機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置.ppt

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1、1,,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,2,,機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)是進(jìn)給伺服系統(tǒng)的重要組成部分，它包括減速齒輪、聯(lián)軸節(jié)、滾珠絲杠螺母副、絲杠支承、導(dǎo)軌副、傳動數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的蝸桿蝸輪等機(jī)械環(huán)節(jié)。它們的剛性、制造精度、摩擦阻尼特性等，對執(zhí)行件能否實(shí)現(xiàn)每一脈沖的微量移動有重要影響。另外，進(jìn)給傳動系統(tǒng)的驅(qū)動力矩很大，負(fù)載變化頻繁，故對剛度也有特殊的要求。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,3,,滾珠絲杠副的優(yōu)點(diǎn)：,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,4.3.1 滾珠絲杠副, 傳動效率高 。達(dá)=0.920.94，是普通滑動絲杠的34倍；, 摩擦力小 。因靜、動摩擦因數(shù)小，因而傳動靈敏、運(yùn)動平穩(wěn)、低速不易爬行、隨動精度和定位精度高

2、；, 可預(yù)緊 。 經(jīng)預(yù)緊后可消除軸向間隙，有助于定位精度和剛度提高，既使反向也沒有空行程，反向定位精度高，且傳動平穩(wěn)；, 有可逆性 。因摩擦因數(shù)小，所以不僅可將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動，也可將直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，絲杠和螺母既可作為主動件，也可作為從動件；, 使用壽命長 。 滾珠絲杠副采用優(yōu)質(zhì)合金鋼制成，其滾道表面淬火硬度達(dá)6062HRC，表面粗糙度值小，而且是滾動摩擦，故磨損很小、使用壽命長。,4,,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,4.3.1 滾珠絲杠副,滾珠絲杠副的缺點(diǎn)：, 制造工藝復(fù)雜，成本高 ；滾珠絲杠、螺母、反向器等零件的加工精度和表面粗糙度要求高，故制造成本高。如絲杠螺母上的螺旋槽滾道

3、一般都要求磨削成形表面，工藝復(fù)雜。, 不能實(shí)現(xiàn)自鎖 ； 由于其摩擦因數(shù)小而不能自鎖，特別是垂直（立式）絲杠，由于自重和慣性或因突然停斷電而容易造成主軸箱等下滑，所以需要添加制動裝置。,5,,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,4.3.1 滾珠絲杠副,絲杠和螺母的螺紋滾道間裝有承載滾珠，當(dāng)絲杠或螺母轉(zhuǎn)動時，滾珠沿螺紋滾道滾動，則絲杠與螺母之間相對運(yùn)動時產(chǎn)生滾動摩擦，為防止?jié)L珠從滾道中滾出，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置，它們與螺紋滾道形成循環(huán)回路，使?jié)L珠在螺母滾道內(nèi)循環(huán)。,端蓋循環(huán),插管循環(huán),6,,1滾珠的循環(huán)方式,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,4.3.1 滾珠絲杠副,滾珠絲杠螺母副的滾珠循環(huán)方式常用

4、的有外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種。滾珠在循環(huán)過程中有時與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)；始終與絲杠保持接觸的稱內(nèi)循環(huán)。滾珠絲杠螺母副的每個循環(huán)稱為一列，每個導(dǎo)程稱為一圈。,7,,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,4.3.1 滾珠絲杠副,外循環(huán),外循環(huán) 這種結(jié)構(gòu)是在螺母體上軸向相隔2.5圈或3.5圈螺紋處鉆兩個孔與螺旋槽相切，作為滾珠的進(jìn)口與出口。再用弧形銅管插入進(jìn)口和出口內(nèi)，形成滾珠返回通道，由彎管的端部來引導(dǎo)滾珠；這種彎管由兩半合成，采用沖壓件，工藝性好。 外循環(huán)方式制造工藝簡單、應(yīng)用廣泛，但螺母徑向尺寸較大，因用彎管端部作擋珠器，故剛性差、易磨損，噪音較大。外循環(huán)的工作圈數(shù)是2.5圈或3.5圈 ，12列。,8

5、,,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,4.3.1 滾珠絲杠副,內(nèi)循環(huán) 它采用圓柱凸鍵反向器實(shí)現(xiàn)滾珠循環(huán)，反向器的圓柱部分嵌入螺母內(nèi)，端部開有反向槽，反向槽靠圓柱外圓面及其上端的凸鍵定位，以保持對準(zhǔn)螺紋滾道方向。在一個螺母上沿螺紋周向錯開120，軸向錯開 （t為導(dǎo)程），裝三個反向器，形成三圈滾珠循環(huán)。內(nèi)循環(huán)螺母結(jié)構(gòu)緊湊，定位可靠，剛性好，不易磨損，反回滾道短，不易產(chǎn)生滾珠堵塞，摩擦損失小。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造較困難。 內(nèi)循環(huán)的工作圈數(shù)是3列。,內(nèi)循環(huán),9,,2滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,4.3.1 滾珠絲杠副,滾珠絲杠副除了對本身單一方向的傳動精度有要求外，對其軸向間隙也有嚴(yán)格

6、要求，以保證其反向傳動精度。滾珠絲杠副的軸向間隙是承載時在滾珠與滾道型面接觸點(diǎn)的彈性變形所引起的螺母位移量和螺母原有間隙的總和。,通常采用雙螺母預(yù)緊或單螺母（大滾珠、大導(dǎo)程）的方法，把彈性變形控制在最小限度內(nèi)，以減小或消除軸向間隙，并可以提高滾珠絲杠副的剛度。,10,,2滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,4.3.1 滾珠絲杠副,雙螺母預(yù)緊是使兩個螺母產(chǎn)生軸向位移(相離或靠近)，以消除它們之間的間隙和施加預(yù)緊力，方法有三種 : 1)雙螺母螺紋式 2)雙螺母墊片式 3)雙螺母齒差式,11,,2滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,4.3.1 滾珠絲杠副,1)雙螺母螺紋式

7、,利用一個螺母上的外螺紋，通過圓螺母調(diào)整兩個螺母的相對軸向位置實(shí)現(xiàn)預(yù)緊，調(diào)整好后用另一個圓螺母鎖緊，這種結(jié)構(gòu)調(diào)整方便，且可在使用過程中，隨時調(diào)整，但預(yù)緊力大小不能準(zhǔn)確控制。,12,,2滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,4.3.1 滾珠絲杠副,2)雙螺母墊片式,通過改變墊片的厚度，使?jié)L珠絲杠的左右螺母不相對旋轉(zhuǎn)，只作軸向位移，實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。這種方式結(jié)構(gòu)簡單、剛性好，應(yīng)用最為廣泛 。,13,,2滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊,5.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,4.3.1 滾珠絲杠副,3)雙螺母齒差式,在兩個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、Z2，并相差

8、一個齒。調(diào)整時，先取下內(nèi)齒圈，讓兩個螺母相對于套筒同方向都轉(zhuǎn)動一個齒，然后再插入內(nèi)齒圈，則兩個螺母便產(chǎn)生相對角位移，其軸向位移量為：,14,,2滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,4.3.1 滾珠絲杠副,單螺母預(yù)緊的方法有二種 :,1)增大滾珠直徑法,2)偏置導(dǎo)程法,15,,2滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,4.3.1 滾珠絲杠副,1)增大滾珠直徑法,為了補(bǔ)償滾道的間隙，設(shè)計時將滾珠的尺寸適當(dāng)增大，使其4點(diǎn)接觸，產(chǎn)生預(yù)緊力，為了提高工作性能，可以在承載滾珠之間加入間隔鋼球。,16,,2滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,4.3.1 滾珠絲杠副,2)

9、偏置導(dǎo)程法,在螺母中部將其導(dǎo)程增加一個預(yù)壓量，以達(dá)到預(yù)緊的目的。,17,,3滾珠絲杠的支承結(jié)構(gòu),4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,4.3.1 滾珠絲杠副,A、一端裝止推軸承 (固定自由式)、（雙推自由式）,1軸向剛度低，與螺母位置有關(guān)； 2雙推端可預(yù)拉伸安裝； 3適宜中小載荷與低速，更適宜垂直安裝，短絲杠。,18,,3滾珠絲杠的支承結(jié)構(gòu),4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,4.3.1 滾珠絲杠副,B、一端裝止推軸承，另一端裝深溝球軸承(固定支承式) 、（雙推 簡支）,1軸向剛度不高，與螺母位置有關(guān)； 2雙推端可預(yù)拉伸安裝； 3適宜中速、精度較高的長絲杠。,19,,3滾珠絲杠的支承結(jié)構(gòu),4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)

10、向裝置,4.3.1 滾珠絲杠副,C、兩端裝推力軸承（單推單推式或雙推單推式）,1軸向剛度較高； 2預(yù)拉伸安裝時，須加載荷較大，軸承壽命低； 3適宜中速、精度高。,20,,3滾珠絲杠的支承結(jié)構(gòu),4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,4.3.1 滾珠絲杠副,D、兩端裝雙重止推軸承及深溝球軸承(固定固定式) 、（雙推 雙推式）,1軸向剛度最高； 2預(yù)拉伸安裝時，須加載荷較小， 軸承壽命較高 3適宜高速、高剛度、高精度。,21,,4滾珠絲杠副的選用,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,4.3.1 滾珠絲杠副,根據(jù)機(jī)床的精度要求來選用滾珠絲杠副的精度，根據(jù)機(jī)床的載荷來選定絲杠的直徑，并且要驗(yàn)算絲杠扭轉(zhuǎn)剛度、壓曲剛度、臨

11、界轉(zhuǎn)速與工作壽命等。,1）選用要點(diǎn),22,,4滾珠絲杠副的選用,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,4.3.1 滾珠絲杠副,滾珠絲杠副的精度將直接影響數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸的定位精度。普通精度的數(shù)控機(jī)床，一般可選用D級，精密級數(shù)控機(jī)床選用C級精度的滾珠絲杠副。絲杠精度中的導(dǎo)程誤差對機(jī)床定位精度影響最明顯。而絲杠在運(yùn)轉(zhuǎn)中由于溫升引起的絲杠伸長，將直接影響機(jī)床的定位精度。通常需要計算出絲杠由于溫升產(chǎn)生的伸長量，該伸長量稱為絲杠的方向目標(biāo)。用戶在定購滾珠絲杠時，必須給出滾珠絲杠的方向目標(biāo)值。,2）精度等級的選擇,23,,4滾珠絲杠副的選用,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,4.3.1 滾珠絲杠副,滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)尺寸主

12、要有：絲杠的名義直徑D0、螺距t、長度L、滾珠直徑d0等，尤其是名義直徑與剛度直接相關(guān)，直徑大、承載能力和剛度越大，但直徑大轉(zhuǎn)動慣量也隨之增加，使系統(tǒng)的靈敏度降低。所以，一般是在兼顧二者的情況下選取最佳直徑。,3）結(jié)構(gòu)尺寸的選擇,24,,4滾珠絲杠副的選用,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,4.3.1 滾珠絲杠副,有關(guān)資料推薦： 名義直徑D0：對于小型加工中心采用32、40（mm），中型加工中心選用40、50(mm)，大型加工中心采用50、63(mm)的滾珠絲杠，但通常應(yīng)大于L/30--L/35； 螺距t： t越小，螺旋升角小，摩擦力矩小，分辨率高，但傳動效率低，承載能力低，應(yīng)折中考慮； 絲桿

13、長度L：一般為工作行程+螺母長度+（510）；滾珠直徑d0越大，承載能力越高，盡量取大值。一般取d0 =0.6t； 滾珠的工作圈數(shù)、列數(shù)和工作滾珠總數(shù)對絲桿工作特性影響較大；當(dāng)前面三項(xiàng)確定后，后兩項(xiàng)也確定了，一般不用用戶考慮。,3）結(jié)構(gòu)尺寸的選擇,25,,4.3.1.1 滾珠絲杠副的常見故障,滾珠絲杠副故障大部分是由于運(yùn)動質(zhì)量下降、反向間隙過大、機(jī)械爬行、潤滑不良等原因造成的。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,26,,4.3.1.1 滾珠絲杠副的常見故障,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,27,,4.3.1.1 滾珠絲杠副的常見故障,,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,28,,4.3.1.1 滾珠絲杠副的常

14、見故障,,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,29,,4.3.1.1 滾珠絲杠副的常見故障,,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,30,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,導(dǎo)軌的主要功能是導(dǎo)向和承載作用。導(dǎo)軌使運(yùn)動部件沿一定的軌跡運(yùn)動，從而保證各部件之間的相對位置精度。導(dǎo)軌承受運(yùn)動部件及工件的重量和切削力。導(dǎo)軌在很大程度上決定了數(shù)控機(jī)床的剛度、精度與精度保持性。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,,31,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,（a）導(dǎo)向精度 導(dǎo)向精度主要是指動導(dǎo)軌沿支承導(dǎo)軌運(yùn)動的直線度或圓度。影響它的因素有：導(dǎo)軌的幾何精度、接觸精度、結(jié)構(gòu)形式、剛度、熱變形、裝配質(zhì)量以及液體動壓和靜壓導(dǎo)軌的油膜厚度、油膜剛度等。,4.

15、3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,5.3.2.1 導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的基本要求,32,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,（b）耐磨性 是指導(dǎo)軌在長期使用過程中能否保持一定的導(dǎo)向精度。因?qū)к壴诠ぷ鬟^程中難免有所磨損，所以應(yīng)力求減小磨損量，并在磨損后能自動補(bǔ)償或便于調(diào)整。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,5.3.2.1 導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的基本要求,33,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,（c）疲勞和壓潰 導(dǎo)軌面由于過載或接觸應(yīng)力不均勾而使導(dǎo)軌表面產(chǎn)生彈性變形，反復(fù)運(yùn)行多次后就會形成疲勞點(diǎn)，呈塑性變形，表面形成龜裂、剝落而出現(xiàn)凹坑，這種現(xiàn)象就是壓潰。疲勞和壓潰是滾動導(dǎo)軌失效的主要原因，為此應(yīng)控制滾動導(dǎo)軌承受的最大載荷和受載的均勻性。,

16、4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,5.3.2.1 導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的基本要求,34,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,（d）剛度 導(dǎo)軌受力變形會影響導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度及部件之間的相對位置，因此要求導(dǎo)軌應(yīng)有足夠的剛度。為減輕或平衡外力的影響，可采用加大導(dǎo)軌尺寸或添加輔助導(dǎo)軌的方法提高剛度。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,5.3.2.1 導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的基本要求,35,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,（e）低速運(yùn)動平穩(wěn)性 低速運(yùn)動時，作為運(yùn)動部件的動導(dǎo)軌易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。低速運(yùn)動的平穩(wěn)性與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)和潤滑，動、靜摩擦系數(shù)的差值，以及導(dǎo)軌的剛度等有關(guān)。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,5.3.2.1 導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的基本要求,36,,

17、4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,（f）結(jié)構(gòu)工藝性 設(shè)計導(dǎo)軌時，要注意制造、調(diào)整和維修的方便，力求結(jié)構(gòu)簡單，工藝性及經(jīng)濟(jì)性好。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,5.3.2.1 導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的基本要求,37,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,滑動導(dǎo)軌常用材料有鑄鐵、鋼、有色金屬和塑料等 1) 鑄鐵有良好的耐磨性、抗振性和工藝性。 常用鑄鐵的種類有： （1）灰鑄鐵 一般選擇HT200，用于手工刮研、中等精度和運(yùn)動速度較低的導(dǎo)軌，硬度在HB180以上； （2）孕育鑄鐵 把硅鋁孕育劑加入鐵水而得，耐磨性高于灰鑄鐵； （3）合金鑄鐵,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,5.3.2.2 導(dǎo)軌副的材料選擇,38,,4.3.2 數(shù)控機(jī)

18、床導(dǎo)軌,鑄鐵導(dǎo)軌的熱處理方法，通常有接觸電阻淬火和中高頻感應(yīng)淬火。接觸電阻淬火，淬硬層為0.150.2mm。硬度可達(dá)HRC55。中高頻感應(yīng)淬火， 淬硬層為23mm，硬度可達(dá)HRC4855，耐磨性可提高二倍，但在導(dǎo)軌全長上依次淬火易產(chǎn)生變形，全長上同時淬火需要相應(yīng)的設(shè)備。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,5.3.2.2 導(dǎo)軌副的材料選擇,39,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,2)鋼 鑲鋼導(dǎo)軌的耐磨性較鑄鐵可提高五倍以上。常用的鋼有：9Mn2V、CrWMn、GCr15、T8A、45、40Cr等采用表面淬火或整體淬硬處理，硬度為5258HRC；20Cr、20CrMnTi、等滲碳淬火，滲碳淬硬至5662HRC

19、；38CrMoAlA等采用氮化處理。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,5.3.2.2 導(dǎo)軌副的材料選擇,40,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,3)有色金屬 常用的有色金屬有黃銅HPb59-l，錫青銅ZCuSn6Pb3Zn6，鋁青銅ZQAl9-2和鋅合金ZZn-Al10-5，超硬鋁LC4、鑄鋁ZL106等，其中以鋁青銅較好。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,5.3.2.2 導(dǎo)軌副的材料選擇,41,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,4)塑料 鑲裝塑料導(dǎo)軌具有耐磨性好(但略低于鋁青銅)，抗振性能好，工作溫度適應(yīng)范圍廣(-200+260)，抗撕傷能力強(qiáng)，動、靜摩擦系數(shù)低、差別小，可降低低速運(yùn)動的臨界速度，加工性和化學(xué)穩(wěn)

20、定件好，工藝簡單，成本低等優(yōu)點(diǎn)。目前在各類機(jī)床的動導(dǎo)軌上有應(yīng)用。塑料導(dǎo)軌多與不淬火的鑄鐵導(dǎo)軌搭配。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,5.3.2.2 導(dǎo)軌副的材料選擇,42,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,1導(dǎo)軌的基本類型,（1）按運(yùn)動軌跡分,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,直線運(yùn)動導(dǎo)軌。導(dǎo)軌副的相對運(yùn)動軌跡為一直線，如臥式車床的床鞍和床身之間的導(dǎo)軌。,圓周運(yùn)動導(dǎo)軌。導(dǎo)軌副的相對運(yùn)動軌跡為圓，如立式車床的工作臺和底座之間的導(dǎo)軌。,43,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,1導(dǎo)軌的基本類型,（2）按摩擦性質(zhì)分,滑動導(dǎo)軌,滾動導(dǎo)軌,靜壓導(dǎo)軌,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,普通滑動導(dǎo)軌。導(dǎo)軌工作面之間的摩擦性質(zhì)為滑動摩擦。

21、,滾動導(dǎo)軌。導(dǎo)軌工作面之間為滾動摩擦，它由導(dǎo)軌面間的滾珠、滾柱或滾針等滾動體實(shí)現(xiàn)。,靜壓導(dǎo)軌。導(dǎo)軌面之間為純液體摩擦，不產(chǎn)生磨損，低速不易產(chǎn)生爬行，承載能力大，剛性好；承載油膜有良好吸振作用，抗振性好。,44,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,2對導(dǎo)軌的基本要求,（1）導(dǎo)向精度 導(dǎo)向精度主要是指運(yùn)動部件沿導(dǎo)軌運(yùn)動軌跡的直線度(對直線運(yùn)動導(dǎo)軌)或圓度(對圓周運(yùn)動導(dǎo)軌)。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,（2）耐磨性 耐磨性直接影響機(jī)床的精度保持性，是導(dǎo)軌設(shè)計制造的關(guān)鍵，也是衡量機(jī)床質(zhì)量好壞的重要標(biāo)志。,45,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,2對導(dǎo)軌的基本要求,（3）剛度 導(dǎo)軌受力后變形會影響部件之間的相

22、對位置和導(dǎo)向精度，因此要求導(dǎo)軌有足夠高的剛度。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,（4）低速運(yùn)動平穩(wěn)性 運(yùn)動部件低速移動時易產(chǎn)生爬行。故要求導(dǎo)軌低速運(yùn)動平穩(wěn)。,46,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,3滑動導(dǎo)軌,滑動導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、接觸剛度大等優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)滑動導(dǎo)軌摩擦阻力大，磨損快，動、靜摩擦系數(shù)差別大，低速時易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。目前，數(shù)控車床已不采用傳統(tǒng)滑動導(dǎo)軌，而是采用帶有耐磨粘貼帶覆蓋層的滑動導(dǎo)軌和新型塑料滑動導(dǎo)軌。它們具有摩擦性能良好和使用壽命長等特點(diǎn)。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,導(dǎo)軌剛度的大小、制造是否簡單、能否調(diào)整、摩擦損耗是否最小以及能否保持導(dǎo)軌的初始精度，在很大程度上取決于導(dǎo)軌

23、的橫截面形狀。,47,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,3滑動導(dǎo)軌,（1）滑動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu),1）直線滑動導(dǎo)軌的截面形狀,矩形導(dǎo)軌。 三角形導(dǎo)軌。 燕尾形導(dǎo)軌。 圓柱形導(dǎo)軌。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,48,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,3滑動導(dǎo)軌,（1）滑動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu),1）直線滑動導(dǎo)軌的截面形狀,矩形導(dǎo)軌。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,制造簡便，剛度和承載能力大，水平方向和垂直方向上的位移互不影響，因此安裝、調(diào)整都較方便。M面是保證在垂直面內(nèi)直線移動精度的導(dǎo)向面，又是承受載荷的主要支承面；N面是保證水平面內(nèi)直線移動精度的導(dǎo)向面。因N面磨損后不能自動補(bǔ)償間隙，所以需要有間隙調(diào)整裝置。,49,,4.3.2

24、 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,3滑動導(dǎo)軌,（1）滑動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu),1）直線滑動導(dǎo)軌的截面形狀,三角形導(dǎo)軌。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,山形導(dǎo)軌及V形導(dǎo)軌均稱三角形導(dǎo)軌，當(dāng)其水平布置時，在垂直載荷作用下，導(dǎo)軌磨損后能自動補(bǔ)償，不會產(chǎn)生間隙，因此導(dǎo)向性好。但壓板面仍需要有間隙調(diào)整裝置。導(dǎo)向性能與頂角有關(guān)，頂角越小，導(dǎo)向性越好；角加大，承載能力增加。大型或重型機(jī)床，可取=110120精密機(jī)床，常取90。支承導(dǎo)軌為凸三角形時，不易積存較大切屑，也不易存潤滑油。,50,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,3滑動導(dǎo)軌,（1）滑動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu),1）直線滑動導(dǎo)軌的截面形狀,燕尾形導(dǎo)軌。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,可以看成是三角形導(dǎo)

25、軌的變形。其磨損后不能自動補(bǔ)償間隙，需用鑲條調(diào)整。兩燕尾面起壓板面作用，用一根鑲條就可調(diào)整水平、垂直方向的間隙。導(dǎo)軌制造、檢驗(yàn)和修理較復(fù)雜，摩擦阻力大。當(dāng)承受垂直作用力時，它以支承平面為主要工作面，它的剛度與矩形導(dǎo)軌相近；當(dāng)承受顛覆力矩時，其斜面為主要工作面，剛度較低。燕尾形導(dǎo)軌一般用于要求高度小的多層移動部件。兩個導(dǎo)軌面間的夾角為55。,51,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,3滑動導(dǎo)軌,（1）滑動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu),1）直線滑動導(dǎo)軌的截面形狀,圓柱形導(dǎo)軌。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,制造簡單，內(nèi)孔可珩磨，外圓經(jīng)過磨削可達(dá)到精密配合，但磨損后調(diào)整間隙困難。為防止轉(zhuǎn)動，可在圓柱表面上開鍵槽或加工出平面，但

26、不能承受大的轉(zhuǎn)矩。圓柱形導(dǎo)軌主要用于受軸向載荷的場合，適用于同時作直線運(yùn)動和轉(zhuǎn)動的場合，如拉床、珩磨機(jī)及機(jī)械手等。,52,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,3滑動導(dǎo)軌,（1）滑動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu),2）直線運(yùn)動導(dǎo)軌的組合形式,從限制自由度的角度出發(fā)，采用一條導(dǎo)軌即可。用一條導(dǎo)軌，移動部件無法承受顛覆力矩。 直線運(yùn)動導(dǎo)軌一般由兩條導(dǎo)軌組合。重型機(jī)床，常用三條或三條以上導(dǎo)軌的組合。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,53,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,3滑動導(dǎo)軌,（1）滑動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu),2）直線運(yùn)動導(dǎo)軌的組合形式,雙三角形組合。 V形一平導(dǎo)軌組合。 雙矩形組合。 三角形一矩形組合。 平平三角形組合。,4.3、機(jī)械傳動與

27、導(dǎo)向裝置,54,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,3滑動導(dǎo)軌,（1）滑動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu),2）直線運(yùn)動導(dǎo)軌的組合形式,雙三角形組合。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,這種導(dǎo)軌同時起支承、導(dǎo)向作用，磨損后相對位置不變，能自行補(bǔ)償垂直方向及水平方向的磨損，導(dǎo)向精度高，但要求四個表面的刮削或磨削后接觸，工藝性較差，床身與運(yùn)動部件熱變形不一樣時，不易保證四個面同時接觸。這種導(dǎo)軌用于龍門刨床與高精度車床。,55,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,3滑動導(dǎo)軌,（1）滑動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu),2）直線運(yùn)動導(dǎo)軌的組合形式,V形一平導(dǎo)軌組合。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,不需要用鑲條調(diào)整間隙，導(dǎo)向精度高，加工裝配也較方便，溫度變化不會改變導(dǎo)軌

28、面的接觸情況，但熱變形會使移動部件水平偏移，通常用于磨床、精密鏜床上。,56,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,3滑動導(dǎo)軌,（1）滑動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu),2）直線運(yùn)動導(dǎo)軌的組合形式,雙矩形組合。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,這種導(dǎo)軌主要承受與主支承面相垂直的作用力。此外，側(cè)導(dǎo)向面要用鑲條調(diào)整間隙，接觸剛度低，承載能力大，導(dǎo)向性差。雙矩形組合導(dǎo)軌制造、調(diào)整簡單，用于普通精度機(jī)床，如升降臺銑床、龍門銑床等。,57,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,3滑動導(dǎo)軌,（1）滑動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu),2）直線運(yùn)動導(dǎo)軌的組合形式,三角形一矩形組合。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,三角形一矩形組合導(dǎo)軌兼有導(dǎo)向性好、制造方便等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最為廣泛

29、。常用于車床、磨床、精密鏜床、滾齒機(jī)等機(jī)床上。三角形導(dǎo)軌作主要導(dǎo)向面，導(dǎo)向性比雙矩形好。三角形導(dǎo)軌磨損后不能調(diào)整，對位置精度有影響。,58,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,3滑動導(dǎo)軌,（1）滑動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu),2）直線運(yùn)動導(dǎo)軌的組合形式,平平三角形組合。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,是用于重型龍門刨床工作臺導(dǎo)軌的一種形式，三角形導(dǎo)軌主要起導(dǎo)向作用，平導(dǎo)軌主要起承載作用，不需用鑲條調(diào)整間隙。,59,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,3滑動導(dǎo)軌,（2）塑料滑動導(dǎo)軌,塑料滑動導(dǎo)軌具有耐磨性好，具有自潤滑功能；摩擦因數(shù)小，動、靜摩擦因數(shù)差?。粶p振性好，具有良好的阻尼性；耐磨性好，有自潤滑作用；加工性好，工藝簡單，化

30、學(xué)性能好(耐水、耐油)，維修方便，成本低等特點(diǎn)。數(shù)控機(jī)床采用的塑料滑動導(dǎo)軌有鑄鐵一塑料滑動導(dǎo)軌和鑲鋼一塑料滑動導(dǎo)軌。塑料滑動導(dǎo)軌常用在導(dǎo)軌副的運(yùn)動導(dǎo)軌上，與之相配的金屬導(dǎo)軌采用鑄鐵或鋼質(zhì)材料。塑料滑動導(dǎo)軌分為注塑導(dǎo)軌和貼塑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上的塑料常用環(huán)氧樹脂耐磨涂料和聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,60,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,3滑動導(dǎo)軌,（2）塑料滑動導(dǎo)軌,注塑導(dǎo)軌,注塑的材料是以環(huán)氧樹脂和二硫化鉬為基體，加入增塑劑，混合成膏狀為一組分，固化劑為另一組分的雙組分塑料。這種涂料附著力強(qiáng)，具有良好的可加工性，可經(jīng)車、銑、刨、鉆、磨削和刮削加工；也有良好的摩擦特性和耐磨性，而且抗壓

31、強(qiáng)度比聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶要高，固化時體積不收縮，尺寸穩(wěn)定。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,61,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,3滑動導(dǎo)軌,（2）塑料滑動導(dǎo)軌,貼塑導(dǎo)軌,在導(dǎo)軌滑動面上貼一層抗磨的塑料軟帶，與之相配的導(dǎo)軌滑動面經(jīng)淬火和磨削加工。軟帶以聚四氟乙烯為基材，添加合金粉和氧化物制成。塑料軟帶可切成任意大小和形狀，用膠黏劑粘接在導(dǎo)軌基面上。由于這類導(dǎo)軌軟帶用粘接方法，故稱為貼塑導(dǎo)軌。,貼塑導(dǎo)軌,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,62,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,4滾動導(dǎo)軌,滾動導(dǎo)軌有下列優(yōu)點(diǎn) ：,運(yùn)動靈敏度高。摩擦系數(shù)小，動、靜摩擦系數(shù)很接近，不會產(chǎn)生爬行現(xiàn)象 。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,定位精

32、度高。,牽引力小，移動輕便。,磨損小，精度保持性好。,潤滑系統(tǒng)簡單，可以使用油脂潤滑，維修方便。,63,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,4滾動導(dǎo)軌,滾動導(dǎo)軌缺點(diǎn) ：, 抗振性較差，對防護(hù)要求也較高。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置, 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，成本較高。,64,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,4滾動導(dǎo)軌,滾動導(dǎo)軌按滾動體形式的不同，可分為滾珠導(dǎo)軌、滾柱導(dǎo)軌、滾針導(dǎo)軌等。,（1）滾動導(dǎo)軌類型 (滾動體不作循環(huán)運(yùn)動),1）滾珠導(dǎo)軌。,其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為點(diǎn)接觸，摩擦阻力小，承載能力較差，剛度低，其結(jié)構(gòu)緊湊、制造容易、成本較低。通過合理設(shè)計滾道圓弧可大幅度降低接觸應(yīng)力，提高承載能力。滾珠導(dǎo)軌一般適用于運(yùn)動部件

33、質(zhì)量小于200kg，切削力矩和顛覆力矩都較小的機(jī)床。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,65,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,4滾動導(dǎo)軌,（1）滾動導(dǎo)軌類型,2）滾柱導(dǎo)軌。,滾動體與導(dǎo)軌之間是線接觸，承載能力較同規(guī)格滾珠導(dǎo)軌高一個數(shù)量級，剛度高。滾柱導(dǎo)軌對導(dǎo)軌面的平面度敏感，制造精度要求比滾珠導(dǎo)軌高適用于載荷較大的機(jī)床。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,66,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,4滾動導(dǎo)軌,（1）滾動導(dǎo)軌類型,3）滾針導(dǎo)軌。,滾針尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊。承載能力大，剛度高。對導(dǎo)軌面的平面度更敏感，對制造精度的要求更高。摩擦因數(shù)較大，適用于導(dǎo)軌尺寸受限制的機(jī)床。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,67,,4.3.

34、2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,4滾動導(dǎo)軌,（2）滾動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式 (滾動體作循環(huán)運(yùn)動),4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的行程一般較長，因此滾動體常必須循環(huán)。根據(jù)滾動體的不同，滾動導(dǎo)軌可分為滾珠直線導(dǎo)軌和滾柱直線導(dǎo)軌，,68,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,4滾動導(dǎo)軌,（2）滾動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式 (滾動體作循環(huán)運(yùn)動),1)直線滾動導(dǎo)軌副,直線滾動導(dǎo)軌副由長導(dǎo)軌和帶有滾珠的滑軌組成；在所有方向都承受載荷；通過鋼球的過盈配合能實(shí)現(xiàn)不同的預(yù)載荷，使機(jī)床設(shè)計、制造方便。,1導(dǎo)軌條；2側(cè)面密封墊；3保持器；4滾珠；5端部密封墊；6端面擋板；7滑塊；8潤滑油嘴,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,69,,4.3.2 數(shù)控

35、機(jī)床導(dǎo)軌,4滾動導(dǎo)軌,（2）滾動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式,2)滾動導(dǎo)軌塊,采用循環(huán)式圓柱滾子，與機(jī)床床身導(dǎo)軌配合使用，不受行程長度的限制，剛度高。導(dǎo)軌塊用螺釘固定在動導(dǎo)軌體上，滾動體3在導(dǎo)軌塊6與保持器5之間滾動，并經(jīng)擋板2及上面的返回槽作循環(huán)運(yùn)動。,1防護(hù)板；2端面擋板；3滾柱；4導(dǎo)向片；5保持器；6導(dǎo)軌塊,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,70,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,71,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,5. 滾動導(dǎo)軌的預(yù)緊,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,在滾動體與導(dǎo)軌面之間預(yù)加一定載荷，可增加滾動體與導(dǎo)軌面的接觸，以減小導(dǎo)軌面平面度、滾子直線度及滾動體直徑不一致誤差的影響，使

36、大多數(shù)滾動體均能參加工作。 由于有預(yù)加接觸變形，接觸剛度增加。因而滾動導(dǎo)軌的預(yù)緊提高了導(dǎo)軌的精度和剛度。阻尼性能也有所增加，提高了導(dǎo)軌的抗振性。,72,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,5. 滾動導(dǎo)軌的預(yù)緊,常用的預(yù)緊方法有采用過盈配合和采用調(diào)整元件兩種。,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,（1）采用過盈配合,在裝配導(dǎo)軌時，量出實(shí)際尺寸A，然后再刮研壓板與溜板的接合面或通過改變其間墊片的厚度，由此形成包容尺寸A-（為過盈量，其數(shù)值通過實(shí)際測量決定）。,73,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,5. 滾動導(dǎo)軌的預(yù)緊,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,（2）采用調(diào)整元件實(shí)現(xiàn)預(yù)緊,擰動調(diào)整螺釘3，即可調(diào)整導(dǎo)軌體1及2的距離

37、而預(yù)加負(fù)載。也可以改用斜鑲條調(diào)整，則過盈量沿導(dǎo)軌全長的分布較均勻。,74,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,6. 導(dǎo)軌的間隙調(diào)整,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,為保證導(dǎo)軌正常工作，導(dǎo)軌滑動表面之間應(yīng)保持適當(dāng)?shù)拈g隙。間隙過小，會增加摩擦阻力；間隙過大，會降低導(dǎo)向精度。導(dǎo)軌的間隙如依靠刮研來保證，要費(fèi)很大的勞動量，而且導(dǎo)軌經(jīng)長期使用后，會因磨損而增大間隙，需要及時調(diào)整，故導(dǎo)軌應(yīng)有間隙調(diào)整裝置。矩形導(dǎo)軌需要在垂直和水平兩個方向上調(diào)整間隙。,75,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,常用的調(diào)整方法有壓板和鑲條法兩種方法。對燕尾形導(dǎo)軌可采用鑲條(墊片)方法同時調(diào)整垂直和水平兩個方向的間隙。,6. 導(dǎo)軌的間隙調(diào)整,76,,4.3.2 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,對矩形導(dǎo)軌可采用修刮壓板、修刮調(diào)整墊片的厚度或調(diào)整螺釘?shù)姆椒ㄟM(jìn)行間隙的調(diào)整。(壓板用于調(diào)整間隙和承受顛覆力矩),6. 導(dǎo)軌的間隙調(diào)整,77,,4.3.3 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌副常見故障,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,78,,4.3.3 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌副常見故障,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,79,,4.3.3 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌副常見故障,4.3、機(jī)械傳動與導(dǎo)向裝置,