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? 4．主轴内刀具自动装卸及吹屑装置 在加工中心上，为了实现刀具在主轴上的自动装卸，除了要保证刀具在主轴上正确定位之外，还必须设计自动夹紧装置。 图5-11为自动换刀数控立式镗铣床（JCS-018）的主轴部件结构图 图5-11 JCS-018加工中心的主轴部件 数控机床机械机构 5.3.1 数控机床进给传动系统要求 1）提高传动精度和刚度 2）减少各运动零件的惯量 3）减少运动件的摩擦阻力 4）响应速度快 5）较强的过载能力 6）稳定性好，寿命长 7）使用维护方便 5.3 数控机床的进给传动系统 数控机床机械机构 1．滚珠丝杠的结构组成 滚珠丝杠由丝杠、螺母、滚珠和滚珠返回装置四部分组成。按照滚珠的循环方式，滚珠丝杠螺母副分成内循环方式和外循环方式两大类（见图5-12）。 图5.12 滚珠丝杠螺母副的循环方式 5.3.2 滚珠丝杠螺母副 数控机床机械机构 (1) 传动效率高、摩擦损失小。 (2) 运动灵敏，低速时无爬行。 (3) 传动精度高，刚性好。 (4) 滚珠丝杠螺母副的磨损很小，使用寿命长。 (5) 无自锁能力，具有传动的可逆性，故对于垂直使用的丝杠，由于重力的作用，当传动切断时不能立即停止运动，应增加自锁装置。 (6) 滚珠丝杠螺母副制造工艺复杂，滚珠丝杠和螺母的材料，热处理和加工要求与滚动轴承相同，且螺旋滚道必须磨削，因而制造成本高。 2. 滚珠丝杠螺母副的特点 数控机床机械机构 3. 滚珠丝杠螺母副的选择 滚珠丝杠螺母杠的选择包括其精度选择、尺寸规格(包括导程与公称直径)、支承方式等几个方面的内容。 应该根据机床的精度要求来选用滚珠丝杠螺母副的精度，根据机床的载荷来选定滚珠丝杠的直径。 在加工中心的设计中一般按额定动载荷来确定滚珠丝杠螺母副的尺寸规格，对细长而又承受压缩载荷的滚珠丝杠作压杆稳定性核算；对转速高，支承距离大的滚珠丝杠螺母副作临界转速校核；对精度要求高的滚珠丝杠作刚度校核；对数控机床，需核算其转动惯量；对全闭环系统，需核算其谐振频率。 数控机床机械机构 精度等级的选择 滚珠丝杠螺母副的精度将直接影响数控机床各坐标轴的定位精度。滚珠丝杠螺母副按精度分为四种类型，见表5-1。 精度等级 应用范围 代号 名称 P 普通级 普通机床 B 标准级 一般数控机床 J 精密级 精密机床、精密数控机床、加工中心、仪表机床 C 超精密级 精密机床、精密数控机床、仪表机床、高精度加工中心 表5-1滚珠丝杠螺母副的精度等级和应用范围 数控机床机械机构 2) 结构尺寸的选择 滚珠丝杠螺母副的结构尺寸主要有： 名义直径D0 螺距t 丝杠长度L 滚珠直径d0 滚珠的工作圈数、列数和工作滚珠总数等 尤其是名义直径与刚度直接相关，直径越大，承载能力和刚度越大，但直径大转动惯量也会随之增加，使系统的灵敏度降低。所以，一般是在兼顾二者的情况下选取最佳直径。 数控机床机械机构 3) 验算 当有关结构参数选定后，还应根据有关规范进行扭转刚度、临界转速和寿命的验算。 (1) 扭转刚度验算。 滚珠丝杠在轴向力的作用下伸长或缩短，受扭矩作用会引起扭转变形，这将引起丝杠的导程发生变化，从而影响其传动精度及定位精度，因此滚珠丝杠应验算满载时的变形量。 (2) 临界转速验算。 丝杠轴的转速与丝杠自身的自振频率如果很接近，会导致强迫共振，影响机床正常工作。 (3) 寿命验算。 滚珠丝杠螺母副的寿命可根据有关经验公式校核，应保证总时间寿命Lt≥20000h。 数控机床机械机构 4. 滚珠丝杠的支承结构 图5.13 滚珠丝杠在机床上的支承形式 (a)一端装推力轴承 (b)一端装推力轴承，另一端装深沟球轴承 (c)两端装推力轴承 (d)两端装推力轴承及深沟球轴承 数控机床机械机构 5. 滚珠丝杠的制动 滚珠丝杠螺母副的传动效率高但不能自锁，需要设置制动装置(特别是用在垂直传动或高速大惯量场合时)。最见的制动方式是电气电磁方式，即采用电磁制动器 图5.14 电磁制动器示意图 1—旋转变压器 2—测速发电机转子 3—测速发电机定子 4—电刷 5—永久磁铁 6—伺服电动机转子 7—电磁线圈 8—外齿轮 9—内齿轮 数控机床机械机构 6. 滚珠丝杠螺母副的轴向间隙消除和预紧 目前常用的双螺母预紧结构形式有以下三种。 1) 用锁紧螺母预紧 图5.15 螺纹调间隙式滚珠丝杠螺母副 1—圆螺母 2—锁紧螺母 数控机床机械机构 2) 修磨垫片调间隙 图5.16 垫片调隙式滚珠丝杠螺母副 数控机床机械机构 3) 齿差式调