數(shù)控機(jī)床的典型部件

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1、第九章 數(shù)控機(jī)床的典型部件,9.1 數(shù)控機(jī)床的主軸系統(tǒng) 9.2 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng) 9.3 床身與立柱 9.4 機(jī)床導(dǎo)軌 9.5 自動(dòng)換刀裝置 9.6 數(shù)控機(jī)床的位置檢測(cè)裝 9.7 自動(dòng)排屑裝置,9.1數(shù)控機(jī)床的主軸系統(tǒng),9.1.1對(duì)數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng)的要求 數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床主軸運(yùn)動(dòng)是機(jī)床成型運(yùn)動(dòng)之一。它的精度決定了零件的加工精度。數(shù)控機(jī)床是具有高效率的機(jī)床，因此它的主軸系統(tǒng)必須滿足如下要求： （1）具有更大的調(diào)速范圍并實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。數(shù)控機(jī)床為了保證加工時(shí)能選用合理的切削用量，從而獲得更高的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量，必須要求能在較大的調(diào)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。

2、一般要求主軸具備1（1001000）的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍和110的恒功率調(diào)速范圍。,(2)具有較高的精度與剛度，傳遞平穩(wěn)，噪聲低。數(shù)控機(jī)床加工精度的提高，與主軸系統(tǒng)具有較高的精度密切相關(guān)。為此，要提高傳動(dòng)件的制造精度與剛度，就要對(duì)齒輪齒面高頻感應(yīng)加熱淬火，以增加耐磨性；最后一級(jí)采用斜齒輪傳動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)；采用精度高的軸承及合理的支撐跨距等，以提高主軸組件的剛性。,（3）良好的抗振性和熱穩(wěn)定性。數(shù)控機(jī)床加工時(shí)，可能由于斷續(xù)切削、加工余量不均勻、運(yùn)動(dòng)部件不平衡以及切削過(guò)程中的自振等原因引起的沖擊力的干擾，會(huì)使主軸產(chǎn)生振動(dòng)，從而影響加工精度和表面粗糙度，嚴(yán)重時(shí)甚至可能破壞刀具和主軸系統(tǒng)中的零件，使其無(wú)法

3、工作。主軸系統(tǒng)發(fā)熱使其中的零部件產(chǎn)生熱變形，降低傳動(dòng)效率，破壞零部件之間的相對(duì)位置精度和運(yùn)動(dòng)精度，造成加工誤差。為此，主軸組件要有較高的固有頻率，實(shí)現(xiàn)動(dòng)平衡，保持合適的配合間隙并進(jìn)行循環(huán)潤(rùn)滑等。,（4）在車削中心上，要求主軸具有C軸控制功能。在車削中心上，為了使之具有螺紋車削功能，要求主軸與進(jìn)給驅(qū)動(dòng)實(shí)行同步控制，即主軸具有旋轉(zhuǎn)進(jìn)給軸(C軸)的控制功能。 （5）在加工中心上，要求主軸具有高精度的準(zhǔn)停功能。在加工中心上自動(dòng)換刀時(shí)，主軸須停止在一個(gè)固定不變的方位上，以保證換刀位置的準(zhǔn)確以及某些加工工藝的需要，即要求主軸具有高精度的準(zhǔn)停功能。,(6)具有恒線速度切削控制功能。利用車床和磨床進(jìn)行工件端面

4、加工時(shí)，為了保證端面加工時(shí)粗糙度的一致性，要求刀具切削的線速度為恒定值，隨著刀具的徑向進(jìn)給，切削直徑的逐漸減小，應(yīng)不斷提高主軸轉(zhuǎn)速，并維持線速度為常數(shù)。 此外，為了獲得更高的運(yùn)動(dòng)精度，要求主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈盡可能短，同時(shí)，由于數(shù)控機(jī)床特別是加工中心通常配備有多把刀具，要求能夠?qū)崿F(xiàn)主軸上刀具的快速及自動(dòng)更換。,9.1.2數(shù)控機(jī)床主軸的傳動(dòng)方式 數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動(dòng)調(diào)速范圍很寬，其主軸的傳動(dòng)方式主要有以下幾種。 1帶有變速齒輪的主軸傳動(dòng) 如圖91（a）所示，這是大中型數(shù)控機(jī)床較常采用的配置方式，通過(guò)少數(shù)幾對(duì)齒輪傳動(dòng)，擴(kuò)大變速范圍，確保低速時(shí)有較大的扭矩，以滿足主軸輸出扭矩特性的要求?；讫X輪的移位大多采用液壓

5、撥叉或直接由液壓缸驅(qū)動(dòng)齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)。,圖91數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)的四種配置方式 (a)齒輪變速；(b)帶傳動(dòng)；(c)兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)；(d)調(diào)速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng),2通過(guò)帶傳動(dòng)的主軸傳動(dòng) 如圖91（b）所示，這種傳動(dòng)主要用在轉(zhuǎn)速較高、變速范圍不大的小型數(shù)控機(jī)床上。電機(jī)本身的調(diào)整就能夠滿足要求，不用齒輪變速，可以避免由齒輪傳動(dòng)所引起的振動(dòng)和噪聲。它適用于高速低轉(zhuǎn)矩特性的主軸，常用的有多楔帶和同步齒形帶。,數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用的多楔帶又稱為復(fù)合三角帶，其橫向斷面呈多個(gè)楔形，楔角為40，如圖92（a）所示。傳遞負(fù)載主要靠強(qiáng)力層。強(qiáng)力層中有多根鋼絲繩或滌綸繩，具有較小的伸長(zhǎng)率、較大的抗拉強(qiáng)度和抗彎疲勞強(qiáng)度。多楔帶綜合了V

6、帶和平帶的優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)小、發(fā)熱少、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、重量小，因此可在40ms的線速度下使用。此外，多楔帶與帶輪的接觸好、負(fù)載分布均勻，即使瞬時(shí)超載，也不會(huì)產(chǎn)生打滑，而傳遞功率比V帶大20%30%，因此能夠滿足主傳動(dòng)高速、大轉(zhuǎn)矩和不打滑的要求。多楔帶在安裝時(shí)需要較大的張緊力，使得主軸和電機(jī)承受較大的徑向負(fù)載，這是多楔帶的一大缺點(diǎn)。 多楔帶按齒距可分為三種規(guī)格：J型齒距為2.4mm，L型齒距為4.8mm，M型齒距為9.5mm?？梢罁?jù)功率轉(zhuǎn)速選擇圖選出所需的多楔帶的型號(hào)。,圖92帶的結(jié)構(gòu)形式 (a)多楔帶;(b)同步齒形帶,同步齒形帶傳動(dòng)是一種綜合了帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)的新型傳動(dòng)方式。同步齒形帶的帶型有梯

7、形齒和圓弧齒，如圖92（b）所示。同步齒形帶的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)如圖93所示。帶的工作面及帶輪外圓上均制成齒形，通過(guò)帶輪與輪齒相嵌合，進(jìn)行無(wú)滑動(dòng)的嚙合傳動(dòng)。帶內(nèi)采用了加載后無(wú)彈性伸長(zhǎng)的材料做強(qiáng)力層，以保持帶的節(jié)距不變，可使主、從動(dòng)帶輪進(jìn)行無(wú)相對(duì)滑動(dòng)的同步傳動(dòng)。與一般帶傳動(dòng)相比，同步齒形帶傳動(dòng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：,(1)傳動(dòng)效率高，可達(dá)98%以上； (2)無(wú)滑動(dòng)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確； (3)傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小； (4)使用范圍較廣，速度可達(dá)50ms，速比可達(dá)10左右，傳遞功率由幾瓦至數(shù)千瓦； (5)維修保養(yǎng)方便，不需要潤(rùn)滑； (6)安裝時(shí)中心距要求嚴(yán)格，帶與帶輪制造工藝較復(fù)雜，成本高。,圖93同步齒形帶的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng),3

8、用兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)主軸傳動(dòng) 用兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)主軸傳動(dòng)如圖91（c）所示，它是上述兩種方式的混合傳動(dòng)，具有上述兩種方式的性能。高速時(shí)，由一個(gè)電機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)；低速時(shí)，由另一個(gè)電機(jī)通過(guò)齒輪傳動(dòng)，齒輪起到降速和擴(kuò)大變速范圍的作用，這樣就使恒功率區(qū)增大，擴(kuò)大了變速范圍，避免了低速時(shí)轉(zhuǎn)矩不夠且電機(jī)功率不能充分利用的問(wèn)題。但兩個(gè)電機(jī)不能同時(shí)工作，也是一種浪費(fèi)。,4調(diào)速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸傳動(dòng) 由調(diào)速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸傳動(dòng)如圖91（d）所示。這種主軸傳動(dòng)方式是由電機(jī)直接帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，即直接驅(qū)動(dòng)式，如圖94所示。它大大簡(jiǎn)化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸輸出的扭矩小，電機(jī)發(fā)熱對(duì)主軸的精度影

9、響較大。,圖94直接驅(qū)動(dòng)式,近年來(lái)出現(xiàn)了一種新式的內(nèi)裝電機(jī)主軸，即主軸與電機(jī)轉(zhuǎn)子合為一體。其優(yōu)點(diǎn)是主軸組件結(jié)構(gòu)緊湊、重量和慣量小，可提高啟動(dòng)、停止的響應(yīng)特性，并利于控制振動(dòng)和噪聲；缺點(diǎn)是電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量易使主軸產(chǎn)生熱變形。因此，溫度控制和冷卻是使用內(nèi)裝電機(jī)主軸的關(guān)鍵問(wèn)題。圖95所示為日本研制的立式加工中心主軸組件，其內(nèi)裝電機(jī)主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá)180000rmin。（見(jiàn)8.3.1小節(jié)）,圖95日本研制的立式加工中心主軸組件,9.1.3主軸部件 主軸部件是機(jī)床的一個(gè)關(guān)鍵部件，它包括主軸的支撐和安裝在主軸上的傳動(dòng)零件等。主軸部件質(zhì)量的好壞直接影響到加工質(zhì)量。 1主軸端部的結(jié)構(gòu)形狀 主軸端部用于安裝刀

10、具或夾持工件的夾具，在設(shè)計(jì)要求上，應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、安裝可靠、聯(lián)結(jié)牢固、裝卸方便，并能傳遞足夠的轉(zhuǎn)矩。主軸端部的結(jié)構(gòu)形狀都已標(biāo)準(zhǔn)化，圖96所示為普通機(jī)床和數(shù)控機(jī)床所通用的幾種主軸端部的結(jié)構(gòu)形式。,圖96主軸端部的結(jié)構(gòu)形式 (a)車床主軸端部；(b)銑、鏜類機(jī)床主軸端部；(c)外圓磨床砂輪主軸端部； (d)內(nèi)圓磨床砂輪主軸端部；(e)普通鏜桿裝在鉆床主軸上的端部；(f)組合機(jī)床主軸端部,2主軸軸承的類型 1）滾動(dòng)軸承 滾動(dòng)軸承摩擦阻力小，可以預(yù)緊，潤(rùn)滑維護(hù)簡(jiǎn)單，能在一定的轉(zhuǎn)速范圍和載荷變動(dòng)范圍內(nèi)穩(wěn)定地工作。滾動(dòng)軸承由專業(yè)化工廠生產(chǎn)，選購(gòu)維修方便，在數(shù)控機(jī)床上被廣泛采用。但與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承

11、的噪聲大，滾動(dòng)體數(shù)目有限，剛度是變化的，抗振性略差并且對(duì)轉(zhuǎn)速有很大的限制。數(shù)控機(jī)床主軸組件在有可能的條件下，應(yīng)盡量使用滾動(dòng)軸承，特別是大多數(shù)立式主軸和主軸裝在套筒內(nèi)能夠作軸向移動(dòng)的主軸，這時(shí)滾動(dòng)軸承可以用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑以避免漏油。圖97為主軸常用的滾動(dòng)軸承類型。,圖97主軸常用的滾動(dòng)軸承 (a)錐孔雙列圓柱滾子軸承；(b)雙列推力向心球軸承； (c)雙列圓錐滾子軸承； (d)帶凸肩的雙列空心圓柱滾子軸承； (e)帶預(yù)緊彈簧的單列圓錐滾子軸承；(f)角接觸滾子軸承,2）滑動(dòng)軸承 滑動(dòng)軸承在數(shù)控機(jī)床上最常使用的是靜壓滑動(dòng)軸承。靜壓滑動(dòng)軸承的油膜壓強(qiáng)是由液壓缸從外界供給的，它和主軸轉(zhuǎn)與不轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速的高低無(wú)

12、關(guān)（忽略旋轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)壓效應(yīng)）。它的承載能力不隨轉(zhuǎn)速而變化，而且無(wú)磨損，啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)摩擦阻力力矩相同，因此靜壓軸承的剛度大，回轉(zhuǎn)精度高，但靜壓軸承需要一套液壓裝置，成本較高。,3主軸軸承的支撐形式 主軸軸承的支撐形式主要取決于主軸轉(zhuǎn)速特性的速度因素和對(duì)主軸剛度的要求。主軸軸承常見(jiàn)的支撐形式有以下三種，如圖98所示。,圖98主軸軸承常見(jiàn)的支撐形式 (a)形式一；(b)形式二；(c)形式三,（1）前支撐采用雙列短圓柱滾子軸承和60角接觸雙列向心推力球軸承組合，后支撐采用成對(duì)向心推力球軸承(見(jiàn)圖98（a）)。此配置可提高主軸的綜合剛度，滿足強(qiáng)力切削的要求。它普遍用于各類數(shù)控機(jī)床主軸。 （2）前支撐采用高

13、精度雙列向心推力球軸承(見(jiàn)圖98（b）)。向心推力軸承有良好的高速性，主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá)4000rmin，但它的承載能力小，適于高速、輕載、高精密的數(shù)控機(jī)床主軸。,（3）前后支撐分別采用雙列和單列圓錐滾子軸承(見(jiàn)圖98（c）)。這種軸承的徑向和軸向剛度高，能承受重載荷，尤其是可承受較強(qiáng)的動(dòng)載荷。其安裝、調(diào)整性能好，但這種支撐方式限制了主軸轉(zhuǎn)速和精度，因此可用于中等精度、低速、重載的數(shù)控機(jī)床的主軸。,4滾動(dòng)軸承的間隙與預(yù)緊 滾動(dòng)軸承存在較大間隙時(shí)，載荷將集中作用于受力方向上的少數(shù)滾動(dòng)體上，使得軸承剛度下降，承載能力下降，旋轉(zhuǎn)精度變差。將滾動(dòng)軸承進(jìn)行適當(dāng)預(yù)緊，使?jié)L動(dòng)體與內(nèi)外圈滾道在接觸處產(chǎn)生一定量的

14、預(yù)變形，就可使受載后承載的滾動(dòng)體數(shù)量增多，受力趨向均勻，從而提高軸承承載能力和剛度，有利于減少主軸回轉(zhuǎn)軸線的漂移，提高旋轉(zhuǎn)精度。但過(guò)盈量不宜太大，否則會(huì)使軸承的摩擦磨損加劇，承載能力顯著下降。公差等級(jí)、軸承類型和工作條件不同的主軸組件，其軸承所需的預(yù)緊量各有所不同。因此，主軸組件必須具備軸承間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)。,5滾動(dòng)軸承的精度 主軸部件所用滾動(dòng)軸承的精度有高級(jí)E、精密級(jí)D、特精級(jí)C和超精級(jí)B。前支撐的精度一般比后支撐的精度高一級(jí)，也可以用相同的精度等級(jí)。普通精度的機(jī)床通常前支撐取C，D級(jí)，后支撐用D，E級(jí)。特高精度的機(jī)床前后支撐均用B級(jí)。,9.1.4主軸的準(zhǔn)停 主軸準(zhǔn)停功能又稱為主軸定位功能，即

15、當(dāng)主軸停止時(shí)，控制其停于固定位置，這是自動(dòng)換刀所必需的功能。在自動(dòng)換刀的鏜銑加工中心上，切削的轉(zhuǎn)矩通常是通過(guò)刀桿的端面鍵來(lái)傳遞的，這就要求主軸具有準(zhǔn)確定位于圓周上特定角度的功能。主軸準(zhǔn)停換刀如圖99所示。當(dāng)加工階梯孔或精鏜孔后退刀時(shí)，為防止刀具與小階梯孔碰撞或拉毛已精加工的孔表面，必須先讓刀，再退刀，因此，刀具就必須具有定位功能。主軸準(zhǔn)停階梯孔或精鏜孔如圖910所示。,圖99主軸準(zhǔn)停換刀示意圖,圖910主軸準(zhǔn)停階梯孔或精鏜孔示意圖,1機(jī)械準(zhǔn)?？刂?圖911為典型的V形槽輪定位盤機(jī)械準(zhǔn)停原理示意圖。帶有V形槽的定位盤與主軸端面保持一定的關(guān)系，以確定定位位置。當(dāng)準(zhǔn)停指令到來(lái)時(shí)，首先使主軸減速至某一

16、可以設(shè)定的低速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)有效信號(hào)被檢測(cè)到后，立即使主軸電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)并斷開(kāi)主軸傳動(dòng)鏈，此時(shí)主軸電動(dòng)機(jī)與主軸傳動(dòng)件依慣性繼續(xù)空轉(zhuǎn)，同時(shí)準(zhǔn)停油缸定位銷伸出并壓向定位盤。當(dāng)定位盤V形槽與定位銷正對(duì)時(shí)，由于油缸的壓力，定位銷插入V形槽中，準(zhǔn)停到LS2信號(hào)有效，表明準(zhǔn)停動(dòng)作完成。這里L(fēng)S1為準(zhǔn)停釋放信號(hào)。采用這種準(zhǔn)停方式，必須有一定的邏輯互鎖，即LS2有效時(shí)才能進(jìn)行下面諸如換刀等動(dòng)作。而只有當(dāng)LS1有效時(shí)才能啟動(dòng)主軸電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。上述準(zhǔn)停功能通?？捎蓴?shù)控系統(tǒng)所配的可編程控制器完成。,圖911典型的V形槽輪定位盤機(jī)械準(zhǔn)停原理示意圖,2電氣準(zhǔn)?？刂?目前國(guó)內(nèi)外中高檔數(shù)控系統(tǒng)均采用電氣準(zhǔn)停控制。采用電氣

17、準(zhǔn)停控制有如下優(yōu)點(diǎn)： (1)簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)。與機(jī)械準(zhǔn)停相比，電氣準(zhǔn)停只需在這種旋轉(zhuǎn)部件和固定部件上安裝傳感器即可。 （2）縮短準(zhǔn)停時(shí)間。準(zhǔn)停時(shí)間包括在換刀時(shí)間內(nèi)，而換刀時(shí)間是加工中心的一項(xiàng)重要指標(biāo)。若采用電氣準(zhǔn)停，即使主軸在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，也能快速定位于準(zhǔn)停位置。 （3）可靠性增加。由于無(wú)需復(fù)雜的機(jī)械、開(kāi)關(guān)和液壓缸等裝置，也沒(méi)有機(jī)械準(zhǔn)停所形成的機(jī)械沖擊，因此準(zhǔn)停控制的壽命與可靠性大大增加。,（4）性能價(jià)格比提高。由于簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)和強(qiáng)電控制邏輯，因此這部分的成本大大降低。但電氣準(zhǔn)停常作為選擇功能，這是因?yàn)橛嗁?gòu)電氣準(zhǔn)停附件需另加費(fèi)用。但總體來(lái)看，其性價(jià)比比機(jī)械準(zhǔn)停大大提高。,1）磁傳感器主軸準(zhǔn)?？刂?

18、磁傳感器主軸準(zhǔn)?？刂朴芍鬏S驅(qū)動(dòng)自身完成。主軸驅(qū)動(dòng)完成準(zhǔn)停后會(huì)向數(shù)控裝置回答完成信號(hào)ORE，然后數(shù)控系統(tǒng)再進(jìn)行下面的工作。其基本結(jié)構(gòu)如圖68所示。 當(dāng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)或停止時(shí)，一旦接收到數(shù)控裝置發(fā)來(lái)的準(zhǔn)停開(kāi)關(guān)信號(hào)，主軸立即加速或減速至某一準(zhǔn)停速度(可在主軸驅(qū)動(dòng)裝置中設(shè)定)。主軸到達(dá)準(zhǔn)停速度且準(zhǔn)停位置到達(dá)時(shí)(即磁發(fā)體與磁傳感器對(duì)準(zhǔn))，主軸立即減速至某一爬行速度(可在主軸驅(qū)動(dòng)裝置中設(shè)定)。然后當(dāng)磁傳感器信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，主軸驅(qū)動(dòng)立即進(jìn)入磁傳感器作為反饋元件的位置閉環(huán)控制，目標(biāo)位置為準(zhǔn)停位置。準(zhǔn)停完成后，主軸驅(qū)動(dòng)裝置輸出準(zhǔn)停完成信號(hào)給數(shù)控裝置，從而可進(jìn)行自動(dòng)換刀(ATC)或其他動(dòng)作。磁發(fā)體與磁傳感器在主軸上的位置如

19、圖912所示。,圖912磁發(fā)體與磁傳感器在主軸上的位置,2)編碼器主軸準(zhǔn)停控制 圖913為編碼器主軸準(zhǔn)?？刂圃韴D?？刹捎弥鬏S電動(dòng)機(jī)內(nèi)部安裝的編碼器信號(hào)(來(lái)自于主軸驅(qū)動(dòng)裝置)，也可以在主軸上直接安裝另外一個(gè)編碼器。采用前一種方式要注意傳動(dòng)鏈對(duì)主軸準(zhǔn)停精度的影響。主軸驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)部可自動(dòng)轉(zhuǎn)換，使主軸驅(qū)動(dòng)處于速度控制或位置控制狀態(tài)。準(zhǔn)停角度可由外部開(kāi)關(guān)量(12位)設(shè)定，這一點(diǎn)與磁準(zhǔn)停不同，磁準(zhǔn)停的角度無(wú)法隨意設(shè)定，要想調(diào)整準(zhǔn)停位置，只有調(diào)整磁發(fā)體與磁傳感器的相對(duì)位置。其步驟與傳感器類似。,圖913編碼器主軸準(zhǔn)停控制原理圖,3）數(shù)控系統(tǒng)主軸準(zhǔn)?？刂?這種準(zhǔn)停控制方式是由數(shù)控系統(tǒng)完成的，采用這種控制方式

20、時(shí)需注意以下問(wèn)題： （1）數(shù)控系統(tǒng)須具有主軸閉環(huán)控制功能。通常為避免沖擊，主軸驅(qū)動(dòng)都具有軟啟動(dòng)功能，但這對(duì)主軸位置閉環(huán)控制會(huì)產(chǎn)生不良影響。此時(shí)，若位置增益過(guò)低，則準(zhǔn)停精度和剛度(克服外界擾動(dòng)的能力)不能滿足要求；若過(guò)高，則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的定位振蕩現(xiàn)象。因此必須使主軸進(jìn)入伺服狀態(tài)，此時(shí)其特性與進(jìn)給伺服系統(tǒng)相近，才可進(jìn)行位置控制。,（2）當(dāng)采用電動(dòng)機(jī)軸端編碼器信號(hào)反饋給數(shù)控裝置時(shí)，主軸傳動(dòng)鏈精度可能對(duì)主軸精度產(chǎn)生影響。 數(shù)控系統(tǒng)控制主軸準(zhǔn)停的原理與進(jìn)給位置控制的原理非常相似，如圖914所示。 當(dāng)采用數(shù)控系統(tǒng)控制主軸準(zhǔn)停時(shí)，角度指定由數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定，因此準(zhǔn)停角度的設(shè)定更加方便。其工作原理是：,數(shù)控系統(tǒng)

21、執(zhí)行準(zhǔn)停指令M19或M19S*時(shí)，首先將M19送至可編程控制器，可編程控制器經(jīng)譯碼送出控制信號(hào)使主軸驅(qū)動(dòng)進(jìn)入伺服狀態(tài)，同時(shí)數(shù)控系統(tǒng)控制主軸電動(dòng)機(jī)降速并尋找零位脈沖C，然后進(jìn)入位置閉環(huán)控制狀態(tài)。如執(zhí)行：M19，無(wú)S指令，則主軸定位于相對(duì)于零位脈沖C的某一缺省位置(可由數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定)。如執(zhí)行M19S*，則主軸定位于指令位置，也就是相對(duì)零位脈沖S*的角度位置。,圖914數(shù)控系統(tǒng)主軸準(zhǔn)?？刂圃韴D,例M03S1000/主軸以1000rmin正轉(zhuǎn) M19/主軸準(zhǔn)停于缺省位置 M19S100/主軸準(zhǔn)停轉(zhuǎn)至100處 S1000/主軸再次以1000rmin正轉(zhuǎn) M19S200/主軸準(zhǔn)停至200處,9.1.5主

22、軸的潤(rùn)滑與密封 1主軸軸承的潤(rùn)滑方式 在數(shù)控機(jī)床上，主軸軸承潤(rùn)滑方式有：油脂潤(rùn)滑、油液循環(huán)潤(rùn)滑、油霧潤(rùn)滑和油氣潤(rùn)滑等。 （1）油脂潤(rùn)滑方式。它是目前在數(shù)控機(jī)床的主軸軸承上最常用的潤(rùn)滑方式，特別是在前支撐軸承上更為常用。當(dāng)然，如果主軸箱中沒(méi)有冷卻潤(rùn)滑油系統(tǒng)，那么后支撐軸承和其他軸承一般也采用油脂潤(rùn)滑方式。 主軸軸承油脂封入量通常為軸承空間容量的10%，切忌隨意填滿，因?yàn)橛椭^(guò)多，會(huì)加劇主軸發(fā)熱。 若用油脂潤(rùn)滑方式，則要采用有效的密封措施，以防止切削液或潤(rùn)滑油進(jìn)入軸承中。,(2)油液循環(huán)潤(rùn)滑。在數(shù)控機(jī)床主軸上，有采用油液循環(huán)潤(rùn)滑方式的，例如裝有GAMET軸承的主軸，即可使用這種方式。對(duì)一般主軸軸承

23、來(lái)說(shuō)，后支撐上采用這種潤(rùn)滑方式比較常見(jiàn)。 恒溫油液循環(huán)潤(rùn)滑冷卻方式如圖915所示。由油溫自動(dòng)控制箱控制的恒溫油液，經(jīng)油泵打到潤(rùn)軸箱，其中一路沿主軸前支撐套外圈上的螺旋槽流動(dòng)，以帶走主軸軸承所發(fā)出的熱量；另一條路通過(guò)主軸箱內(nèi)的分油器，把恒溫油噴射到傳動(dòng)齒輪和傳動(dòng)軸支撐軸承上，以帶走它們所產(chǎn)生的熱量。這種方式的潤(rùn)滑和降溫效果都很好。,圖915恒溫油液循環(huán)潤(rùn)滑冷卻方式,（3）油霧潤(rùn)滑方式。油霧潤(rùn)滑方式是將油液經(jīng)高壓氣體霧化后，從噴嘴噴到需潤(rùn)滑的部位的潤(rùn)滑方式。由于是霧狀油液，其吸熱性好，又無(wú)油液攪拌作用，因此常用于高速主軸軸承的潤(rùn)滑。但是油霧容易吹出，污染環(huán)境，目前歐洲有些國(guó)家已經(jīng)禁止使用這種潤(rùn)滑方

24、式。 （4）油氣潤(rùn)滑方式。油氣潤(rùn)滑方式是針對(duì)高速主軸而開(kāi)發(fā)的新型潤(rùn)滑方式。它是用極微量油（816min約0.03cm3油）潤(rùn)滑軸承，以抑制軸承發(fā)熱。其潤(rùn)滑原理如圖916所示。油箱中的油位開(kāi)關(guān)和管路中的壓力開(kāi)關(guān)確保在油箱中無(wú)油或壓力不足時(shí)，能自動(dòng)切斷主電動(dòng)機(jī)電源。,圖916油氣潤(rùn)滑原理圖,2.主軸的密封 主軸的密封分接觸式和非接觸式兩種。 圖917是幾種非接觸式密封的形式。 圖917（a）是利用軸承蓋與軸的間隙密封的，軸承蓋的孔內(nèi)開(kāi)槽則是為了提高密封效果。這種密封形式用在工作環(huán)境比較清潔的油脂潤(rùn)滑處；圖917（b）是在螺母的外圓上開(kāi)鋸齒形環(huán)槽，當(dāng)油向外流時(shí)，靠主軸傳動(dòng)的離心力把油沿斜面甩到端蓋1

25、的空腔內(nèi)，油液流回箱內(nèi)；圖917（c）是迷宮式密封結(jié)構(gòu)，在切屑多、灰塵大的工作環(huán)境下可獲得可靠的密封效果，這種結(jié)構(gòu)適用油脂或油液潤(rùn)滑的密封。非接觸式的油液密封時(shí)，為了防漏，應(yīng)保證回油能盡快排掉以及回油孔的暢通。,圖917非接觸式密封 (a)形式一；(b)形式二；(c)形式三,圖918接觸式密封 (a)油氈圈密封；(b)耐油橡膠密封圈密封,9.2數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng),9.2.1對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的要求 進(jìn)給系統(tǒng)即進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置，是指將伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)楣ぷ髋_(tái)直線運(yùn)動(dòng)的整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)鏈。為確保數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性等，數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)必須滿足如下要求： （1）摩擦阻力要小。在進(jìn)

26、給系統(tǒng)中要盡量減少傳動(dòng)件之間的摩擦阻力，尤其是減少絲杠傳動(dòng)和工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌之間的摩擦，以消除低速進(jìn)給爬行現(xiàn)象，從而提高整個(gè)伺服進(jìn)給系統(tǒng)的穩(wěn)定性。數(shù)控機(jī)床廣泛采用滾珠絲杠和滾動(dòng)導(dǎo)軌以及塑料導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌。,（2）傳動(dòng)剛度要高。進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的高傳動(dòng)剛度主要取決于絲杠螺母副(直線運(yùn)動(dòng))或蝸輪蝸桿副(回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))及其支撐部件的剛度。傳動(dòng)剛度不足與摩擦阻力一起會(huì)導(dǎo)致工作臺(tái)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象以及造成反向死區(qū)，影響傳動(dòng)準(zhǔn)確性?？s短傳動(dòng)鏈，合理選擇絲杠尺寸以及對(duì)絲杠螺母副及支撐部件等進(jìn)行預(yù)緊是提高傳動(dòng)剛度的有效途徑。,（3）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小。進(jìn)給系統(tǒng)中每個(gè)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的啟動(dòng)、制動(dòng)特性等都有直接的影響，尤其是高

27、速運(yùn)轉(zhuǎn)零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。在滿足傳動(dòng)強(qiáng)度和剛度的前提下，應(yīng)盡可能使各零件的結(jié)構(gòu)、配置合理，減小旋轉(zhuǎn)零件的直徑和質(zhì)量，以減少運(yùn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 （4）諧振頻率要高。為了提高進(jìn)給系統(tǒng)的抗振性，應(yīng)使機(jī)械構(gòu)件具有高的固有頻率和合適的阻尼，一般要求機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率應(yīng)高于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的23倍。,（5）傳動(dòng)間隙要小。機(jī)械間隙是造成進(jìn)給系統(tǒng)反向死區(qū)的另一主要原因，因此，對(duì)傳動(dòng)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括括齒輪副、絲杠螺母副、聯(lián)軸器及其支撐部件等均應(yīng)采用消除間隙的結(jié)構(gòu)措施。,9.2.2齒輪傳動(dòng)副 1直齒圓柱齒輪傳動(dòng)副消除間隙的方法 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)副有以下3種調(diào)整法。 （1）偏心套調(diào)整法。圖919所示為偏心套式消除間

28、隙結(jié)構(gòu)。電機(jī)1通過(guò)偏心套2安裝到機(jī)床殼體上，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)偏心套2，使電動(dòng)機(jī)中心軸線的位置向上，而從動(dòng)齒輪軸線位置固定不變，因此兩嚙合齒輪的中心距減小，從而消除齒側(cè)間隙。,圖919偏心套消除間隙結(jié)構(gòu),（2）錐度齒輪軸向墊片調(diào)整法。錐度齒輪軸向墊片消除間隙結(jié)構(gòu)如圖920所示。齒輪1和齒輪2相嚙合，其分度圓齒厚沿軸向方向略有錐度，這樣就可用墊片3使齒輪2沿軸向移動(dòng)，從而消除兩齒輪的齒側(cè)間隙。,圖920錐度齒輪軸向墊片消除間隙結(jié)構(gòu),（3）雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法。雙片薄齒輪錯(cuò)齒消除間隙結(jié)構(gòu)如圖921所示。圖921（a）所示是一種雙片薄齒輪周向可調(diào)彈簧錯(cuò)齒消隙結(jié)構(gòu)。兩個(gè)相同齒數(shù)的薄片齒輪1和2與另一個(gè)寬齒輪嚙合

29、，兩薄片齒輪可相對(duì)回轉(zhuǎn)。在兩個(gè)薄片齒輪1和2的端面均勻分布著4個(gè)螺孔，分別裝上凸耳3和8。薄片齒輪1的端面還有另外4個(gè)通孔，凸耳8可以在其中穿過(guò)，彈簧4的兩端分別鉤在凸耳3和螺釘7上。通過(guò)螺母5調(diào)節(jié)彈簧4的拉力，調(diào)節(jié)完后用螺母6鎖緊。彈簧的拉力使薄片齒輪錯(cuò)位，即兩個(gè)雙片齒輪的左、右齒面分別貼在寬齒輪齒槽的左、右齒面上，從而消除了齒側(cè)間隙。,圖921（b）是另一種雙片薄齒輪周向彈簧錯(cuò)齒消隙結(jié)構(gòu)。薄片齒輪1和2套裝在一起，每片齒輪各開(kāi)有兩條周向通槽，在齒輪的端面上裝有短柱3，用來(lái)安裝彈簧4。裝配時(shí)使彈簧4具有足夠的拉力，使兩個(gè)薄片齒輪的左、右面分別與寬齒輪的左、右面貼緊，以消除齒側(cè)間隙。,圖921

30、雙片薄齒輪錯(cuò)齒消除間隙結(jié)構(gòu) (a)結(jié)構(gòu)一；(b)結(jié)構(gòu)二,2斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)副消除間隙的方法 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)副消除間隙的方法與直齒圓柱齒輪傳動(dòng)副中雙片薄齒輪消除間隙的思路相似，也是用兩個(gè)薄片齒輪和一個(gè)寬齒輪嚙合，只是通過(guò)不同的方法使兩個(gè)薄片齒輪沿軸向移動(dòng)合適的距離后，相當(dāng)于兩薄片斜齒圓柱齒輪的螺旋線錯(cuò)開(kāi)了一定的角度。兩個(gè)齒輪與寬齒輪嚙合時(shí)分別負(fù)責(zé)不同的方向(正向和反向)，從而起到消除間隙的作用。,斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)副有以下兩種調(diào)整方法。 （1）斜齒輪軸向墊片調(diào)整法。圖922所示為斜齒輪軸向墊片消除間隙結(jié)構(gòu)，其原理與錯(cuò)齒調(diào)整法相同。薄片斜齒輪1和2的齒形拼裝在一起加工，裝配時(shí)在兩薄片齒輪間裝入已知

31、厚度為t的墊片3，這樣它的螺旋線便錯(cuò)開(kāi)了，使兩薄片斜齒輪分別與寬齒輪4的左、右齒面貼緊，從而消除間隙。墊片3的厚度t與齒側(cè)間隙的關(guān)系可用下式表示：,t=cot（為螺旋角）,墊片厚度一般由測(cè)試法確定，往往要經(jīng)幾次修磨才能調(diào)整好。這種結(jié)構(gòu)的齒輪承載能力較小，且不能自動(dòng)補(bǔ)償消除間隙，屬剛性消除間隙的范疇。,圖922斜齒輪軸向墊片消除間隙結(jié)構(gòu),（2）斜齒輪軸向壓簧錯(cuò)齒調(diào)整法。圖923所示為斜齒輪軸向壓簧錯(cuò)齒消除間隙結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的消隙原理與軸向墊片調(diào)整法相似，所不同的是利用薄片斜齒輪2右面的彈簧壓力使兩個(gè)薄片齒輪產(chǎn)生相對(duì)軸向位移，從而使它們的左、右齒輪面分別與寬齒輪的左、右齒面貼緊，以消除齒側(cè)間隙。圖9

32、23（a）采用的是壓簧，圖923（b）采用的是碟形彈簧。 彈簧3的壓力可利用螺母5來(lái)調(diào)整，壓力的大小要調(diào)整合適，壓力過(guò)大會(huì)加快齒輪磨損，壓力過(guò)小達(dá)不到消隙作用。這種結(jié)構(gòu)能使齒輪間隙自動(dòng)消除，并始終保持無(wú)間隙的嚙合，但這種結(jié)構(gòu)軸向尺寸較大，只適合于負(fù)載較小的場(chǎng)合。,圖923斜齒輪軸向壓簧錯(cuò)齒消除間隙結(jié)構(gòu),3錐齒輪傳動(dòng)副消除間隙的方法 錐齒輪同圓柱齒輪一樣，可用上述類似的方法來(lái)消除齒側(cè)間隙。 （1）錐齒輪軸向壓簧調(diào)整法。圖924所示為錐齒輪軸向壓簧消除間隙結(jié)構(gòu)。兩個(gè)嚙合著的錐齒輪1和2，其中在裝有錐齒輪1的傳動(dòng)軸5上裝有壓簧3，錐齒輪1在彈簧力的作用下可稍作軸向移動(dòng)，從而消除間隙。彈簧力的大小由螺

33、母4調(diào)節(jié)。,圖924錐齒輪軸向壓簧消除間隙結(jié)構(gòu),（2）錐齒輪周向彈簧調(diào)整法。圖925為周向彈簧消除間隙結(jié)構(gòu)。將一對(duì)嚙合錐齒輪中的一個(gè)齒輪做成大小兩片1和2，在大片上制有三個(gè)圓弧槽，而在小片的端面上制有三個(gè)凸爪6，凸爪6伸入大片的圓弧槽中。彈簧4一端頂在凸爪6上，而另一端頂在鑲塊3上。為了安全起見(jiàn)，用螺釘5將大小片齒圈相對(duì)固定，安裝完畢之后將螺釘卸去，利用彈簧力使大小片錐齒輪稍微錯(cuò)開(kāi)，從而達(dá)到消除間隙的目的。,圖925錐齒輪周向彈簧消除間隙結(jié)構(gòu),4.齒輪齒條傳動(dòng)副消除間隙的方法 在大型數(shù)控機(jī)床中，工作臺(tái)的行程很大，因此，它的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)不宜采用滾珠絲杠副來(lái)實(shí)現(xiàn)，而常采用齒輪齒條來(lái)實(shí)現(xiàn)。 當(dāng)驅(qū)動(dòng)時(shí)，可

34、采用雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法，分別與齒條齒槽左、右側(cè)面貼緊，從而消除齒側(cè)隙。圖926所示為齒輪齒條消除間隙結(jié)構(gòu)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由軸2輸入，通過(guò)兩對(duì)斜齒輪將運(yùn)動(dòng)傳給軸1和3，然后由兩個(gè)直齒輪4和5去傳動(dòng)齒條，帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。軸2上兩個(gè)斜齒輪的螺旋線方向相反。如果通過(guò)彈簧在軸2上作用一個(gè)軸向力F，則使斜齒輪產(chǎn)生微量的軸向移動(dòng)，這時(shí)軸1和軸3便以相反的方向轉(zhuǎn)過(guò)微小的角度，使齒輪4和5分別與齒條的兩齒面貼緊，從而消除間隙。,圖926齒輪齒條消除間隙結(jié)構(gòu),9.2.3聯(lián)軸器 1.錐環(huán)無(wú)鍵聯(lián)軸器 該機(jī)構(gòu)利用錐環(huán)對(duì)之間的摩擦實(shí)現(xiàn)軸與轂之間的無(wú)間隙連接傳遞轉(zhuǎn)矩，并可任意調(diào)節(jié)兩連接件之間的角度位置。通過(guò)選擇所用錐環(huán)的對(duì)數(shù)，

35、可傳遞不同大小的轉(zhuǎn)矩。圖927所示為錐環(huán)(錐形夾緊環(huán))無(wú)鍵消隙聯(lián)軸器，它可使動(dòng)力傳遞沒(méi)有反向間隙。螺釘5通過(guò)壓圈3施加軸向力時(shí)，由于錐環(huán)之間的楔緊作用，內(nèi)外環(huán)分別產(chǎn)生徑向彈性變形，消除配合間隙，同時(shí)產(chǎn)生接觸壓力以傳遞轉(zhuǎn)矩。為了能補(bǔ)償同軸度及垂直度誤差引起的干涉現(xiàn)象，可采用圖928所示的撓性聯(lián)軸器。其柔性片4分別用螺釘和球面墊圈與兩邊的聯(lián)軸套2相連，通過(guò)柔性片傳遞轉(zhuǎn)矩。柔性片每片厚0.25mm，材料為不銹鋼。聯(lián)軸器兩端的位置偏差由柔性片的變形抵消。,圖927錐環(huán)無(wú)鍵消隙聯(lián)軸器,圖928撓性聯(lián)軸器,2.套筒式聯(lián)軸器 圖929所示為套筒式聯(lián)軸器的幾種結(jié)構(gòu)形式。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，徑向尺寸小，但拆裝困難(要求

36、兩中心軸線嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)，不允許存在徑向及角度偏差)，使用受到一定限制。其中，圖929（a）結(jié)構(gòu)雖簡(jiǎn)單實(shí)用，但不太可靠；圖929（b）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工和安裝容易，但消除周向間隙不可靠，且易松動(dòng)；圖929（c）是用十字滑塊聯(lián)軸器相連，滑塊的槽口配研，這種結(jié)構(gòu)無(wú)法保證完全消除傳動(dòng)間隙。,圖929套筒式聯(lián)軸器 (a)結(jié)構(gòu)一；(b)結(jié)構(gòu)二；(c)結(jié)構(gòu)三,9.2.4滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu) 1滾珠絲杠螺母副的工作原理與特點(diǎn) 滾珠絲杠螺母副（簡(jiǎn)稱滾珠絲杠副）是一種在絲杠與螺母間裝有滾珠作為中間元件的絲杠副，其結(jié)構(gòu)原理如圖930所示。在絲杠1和螺母3上都裝有半圓弧形的螺旋槽，當(dāng)它們套裝在一起時(shí)便形成了滾珠的螺旋滾道。螺母上

37、有滾珠回路管道（在圖中4所指的位置），將幾圈螺旋滾道的兩端連接起來(lái)，構(gòu)成封閉的循環(huán)滾道，并在滾道內(nèi)裝滿滾珠4。當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠在滾道內(nèi)既自轉(zhuǎn)又沿滾道循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，因而迫使螺母（或絲杠）軸向移動(dòng)。,圖930滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)原理,與傳統(tǒng)的滑動(dòng)絲杠螺母副比較，滾珠絲杠螺母副具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)傳動(dòng)效率高，摩擦損失小。滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率h=0.920.96，是普通絲杠螺母副的34倍，因此功率消耗只相當(dāng)于普通絲杠傳動(dòng)的1/41/3。同時(shí)由于發(fā)熱小，因此可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)。 (2)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)無(wú)爬行。由于摩擦阻力小，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)之差極小，因此運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。 (3)傳動(dòng)精度高，反向時(shí)無(wú)空程。滾珠

38、絲杠副經(jīng)預(yù)緊后，可消除軸向間隙，因而無(wú)反向死區(qū)，同時(shí)也提高了傳動(dòng)剛度。,(4)磨損小，精度保持性好，使用壽命長(zhǎng)。 (5)具有運(yùn)動(dòng)的可逆性。由于摩擦系數(shù)小，不能自鎖，因而可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，也可將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即絲杠和螺母均可作主動(dòng)件或從動(dòng)件。,滾珠絲杠副的缺點(diǎn)是： （1）由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，絲杠和螺母等元件的加工精度和表面質(zhì)量要求高，因此制造成本高。 （2）由于不能自鎖，特別是垂直安裝的滾珠絲杠傳動(dòng)，會(huì)因部件的自重而自動(dòng)下降，當(dāng)部件向下運(yùn)動(dòng)且切斷動(dòng)力源時(shí)，由于部件的自重和慣性，滾珠絲杠不能立即停止運(yùn)動(dòng)，因此必須增加制動(dòng)裝置。,2滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)類型 滾珠絲杠螺母副按其中的滾珠

39、循環(huán)方式可分為以下兩種： (1)外循環(huán)。滾珠在循環(huán)過(guò)程結(jié)束后，通過(guò)螺母外表面上的螺旋槽或插管返回絲杠螺母間重新進(jìn)入循環(huán)。圖931所示為常見(jiàn)的外循環(huán)式滾珠絲杠結(jié)構(gòu)。在螺母外圓上裝有螺旋形的插管口，管子的兩端插入滾珠螺母工作始末兩端孔中，以引導(dǎo)滾珠通過(guò)插管形成滾珠的多圈循環(huán)鏈。這種類型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好，承載能力較高，但徑向尺寸較大。目前，這種類型滾珠絲杠螺母副的應(yīng)用最為廣泛，也可用于重載傳動(dòng)系統(tǒng)。,圖931外循環(huán)式滾珠絲杠結(jié)構(gòu),(2)內(nèi)循環(huán)。內(nèi)循環(huán)式滾珠絲杠結(jié)構(gòu)如圖932所示，它靠螺母上安裝的反向器接通相鄰滾道，使?jié)L珠成單圈循環(huán)。反向器2的數(shù)目與滾珠圈數(shù)相等。這種類型的結(jié)構(gòu)緊湊，剛度好，滾珠流

40、通性好，摩擦損失小，但制造較困難，適用于高靈敏、高精度的進(jìn)給系統(tǒng)，不宜用于重載傳動(dòng)。,圖932內(nèi)循環(huán)式滾珠絲杠結(jié)構(gòu),3滾珠絲杠螺母副間隙的調(diào)整方法 滾珠絲杠的傳動(dòng)間隙是軸向間隙，其數(shù)值是指絲杠和螺母無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，二者之間的最大軸向竄動(dòng)量，除了結(jié)構(gòu)本身的游隙之外，還包括施加軸向載荷后產(chǎn)生的彈性變形所造成的軸向竄動(dòng)量。 由于存在軸向間隙，當(dāng)絲杠反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生空回誤差，從而影響傳動(dòng)精度和軸向剛度。通常采用預(yù)加載荷（預(yù)緊）的方法來(lái)減小彈性變形所帶來(lái)的軸向間隙，以保證反向傳動(dòng)精度和軸向剛度。但過(guò)大的預(yù)加載荷會(huì)增大摩擦阻力，降低傳動(dòng)效率，縮短使用壽命。因此，一般需要經(jīng)過(guò)多次調(diào)整，以保證既消除間隙又能靈

41、活運(yùn)轉(zhuǎn)。調(diào)整時(shí)，除螺母預(yù)緊外還應(yīng)特別注意使絲杠安裝部分的間隙盡可能小，并且具有足夠剛度，同時(shí)應(yīng)注意預(yù)緊力不宜過(guò)大，預(yù)緊力過(guò)大會(huì)使空載力矩增加，從而降低傳動(dòng)效率，縮短使用壽命。,圖933墊片調(diào)隙式,1）雙螺母消隙 常用的雙螺母絲杠消除間隙的方法有： （1）墊片調(diào)隙式。如圖933所示，調(diào)整墊片厚度使左、右兩螺母產(chǎn)生軸向位移，即可消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力。這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性好，但調(diào)整不便，滾道有磨損時(shí)不能隨時(shí)消除間隙和進(jìn)行預(yù)緊。,（2）螺紋調(diào)隙式。如圖934所示，其中一個(gè)螺母的外端有凸緣；另一個(gè)螺母的外端沒(méi)有凸緣，而制有螺紋，它伸出套筒外，并用兩個(gè)圓螺母固定著。旋轉(zhuǎn)圓螺母時(shí)，即可消除軸向間隙，并可達(dá)

42、到產(chǎn)生預(yù)緊力的目的。調(diào)整好后再用另一個(gè)圓螺母把它鎖緊。這種方法調(diào)整方便，且可在使用過(guò)程中隨時(shí)調(diào)整，但預(yù)緊力的大小不能準(zhǔn)確控制。,圖934螺紋調(diào)隙式,（3）齒差調(diào)隙式。如圖935所示，在兩個(gè)螺母的凸緣上各制有圓柱外齒輪，分別與固緊在套筒兩端的內(nèi)齒圈相嚙合，其齒數(shù)分別為z1和z2，并相差一個(gè)齒。調(diào)整時(shí)，先取下內(nèi)齒圈，讓兩個(gè)螺母相對(duì)于套筒方向都轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒，然后再插入內(nèi)齒圈，則兩個(gè)螺母便產(chǎn)生相對(duì)角位移，其軸向位移量s=（1/z1-1/z2)Pn。例如，z1 =80，z2=81，滾珠絲杠的導(dǎo)程Pn=6mm時(shí)，s=6/64800.001mm。這種調(diào)整方法能精確調(diào)整預(yù)緊量，調(diào)整方便、可靠，但結(jié)構(gòu)尺寸較大，多

43、用于高精度的傳動(dòng)。,圖935齒差調(diào)隙式,2）單螺母消隙 （1）單螺母變位螺距預(yù)緊。如圖936所示，將螺母的內(nèi)螺紋滾道在中部的一圈上，產(chǎn)生一個(gè)軸向L0的導(dǎo)程突變量，從而使左右端的滾珠在軸向錯(cuò)位實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。這種調(diào)隙方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，特別適用于小型絲杠螺母副，但負(fù)荷量須預(yù)先設(shè)定且不能隨意改變。,圖936單螺母變位螺距預(yù)緊,（2）單螺母螺釘預(yù)緊。如圖937所示，螺母在專業(yè)生產(chǎn)工廠完成精磨之后，沿徑向開(kāi)一薄槽，通過(guò)內(nèi)六角調(diào)整螺釘實(shí)現(xiàn)間隙的調(diào)整和預(yù)緊。該專利技術(shù)已成功地解決了開(kāi)槽后滾珠在螺母中有良好的通過(guò)性的問(wèn)題。單螺母螺釘結(jié)構(gòu)不僅具有很好的性能價(jià)格比，而且間隙的調(diào)整和預(yù)緊極為方便。,圖937單螺

44、母螺釘預(yù)緊,（3）滾珠絲杠螺母副預(yù)緊。對(duì)于滾珠絲杠螺母副，為了保證傳動(dòng)精度和剛度，除消除傳動(dòng)間隙外，還要求預(yù)緊。預(yù)緊力計(jì)算公式為,式中，F(xiàn)max為軸向最大工作載荷。 前述各例消除滾珠絲杠螺母副軸向間隙的方法，都能對(duì)螺母副進(jìn)行預(yù)緊。調(diào)整時(shí)只要使預(yù)緊力Fv=（1/3）Fmax即可。,4.滾珠絲杠的支撐 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)要獲得較高的傳動(dòng)剛度，除了加強(qiáng)滾珠絲杠副本身的剛度外，滾珠絲杠的正確安裝及支撐結(jié)構(gòu)的剛度也是不可忽視的因素。如為減少受力后的變形，螺母座應(yīng)有加強(qiáng)肋，增大螺母座與機(jī)床的接觸面積，并且要連接可靠。另外，采用高剛度的推力軸承可提高滾珠絲杠的軸向承載能力。 滾珠絲杠的支撐方式有以下幾種，如

45、圖938所示。,圖938滾珠絲杠的支撐方式 (a)僅一端裝推力軸承;(b)一端裝推力軸承，另一端裝深溝球軸承； (c)兩端裝推力軸承;(d)兩端裝推力軸承和深溝球軸承,5滾珠絲杠螺母副的維護(hù) (1)支撐軸承的定期檢查。應(yīng)定期檢查絲杠與床身的連接是否有松動(dòng)以及支撐軸承是否損壞等。如有以上問(wèn)題，要及時(shí)緊固松動(dòng)部位并更換支撐軸承。 (2)滾珠絲杠副的潤(rùn)滑和密封。滾珠絲杠副也可用潤(rùn)滑劑來(lái)提高耐磨性及傳動(dòng)效率。潤(rùn)滑劑可分潤(rùn)滑油及潤(rùn)滑脂兩大類。潤(rùn)滑油為一般機(jī)油、90180號(hào)透平油或140號(hào)主軸油。潤(rùn)滑脂可采用鋰基油脂。潤(rùn)滑油經(jīng)過(guò)殼體上的油孔注入螺母的空間內(nèi)，而潤(rùn)滑脂則加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間內(nèi)。,

46、(3)滾珠絲杠副常用防塵密封圈和防護(hù)罩。 密封圈。密封圈裝在滾珠螺母的兩端。接觸式的彈性密封圈是用耐油橡皮或尼龍等材料制成的，其內(nèi)孔制成與絲杠螺紋滾道相配合的形狀。接觸式密封圈的防塵效果好，但因有接觸壓力，所以會(huì)使摩擦力矩略有增加。 非接觸式的密封圈是用聚氯乙烯等材料制成的，其內(nèi)孔形狀與絲杠螺紋滾道相反，并略有間隙。非接觸式密封圈又稱為迷宮式密封圈。,防護(hù)罩。對(duì)于暴露在外面的絲杠，一般采用螺旋鋼帶、伸縮套筒以及折疊式塑料或人造革等形式的防護(hù)罩，以防止塵埃和磨粒粘附到絲杠表面。這幾種防護(hù)罩與導(dǎo)軌的防護(hù)罩有相似之處，其一端連接在滾珠螺母的端面上，另一端固定在滾珠絲杠的支撐座上。,6.滾珠絲杠副的制

47、動(dòng)裝置 由于滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率高，無(wú)自鎖作用（特別是滾珠絲杠處于垂直傳動(dòng)時(shí)），為防止因自重下降，故必須裝有制動(dòng)裝置。圖939所示為數(shù)控銑鏜床主軸箱進(jìn)給絲杠制動(dòng)示意圖。機(jī)床工作時(shí)，電磁鐵通電，使摩擦離合器脫開(kāi)，運(yùn)動(dòng)由電機(jī)經(jīng)減速齒輪傳給絲杠，使主軸箱上、下移動(dòng)。當(dāng)加工完畢或中間停車時(shí)，電機(jī)和電磁鐵同時(shí)斷電，借壓力彈簧作用合上摩擦離合器，使絲杠不能轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸箱便不會(huì)下落。,圖939數(shù)控銑鏜床主軸箱進(jìn)給絲杠制動(dòng)示意圖,9.3床身與立柱,1床身 床身是機(jī)床的基礎(chǔ)件，必須具有足夠的靜、動(dòng)剛度和精度能長(zhǎng)久保持的特性。 1）移動(dòng)立柱式臥式床身 移動(dòng)立柱式臥式床身通常都采用T型床身。它是由橫置的前床身(又叫橫

48、床身)和與它垂直的后床身(又叫縱床身)組成。T型床身有整體式和分離式兩種，圖940所示為臥式加工中心分離式T型床身。,圖940臥式加工中心分離式T型床身,圖941TH6350臥式加工中心前床身截面,2）固定立柱式臥式床身 這種床身適用于小型臥式機(jī)床，它一般采用整體結(jié)構(gòu)，如圖942（a）所示。,3）斜床身 為提高床身的剛性，數(shù)控臥式車床一般采用斜床身，如圖942（b）所示。斜床身可以改善機(jī)床切削加工時(shí)的受力情況，截面可以做成封閉的腔形結(jié)構(gòu)，以提高床身剛性。內(nèi)部可以填充泥芯和混泥土等阻尼材料，在振動(dòng)時(shí)利用相對(duì)磨損來(lái)耗散振動(dòng)能量。,圖942固定立柱式臥式床身與斜床身 (a)固定立柱式臥式床身；(b)

49、斜床身,圖943所示為德國(guó)DNE480L型數(shù)控車床底座和床身示意圖。其底座內(nèi)所填充的混凝土的內(nèi)摩擦阻力較高，再配上封泥芯的床身，使機(jī)床有較高的抗振性。該機(jī)床為四面密封結(jié)構(gòu)，中間導(dǎo)軌后有縱向肋條，縱向每隔250mm有一橫隔板。床身封閉截面可提高抗彎和抗扭剛度，縱向肋條可提高中間導(dǎo)軌的局部剛度，隔板可減少截面的變形。,圖943DEN480L型數(shù)控車床底座和床身示意圖,2立柱 1)臥式機(jī)床的立柱 臥式機(jī)床的立柱目前大部分采用的是如圖944所示的雙立柱框架結(jié)構(gòu)形式。,圖944雙立柱框架結(jié)構(gòu),大、中型臥式機(jī)床的移動(dòng)立柱固定于滑座上，而小型臥式機(jī)床的立柱則直接固定于床身上。主軸箱裝在雙立柱的中間，沿立柱導(dǎo)

50、軌上下運(yùn)動(dòng)，如圖945所示。,圖945主軸箱與雙立柱,這類立柱結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是： (1)剛性高。機(jī)床切削時(shí)，主軸所受的力的作用點(diǎn)在立柱的中央，加之立柱為對(duì)稱形狀，則立柱受扭矩力的因素少，從而大大加強(qiáng)了剛度。 （2）熱對(duì)稱性強(qiáng)。因?yàn)橹鬏S箱處在立柱的中央，而主軸箱又是機(jī)床的主要熱源，使立柱成為熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所以減少了熱變形的影響。 （3）穩(wěn)定性好。由于立柱內(nèi)部肋板采用框架結(jié)構(gòu)箱式布置，因此使得立柱的抗彎、抗扭剛度，以及構(gòu)件的固有頻率都得到了提高。圖946所示為臥式加工中心雙立柱的橫向截面。 這類立柱結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是：制造工藝性差，裝配、調(diào)試不方便。,圖946臥式加工中心雙立柱的橫向截面,2)立式機(jī)床的立柱

51、因?yàn)橹鬏S箱懸掛在立柱一側(cè)，所以一般采用封閉的箱型結(jié)構(gòu)和米字形的內(nèi)部肋板；又因?yàn)槊鬃中卫甙彖T造時(shí)比較困難，所以有些立柱仍采用井字形的肋板。由于采用平衡錘平衡主軸箱的重量，因此平衡錘一般設(shè)在立柱內(nèi)腔里，并隨主軸箱的升降而升降。采用這種平衡方式的立式機(jī)床立柱，其內(nèi)腔是中空的，為加強(qiáng)立柱的剛性也可以采用斜方雙層壁和對(duì)角線交叉立柱，如圖947所示。斜方雙層壁和對(duì)角線交叉肋板都有很高的抗扭剛度和抗彎剛度，而且單位重量的剛度比其他結(jié)構(gòu)的高。,圖947斜方雙層壁和對(duì)角線交叉立柱 (a)XK716型立式加工中心;(b)STAMAMCI18型立式加工中心,9.4機(jī)床導(dǎo)軌,9.4.1對(duì)導(dǎo)軌的要求 導(dǎo)軌用來(lái)支撐和引導(dǎo)

52、運(yùn)動(dòng)部件沿著直線或圓周方向準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)的一方稱為動(dòng)導(dǎo)軌，不動(dòng)的一方稱為支撐導(dǎo)軌。為保證機(jī)床加工的精度和穩(wěn)定性，導(dǎo)軌必須滿足以下要求： （1）高的導(dǎo)向精度。導(dǎo)向精度保證部件運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確性。導(dǎo)向精度受到導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形狀、組合方式、制造精度和導(dǎo)軌間隙調(diào)整等的影響。 (2）良好的耐磨性。耐磨性好可使導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度得以長(zhǎng)久保持。耐磨性受到導(dǎo)軌副的材料、硬度、潤(rùn)滑和載荷的影響。,(3）足夠的剛度。在載荷的作用下，導(dǎo)軌剛度高，其保持形狀不變的能力就強(qiáng)。剛度受到導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)和尺寸的影響。 (4）具有低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性使其運(yùn)動(dòng)部件在導(dǎo)軌上低速移動(dòng)時(shí)，不會(huì)發(fā)生“爬行”現(xiàn)象。造成“爬行”的主要因素有摩

53、擦性質(zhì)、潤(rùn)滑條件和傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度。,9.4.2數(shù)控機(jī)床上常用的導(dǎo)軌及其特點(diǎn) 1滑動(dòng)導(dǎo)軌 1)滑動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu) 滑動(dòng)導(dǎo)軌常見(jiàn)的截面形狀如圖948所示。其各個(gè)平面所起的作用各不相同。在矩形和三角形導(dǎo)軌中，M面主要起支撐作用，N面是保證直線移動(dòng)精度的導(dǎo)向面，J面是防止運(yùn)動(dòng)部件抬起的壓板面；而在燕尾形導(dǎo)軌中，M面起導(dǎo)向和壓板作用，J面起支撐作用。,圖948滑動(dòng)導(dǎo)軌常見(jiàn)的截面形狀 (a)矩形導(dǎo)軌；(b)三角形導(dǎo)軌；(c)燕尾槽導(dǎo)軌；(d)圓柱形導(dǎo)軌,2）滑動(dòng)導(dǎo)軌的組合形式與應(yīng)用 滑動(dòng)導(dǎo)軌一般由兩條導(dǎo)軌組成，不同的組合形式是為了滿足不同機(jī)床的工作要求。在數(shù)控機(jī)床上，滑動(dòng)導(dǎo)軌的組合形式主要是三角形配矩形式和矩

54、形配矩形式。只有少部分結(jié)構(gòu)采用燕尾式。 雙矩形導(dǎo)軌是用側(cè)邊導(dǎo)向，當(dāng)采用一條導(dǎo)軌的兩側(cè)邊導(dǎo)向時(shí)稱為窄式導(dǎo)向（圖949（a），若分別采用兩條導(dǎo)軌的兩個(gè)側(cè)面邊導(dǎo)向則稱為寬式導(dǎo)向（圖949（b）。窄式導(dǎo)向制造容易，受熱變形影響小。,圖949窄式導(dǎo)向與寬式導(dǎo)向 (a)窄式導(dǎo)向；(b)寬式導(dǎo)向,傳統(tǒng)的鑄鐵鑄鐵和鑄鐵淬火鋼的導(dǎo)軌副，靜摩擦系數(shù)大，且動(dòng)摩擦系數(shù)隨速度變化而變化，摩擦損失大，低速時(shí)易出現(xiàn)“爬行”現(xiàn)象，影響運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和定位精度，因此在數(shù)控機(jī)床上已很少采用，取而代之的是鑄鐵塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌或鑲鋼塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌。目前，塑料導(dǎo)軌的材料可分為兩種：貼塑材料和涂塑材料。,目前在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)使用的貼塑材料主要有塑料導(dǎo)軌

55、板和塑料導(dǎo)軌軟帶兩種，它們是由聚四氟乙烯和多種金屬材料制成的復(fù)合材料。例如，塑料導(dǎo)軌板采用的是在渡銅鋼板上燒結(jié)一層多孔青銅，在青銅層間隙中扎入聚四氟乙烯及其他填料，再經(jīng)適當(dāng)處理形成金屬-氟塑料的復(fù)合體導(dǎo)軌板。這種材料的導(dǎo)軌板的摩擦系數(shù)?。s為0.040.08），并具有良好的自潤(rùn)滑作用，特別適用于垂直導(dǎo)軌。,塑料導(dǎo)軌軟帶是以聚四氟乙烯PTFE為基體，添加青銅粉二硫化鉬和石墨等多種填料所構(gòu)成的復(fù)合材料。在油潤(rùn)滑狀態(tài)下，其摩擦系數(shù)約為0.06，使用壽命為普通鑄鐵導(dǎo)軌的810倍。塑料導(dǎo)軌軟帶有各種厚度規(guī)格，長(zhǎng)與寬由用戶自行裁剪，采用粘貼的方法固定。由于塑料導(dǎo)軌軟帶較軟，容易被硬物刮傷，因此要有良好的密

56、封防護(hù)措施。概括起來(lái)，塑料導(dǎo)軌軟帶與其他導(dǎo)軌相比，有以下特點(diǎn)： （1）摩擦系數(shù)低而穩(wěn)定，比鑄鐵導(dǎo)軌副低一個(gè)數(shù)量級(jí)。 （2）動(dòng)、靜摩擦系數(shù)相近，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和爬行性能較鑄鐵導(dǎo)軌副好。,（3）吸收振動(dòng)，具有良好的阻尼特性，優(yōu)于接觸剛度較低的滾動(dòng)導(dǎo)軌和易漂浮的靜壓導(dǎo)軌。 （4）耐磨性好，有自身潤(rùn)滑作用，無(wú)潤(rùn)滑劑也能工作，灰塵磨粒的嵌入性好。 （5）化學(xué)穩(wěn)定性好，耐低溫，耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑及各種有機(jī)溶劑。 （6）維護(hù)修理方便，軟帶耐磨，損壞后更換容易。 （7）經(jīng)濟(jì)性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，約為滾動(dòng)導(dǎo)軌成本的120。,圖950鑲粘塑料金屬導(dǎo)軌結(jié)構(gòu),2滾動(dòng)導(dǎo)軌 1）滾動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式 （1）滾動(dòng)導(dǎo)軌塊。這

57、是一種以滾動(dòng)體作循環(huán)的滾動(dòng)體。移動(dòng)部件移動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體沿封閉軌道作循環(huán)運(yùn)動(dòng)。滾動(dòng)體為滾珠或滾柱。數(shù)控機(jī)床上采用的滾柱式滾動(dòng)導(dǎo)軌塊如圖951所示，它多用于中等負(fù)荷導(dǎo)軌。滾動(dòng)導(dǎo)軌塊由專業(yè)廠家生產(chǎn)，有多種規(guī)格、形式供用戶選用。使用時(shí)，導(dǎo)軌塊裝在運(yùn)動(dòng)部件上，每一導(dǎo)軌應(yīng)至少用兩塊或更多塊，導(dǎo)軌塊的數(shù)目取決于導(dǎo)軌的長(zhǎng)度和負(fù)載的大小。與之相對(duì)的導(dǎo)軌多用鑲鋼淬火導(dǎo)軌。,圖951滾柱式滾動(dòng)導(dǎo)軌塊 (a)單元滾動(dòng)塊;(b)在加工中心上的應(yīng)用,(2)直線滾動(dòng)導(dǎo)軌。直線滾動(dòng)導(dǎo)軌又稱單元直線滾動(dòng)導(dǎo)軌。它除導(dǎo)向外還能承受顛覆力矩，其制造精度高，可高速運(yùn)行，并能長(zhǎng)時(shí)間保持精度，通過(guò)預(yù)加負(fù)載可提高剛性，具有自調(diào)的能力，安裝基面

58、允許誤差大。直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的外形和結(jié)構(gòu)如圖952所示。導(dǎo)軌體固定在不動(dòng)部件上，滑塊固定在運(yùn)動(dòng)部件上。當(dāng)滑塊沿導(dǎo)軌體移動(dòng)時(shí)，滾珠在導(dǎo)軌體和滑塊之間的圓弧直槽內(nèi)滾動(dòng)，并通過(guò)端蓋內(nèi)的滾道，從工作負(fù)荷到非工作負(fù)荷區(qū)，然后再滾動(dòng)回到工作負(fù)載區(qū)，不斷循環(huán)，從而把滾動(dòng)體和滑塊之間的移動(dòng)變成了滾珠的滾動(dòng)。為防止灰塵和臟物進(jìn)入導(dǎo)軌滾道，滑塊兩端及下部均有塑料密封墊。滑塊上還有潤(rùn)滑油注油杯，只要定期將鋰基潤(rùn)滑脂放入潤(rùn)滑油注油杯即可實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑。,圖952直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的外形和結(jié)構(gòu),2)滾動(dòng)導(dǎo)軌的預(yù)緊 為了提高滾動(dòng)導(dǎo)軌的剛度，應(yīng)對(duì)滾動(dòng)導(dǎo)軌進(jìn)行預(yù)緊。預(yù)緊可提高接觸剛度，消除間隙；在立式滾動(dòng)導(dǎo)軌上，預(yù)緊可防止?jié)L動(dòng)體脫落和歪斜。

59、常見(jiàn)的預(yù)緊方法有以下兩種： （1）采用過(guò)盈配合。預(yù)加載荷大于外載荷，預(yù)緊力產(chǎn)生過(guò)盈量23m，過(guò)大會(huì)使?fàn)恳υ黾?。若運(yùn)動(dòng)部件較重，其重力可起預(yù)加載荷作用，若剛度滿足要求，可不施預(yù)加載荷。 （2）調(diào)整法。調(diào)整螺釘、斜塊或偏心輪來(lái)進(jìn)行預(yù)緊。 圖953為滾動(dòng)導(dǎo)軌的預(yù)緊方法。,圖953滾動(dòng)導(dǎo)軌的預(yù)緊方法 (a)滾柱或滾針導(dǎo)軌自由支撐;(b)滾柱或滾針導(dǎo)軌預(yù)加載荷； (c)交叉式滾柱導(dǎo)軌;(d)循環(huán)式滾動(dòng)導(dǎo)軌塊,3.液壓導(dǎo)軌 液壓導(dǎo)軌在機(jī)床上的使用主要是靜壓導(dǎo)軌。在靜壓導(dǎo)軌兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌面間通入壓力油，可使運(yùn)動(dòng)件浮起。在工作過(guò)程中，導(dǎo)軌面上油腔中的油壓能隨外加負(fù)載的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，以平衡外加負(fù)載，保證導(dǎo)

60、軌面間始終處于純液體摩擦狀態(tài)。所以靜壓導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)極?。s0.0005）、功率消耗小、導(dǎo)軌不會(huì)磨損，因而導(dǎo)軌的精度保持性好，壽命長(zhǎng)。油膜厚度幾乎不受速度的影響，油膜承載能力大、剛性高、吸振性良好，導(dǎo)軌運(yùn)行平穩(wěn)，既無(wú)爬行，也不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。但靜壓導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并需要一套有良好過(guò)濾效果的液壓裝置，因此制造成本較高。目前，靜壓導(dǎo)軌較多應(yīng)用在大型、重型數(shù)控機(jī)床上。,靜壓導(dǎo)軌按導(dǎo)軌形式可分為開(kāi)式和閉式兩種，數(shù)控機(jī)床用閉式的靜壓導(dǎo)軌。閉式靜壓導(dǎo)軌按供油方式可分為恒壓（即定壓）供油和恒流（即定量）供油兩種。恒壓供油方式中以毛細(xì)管節(jié)流和單面薄膜反饋節(jié)流用得較多，其原理如圖954所示。,圖954閉式靜壓導(dǎo)軌恒壓

61、供油原理,9.4.3導(dǎo)軌的潤(rùn)滑與防護(hù) 1導(dǎo)軌的潤(rùn)滑 1)潤(rùn)滑方法 導(dǎo)軌最簡(jiǎn)單的潤(rùn)滑方式是人工定期加油或用油杯供油。這種方法簡(jiǎn)單、成本低，但不可靠，一般用于調(diào)節(jié)輔助導(dǎo)軌及運(yùn)動(dòng)速度低、工作不頻繁的滾動(dòng)導(dǎo)軌。對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較高的導(dǎo)軌大都采用潤(rùn)滑泵，以壓力油強(qiáng)制潤(rùn)滑。這樣不但可連續(xù)或間歇供油給導(dǎo)軌進(jìn)行潤(rùn)滑，而且可利用油的流動(dòng)沖洗和冷卻導(dǎo)軌表面。為實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制潤(rùn)滑，機(jī)床必須備有專門的供油系統(tǒng)。圖955為某加工中心導(dǎo)軌的潤(rùn)滑系統(tǒng)。,圖955加工中心導(dǎo)軌的潤(rùn)滑系統(tǒng),2)對(duì)潤(rùn)滑油的要求 在工作溫度變化時(shí)，潤(rùn)滑油粘度變化要小，要有良好的潤(rùn)滑性能和足夠的油膜剛度，油中雜質(zhì)盡量少且不浸蝕機(jī)件。常用的全損耗系統(tǒng)用油有LAN1

62、0、15、32、42、68，精密機(jī)床導(dǎo)軌油LHG68，汽輪機(jī)油LTSA32、46等。,2導(dǎo)軌的防護(hù) 為了防止切屑、磨?；蚶鋮s液散落在導(dǎo)軌面上而引起磨損、擦傷和銹蝕，導(dǎo)軌面上應(yīng)有可靠的防護(hù)裝置。常用的刮板式、卷簾式和疊層式防護(hù)罩，大多用于長(zhǎng)導(dǎo)軌機(jī)床上，如龍門刨床、導(dǎo)軌磨床等。另外，還有手風(fēng)琴式的伸縮式防護(hù)罩等。在機(jī)床使用過(guò)程中應(yīng)防止損壞防護(hù)罩，對(duì)疊層式防護(hù)罩應(yīng)經(jīng)常用刷子蘸機(jī)油清理移動(dòng)接縫，以避免發(fā)生碰殼現(xiàn)象。,9.5自動(dòng)換刀裝置,9.5.1自動(dòng)換刀裝置的分類 加工中心自動(dòng)換刀裝置根據(jù)其組成結(jié)構(gòu)可分為：轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)換刀裝置、無(wú)機(jī)械手式自動(dòng)換刀裝置和有機(jī)械手式自動(dòng)換刀裝置。其中，轉(zhuǎn)塔式不帶刀庫(kù)，而后兩

63、種帶刀庫(kù)。 1.不帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置 轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)換刀裝置又分回轉(zhuǎn)刀架式和轉(zhuǎn)塔頭式兩種?；剞D(zhuǎn)刀架式用于各種數(shù)控車床和車削中心機(jī)床，轉(zhuǎn)塔頭式多用于數(shù)控鉆、鏜、銑床。,1）回轉(zhuǎn)刀架式換刀 回轉(zhuǎn)刀架式換刀是一種簡(jiǎn)單的自動(dòng)換刀裝置。在回轉(zhuǎn)刀架各刀座安裝或夾持著各種不同用途的刀具，通過(guò)回轉(zhuǎn)刀架的轉(zhuǎn)位實(shí)現(xiàn)換刀?；剞D(zhuǎn)刀架可在回轉(zhuǎn)軸的徑向和軸向安裝刀具。在數(shù)控車床上，回轉(zhuǎn)刀架和其上的刀具布置大致有以下幾種類型： （1）一個(gè)回轉(zhuǎn)刀架，外圓類、內(nèi)孔類刀具混合放置。單回轉(zhuǎn)刀架數(shù)控車床如圖956所示。,圖956單回轉(zhuǎn)刀架數(shù)控車床,（2）兩個(gè)回轉(zhuǎn)刀架，分別布置外圓和內(nèi)孔類刀具。雙回轉(zhuǎn)刀架數(shù)控車床如圖957所示，上刀架的

64、回轉(zhuǎn)軸與主軸平行，用于裝外圓類刀具；下刀架的回轉(zhuǎn)軸與主軸垂直，用于裝內(nèi)孔類刀具。,圖957雙回轉(zhuǎn)刀架數(shù)控車床,（3）雙排回轉(zhuǎn)刀架，外圓類、內(nèi)孔類刀具分別布置在刀架的一側(cè)面。雙排回轉(zhuǎn)刀架外形如圖958所示?；剞D(zhuǎn)刀架的回轉(zhuǎn)軸與主軸傾斜，每個(gè)刀位上可裝兩把刀具，用于加工外圓和內(nèi)孔。,圖958雙排回轉(zhuǎn)刀架外形圖,回轉(zhuǎn)刀架的工位數(shù)最多可達(dá)20多個(gè)，但最常用的是8、10、12和16工位4種。工位數(shù)越多，刀間夾角越小，非加工位置刀具與工件相碰而產(chǎn)生干涉的可能性就越大，因此在刀架布刀時(shí)要給予考慮，避免發(fā)生干涉現(xiàn)象。 回轉(zhuǎn)刀架在結(jié)構(gòu)上必須具有良好的強(qiáng)度和剛度，以承受粗加工時(shí)的切削抗力，減小刀架在切削力作用下的位

65、移變形，提高加工精度?；剞D(zhuǎn)刀架還要選擇可靠的定位方案和定位結(jié)構(gòu)，以保證回轉(zhuǎn)刀架在每次轉(zhuǎn)位之后具有高的重復(fù)定位精度。,CK3263系列數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)如圖959所示，回轉(zhuǎn)刀架的升起、轉(zhuǎn)位、夾緊等動(dòng)作都是由液壓驅(qū)動(dòng)的。當(dāng)數(shù)控裝置發(fā)出換刀指令以后，液壓油進(jìn)入液壓缸1的右腔，通過(guò)活塞推動(dòng)刀架中心軸2將刀盤3左移，使定位副端齒盤4和5脫離嚙合狀態(tài)，為轉(zhuǎn)位作好準(zhǔn)備。齒盤處于完全脫開(kāi)位置時(shí)，嚙合狀態(tài)行程開(kāi)關(guān)ST2發(fā)出轉(zhuǎn)位信號(hào)，液壓馬達(dá)帶動(dòng)轉(zhuǎn)位凸輪6旋轉(zhuǎn)，凸輪依次推動(dòng)回轉(zhuǎn)盤7上的分度柱銷8使回轉(zhuǎn)盤通過(guò)鍵帶動(dòng)中心軸及刀盤作分度轉(zhuǎn)動(dòng)。凸輪每轉(zhuǎn)過(guò)一周撥過(guò)一個(gè)柱銷，使刀盤旋轉(zhuǎn)一個(gè)工位(1n周，n為刀架工位數(shù)，也等

66、于柱銷數(shù))。刀架中心軸的尾端固定著一個(gè)有n個(gè)齒的凸輪，每當(dāng)中心軸轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)工位時(shí)，凸輪壓合計(jì)數(shù)行程開(kāi)關(guān)ST1一次，開(kāi)關(guān)將此信號(hào)送入控制系統(tǒng)。當(dāng)?shù)侗P旋轉(zhuǎn)到預(yù)定工位時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)使液壓馬達(dá)剎車，轉(zhuǎn)位凸輪停止運(yùn)動(dòng)，刀架處于預(yù)定位狀態(tài)。與此同時(shí)，液壓缸1左腔進(jìn)油，通過(guò)活塞將刀架中心軸和刀盤拉回，端齒盤嚙合，刀盤完成精定位和夾緊動(dòng)作。刀盤夾緊后，刀架中心軸尾部將ST2壓下，發(fā)出轉(zhuǎn)位結(jié)束信號(hào)。,圖959CK3263系列數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖,刀盤轉(zhuǎn)位驅(qū)動(dòng)采用圓柱凸輪步進(jìn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其工作原理如圖960所示。圓柱凸輪是在圓周面上加工出一條兩端有頭的凸輪輪廓。從動(dòng)回轉(zhuǎn)盤端面有多個(gè)柱銷，柱銷數(shù)量與工位數(shù)相等。當(dāng)凸輪按圖中所示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，B銷先進(jìn)入凸輪輪廓的曲線段，這時(shí)凸輪開(kāi)始驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)位，與此同時(shí)，A銷與凸輪輪廓脫開(kāi)。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)180時(shí)，B銷接觸的凸輪輪廓由曲線段過(guò)渡到直線段，同時(shí)與B銷相鄰的C銷開(kāi)始與凸輪的直線輪廓的另一側(cè)面接觸，凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)盤不動(dòng)，刀架處于預(yù)定位狀態(tài)。由于凸輪是一個(gè)兩端開(kāi)口的非閉合曲線輪廓，所以凸輪在正反轉(zhuǎn)時(shí)均可帶動(dòng)回轉(zhuǎn)盤作正反方向的旋轉(zhuǎn)，因此