机床数控技术跟运用6-3资料.ppt

6.3.1 进给系统概述 数控机床进给系统的机电部件主要有伺服电动机及检测元件、联轴节、减速机构（齿轮副和皮带轮）、滚珠丝杠螺母副（或齿轮齿条副）、丝杠轴承、运动部件（工作台、主轴箱、滑座、横梁和立柱等）。 由于滚珠丝杠、伺服电动机及其控制单元性能的提高，很多数控机床的进给系统中已去掉了减速机构，而直接用伺服电动机与滚珠丝杠联接，因而整个系统结构简单，减少了产生误差的环节。同时，由于转动惯量减小，使伺服特性有所改善。 另外，进给系统中还有一个重要的环节就是导轨。虽然从表面上看导轨似乎与进给系统无密切关系，但实际上运动摩擦力及负载在进给系统中占有重要地位，因此导轨的性能对进给系统的影响是不容忽视的。 6.3.1 进给系统概述 数控机床进给系统要求具有较高的定位系统还应具有良好的动态响应特性， 既系统跟踪指令信号的响应要快，稳定性好。 为了要确保数控机床进给系统的传动精度和工作稳定性，要求进给系统要达到无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率以及有适宜的阻尼比等。为了达到这些要求，数控机床的进给系统中主要采取如下措施： （1）尽量采用低摩擦的传动，如采用静压导轨、滚动导轨和滚珠丝杠等，以减少摩擦力。 （2）选用最佳的传动比。这样既能提高机床的分辨率，又使工作台能更快跟踪指令，同时可减小系统折算到驱动轴上的转动惯量。 6.3.1 进给系统概述 （3）缩短传动链，采用预紧的办法提高传动系统的刚度。如采用电动机直接驱动丝杠、应用预加负载的滚动导轨和滚动丝杠副、丝杠支承设计成两端轴向固定、采用预拉伸的结构等方法提高传动系统的刚度。 （4）尽量消除传动误差，减少反向死区误差。如采用消除间隙的联轴器，采用有消除间隙措施的传动副等。 6.3.2 传动齿轮的消隙 数控机床常用的调整齿侧间隙的方法有以下几种： 1.圆柱齿轮传动 （1）偏心调整法 如右图所示，将相互啮合的一对齿轮中的一个装在电动机输出轴上，并将电动机1安装在偏心套2上，通过转动偏心套的转角，就可调节两啮合齿轮的中心距，从而消除圆柱齿轮正、反转时的齿侧间隙。这种方法的特点是结构简单，但其侧隙不能自动补偿。 6.3.2 传动齿轮的消隙 （2）轴向垫片调整法 如右图所示，齿轮1和齿轮2相啮合，其分度圆齿厚沿轴线方向略有锥度，这样就可以用垫片3使齿轮2沿轴向移动，从而消除两齿轮的齿侧间隙。装配时垫片3的轴向厚度应既使齿轮1和2之间的齿侧间隙小，又使运转灵活 （3）双片齿轮错齿调整法 这种方法是将其中一个齿轮做成宽齿轮，另一个齿轮由两片薄齿轮组成。使一个薄齿轮的左齿侧和另一薄齿轮的右齿侧分别紧贴在宽齿轮齿槽的左、右两侧，以消除齿侧间隙，且反向时不会出现死区。 6.3.2 传动齿轮的消隙 2.斜齿轮传动 斜齿轮传动齿侧间隙的消除方法基本上与上述错齿调整法相同，也是用两个薄片齿轮和宽齿轮啮合，只是在两个薄片齿轮的中间用垫片隔开了一小段距离，以使螺旋线错开。改变垫片的厚度，可使薄片齿轮分别与宽齿轮齿槽的左、右侧面贴紧，从而达到消除齿侧间隙的目的。 6.3.2 传动齿轮的消隙 3.齿轮齿条传动 在大型数控机床中，工作台的行程很大，因此，它的进给运动不宜采用滚珠丝杠副来实现，而常采用齿轮齿条传动。 驱动时可采用双齿轮错齿调整法，使齿轮分别与齿条齿槽左、右两侧面贴紧，从而消除齿侧间隙。 6.3.3 联轴器 数控机床的进给驱动系统中，伺服电动机与滚珠丝杠联结，联结方式主要有三种：直联式、齿轮减速方式和齿形皮带方式。 最常用的是直联式，通过挠性联轴节，把伺服电动机和滚珠丝杠联结起来。这种无键、无隙直联方式的联轴节已编入机床的零部件标准，称为膜片弹性联轴器。 在数控机床的进给系统中，为了避免进给力过大而损坏机构部件，常采用安全联轴节。安全联轴节由联轴器和安全离合器组成。 6.3.3 联轴器 安全离合器的工作原理如图所示。 正常情况下，运动由安全离合器传至下一轴。当出现过载，前轴的扭矩增大并超过允许值，通过安全离合器端面螺旋齿传递的扭矩也随之增加，致使端面螺旋齿处的轴向推力超过弹簧3的压力，将离合器右半部2推开。这时离合器的左半部1继续旋转，而右半部2不能带动，所以两者之间产生打滑现象，从而将传递断开，使传动机构不致因过载而破坏。 6.3.4 丝杠螺母副 滚珠丝杠螺母副 （1）滚珠丝杠螺母副的组成及特点