，不易产生爬行现象％，动、静摩擦系数相差小，不易产生爬行现象, ,在施加预在施加预紧后，轴向刚度好，传动平稳，无间隙，不易产生爬行，随动精紧后，轴向刚度好，传动平稳，无间隙，不易产生爬行，随动精度和定位精度都较高，运动具有可逆性度和定位精度都较高，运动具有可逆性, ,制造复杂制造复杂, ,成本高。

成本高 　　 原理原理: :　当丝杠螺母相对运　当丝杠螺母相对运动时，滚珠在内外弧形螺纹形的滚动时，滚珠在内外弧形螺纹形的滚道内滚动，为保持丝杠螺母连续工道内滚动，为保持丝杠螺母连续工作，滚珠通过螺母上的返回装置完作，滚珠通过螺母上的返回装置完成循环成循环,于是丝杆与螺母产生相对于是丝杆与螺母产生相对轴向运动按照滚珠的循环方式，轴向运动按照滚珠的循环方式，滚珠丝杠螺母副分成滚珠丝杠螺母副分成内循环方式和内循环方式和外循环方式外循环方式两大类，内循环方式指两大类，内循环方式指在循环过程中滚珠始终保持和丝杠在循环过程中滚珠始终保持和丝杠接触这种方式结构紧凑，但要求接触这种方式结构紧凑，但要求制造精度较高外循环方式则在循制造精度较高外循环方式则在循环过程中滚珠与丝杠脱离接触，制环过程中滚珠与丝杠脱离接触，制造相对容易些造相对容易些 第六章　数控机床的结构 　第34页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统 第六章　数控机床的结构 　第35页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统 滚珠丝杠螺母副的支承型式 常用的滚珠丝杠螺母副的支承型式有以下几种常用的滚珠丝杠螺母副的支承型式有以下几种一端固定、一端自由的支承方式一端固定、一端自由的支承方式( ( G - Z G - Z 方式方式) ) , , 如图如图a a 所示。

所示这种安装方式仅在一端装可以承受双向轴向载荷与径向载荷的这种安装方式仅在一端装可以承受双向轴向载荷与径向载荷的推力角接触球轴承或滚针推力角接触球轴承或滚针/ / 推力圆柱滚子轴承推力圆柱滚子轴承, , 并进行轴向预并进行轴向预紧紧; ; 另一端完全自由另一端完全自由, , 不作支撑这种支承方式结构简单不作支撑这种支承方式结构简单, , 但但承载能力较小承载能力较小, , 总刚度较低总刚度较低, , 且随着螺母位置的变化刚度变化且随着螺母位置的变化刚度变化较大通常适用于丝杠长度、行程不长的情况通常适用于丝杠长度、行程不长的情况 一端固定、一端游动的支承方式一端固定、一端游动的支承方式( ( G - G - Y Y方式方式) ) , , 如图如图b b 所示这种安装方式在一端装可以承受双向轴向载荷与径向载荷的推这种安装方式在一端装可以承受双向轴向载荷与径向载荷的推力角接触球轴承或滚针力角接触球轴承或滚针/ /推力圆柱滚子轴承推力圆柱滚子轴承, , 另一端装向心球轴另一端装向心球轴承承, , 仅作径向支撑仅作径向支撑, , 轴向游动与轴向游动与G - ZG - Z方式相比方式相比, , 提高了临界提高了临界转速和抗弯强度转速和抗弯强度, , 可以防止丝杠高速旋转时的弯曲变形可以防止丝杠高速旋转时的弯曲变形, ,其他方其他方面与面与G - G - Z Z方式相似方式相似, , 但可以适用于丝杠长度、行程较长的情况。

但可以适用于丝杠长度、行程较长的情况 第六章　数控机床的结构 　第36页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统 两端支承方式两端支承方式( ( J - J J - J 方式方式) ) , , 如图如图c c 所示这种安装方式是所示这种安装方式是在滚珠丝杠的两端装推力轴承在滚珠丝杠的两端装推力轴承, , 并进行轴向预紧并进行轴向预紧, , 有助于提高有助于提高传动刚度但这种安装方式在丝杠热变形伸长时传动刚度但这种安装方式在丝杠热变形伸长时, , 将使轴承去将使轴承去载载, , 产生轴向间隙产生轴向间隙 两端固定的支承方式两端固定的支承方式( ( G - G G - G 方式方式) ) , , 如图如图d d所示这种安装方所示这种安装方式在两端都装可以承受双向轴向载荷与径向载荷的推力角接触式在两端都装可以承受双向轴向载荷与径向载荷的推力角接触球轴承或滚针球轴承或滚针/ / 推力圆柱滚子轴承推力圆柱滚子轴承, , 丝杠两端采用双重支承丝杠两端采用双重支承, , 并进行预紧并进行预紧, , 提高了刚度这种结构方式可使丝杠的热变形转提高了刚度。

这种结构方式可使丝杠的热变形转化为轴承的预紧力化为轴承的预紧力, , 但设计时要注意提高轴承的承载能力和支但设计时要注意提高轴承的承载能力和支承刚度 第六章　数控机床的结构 　第37页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统 滚珠丝杠螺母副的支承轴承 　　图图b b是是滚针滚针/ / 推力圆柱滚子轴推力圆柱滚子轴承承, , 它是由一个带向心和推力滚它是由一个带向心和推力滚道的外圈、两个轴圈、一个内圈、道的外圈、两个轴圈、一个内圈、一个向心滚针、两个推力圆柱滚一个向心滚针、两个推力圆柱滚珠等组成的完整单元可以承受珠等组成的完整单元可以承受双向轴向载荷和径向载荷双向轴向载荷和径向载荷, , 装配装配后可以采用精密锁紧螺母预紧后可以采用精密锁紧螺母预紧可以承受很大的轴向力可以承受很大的轴向力, , 也是一也是一种专门用于滚珠丝杠的轴承种专门用于滚珠丝杠的轴承 常用于作为滚珠丝杠支承的轴承主要有如图所示的两种常用于作为滚珠丝杠支承的轴承主要有如图所示的两种　　图　　图a是是双向推力角接触球轴承双向推力角接触球轴承, 它有一个整体的外圈和一它有一个整体的外圈和一个剖分式内圈个剖分式内圈, 接触角为接触角为60 °,可以承受双向轴向载荷和径向载可以承受双向轴向载荷和径向载荷荷, 装配后可以采用精密锁紧螺母预紧。

它的轴向刚度高装配后可以采用精密锁紧螺母预紧它的轴向刚度高, 可可以承受很大的轴向力以承受很大的轴向力, 是一种专门用于滚珠丝杠的轴承是一种专门用于滚珠丝杠的轴承　　与图　　与图a 所示的结构相类似所示的结构相类似, 采用外圈分离的两个以上采用外圈分离的两个以上60°推力角接触球轴承进行组合安装推力角接触球轴承进行组合安装, 也是数控机床常用的滚珠丝也是数控机床常用的滚珠丝杠支承形式杠支承形式第六章　数控机床的结构 　第38页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统滚珠丝杆螺母副与驱动电动机的连接形式(1)(1)联轴器直接连接联轴器直接连接 图图6.21,6.21,图图6.226.22(2)(2)齿轮传动齿轮传动(3)(3)同步齿形带连接同步齿形带连接 图图6.236.23第六章　数控机床的结构 　第39页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统 4）静压丝杠螺母副 　　静压丝杠螺母副是通过油压在丝杠和螺母的接触面之间静压丝杠螺母副是通过油压在丝杠和螺母的接触面之间, , 产生一层具有一定厚度和刚度的压力油膜产生一层具有一定厚度和刚度的压力油膜, , 使丝杠和螺母之间使丝杠和螺母之间由边界摩擦变为液体摩擦。

当丝杠转动时通过油膜推动螺母直由边界摩擦变为液体摩擦当丝杠转动时通过油膜推动螺母直线移动线移动, , 反之反之, , 螺母转动也可使丝杠直线移动螺母转动也可使丝杠直线移动图图6.24 静压丝杆螺母副原理静压丝杆螺母副原理第六章　数控机床的结构 　第40页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统静压丝杠螺母的特点是静压丝杠螺母的特点是: ( 1) 摩擦系数很小摩擦系数很小, 仅为仅为0.0005 , 比滚珠丝杠比滚珠丝杠( 摩擦系数为摩擦系数为0.002 ～～0.005 ) 的摩擦损失更小的摩擦损失更小, 因此因此, 其起动力矩很小其起动力矩很小, 传动传动灵敏灵敏, 避免了爬行避免了爬行 2) 油膜层可以吸振油膜层可以吸振, 提高了运动的平稳性提高了运动的平稳性 3) 由于油液的不断流动由于油液的不断流动, 有利于散热和减少热变形有利于散热和减少热变形, 提高了机提高了机床的加工精度和光洁度床的加工精度和光洁度 4) 油膜层具有一定刚度油膜层具有一定刚度, 减小了反向间隙减小了反向间隙 5) 油膜层介于螺母与丝杠之间油膜层介于螺母与丝杠之间, 对丝杠的误差有对丝杠的误差有“ 均化均化”作作用用, 即可以使丝杠的传动误差小于丝杠本身的制造误差。

即可以使丝杠的传动误差小于丝杠本身的制造误差 6) 承载能力与供油压力成正比承载能力与供油压力成正比, 与转速无关与转速无关 但静压丝杠螺母副应有一套供油系统但静压丝杠螺母副应有一套供油系统, 而且对油的清洁度而且对油的清洁度要求高要求高, 如果在运动中供油忽然中断如果在运动中供油忽然中断, 将造成不良后果将造成不良后果第六章　数控机床的结构 　第41页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统三、回转工作台　　数控回转工作台，实现绕　　数控回转工作台，实现绕X X、、Y Y、、Z Z轴回转的圆周运动（通常为轴回转的圆周运动（通常为A A、、B B、、C C轴） 数控回转工作台的圆周运动包括分度运动和连续圆周进给运数控回转工作台的圆周运动包括分度运动和连续圆周进给运动两种 分度运动分度运动是在非切削时，回转工作台带动其上的工件在是在非切削时，回转工作台带动其上的工件在360°360°范围内进行分度旋转；将只能实现分度运动的回转工作台称为范围内进行分度旋转；将只能实现分度运动的回转工作台称为分分度工作台度工作台。

连续圆周进给运动连续圆周进给运动，在切削时能与，在切削时能与X X、、Y Y、、Z Z轴进行联动，加工轴进行联动，加工复杂的空间曲面将能实现连续圆周进给运动的回转工作台称为复杂的空间曲面将能实现连续圆周进给运动的回转工作台称为数控回转工作台数控回转工作台数控回转工作台既能实现分度运动，又能实现数控回转工作台既能实现分度运动，又能实现连续圆周进给运动，因此在数控机床最为常用数控回转工作台连续圆周进给运动，因此在数控机床最为常用数控回转工作台一般都采用伺服电动机驱动，蜗轮蜗杆副传动，其控制原理与直一般都采用伺服电动机驱动，蜗轮蜗杆副传动，其控制原理与直线进给轴相同线进给轴相同 分度工作台的外形和数控回转工作台没有多大差别，但在结分度工作台的外形和数控回转工作台没有多大差别，但在结构上则具有各自的特点分辨率小，定位精度高，运动平稳，动构上则具有各自的特点分辨率小，定位精度高，运动平稳，动作迅速，转台刚性好是数控机床对回转工作台的基本要求作迅速，转台刚性好是数控机床对回转工作台的基本要求　　　　 第六章　数控机床的结构 　第42页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统主要内容CNC数数控控回回转转工工作作台台第六章　数控机床的结构 　第43页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统四、机床导轨　　导轨按接触面的摩擦性质可以分为滑动导轨、滚动导轨和　　导轨按接触面的摩擦性质可以分为滑动导轨、滚动导轨和静压导轨三种静压导轨三种, , 其中其中, , 数控机床最常用的是镶粘塑料的滑动导数控机床最常用的是镶粘塑料的滑动导轨和滚动导轨。

轨和滚动导轨①①滑动导轨滑动导轨　　滑动导轨具有结构简单、制造方便、刚度好、抗振性高等　　滑动导轨具有结构简单、制造方便、刚度好、抗振性高等优点优点, , 是机床上使用最广泛的导轨形式但普通的铸铁是机床上使用最广泛的导轨形式但普通的铸铁- - 铸铁、铸铁、铸铁铸铁- - 淬火钢导轨淬火钢导轨, , 存在的缺点是静摩擦系数大存在的缺点是静摩擦系数大, , 而且动摩擦而且动摩擦系数随速度变化而变化系数随速度变化而变化, , 摩擦损失大摩擦损失大, , 低速低速(1(1～～60 60 mm/min)mm/min)时时易出现爬行现象等易出现爬行现象等, , 降低了运动部件的定位精度降低了运动部件的定位精度 　　　　贴塑导轨贴塑导轨是通过在滑动导轨面上镶粘一层由多种成分复合是通过在滑动导轨面上镶粘一层由多种成分复合的塑料导轨软带的塑料导轨软带, , 来达到改善导轨性能的目的这种导轨的共来达到改善导轨性能的目的这种导轨的共同特点是同特点是: : 摩擦系数小摩擦系数小, , 且动、静摩擦系数差很小且动、静摩擦系数差很小, , 能防止低能防止低速爬行现象速爬行现象; ; 耐磨性、抗撕伤能力强耐磨性、抗撕伤能力强; ; 加工性和化学稳定性好加工性和化学稳定性好, , 工艺简单、成本低工艺简单、成本低, , 并有良好的自润滑和抗振性。

塑料导轨多并有良好的自润滑和抗振性塑料导轨多与铸铁导轨或淬硬钢导轨相配使用与铸铁导轨或淬硬钢导轨相配使用 第六章　数控机床的结构 　第44页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统图图 ６６.２５　２５　 贴塑导轨的结构示意图贴塑导轨的结构示意图 １床身１床身 ；； ２滑板２滑板 ；； ３３ 镶条镶条 ；； ４４ 软塑料带软塑料带 ；； ５压板５压板 第六章　数控机床的结构 　第45页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统 ②②滚动导轨滚动导轨　　滚动导轨是在导轨面之间放置滚珠、滚柱、滚针等滚动体滚动导轨是在导轨面之间放置滚珠、滚柱、滚针等滚动体, , 使导轨使导轨面之间的滑动摩擦变成为滚动摩擦滚动导轨与滑动导轨相比的面之间的滑动摩擦变成为滚动摩擦滚动导轨与滑动导轨相比的优点优点是是: ( 1) : ( 1) 灵敏度高灵敏度高, ,且其动摩擦与静摩擦系数相差甚微且其动摩擦与静摩擦系数相差甚微, , 因而运动平稳因而运动平稳, , 低速移动时不易出现爬行现象。

低速移动时不易出现爬行现象 2) ( 2) 定位精度高定位精度高, , 重复定位精度可达重复定位精度可达0. 0. 2 2 μmμm 3) ( 3) 摩擦阻力小摩擦阻力小, , 移动轻便移动轻便, ,磨损小磨损小, , 精度保持性好精度保持性好, , 寿命长但滚动导轨的抗振性较差但滚动导轨的抗振性较差, , 对防护要求较高对防护要求较高　　　　(1) (1) 滚珠导轨滚珠导轨 这种导轨以滚珠作为滚动体这种导轨以滚珠作为滚动体, , 运动灵敏度好运动灵敏度好, , 定位定位精度高精度高; ;但其承载能力和刚度较小但其承载能力和刚度较小, , 一般都需要通过预紧提高承载能力一般都需要通过预紧提高承载能力和刚度为了避免在导轨面上压出凹坑而丧失精度和刚度为了避免在导轨面上压出凹坑而丧失精度, , 一般采用淬火钢制一般采用淬火钢制造导轨面滚珠导轨适用于运动部件质量不大造导轨面滚珠导轨适用于运动部件质量不大, , 切削力较小的数控机床切削力较小的数控机床　　　　(2) (2) 滚柱导轨滚柱导轨 这种导轨的承载能力及刚度都比滚珠导轨大这种导轨的承载能力及刚度都比滚珠导轨大, , 但对但对于安装的要求也高。

安装不良于安装的要求也高安装不良, , 会引起偏移和侧向滑动会引起偏移和侧向滑动, , 使导轨磨损加使导轨磨损加快、降低精度目前数控机床、特别是载荷较大的机床快、降低精度目前数控机床、特别是载荷较大的机床, , 通常都采用滚通常都采用滚柱导轨　　　　(3) (3) 滚针导轨滚针导轨 滚针导轨的滚针比同直径的滚柱长度更长滚针导滚针导轨的滚针比同直径的滚柱长度更长滚针导轨的特点是尺寸小轨的特点是尺寸小, , 结构紧凑为了提高工作台的移动精度结构紧凑为了提高工作台的移动精度, , 滚针的尺滚针的尺寸应按直径分组滚针导轨适用于导轨尺寸受限制的机床上寸应按直径分组滚针导轨适用于导轨尺寸受限制的机床上 第六章　数控机床的结构 　第46页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统 第六章　数控机床的结构 　第47页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统 ③③静压导轨静压导轨　　静压导轨的滑动面之间开有油腔　　静压导轨的滑动面之间开有油腔, , 将有一定压力的油通过将有一定压力的油通过节流输入油腔节流输入油腔, , 形成压力油膜形成压力油膜, , 浮起运动部件浮起运动部件, , 使导轨工作表使导轨工作表面处于纯液体摩擦面处于纯液体摩擦, , 不产生磨损不产生磨损, , 精度保持性好精度保持性好; ; 同时摩擦系同时摩擦系数也极低数也极低(0.0005) , (0.0005) , 使驱动功率大大降低使驱动功率大大降低; ; 低速无爬行低速无爬行, ,承载承载能力大能力大, , 刚度好。

此外刚度好此外, , 油液有吸振作用油液有吸振作用, , 抗振性好其缺点抗振性好其缺点是结构复杂是结构复杂, , 要有供油系统要有供油系统, , 油的清洁度要求高油的清洁度要求高图图 ６６.２９　２９　 开式静压导轨工作原理图开式静压导轨工作原理图 １液压泵１液压泵 ；； ２溢流阀２溢流阀 ；； ３３ 过滤器过滤器 ；； ４节流阀４节流阀 ；５；５ 运动导轨运动导轨 ；； ６床身导６床身导 轨轨 第六章　数控机床的结构 　第48页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统 五、数控机床进给系统的间隙消除五、数控机床进给系统的间隙消除1.滚珠丝杆螺母副的预紧 　　通过预紧可以消除传动系统中的间隙，保证换向精度和传　　通过预紧可以消除传动系统中的间隙，保证换向精度和传动刚度是滚珠丝杠螺母副的特点通常消除间隙的方法是采用动刚度是滚珠丝杠螺母副的特点通常消除间隙的方法是采用左、右双螺母结构双螺母消除间隙的结构主要有三种形式左、右双螺母结构双螺母消除间隙的结构主要有三种形式　　　　①①垫片调隙式垫片调隙式 如图所示，调整垫片如图所示，调整垫片4 4厚度可通过改变左、厚度可通过改变左、右两个螺母间位移消除传动副的轴向间隙。

它的结构简单、可右两个螺母间位移消除传动副的轴向间隙它的结构简单、可靠性好、刚度高、装卸方便，但调整比较困难靠性好、刚度高、装卸方便，但调整比较困难 图图 ６６.３１　３１　 垫片调整间隙法垫片调整间隙法 １、１、 ２２ 单螺母单螺母 ；； ３螺母座３螺母座 ；； ４４ 调整垫片调整垫片 第六章　数控机床的结构 　第49页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统 ②②齿差调隙式齿差调隙式　　如图所示，在两个螺母　　如图所示，在两个螺母1 1、、2 2的端面法兰上分别加工出外齿的端面法兰上分别加工出外齿Z Z1 1和和Z Z2 2，，并各自装入对应的内齿圈并各自装入对应的内齿圈3 3、、4 4中内齿圈通过螺钉固定在中内齿圈通过螺钉固定在螺母座（套筒）螺母座（套筒）5 5端面通常两个外齿轮相差端面通常两个外齿轮相差1 1齿齿( (如如Z Z1 1=100=100，，Z Z2 2=99)=99)当调整间隙时，将两个外齿轮从内齿圈中抽出并相对内当调整间隙时，将两个外齿轮从内齿圈中抽出并相对内齿圈分别同向转动一个齿，然后插回原内齿圈中。

此时，两个螺齿圈分别同向转动一个齿，然后插回原内齿圈中此时，两个螺母间产生的相对位移为：母间产生的相对位移为：式中，式中，P P为丝杠的螺距当为丝杠的螺距当P=10mmP=10mm时，间隙的调整量为时，间隙的调整量为0.0010.001mmmm由此可见，此方法可实现精密微调，预紧可靠，不会发生松动由此可见，此方法可实现精密微调，预紧可靠，不会发生松动虽然结构复杂，但仍然得到广泛应用虽然结构复杂，但仍然得到广泛应用 5图图 6.32　　 齿差调整间隙法齿差调整间隙法 １、１、 ２２ 单螺母单螺母 ；； ３、３、 ４４ 内内 齿圈齿圈 ;5 螺母座螺母座第六章　数控机床的结构 　第50页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统 ③③螺纹调隙式螺纹调隙式　　如图所示，通过转动　　如图所示，通过转动 双螺母双螺母4、、5（螺母（螺母5止动用）改变两止动用）改变两个螺母个螺母4和和1之间的相对位移来消除传动副的轴向间隙它的优之间的相对位移来消除传动副的轴向间隙它的优点是调整方便，在出现磨损后还可以随时进行补充调整缺点点是调整方便，在出现磨损后还可以随时进行补充调整。

缺点是轴向尺寸较长，会增加丝杠螺纹部分的长度是轴向尺寸较长，会增加丝杠螺纹部分的长度图图 ６６.３３　３３　 螺纹调整间隙法螺纹调整间隙法 １、１、 ２２ 单螺母单螺母 ；； ３３ 平键平键 ；； ４４ 调整调整 螺母螺母 ；； ５５ 锁紧螺母锁紧螺母 第六章　数控机床的结构 　第51页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统2 2、传动齿轮间隙的消除、传动齿轮间隙的消除1 1）） 刚性调整法刚性调整法　(1）轴向垫片调整法　　　　　）轴向垫片调整法　　　　　 (2）偏心轴套调偏心轴套调整法整法 1、、2—齿轮齿轮 3— 垫片垫片a)直齿轴向垫片调整法直齿轴向垫片调整法 1、、3—齿轮齿轮 2— 偏心轴套偏心轴套偏心套调整法偏心套调整法1—宽齿轮宽齿轮 2— 垫片垫片3、、4— 薄片斜齿轮薄片斜齿轮b)斜齿轮垫片调整间隙法斜齿轮垫片调整间隙法 第六章　数控机床的结构 　第52页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统2)柔性调整法柔性调整法(1）轴向弹簧调整法）轴向弹簧调整法(压簧压簧)1 1、、2 2——锥齿轮锥齿轮 3 3——弹簧弹簧4 4——螺母螺母 5 5—— 轴轴a)锥齿轮齿侧间隙的消除锥齿轮齿侧间隙的消除1、、2—薄片斜齿轮薄片斜齿轮 3—弹簧弹簧4—螺母螺母 5—轴轴 6—宽齿轮宽齿轮b)斜齿轮压簧法调整间隙斜齿轮压簧法调整间隙 簧片簧片第六章　数控机床的结构 　第53页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统(2）周向弹簧调整法）周向弹簧调整法(双片薄齿轮错齿调整法双片薄齿轮错齿调整法)1、、2—螺纹凸耳螺纹凸耳 3、、4— 齿轮齿轮 5— 调节螺钉调节螺钉6、、7—旋转螺母旋转螺母 8—弹簧弹簧双片薄片齿轮错齿调整法双片薄片齿轮错齿调整法第六章　数控机床的结构 　第54页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统３３. 齿轮齿条传动间隙的消除齿轮齿条传动间隙的消除 第六章　数控机床的结构 　第55页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统４４. 键连接键连接 、、 销连接间隙的消除销连接间隙的消除 第六章　数控机床的结构 　第56页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统6.4 6.4 其他装置其他装置一、自动换刀装置1.数控车床的自动换刀装置第六章　数控机床的结构 　第57页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统２２. 加工中心自加工中心自 动换刀装置动换刀装置 １）１） 加工中心刀库类型与布局加工中心刀库类型与布局（１）（１） 鼓轮式刀库鼓轮式刀库 图 ６.42　 鼓轮式刀库布局 （ 一 ） 第六章　数控机床的结构 　第58页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统图 6.43　 鼓轮式刀库布局 （ 二 ） 第六章　数控机床的结构 　第59页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统（２）（２） 链式刀库链式刀库 链式刀库 第六章　数控机床的结构 　第60页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统链式刀库布局链式刀库布局 第六章　数控机床的结构 　第61页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统（３）（３） 格子盒式刀库格子盒式刀库 图图 ６６.４６　４６　 固定型格子盒式刀库固定型格子盒式刀库 １-- 刀 座 ； ２--刀 具固 定板架 ； ３-- 取刀 机械手横向 导轨 ； ４-- 取刀 机械手纵向 导轨 ； ５-- 换刀 位置刀 座 ； ６-- 换刀 机械手 第六章　数控机床的结构 　第62页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统２）２） 加工中心刀具交换装置加工中心刀具交换装置 （１）（１） 无机械手换刀无机械手换刀 第六章　数控机床的结构 　第63页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统盘式刀库盘式刀库: :刀库移动刀库移动——主轴升降式主轴升降式装刀与换刀装刀与换刀刀库移动刀库移动——主轴升降式装刀与换刀过程主轴升降式装刀与换刀过程第六章　数控机床的结构 　第64页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统（２）（２） 机械手换刀机械手换刀 第六章　数控机床的结构 　第65页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统二二 、、 排屑装置排屑装置 第六章　数控机床的结构 　第66页共65页退　　出目　录　页返　　回6.1　概述6.2　数控机床的主传动系统6.3　数控机床的进给传动系统三三 、、 液压和气动装置液压和气动装置 •液压装置的工作介质为高压力油液压装置的工作介质为高压力油 ，， 其特点是机其特点是机构出力大构出力大 ，， 机械结构更紧凑机械结构更紧凑 、、 动作平稳可靠动作平稳可靠 、、 易于调节和噪声较小易于调节和噪声较小 ，， 但要配置油泵和油箱但要配置油泵和油箱 ，， 当油液渗漏时污染环境当油液渗漏时污染环境 。

•气动装置的特点是气源容易获得气动装置的特点是气源容易获得 ，， 机床可以不机床可以不必再单独配置动力源必再单独配置动力源 ，， 装置结构简单装置结构简单 ，工作介，工作介质不污染环境质不污染环境 ，， 工作速度快和动作频率高工作速度快和动作频率高 ，， 适合于完成频繁启动的辅助工作适合于完成频繁启动的辅助工作 过载时比较过载时比较安全安全 ，， 不易发生过载损坏机件等事故不易发生过载损坏机件等事故 。