进给系统-对数控机床.ppt

第三章 进给系统 3.1 对数控机床进给传动系统的要求 3.2 联轴器 3.3 滚珠丝杠螺母副与静压丝杠螺母副 3.4 齿轮传动副与齿轮齿条传动 3.5 双导程蜗杆蜗轮副与静压蜗杆蜗轮条传动 3.6 直线电动机传动 3.7 数控机床导轨 3.1 对数控机床进给传动系统的要求 数控机床进给传动系统承担了数控机床各坐标轴的定位和切削进给，进给系统的传动精度、灵敏度和稳定性直接影响被加工件的最后轮廓精度和加工精度。为了保证数控机床进给传动系统的定位精度和动态性能，对数控机床进给传动系统的要求主要有如下几个方面: (1)低惯量 进给传动系统由于需经常启动、停止、变速或反向运动，若机械传动装置惯量大，就会增大负载并使系统动态性能变差。因此在满足强度与刚度的前提下，应尽可能减小运动部件的自重及各传动元件的直径和自重。 (2)低摩擦阻力 3.1 对数控机床进给传动系统的要求 进给传动系统要求运动平稳、定位准确、快速响应特性好，必须减小运动件的摩擦阻力和动摩擦系数与静摩擦系数之差。所以导轨必须采用具有较小摩擦系数和高耐磨性的滚动导轨、静压导轨和滑动导轨等。此外进给传动系统还普遍采用了滚珠丝杠副。 (3)高刚度 数控机床进给传动系统的高刚度主要取决于滚珠丝杠副(直线运动)或蜗轮蜗杆副(回转运动)及其支承部件的刚度。刚度不足和摩擦阻力大会导致工作台产生爬行现象及造成反向死区，影响传动准确性。缩短传动链，合理选择丝杠尺寸及对滚珠丝杠副和支承部件的预紧是提高传动刚度的有效途径。 3.1 对数控机床进给传动系统的要求 (4)高谐振 为了提高进给的抗振性，应使机械构件具有较高的固有频率和合适的阻尼，一般要求进给传动系统的固有频率应高于伺服驱动系统的固有频率的2-3倍。 (5)消除传动间隙 进给系统的传动间隙一般指反向间隙，即反向死区误差，它存在于整个传动链的各传动副中，直接影响数控机床的加工精度。传动间隙主要来自传动齿轮副、蜗杆副、联轴器、螺旋副及其支承部件之间，应施加预紧力和采取消除间隙的结构措施，尽量消除传动间隙，减小反向死区误差。设计中可采用消除间隙的联轴节及有消除间隙措施的传动副等方法。 3.2 联轴器 联轴器是用来连接进给机构的两根轴使之一起回转与传递扭矩和运动的一种装置。机器运转时，被连接的两轴不能分离，只有停车后，将联轴器拆开，两轴才能脱开。 目前联轴器的类型繁多，有液压式、电磁式和机械式。其中机械式联轴器的应用最为广泛。它借助于机械构件相互间的机械作用来传递扭矩，大致可作如下分类: 3.2 联轴器 机械式 3.2 联轴器 下面，介绍几种数控机床常用的联轴器。 1.套筒联轴器 如图3-2所示，套简联轴器由连接两轴轴端的套简和连接套简与轴的连接件(键或销钉)所组成，一般当轴端直径d≦80mm时，套简用35或45钢制造;d80mm时，可用强度较高的铸铁制造。 此种联轴器构造简单，径向尺寸小，但其装拆困难(轴需作轴向移动)且要求两轴严格对中，不允许有径向及角度偏差，因此使用上受到一定限制。 由于伺服电动机性能的提高，目前许多场合采用伺服电动机与丝杠直接相联，如图3-3所示。图3-3(a)用锥销连接，为防 3.2 联轴器 止振松，用螺母加弹簧垫圈锁紧。图3-3( b)为十字滑块联轴节，接头槽口需研配，适于负载较小的传动。 2.凸缘式联轴器 如图3-4所示，凸缘式联轴器是把两个带有凸缘的半联轴器分别与两轴连接，然后用螺栓把两个半联轴器连成一体，以传递运动和扭矩。 凸缘式联轴器有两种对中方法:一种是用一个半联轴器上的凸肩与另一个半联轴器上的凹槽相配合而对中(图3-4( a）另一种则是共同与另一刘分环相配合而对中(图3-4(b))。 凸缘式联轴器的材料可用HT250或碳钢，重载时或圆周速度大于30m/s时应用铸钢或锻钢。它对于所连接的两轴的对中性 3.2 联轴器 要求相当高，当两轴间有位移与倾斜存在时，就在机件内引起附加载荷，使工作情况恶化，这是它的主要缺点。但由于其构造简单、成本低以及可传递较大扭矩，故当转速低、无冲击、轴的刚性大以及对中性较好时亦常采用。 3.扰性联轴器 在大扭矩宽调速直流电动机及传递扭矩较大的步进电动机的传动机构中，与丝杠之间可采用直接连接的方式，这不仅可简化结构、减少噪声，而且对减少间隙、提高传动刚度也大有好处。 图3-5为采用锥形夹紧环(简称锥环)的消隙联轴器，可使动力传递没有反向间隙。螺钉5通过压圈3施加轴向力时， 3.2 联轴器 由于锥环之间的楔紧作用，内外环分别产生径向弹性变形，消除配合间隙，并产生接触压力以传递扭矩。为了能补偿同轴度及垂直度误差引起的憋劲现象，可采用图3-6所示的挠性联轴器。柔性片7分别用螺钉和球面垫圈与两边的联轴套相连，通过柔性片传递转矩。