数控编程第八讲课件.ppt

四、导轨 导轨是进给系统的重要环节， 是机床的基本结构的要素之一， 机床的加工精度和使用寿命很大程度上决定于机床导轨的质量， 而数控机床对于导轨有着更高的要求： 如高速进给时不振动， 低速进给时不爬行， 有高的灵敏度, 能在重载下长期连续工作， 耐磨性高， 精度保持性要好。 导轨应满足的基本要求： 1）良好的导向精度，包括运动部件的移动直线性和圆运动的真圆性。 2）良好的精度保持性，即能够长期保持原始精度。 3）足够的刚度，由于导轨承受很大负载，故必须使摩擦副具有良好的摩擦特性。 对于一般的滑动导轨，因其静摩擦力较大如果启动力不足以克服静摩擦力，这时被传动的工作台不能立即运动， 作用力使一系列传动元件（如步进电动机、齿轮、丝杠及螺母等）产生弹性变形，储存了能量。 当作用力超过静摩擦力时，工作台突然向前运动， 静摩擦力变为动摩擦力数值明显减小，工作台产生很大加速度，由于惯性会使工作台冲过预定位置。 为了提高数控机床的定位精度和运动平稳性，目前普遍使用滚动导轨、静压导轨、塑料导轨。 塑料导轨因其良好的动、静摩擦特性和耐磨性大有取代滚动导轨之势。 （一）滚动导轨 滚动导轨是在导轨工作面之间安排滚动件，使两导轨面之间形成滚动摩擦，摩擦系数小。 动、静摩擦系数相差很小，运动轻便灵活，所需功率小，精度好，无爬行。 滚动导轨由标准导轨块构成，装拆方便，润滑简单。 如图所示为滚动导轨块的应用结构示意图。 这是一种滚动体循环运动的滚动导轨。 移动部件运动时，滚动体沿封闭轨道作循环运动。 滚动体为滚珠或滚柱。 图中5即为滚动导轨块。 右导轨6两侧起导向作用，侧向间隙由侧面带动滚动导轨块的楔铁3调整。 为承受颠覆力矩，两矩形导轨下方均有压板2，并用装有滚动导轨块的楔铁1调整间隙。 调整楔铁可使导轨块和方导轨间产生预加负载，以保证导轨副具有足够的刚性。 为使导轨可以承受上下左右的载脚颠覆力矩与侧向力，可采用滚动导轨组件产品，它有四列滚珠分别配置在导轨的各个部位。 如图为滚动导轨组件，图a为承受倾覆力矩的中等负载的结构； 图b为不能承受倾覆力矩的重负载的结构。 如图为滚动导轨组件的内部结构和滚珠循环原理图。 如图为滚动导轨组件的固定和侧向预紧结构，具有便于安装和预紧的优点。 * 数 控 技 术 主讲教师：仇晓黎 东南大学远程教育 第 八 讲 如图是双螺母螺纹调隙式结构，用键限制螺母在螺母座内的转动。 调整时，拧动圆螺母将螺母沿轴向移动一定距离，在消除间隙之后用圆螺母将其锁紧。 这种调整方法的结构简单紧凑，调整方便但调整精度较差。 3、滚珠丝杠的安装 滚珠丝杠所承受的主要是轴向载荷，它的径向载荷主要是卧式丝杠的自重。 因此滚珠丝杠的轴向精度和刚度要求较高。 此外，滚珠丝杠的正确安装及其支承的结构刚度也不容忽视。 滚珠丝杠的两端布置结构形式如图所示。 图a是一端固定一端自由的支承形式。 其特点是结构简单，轴向刚度、压杆稳定性和临界转速低， 故在设计时应尽量使丝杠受拉伸，它适用于短丝杠及垂直布置丝杠。 图b是一端固定一端浮动的支承形式， 丝杠轴向刚度与上述形式相同，而压杆稳定性及临界转速比上述形式同长度丝杠高， 丝杠受热后有膨胀伸长的余地，需保证螺母与两支承同轴。 这种形式的配置结构较复杂，工艺较困难，适用于较长丝杠或卧式丝杠。 图C是两端固定的支承形式，这种支承结构只要轴承无间隙， 丝杠的轴向刚度比一端固定形式高约4倍且无压杆稳定性问题，固有频率比一端固定的高，可预拉伸， 在它的一端装有蝶形弹簧和调整螺母，这样既可对滚珠丝杠施加预紧力，又可使丝杠受热变形得到补偿保持预紧力恒定， 但结构工艺都较复杂，适用于长丝杠。 为了提高支承的轴向刚度，选择适当的滚动轴承也是十分重要的。 目前，中小型数控机床多采用接触角为60°的双向推力角接触球轴承如图所示。 这是一种能够承受很大轴向力的特殊角接触球轴承与一般角接触球轴承相比，接触角增大到60°， 这样增加了滚珠的数目并相应减小了滚珠的直径，并且采用特殊设计的尼龙成形保持架。 这种轴承比一般轴承的轴向刚度提高两倍以上；与圆锥滚子轴承、圆柱轴承相比，启动力矩小，而且使用极为方便。 这种轴承产品成对出售，本身可以是背靠背、面对面或同向布置，前两种可承受双向推力，同向组合只承受一个方向推力但承载能力增高。 装配时只要用螺母和端盖将内外环压紧，就能获得出厂时已经调整好的预紧力。 4、滚珠丝杠的防护 滚珠丝杠副如果在滚道上落入了脏物，或使用不净的润滑油，不仅会妨碍滚珠的正常运转，而且使磨损急剧增加。 对于制造误差和预紧变形量以微米计的滚珠丝杠副来说，这种磨损就特别敏感。 因此有效地防护密封和保持润滑油的清洁就显得十分必要。 通常采用毛毡圈对螺母进行密封。由于密封圈直接与丝杠紧密接触，因此防尘效果较好，但也增加了滚珠