数控机床原理及应用教学课件作者何伟第八讲课件

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1、数控机床原理及应用第八讲数控机床进给伺服系统的机械传动结构(二)本讲内容提要滚珠丝杠螺母副（2）滚珠丝杠螺母副（2）滚珠丝杠副轴向间隙的调整滚珠丝杠副的支承型式滚珠丝杠副的制动装置滚珠丝杠副轴向间隙的调整滚珠丝杠的传动间隙是轴向间隙。轴向间隙是指丝杠和螺母间无相对转动时，丝杠和螺母之间的最大轴向窜动量。除了结构本身具有的游隙之外，施加轴向载荷所产生的弹性变形也会引起轴向窜动。消除间隙的目的如果存在轴向间隙，当丝杠反向转动时将产生空回误差，从而影响传动精度和轴向刚度。为了保证反向传动精度和轴向刚度，必须消除轴向间隙。消除间隙的方法采用双螺母结构，

2、利用两个螺母的相对轴向位移，使两个滚珠螺母中的滚珠分别贴紧在螺旋滚道的两个相反的侧面上。用这种方法预紧消除轴向间隙时，应注意预紧力不宜过大，预紧力过大会增加摩擦力，降低传动效率，缩短使用寿命。一般需要经过多次调整，以保证既能消除间隙，又能灵活运转。调整时除螺母预紧外还要特别注意消除丝杠安装部分和驱动部分的间隙。消除间隙的结构双螺母消除间隙的结构形式垫片调隙式螺纹调隙式齿差调隙式单螺母变位螺距调隙式垫片调隙式调整垫片3的厚度使螺母2相对于螺母1产生轴向位移，使两个螺母中的滚珠分别贴紧在螺旋滚道的两个相反的侧面上，即可消除间隙和产生预紧力。这种方法

3、能较精确地调整预紧量，结构简单，刚性好，工作可靠，但调整不便，滚道有磨损时不能随时进行调整。双螺母垫片式结构螺纹调隙式左螺母1外端有凸缘，而右螺母2外端右侧是螺纹结构，用两个圆螺母3、4把垫片压在螺母座上，左右螺母和螺母座上加工有键槽，采用平键连接，使螺母在螺母座内可以轴向滑移而不能相对转动。调整时，只要拧紧圆螺母3使右螺母2向右移动，就可以改变两螺母的间距，即可消除间隙并产生预紧力。螺母4是锁紧螺母，调整完毕后，将螺母4和螺母3并紧，以防止在工作中螺母松动。这种调整方法具有结构简单、工作可靠、调整方便的优点，滚道磨损可随时调整，但调整位移量不

4、易精确控制。双螺母螺纹式结构齿差调隙式在左右两个螺母1、2的凸缘上分别加工有圆柱外齿轮，分别与左右两端内齿圈3、4相啮合，内齿圈用螺钉紧固在螺母座的左右端面上，使左右螺母不能转动。两外齿轮的齿数不相等，相差一个齿。调整间隙时，先取下两内齿圈，让两个螺母相对于螺母座同方向都转动一个齿，然后插回内齿圈并紧固在螺母座上，此时两个螺母产生相对角位移，使两螺母轴向间距改变，实现消除间隙和预紧。设两外齿轮的齿数分别为z1、z2，滚珠丝杠的螺距为P，两个螺母相对于螺母座同方向转动一个齿后，其轴向位移量为s＝P（1/z1－1/z2）。设：z1=100，z2=9

5、9，滚珠丝杠的螺距为P＝10mm时，则间隙的调整量为0.001mm。由此知，该调整方法能精确调整预紧量，调整方便、预紧可靠，但结构尺寸较大，多用于高精度的传动。双螺母齿差式结构单螺母变位螺距调隙式在滚珠丝杠螺母副螺母体内的两列循环滚珠链之间，使内螺纹滚道在轴向产生一个△L0的导程变量，从而使两列滚珠在轴向错位，以此来实现预紧。这种调隙方法结构简单，工作可靠，不需使用双螺母，无需附加预紧装置，尺寸紧凑，但导程变量须预先设定且不能改变。通常应用于中等载荷的场合。单螺母变位螺距式滚珠丝杠副的支承型式数控机床的进给系统要获得较高的传动刚度，除了加强滚珠

6、丝杠副本身的刚度外，滚珠丝杠的正确安装及支承结构的刚度也是不可忽视的因素。滚珠丝杠主要承受轴向载荷，它的径向载荷主要是卧式丝杠的自重，因此提高滚珠丝杠的轴向精度和刚度及其重要。支承方式为了提高支承的轴向刚度，必需合理地选择滚动轴承。目前国内主要采用的支承方式有两种，一种是把推力轴承和角接触轴承组合使用，其轴向刚度高，但增大了轴承摩擦阻力和发热，轴承支架的结构尺寸也较大；另一种是把角接触球轴承组合使用，结构简单，但轴向刚度不足。一端固定一端自由的支承形式特点结构简单，承载能力小，轴向刚度低，压杆稳定性较差和临界转速低，适用于短丝杠及垂直布置丝杠。

7、一般用于数控机床的调节环节或升降台式数控铣床的垂直坐标进给传动结构。一端固定一端浮动的支承形式特点该支承丝杠的轴向刚度与图a形式相同，压杆稳定性和临界转速比图a形式高，丝杠受热后有膨胀伸长的余地，但需保证螺母与两支承同轴。这种形式的配置结构较复杂，工艺较困难，适用于较长丝杠或卧式丝杠。两端固定的支承形式特点丝杠的轴向刚度约为一端固定形式的4倍，可预拉伸，这样既可对滚珠丝杠施加预紧力，又可使丝杠受热变形得到补偿，保持恒定预紧力，但结构工艺较复杂，适用于长丝杠。它的两端均采用双重支承并施加预紧，使丝杠具有较大的刚度，这种方式还可使丝杠的温度变形转化

8、为推力轴承的预紧力，但设计时要求提高推力轴承的承载能力和支架刚度。滚珠丝杠专用轴承结构特点轴承的接触角增大到60°，能承受很大轴向力，与一般角接触滚动