（车床的数控化改造）

国内目前主要采用两种组合方式。

种是把向心轴承和圆锥轴承组合使用，其结构虽简单，但轴向刚度不足。

另种是把推力轴承或向心推力轴承和向心轴承组合使用，其轴向刚度有了提高，但增大了轴承的摩擦阻力和发热而且增加了轴承支架的结构尺寸。

在设计中，采用推力轴承和向心轴承组合使用。

电机与丝杠的联接在满足机床要求的前提下，为减少中间环节带来的传动误差，我们多将电机与丝杠副通过联轴器直接联接，这要根据改造中实际情况来定。

般对于小型车床如型，由于空间尺寸有限，特别是轴，电机与丝杠副不能直联，多采用齿轮副或同步带论来传动对于大型车床如，由于丝杠较长，直径较大，除了要考虑传动力的问题，还要考虑其低速性能及加减速惯量匹配的问题，往往电机都要通过几级减速来传动。

无论是采用齿轮还是同步带论来传动，其传动间隙的消除是比较关键的。

齿轮传动中常用的方法有错齿消隙法偏心轴调整法等等，同步带论传动中多采用调整中心距或张紧轮消隙法。

由步进电机到丝杠传动过程的工作原理如下步进电机发生个脉冲转过角度为如果通过联轴器则为丝杠转过横托板脉冲当量即丝杠转过角，拖板移动，所以该丝杠螺距为，则所选择的滚珠丝杆为型，其螺距为由此可见，由步进电机到丝杠传动不能同步，必须通过对齿轮传动，使两者都转角致，其传动比为步进电机转过，则通过对齿轮传动使丝杠转过，拖板前进，因而这对齿轮是降速运动。

选择选择级传动。

齿轮传动的消除间隙采用齿轮传动时，齿侧间隙会造成开环或半闭环伺服系统的死区误差，影响定位精度。

为了消除齿侧间隙并获得强刚性，必须采用各种具有消除间隙或预紧措施的齿轮副。

对于直齿圆柱齿轮传动，常用的方法有双片齿轮错齿法，两个完全相同的薄片齿轮套装在起与另个宽齿轮啮合。

当两个薄片齿轮的齿完全对齐时，相当于个齿轮在工作。

正转时，它们贴向宽齿轮轮齿的侧旦反向，它们会起走过段侧隙后贴向轮齿的另侧。

设想若将两个薄片齿轮的轮齿错开定的距离，使它们分别贴向宽齿轮轮齿的两侧，正向时个齿轮起作用，反向时另个齿轮起作用。

则当运动反向时，马上会带动从动轮工作，每个薄片齿轮与宽齿轮间虽然分别都存在侧隙，但它们的共同作用却消除了侧隙对传动的影响。

方面是由于结构的需要，另方面由于偏心套调整法只能补偿齿厚误差与中心距误差引起的齿隙，不能补偿偏心误差引起的齿隙，采用周向弹簧的双片齿轮错齿法比较简单，但应保证弹簧力产生的预紧扭矩不应过大或过小。

如果过小起不到消隙的作用，过大会加大齿面的摩擦力而加剧磨损。

进给系统的润滑机床在运行过程中，各运动件之间存在摩擦，必须采用定的润滑及防护措施来减小其相对摩擦，从而提高机床的使用寿命。

使用润滑剂可提高耐磨性及传动效率。

润滑剂可分为润滑油和润滑脂两大类。

润滑脂的特点是黏度大，不易流失，因此不需经常加换，使用方便，密封也较简单。

但其摩擦阻力大，机械效率低流动性差，导热系数小。

因此仅适用于转速不高的轴承，外露的齿轮和些不易密封的主轴件等。

润滑油般为全损耗系统用油。

在此进给系统中，齿轮的转速比较低，因此不能使油飞溅润滑，在齿轮和轴承处采用润滑脂来润滑。

在滚珠丝杠副中，也只能采用润滑脂。

进给系统的些其它要求滚珠丝杠副和其他滚动摩擦的传动器件样，应避免硬质灰尘或切屑污物进入，因此必须装有防护装置。

如果滚珠丝杠副在机床上外露，则应采用封闭的防护罩，如采用螺旋弹簧钢带套管伸缩套管以及折叠式套管等。

安装时将防护罩的端连接在滚珠螺母的侧面，另端固定在滚珠丝杠的支承座上。

如果滚珠丝杆副处于隐蔽的位置，则可采用密封圈防护，密封圈装在螺母的两端。

接触式的弹性密封圈采用耐油橡胶或尼龙制成，其内孔做成与丝杠螺纹滚道相配的形状接触式密封圈的防尘效果好，但由于存在接触压力，使摩擦力矩略有增加。

非接触式密封圈又称迷宫式密封圈，它采用硬质塑料制成，其内孔与丝杠螺纹滚道的形状相反，并稍有间隙，这样可避免摩擦力矩，但防尘效果差。

工作中应避免碰击防护装置，防护装置有损坏应及时更换。

另外，对滚珠丝杠的安装处应进行削边。

第七章机床进给部件的设计与选择伺服驱动系统的选择早期的数控机床采用电液伺服驱动的较多，而现代数控机床基本上都采用全电气伺服驱动系统。

它可分为步进电机直流伺服电动机和交流伺服电动机伺服驱动系统三类。

步进驱动系统步进驱动系统般与脉冲增量插补算法相配合，目前均选用功率型步进电机作为驱动元件。

它主要有反应式和混合式两类。

反应式价格较低，混合式价格较高，但混合式步进电机的输出力矩大，运行频率及升降速度快，因而性能更好。

为克服步进电机低频共振的缺点，进步提高精度，出现了性能更好的带细分功能的步进电机驱动装置，并得到了广泛的应用。

步进驱动系统在我国经济型数控领域和老式机床改造中起到了极其重要的作用。

直流伺服驱动系统直流伺服驱动系统从世纪年代到世纪年代中期，在数控机床领域占据了主导地位。

大惯量直流电动机具有具有良好的宽调速特性，其输出转矩大，过载能力强。

由于电动机自身惯量较大，与机床传动部件的惯量相当，因此，所构成的闭环系统安装到机床上。

此类电动机大多配有晶闸管全控或半控桥调速装置。

为适于部分数控机床频繁启动制动及快速定位的要求，又开发了直流中，小惯量伺服电动机以及大功率晶体管脉宽调制驱动装置。

交流伺服驱动系统由于直流伺服电动机使用机械换向，因此存在许多缺点。

而直流伺服电动机优良的调速特性正是通过机械换向得到的，因而这些缺点无法克服。

多年来，人们直试图用交流电动机代替直流电动机，其困难在于交流电动机很难达到直流电动机的调速性能。

进入世纪年代之后，由于交流伺服电动机的材料结构以及控制理论与方法的突破性进展，以及微电子技术和功率半导体器件的发展，使交流驱动装置发展很快，目前已逐渐取代了直流伺服电动机。

交流伺服电动机的最大优点在于不需要维护，制造简单，适合于在恶劣环境下工作。

驱动电动机型号的选择取附加摩擦力矩摩擦力矩式中故即。

查初选步进电机的运行矩频特性曲线，对应工进频率查到的允许工进运行力矩值应大于步进电机工进时所需力矩，否则，步进电机在驱动工作台工进时会丢失步。

根据查得的，故选步进电机完全满足要求。

导轨的类型及选取导轨副是数控机床的重要部件之，导轨的作用是使运动部件能沿定轨迹运动，并承受运动部件及工件的重量和切削力。

它在很大程度上决定数控机床的刚度精度和精度保持性。

数控机床导轨必需具有较高的导向精度高刚度高耐磨性，机床在高速进给时不振动低速进给时不爬行等特性。

目前数控机床使用的导轨主要有种塑料滑动导轨滚动导轨和静压导轨。

塑料滑动导轨目前，数控机床所使用的滑动导轨材料为铸铁对塑料或镶钢对塑料滑动导轨。

导轨塑料常用聚四氟乙烯导轨软带和环氧型耐磨导轨涂层两类。

聚四氟乙烯导轨软带的特点摩擦特性好金属聚四氟乙烯导轨软带的动静摩擦因数基本不变。

耐磨特性好聚四氟乙烯导轨软带材料中含有青铜二硫化铜和石墨，因此其本身即具有自润滑作用，对润滑油的要求不高。

此外，塑料质地较软，即使嵌入金属碎屑灰尘等，也不致损伤金属导轨面和软带本身，可延长导轨副的使用寿命。

减振性好塑料的阻尼性能好，其减振效果消声的性能较好，有利于提高运动速度。

工艺性好可降低对粘贴塑料的金属基体的硬度和表面质量要求，而且塑料易于加工铣刨磨刮，使导轨副接触面获得优良的表面质量。

聚四氟乙烯导轨软带被广泛用于中小型数控机床的运动导轨中。

作为移动部件的工作台导轨面包括下压板和镶条都粘贴有聚四氟乙烯导轨软带。

导轨软带使用工艺简单。

首先将导轨粘贴面加工至表面粗糙度左右。

用汽油或丙酮清洗粘结面后，用胶粘剂粘合。

加压初固化后合拢到配对的固定导轨或专用夹具上，施加定的压力，并在室温固化后，取下清除余胶，即可开油槽和精加工。

环氧型耐磨涂层环氧型耐磨涂层是以环氧树脂和二硫化钼为基体，加入增塑剂，混合成液状或膏状为组份和固化剂为另组份的双组份塑料涂层。

德国生产的和我国生产的环氧型耐磨涂层都具有以下特点良好的加工性可经车铣刨钻磨削和刮削。

良好的摩擦性。

耐磨性好。

使用工艺简单。

滚动导轨直线滚动导轨副的结构和特点滚动导轨作为滚动摩擦副的类，具有以下特点摩擦因数小，运动灵活动静摩擦因数基本相同，因而起动阻力小，而不易产生爬行下的进给速度，可取最高进给速度的取为，纵向最大进给速度为，丝杠导程选，则滚珠丝杠平均转速滚珠丝杠寿命的计算丝杠使用寿命取班工作制，则丝杠的计算寿命滚珠丝杠副承受的最大当量动载荷的计算根据工作负载荷寿命，滚珠丝杠副承受的最大当量动载荷式中运转系数，取精度系数，滚珠丝杠副精度取为级，则取从滚珠丝杠尺寸系列表或产品样本中找出额定动载荷略大于当量动载荷，同时考虑刚度要求，初选滚珠丝杠副的型号及有关参数。

根据机床结构和工作要求即循环方式预紧方式传动精度传动效率等方面从初选的几个型号中挑选比较合适的公称直径导程负荷滚珠列数和滚珠圈数，确定型号。

参照山东济宁博特精密丝杠制造有限公司的产品样本，纵向进给滚珠丝杠副的型号选为，是外循环插管埋入式双螺母垫片预紧丝杠副，其额定动载荷为，强度足够，刚球循环列数为，精度等级为级。

其几何参数如下公称直径，导程，刚球直径，丝杠底径，预紧力。

刚度验算的计算滚珠丝杠副刚度的验算，主要是验算丝杠的拉伸或压缩变形量滚珠与螺纹滚道接触变形量和支承滚珠丝杠轴承的轴向接触变形之和应不大于机床精度所允许变形量的。

否则，应考虑选用较大直径的滚珠丝杠副。

滚珠丝杠的变形量计算步骤如下丝杠的拉伸或压缩变形量式中工作负载引起导程的变化量，由于两端均采用角接触球轴承，且丝杠又进行了预紧，故其拉压刚度可比端固定的丝杠提高倍。

其实际变形量为滚珠与螺纹滚道间接触变形滚珠丝杠副及轴承均进行预紧，滚珠与