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第三章 数控机床典型结构及部件 3—1 数控机床的结构特点及要求 一、数控机床的结构特点： 1、采用高速度的主轴及伺服传动系统，机械窗洞传动结构大为简化，传动链缩短。 2、采用刚度和抗震性较好的机床新结构。 3、采用在效率、刚度、精度等各方面较优秀的传动元件。 4、采用多主轴、多刀架结构以及刀具和工件的自动夹紧装置、自动换刀装置和自动排屑、自动润滑冷却装置等以改善劳动条件、提高生产率。 5、采用减小机床热变形的措施，保证机床的精度稳定，获得可靠的加工精度。 3—2数控机床传动系统 一、数控机床传动系统的组成：主轴电机（它的精度决定了零件的加工精度）、主传动系统（必须满足最大的主轴调速范围并实现无级调速；较高的精度和刚度，传动平稳，噪声小；）、主轴组件。4、 二、主轴的变速方式 1、带有变速齿轮的主传动 2、通过带传动的主传动 3、用两个电机分别驱动主轴 4、调速电机直接驱动主轴 5、电主轴 三、主轴部件 1、主轴端部的结构形状 主轴端部用于安装刀具或夹持工件的夹具，在设计要求上，应能保证定位准确、安装可靠、连接牢固、装卸方便，并能传递足够的转矩。主轴端部的结构形状都以标准化话。 2、主轴部件的支承 机床主轴带着刀具或夹具在支承中进行回转运动，应能传递切削转矩承受切削抗力，并保证必要的旋转精度。机床主治U多采用滚动轴承作为支承，对于精度要求高的主轴则采用动压或静压滑动轴承作为支承。 3、主轴的进给功能 主轴的进给功能即时株洲的C轴坐标功能，以实现主轴定向停车和圆周进给，并在数控装置控制实现C轴、Z轴插补C轴、X轴插补。 第三节 数控机床的进给传动系统 一、数控机床的进给系统的机电部分主要有伺服电机及检测元件、联轴器、减速结构（齿轮副和带轮）、滚珠丝杠螺母副、丝杠轴承、运动部件（工作台、主轴箱、滑座、横梁和立柱等）。 二、数控机床对进给传动系统的要求 1、减小摩擦阻力 2、减小各种运动零件的惯量 3、高的传动精度和定位精度 4、响应速度要快 5、使用维护方便 三、联轴器 在数控机床进给驱动系统中，伺服电机轴、传动轴和滚珠丝杠之间的传动连接只有确保无间隙，才能保证传动的精度，准确执行脉冲指令而不丢掉脉冲。在数控机床中伺服电机与滚珠丝杠之间采用了3种连接方式： 1、直连式：它是通过挍性联轴器吧伺服电机和滚珠丝杠采用无键连接结构连接起来的， 2、齿轮减速式：这种连接方式主要用于因结构上的原因不能直连或因负载力矩大，需要放大伺服电机输出 转矩的地方。 3、同步带式 四、消除间隙的齿轮传动结构 1、直齿圆柱齿轮传动副 1）偏心套调整法 2）锥度齿轮调整法 3）双齿齿轮错齿调整法 2、斜齿圆柱齿轮传动副 1）轴向垫片调整法 2）轴向压簧调整法 3、锥齿轮传动副 五、滚珠丝杠螺母副 1、滚珠丝杠螺母副的工作原理与特点滚珠丝杠螺母副的结构原理如图。在丝杠3和螺母1上都有半圆弧形的螺旋槽，当它们套装在一起时便形成了滚珠的螺母滚道。螺母上有滚珠回路管道4，将几圈螺母滚道的两端连接起来，构成封闭的循环滚道，并在滚道内装满滚珠2。当丝杠旋转时，滚珠在滚道内既自转又沿滚道循环转动，从而迫使螺母轴向移动基本上是滚动摩擦，所以具有以下特点。 传动效率高，磨损损失小。滚珠丝杠螺母副的传动效率u0．92～0．96，比常规螺母副提高3～4倍。因此，功率消耗只相当于常规丝杠螺母副的1／4—1／3。 给予适当预紧，可消除丝杠和螺母的螺纹间隙，反向时就可以消除空行程死区，定位精度高，刚度好。 运动平稳，无爬行现象，传动精度高。有可逆性，可以从旋转运动转换为直线运动，也可以从直线运动转换为旋转运动，即丝杠和螺母都可以作为主动件。?磨损小，使用寿命长。制造工艺复杂，成本高。滚珠丝杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙也要求高，故制造成本高。不能自锁。特别是对于垂直丝杠，由于自重的作用，下降时当传动切断后，不能立即停止运动，故常需添加制动装置。滚珠丝杠螺母副的循环方式? 常用的循环方式有两种：外循环和内循环。滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称为外循环；始终与丝杠保持接触的称为内循环。滚珠每一个循环闭路称为列，每个滚珠循环闭路内所含导程数称为圈数。内循环滚珠丝杠副的每个螺母有2列、3列、4列、5列等几种，每列只有一圈；外循环每列有1．5圈、2．5圈和3．5圈等几种。 (1)外循环。? 外循环是滚珠在循环过程结束后通过螺母外表面的螺旋槽或插管返回丝杠螺母问重新进入循环。如图3-7所示，外循环滚珠丝杠螺母副按滚珠循环时的返回方式主要有端盖式、插管式和螺旋槽式。 如图3-7(a)所示是端盖式，在螺母上加工出一纵向孔，作为滚珠的回程通道，螺母两端的盖板上开有滚珠的回程口，滚珠由此进入回程管，形成循环。 如图3-7(b)所示为插管式，它用弯管作为