数控机床的进给传动系统培训课程.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,数控机床结构及维修,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,数控机床结构及维修,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第四章数控机床进给传动系统,天津工程师范学院,01.10.,1,数控机床的进给传动系统培训课程,第1页,第四章数控机床进给传动系统,4.1,概述,4.2,滚珠丝杠螺母副,4.3,导轨滑块副,4.4,静压蜗杆,蜗轮条传动,4.5,直线电动机传动,4.6,进给传动系统常见故障诊疗及维修,01.10.,2,数控机床的进给传动系统培训课程,第2页,为确保数控机床进给系统传动精度和工作平稳性等，对机械传动装置提出以下要求,：,(1),降低摩擦阻力；,(2),降低运动惯量；,(3),高传动精度与定位精度；,(4),宽进给调速范围；,(5),无间隙传动；,(6),响应速度要快,;,(7),稳定性好、寿命长,;,(8),使用维护方便。,4.1,概述,01.10.,3,数控机床的进给传动系统培训课程,第3页,4.2,滚珠丝杠螺母副,一、滚珠丝杠螺母副概述,滚珠丝杠螺母副（简称滚珠丝杠副）是一个在丝杠与螺母间装有滚珠作为中间传动元件丝杠副，是直线运动与回转运动能相互转换传动装置。当丝杠旋转时，滚珠在滚道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。,与传统丝杠相比，滚珠丝杠螺母副含有高传动精度、高效率、高刚度、可预紧、运动平稳、寿命长、低噪音等优点。,01.10.,4,数控机床的进给传动系统培训课程,第4页,二、滚珠丝杠副循环方式,惯用循环方式有外循环与内循环两种。,（,1,）外循环,滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触称为外循环。,（,2,）内循环,滚珠在循环过程中，一直与丝杠保持接触称为内循环,01.10.,5,数控机床的进给传动系统培训课程,第5页,三、滚珠丝杠副预紧,滚珠丝杠副预紧目标是为了消除丝杠与螺母之间间隙和施加预紧力，以确保滚珠丝杠反向传动精度和轴向刚度。,在数控机床进给系统中使用滚珠丝杠螺母副预紧方法有修磨垫片厚度、锁紧双螺母消隙、齿差式调整方法等。广泛采取是双螺母结构消隙。,01.10.,6,数控机床的进给传动系统培训课程,第6页,（,1,）修磨垫片消隙式,经过调整垫片厚度使左右两螺母产生轴向位移，即可消除丝杠螺母间间隙并产生预紧力。,（,2,）锁紧双螺母消隙式,用两个锁紧螺母调整丝杠螺母预紧量。,01.10.,7,数控机床的进给传动系统培训课程,第7页,（,3,）齿差消隙式,在两个螺母凸缘上各制有圆柱外齿轮，分别与紧固在螺母座两端内齿圈相啮合，其齿数分别为和，并相差一个齿。调整时，先取下内齿圈，让两个螺母相对于螺母座同方向转动一个齿（则螺母,1,沿轴向移动，螺母,2,移动），然后插上内齿轮，再将内齿轮紧固，则两个螺母便产生相对轴向位移，位移量为（为丝杠导程）。,01.10.,8,数控机床的进给传动系统培训课程,第8页,四、滚珠丝杠副应用,（一）滚珠丝杠副支承,常见安装方式有以下四种情况,:,(1),固定,自由 适合用于低转速，中精度，短轴向丝杠。,(2),支承,支承 适合用于中等转速，中精度。,(3),固定,支承 适合用于中等转速、高精度。,(4),固定,固定 适合用于高转速、高精度。,01.10.,9,数控机床的进给传动系统培训课程,第9页,（二）滚珠丝杠副选择方法,选取关键点：,应该依据机床精度要求来选取滚珠丝杠副精度，依据机床载荷来选定丝杠直径，而且要验算丝杠扭转刚度、压曲刚度、临界转速与工作寿命等。,精度等级选择：,滚珠丝杠副精度将直接影响数控机床各坐标轴定位精度。普通精度数控机床，普通可选取,D,级，精密级数控机床选取,C,级精度滚珠丝杠副。,01.10.,10,数控机床的进给传动系统培训课程,第10页,（三）滚珠丝杠副验算,（,1,）刚度验算,刚度验算就是校验丝杠在额定轴向,(,扭转,),载荷作用下，执行件失动量。,（,2,）临界转速验算,应校核丝杠轴转速与丝杠本身自振频率是否靠近，假如很靠近，会造成强迫共振，影响机床正常工作。应依据相关计算公式进行校核。,（,3,）寿命验算,滚珠丝杠副寿命，主要是指疲劳寿命。,01.10.,11,数控机床的进给传动系统培训课程,第11页,（四）制动装置,当前常见有机械式和电气式两种。电气方式制动是采取电磁制动器，而且这种制动器就做在电机内部。,FANUC,企业伺服电机带制动器示意图。机床工作时，在制动器线圈,7,电磁力作用下，使齿轮,8,与内齿轮,9,脱开，弹簧受压缩，当停机或停电时，电磁铁失电，在弹簧恢复力作用下，齿轮,8,、,9,啮合，齿轮,9,与电机端盖为一体，故与电机轴联接丝杠得到制动，这种电磁制动器装在电机壳内，与电机形成一体化结构。,01.10.,12,数控机床的进给传动系统培训课程,第12页,（五）滚珠丝杠副润滑及防护装置,润滑方式主要有以下两种：润滑脂、润滑油。润滑脂给脂量普通是螺母内部空间容积,1/3,，一些生产厂家在装配时螺母内部已加注润滑脂。而润滑油给油量随行程、润滑油种类、使用条件等不一样而不一样。,01.10.,13,数控机床的进给传动系统培训课程,第13页,五、滚珠丝杠副发展趋势,高速加工用进给滚珠丝杠要采取改进办法，如加大丝杠导程和增加螺纹头数，前者为提升丝杠每转进给量,(,即进给速度,),，后者则为填补丝杠导程增大后所带来轴向刚度和承载能力下降,;,将实心丝杠改为空心,;,改进回珠器和滚道设计制造质量，使滚珠循环更流畅，摩擦损耗更少,;,采取滚珠丝杠固定 等,.,01.10.,14,数控机床的进给传动系统培训课程,第14页,一、数控机床对导轨滑块副要求,(1),导向精度高,(2),耐磨性好,(3),刚度大,(4),良好磨擦特征,4.3,导轨滑块副,01.10.,15,数控机床的进给传动系统培训课程,第15页,二、导轨副分类,导轨副按接触面摩擦性质能够分为滑动导轨、静压导轨和滚动导轨。,(1),滑动导轨,特点,:,摩擦特征好、耐磨性好、运动平稳、工艺性好、速度较低,.,滑动导轨分为金属对金属普通类型导轨和金属对塑料塑料导轨两类。,01.10.,16,数控机床的进给传动系统培训课程,第16页,2,、静压导轨,液体静压导轨指压力油经过节流器进入两相对运动导轨面，所形成油膜使两导轨面分开，确保导轨面在液体摩擦状态下工作。,3,、滚动导轨,摩擦系数小、运动轻便、位移精度和定位精度高、耐磨性好、抗震性较差、结构复杂、防护要求较高。,01.10.,17,数控机床的进给传动系统培训课程,第17页,三、滚动导轨结构,(1),滚动导轨结构,滚动直线导轨副为四方向等载荷带球保持器型滚动直线导轨，是较常见一个导轨副。图中,1,是支承导轨，上面装有滑块,8,，在滑块,8,中装有,4,组滚珠，在支承导轨和滑块间直线滚道内滚动。当滚珠,3,滚动到滑块端面时，经挡板,6,由回珠孔返回另一端，从而循环工作。其中,4,为保持架，,2,为侧面密封垫。密封垫,5,是用来预防灰尘进入导轨。,9,为润滑油嘴，可从此注入润滑油。滚珠,3,之间用保持器,7,分开，滚珠之间不发生碰撞，降低了导轨副中在运动中产生噪音，称之为低噪音型滚动直线导轨。,01.10.,18,数控机床的进给传动系统培训课程,第18页,四、滚动导轨载荷、寿命计算,（一）载荷计算,滚动导轨所承受载荷，受到很多原因影响，如配置形式（水平、垂直或斜置等）、移动重心和受力点位置、移动导轨牵引力作用点、起动及停顿时惯性力，以及切削阻力作用等。,01.10.,19,数控机床的进给传动系统培训课程,第19页,（二）寿命计算,滚动直线导轨副寿命计算公式为：,L,额定寿命（,km,）,C,额定动载荷,F,工作载荷,硬度系数,温度系数,接触系数,精度系数,载荷系数,01.10.,20,数控机床的进给传动系统培训课程,第20页,滚动导轨块寿命计算公式为：,假如寿命以,h,计算，,式中,行程长度（,m,）,每分钟往复次数,如已选定滚动导轨型号，即已知,C,，可据此计算预期寿命；如给定预期寿命，可由,Lh,计算,L,，再计算额定动载荷,C,，据此选定导轨型号。,01.10.,21,数控机床的进给传动系统培训课程,第21页,五、滚动导轨安装、预紧,滚动直线导轨副安装固定方式主要有螺栓固定、压板固定、定位销固定和斜楔块固定。在实际使用中，通常是两根导轨成队使用，其中一条为基准导轨，经过对基准导轨正确安装，以确保运动部件相对于支承元件正确导向。,预紧是为了提升滚动导轨刚度。预紧可提升接触刚度和消除间隙；在立式导轨上，预紧可预防滚动体脱落和歪斜。常见预紧方式有采取过盈配合和调整法两种。,01.10.,22,数控机床的进给传动系统培训课程,第22页,一、传动原理,静压蜗杆,蜗轮齿条是一个精密传动副，用于将回转运动转变为直线位移。,4.4,静压蜗杆,蜗轮条传动,01.10.,23,数控机床的进给传动系统培训课程,第23页,流体静压蜗杆蜗轮齿条机构是在蜗杆和蜗轮齿条啮合面间注入一层高刚度吸振油膜使两啮合面间成为液体摩擦。这层油膜不但从根本上处理了传动副磨损问题，而且减小了传动件制造误差对传动精度影响，从而起到平均误差作用。,流体静压蜗杆蜗轮齿条工作原理图中油腔开在蜗轮上，用毛细管节流定压供油方式给该机构提供压力油。从液压泵输出压力油，经过蜗杆螺纹内毛细管节流器，分别进入蜗杆,蜗轮齿条两侧面油腔内，然后经过啮合面之间间隙，再进入齿顶与齿根间隙，压力降为零，流回油箱。,01.10.,24,数控机床的进给传动系统培训课程,第24页,二、传动方案,蜗杆,蜗轮齿条机构惯用传动方案有以下两种：,（,1,）蜗杆箱固定，蜗轮齿条固定在运动件上。这种传动方案用于龙门式铣床移开工作台进给驱动机构中。,（,2,）蜗轮齿条固定，蜗杆箱固定在运动件上。这么行程长度可大大超出运动部件长度。这种方案惯用于桥式镗铣床桥架进给驱动机构中。,01.10.,25,数控机床的进给传动系统培训课程,第25页,直线电动机能够分为步进直线电动机、直流直线电动机和交流直线电动机三大类。在机床上主要使用交流直线电动机。,在励磁方式上，交流直线电动机能够分为永磁,(,同时,),式和感应,(,异步,),式两种。,4.5,直线电动机传动,01.10.,26,数控机床的进给传动系统培训课程,第26页,一、直线电动机工作原理,直线电动机工作原理与旋转电动机没有本质区分，可将其视为旋转电动机沿圆周方向拉伸展平产物，对应于旋转电动机定子部分，称为直线电动机初级；对应于旋转电动机转子部分，称为直线电动机次级。当多相交变电流经过多相对称绕组时，就会在直线电动机初级和次级之间气隙中产生一个行波磁场，从而使初级和次级之间相对移动。当然，二者之间也存在下一个垂直力，能够是吸引力，也能够是推斥力。,01.10.,27,数控机床的进给传动系统培训课程,第27页,二、直线电动机特点,1,、优点,（,1,）高速响应,（,2,）精度,（,3,）动刚度高,（,4,）速度快、加减速过程短,（,5,）行程长度不受限制,（,6,）运动噪音低,（,7,）效率高,01.10.,28,数控机床的进给传动系统培训课程,第28页,2,、缺点,(1),效率低、功耗大、结构尺寸和自重相对较大,;,(2),无机械连接或啮合，不具自锁能力，设计和使用中应注意考虑外加制动办法,尤其是在垂直轴进给系统应用中；,(3),对运动载荷较敏感，所以当负荷改变大时，需要重新整定系统,;,(4),磁铁,(,或线圈,),对电动机部件吸力很大，所以应注意选择导轨和设计滑架结构，并注意处理磁铁吸引金属颗粒问题；,(5),工作过程温升高，要求强冷却。,01.10.,29,数控机床的进给传动系统培训课程,第29页,例举了丝杠、导轨在使用过程中常见故障、故障原因及维修方法。,4.6,进给传动系统常见故障诊疗及维修,01.10.,30,数控机床的进给传动系统培训课程,第30页,滚珠丝杠螺母副,01.10.,31,数控机床的进给传动系统培训课程,第31页,外循环回流方式 内循环回流方式,01.10.,32,数控机床的进给传动系统培训课程,第32页,螺母,垫片,丝杠,Fm,Fm,伸张预紧,垫片结构消隙,01.10.,33,数控机床的进给传动系统培训课程,第33页,1,2,3,4,5,6,7,锁紧双螺母消隙式,1,、,7-,螺母,2-,返向器,3-,滚珠,4-,丝杠,5-,垫圈,6-,圆螺母,01.10.,34,数控机床的进给传动系统培训课程,第34页,螺母,1,螺母,2,螺母座,内齿圈,齿差调隙式,01.10.,35,数控机床的进给传动系统培训课程,第35页,危险转速（临界转速,）,固定,危险轴向载荷（允许轴向载荷）,自由,01.10.,36,数控机床的进给传动系统培训课程,第36页,支承,危险转速（临界转速）,危险轴向载荷（允许轴向载荷）,支承,01.10.,37,数控机床的进给传动系统培训课程,第37页,支承,危险转速（临界转速）,危险轴向载荷（允许轴向载荷）,固定,01.10.,38,数控机床的进给传动系统培训课程,第38页,危险转速（临界转速,）,危险轴向载荷（允许轴向载荷）,固定,（,d,）,固定,01.10.,39,数控机床的进给传动系统培训课程,第39页,滚珠丝杠电气制动图,1-,旋转变压器,2-,测速发电机转子,3-,测速发电机,定子,4-,电刷,5-,永久磁铁,6-,伺服电机转子,7-,电磁线圈,8-,外齿轮,9-,内齿轮,01.10.,40,数控机床的进给传动系统培训课程,第40页,滑动导轨,01.10.,41,数控机床的进给传动系统培训课程,第41页,滚动导轨,01.10.,42,数控机床的进给传动系统培训课程,第42页,1,2,5,7,8,9,45,45,45,45,6,直线滚动导轨,保持器,01.10.,43,数控机床的进给传动系统培训课程,第43页,滚动直线导轨副安装固定方式,螺钉固定,定位销固定,工作台,工作台,工作台,工作台,床体,床体,床体,床体,压板固定,楔形块定位,01.10.,44,数控机床的进给传动系统培训课程,第44页,蜗杆,-,蜗轮齿条传动机构,1-,蜗轮,2-,蜗杆齿条,01.10.,45,数控机床的进给传动系统培训课程,第45页,蜗杆,-,涡轮齿条工作原理,1-,油箱,2-,滤油器,3-,液压泵,4-,电动机,5-,溢流阀,6-,粗滤油器,7-,精滤油器,8-,压力表,9-,压力继电器,10-,节流器,01.10.,46,数控机床的进给传动系统培训课程,第46页,进给运动,蜗杆箱固定式,1-,蜗轮齿条,2-,联轴器,3-,进给箱,4-,电动机,5-,蜗杆,01.10.,47,数控机床的进给传动系统培训课程,第47页,进给运动,蜗杆箱移动式,1-,蜗杆,2-,涡轮齿条,3-,进给箱,4-,电动机,5-,蜗杆箱,6-,变速齿轮,01.10.,48,数控机床的进给传动系统培训课程,第48页,次级,初级,旋转电机展平为直线电机过程,（,a,）旋转电机 （,b,）直线电机,01.10.,49,数控机床的进给传动系统培训课程,第49页,故障现象,故,障,原,因,维,修,方,法,滚珠丝杠副,噪声,丝杠支承轴承压盖压合情况不好,调整轴承压盖，使其压紧轴承端面,丝杠支承轴承可能破裂,如轴承破损，更换新轴承,电动机与丝杠联轴器松动,拧紧联轴器，锁紧螺钉,丝杠润滑不良,改进润滑条件，使润滑油量充分,滚珠丝杠副滚珠有破损,更换新滚珠,滚珠丝杠,运动不灵活,轴向预加载荷过大,调整轴向间隙和预加载荷,丝杠与导轨不平行,调整丝杠支座位置，使丝杠与导轨平行,螺母轴线与导轨不平行,调整螺母座位置,丝杠弯曲变形,调整丝杠,滚珠丝杠,润滑情况不良,检验各丝杠副润滑,用润滑脂润滑丝杠，需移开工作台，取下罩套，涂上润滑脂,滚珠丝杠常见故障、故障原因及维修方法,01.10.,50,数控机床的进给传动系统培训课程,第50页,故障现象,故,障,原,因,维,修,方,法,导轨研伤,机床经长时间使用，地基与床身水平度有改变，使导轨局部单位面积负荷过大,定时进行床身导轨水平度调整，或修复导轨精度,长久加工短工件或承受过分集中负荷，使导轨局部磨损严重,注意合理分布短工件安装位置，防止负荷过分集中,导轨润滑不良,调整导轨润滑油量，确保润滑油压力,导轨材质不佳,采取电镀加热自冷淬火对导轨进行处理，导轨上增加锌铝铜合金板，以改进摩擦情况,刮研质量不符合要求,提升刮研修复质量,机装维护不良，导轨里落入脏物,加强机床保养，保护好导轨防护装置,导轨常见故障、故障原因及维修方法,01.10.,51,数控机床的进给传动系统培训课程,第51页,导轨上移动部件运动不良或不能移动,导轨面研伤,用180#砂布修磨机床与导轨面上研伤,导轨压板研伤,卸下压板，调整压板与导轨间隙,导轨镶条与导轨间隙太小，调得太紧,松开镶条防松螺钉，调整镶条螺栓，使运动部件运动灵活，确保0.03mm塞尺不得塞入，然后锁紧防松螺钉,加工面在接刀处不平,导轨直线度超差,调整或修刮导轨，允差为,0.015/500mm,工作台镶条松动或镶条弯度太大,调整镶条间隙，镶条弯度在自然状态下小于,0.05mm/,全长,机床水平度差，使导轨发生弯曲,调整机床安装水平度，确保平行度、垂直度在0.02/1000mm之内,导轨常见故障、故障原因及维修方法,01.10.,52,数控机床的进给传动系统培训课程,第52页,谢谢,!,01.10.,53,数控机床的进给传动系统培训课程,第53页,