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数控机床典型机械结构概述ppt(76张)

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数控机床的典型机械结构

数控机床的典型机械结构
• ２. 具有较高的精度与刚度, 传动平稳, 噪声低 • 数控机床加工精度的提高, 与主轴系统的精度密切相关。 为此, 应提
高传动件的制造精度与刚度。 • ３. 具有良好的抗振性和热稳定性 • 数控机床一般既要进行粗加工, 又要进行精加工。
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５. ２ 数控机床主轴系统
• 加工时由于断续切削、加工余量不均匀、运动部件不平衡以及切削过 程中的自激振动等原因引起的冲击力或交变力的干扰, 使主轴产生振 动, 影响加工精度和表面粗糙度, 严重时甚至会破坏刀具或工件, 使加 工无法进行。 主轴系统的发热可能导致所有零部件产生热变形, 降低 传动效率, 破坏零部件之间的相对位置精度和运动精度而造成加工误 差。 因此, 要求主轴组件要有较高的固有频率、较好的动平衡、保持 合适的配合间隙并进行循环润滑等。
• 数控机床的机械结构仍然继承了普通机床的构成模式, 其零部件的设 计方法也同样类似于普通机床。
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５. １ 数控机床的机械结构概述
• 但近年来, 随着进给驱动、主轴驱动和ＣＮＣ 的发展, 为适应高生产 效率的需要, 现今的数控机床有着独特的机械结构, 除机床基础件外, 主要由以下各部分组成。
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第6章 数组
• 6.1 一维数组 • 6.2 二维数组 • 6.3 字符数组 • 6.4 数组程序举例
6.1 一维数组
• 6.1.1一维数组的定义方式 • 一维数组的定义方式为: • 类型说明符数组名[常量表达式]; • 其中: • 类型说明符可以是任何一种基本数据类型或构造数据类型。 • 数组名是用户定义的数组标识符。 • 方括号中的常量表达式须为整型，其值表小数组元素的个数，也称为
来表示。 • (5)允许在同一个类型说明中说明多个数组和多个变量。

数控机床的机械结构概述ppt(52张)

数控机床的机械结构概述ppt(52张)
特别是随着新材料，新工艺的普及、应用，高速加工已 经成为目前数控机床的发展方向之一，快进速度达到了每分 钟数十米，甚至上百米，主轴转速达到了每分钟上万转、甚 至十几万转，采用电主轴、支线电动机、直线滚动导轨等新 产品、Байду номын сангаас技术已势在必行。
数控机床的机械结构概述(ppt52页)
数控机床结构与装调工艺
具有适应无人化、柔性化加工的特殊部件
数控机床结构与装调工艺
广泛采用高效、无间隙传动装置和新技术、新产品
数控机床进行的是高速、高精度加工，再简化机械结构 的同时，对于机械传动装置和元件也提出了更高的要求。高 效、无间隙传动装置和元件在数控机床上去得了广泛的应用。 如：滚珠丝杠副、塑料滑动导轨、静压导轨、直线滚动导轨 等高效执行部件，不仅可以减少进给系统的摩擦阻力，提高 传动效率；而且还可以使运动平稳和获得较高的定位精度。
数控机床的机械结构概述(ppt52页)
数控机床的机械结构概述(ppt52页)
数控机床结构与装调工艺
对机械结构、零部件的要求高
高速、高效、高精度的加工要求，无人化管理以及工艺复 合化、功能集成化，一方面可以大大的提高生产率，同时，也 必然会使机床的开机时间，工作负载随之增加，机床必须在高 负荷下，长时间可靠工作。因此，对组成机床的各种零部件和 控制系统的可靠性要求很高。
数控机床的机械结构概述(ppt52页)
数控机床的机械结构概述(ppt52页)
数控机床结构与装调工艺
三、数控机床对机械结构的基本要求
具有较高的静、动刚度和良好抗震性
机床的刚度反映了机床机构抵抗变形的能力。机床 变形产生的误差，通常很难通过调整和补偿的方法予以 彻底的解决。为了满足数控机床高效、高精度、高可靠 性以及自动化的要求，与普通机床相比，数控机床应具 有更高的静刚度。此外，为了充分发挥机床的效率，加 大切削用量，还必须提高机床的抗震性，避免切削时产 生的共振和颤振。而提高机构的动刚度是提高机床抗震 性的基本途径。

数控机床各组成部分结构及控制原理

数控机床各组成部分结构及控制原理

F≥0，则进给＋x 若
F<0，则进给＋y
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用递推法简化计算方法
结论：第一象限
F 0 F 0
x y
F F ye F F xe
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3. 终点判别
总步长法：N X e Ye
单边计数法：N maxXe , Ye
坐标计数法 长边坐标计数法
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迹上伸长或缩短一个刀具半径。
刀具半径补偿进行：
❖ 维持所建立的刀补状态，直至撤消。刀具中心轨迹始 终偏离编程轨迹一个刀具半径值的距离。
撤消刀具半径补偿： ❖ 刀具撤离工件，返回起刀点。用G40。
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3.刀具半径补偿计算
直线刀具补偿计算（考虑推导过程） X’＝X+△X Y’＝Y+△Y △X＝r.sinα △Y＝－r.cosα X’＝X+r.Y/（X2+Y2）0.5 Y’＝Y－r.Y/（X2+Y2）0.5
问题：当尖角过渡为内轮廓时，会出现工件的 过切现象。引入C功能刀具半径补偿。
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4. C功能刀具半径补偿
C刀补是为解决上述尖角过渡问题而设计的，专门处理 两个程序段间转接的各种情况。
在C刀补中，为了避免下一段加工轨迹对本段加工轨迹 的影响，在计算本程序段的刀具中心轨迹时，提前将下 一段程序读入，根据它们之间转换的具体情况，做出适 当地处理。
2 数控机床各组成部分的结构及其控制原理
课程内容
❖ 2.1 数控系统的控制原理 ❖ 2.2 计算机数控装置 ❖ 2.3数控机床的位置检测装置 ❖ 2.4 数控机床的进给伺服系统 ❖ 2.5 数控机床的主轴驱动及其机械结构 ❖ 2.6 可编程序控制器在数控机床上的应用

数控机床的机械结构与传动

数控机床的机械结构与传动
图2-3 两种形式的内循环方式示意图
第二节 数控机床的典型机械结构
第二章 数控机床的机械结构与传动
2.1 滚珠丝杠螺母结构
滚珠丝杠螺母副的选用
滚珠丝杠螺母副的选择包括其精度、尺寸规格、支 撑方式等几个方面。
根据机床精度选用丝杠副的精度，根据机床载荷来 选定丝杠直径，对细长而又承受轴向压缩载荷的滚珠丝 杠，需核算压杆稳定性；对转速高，支撑距离大的滚珠 丝杠副需校核临界转速；对精度要求高的滚珠丝杠需校 核刚度。 1）精度等级的选择； 2）结构尺寸的选择； 3）验算。
主传动在中、高速 段为恒功率传动， 在低速段为恒转矩 传动。
第三节 数控机床的主传动系统
第二章 数控机床的机械结构与传动
3.2 主轴部件的结构
主轴部件的支撑与润滑
机床主轴带动刀具或夹具在支撑中做回转运动，应能传递切削转矩、受 切削抗力，并保证必要的旋转精度。
常用卡盘结构
数控车床工件夹紧装置可采用三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘或弹簧夹 头等。
第四节 数控机床的进给传动系统
第二章 数控机床的机械结构与传动
4.2 数控机床进给传动系统的基本形式
实现直线进给运动主要有三种形式： 1）通过丝杠螺母副，将伺服电动机的旋 转运动变成直线运动。 2）通过齿轮、齿条副，将伺服电动机的 旋转运动变成直线运动。 3）直接采用直线电动机进行驱动。
减少传动件。 4）在加工中心上，还必须具有安装刀具和刀具交换所需的自动夹
紧装置，以及主轴定向准停装置，以保证刀具和主轴、刀库、 机械手的正确位置。 5）有C轴功能要求时，主轴还需要安装位置检测装置，以便实现对 主轴位置的控制。
第三节 数控机床的主传动系统
第二章 数控机床的机械结构与传动
3.1 主传动的基本要求和变速方式

《数控机床原理》课件

《数控机床原理》课件

02
数控机床的工作原理
数控装置的工作原理
数控装置是数控机床的指挥中心，它按照输入的程序 指令，经过计算和处理后，输出脉冲信号给伺服系统
，控制机床各部分按规定的动作进行加工。
输标02入题
数控装置主要由输入输出装置、数控装置和主控制装 置组成。
01
03
数控装置根据输入的加工程序进行计算和处理，输出 脉冲信号给伺服系统。
数控机床的环保措施
01
02
03
减少噪音污染
优化机械部件的设计和装 配工艺，降低数控机床运 行时的噪音。
控制废气排放
采用低污染的液压和润滑 系统，减少废气的排放。
废弃物处理
建立废弃物分类处理系统 ，对油污、金属屑等废弃 物进行妥善处理，以减少 对环境的污染。
数控机床的能效管理与节能技术
能源监测与控制
确定加工工艺
根据图纸和加工要求，确定加 工的顺序、刀具、切削参数等
。
建立坐标系
根据工件和机床的实际情况， 建立合适的坐标系，以便描述 刀具的运动轨迹。
编写加工程序
根据加工工艺和坐标系，使用 数控编程语言编写加工程序。
程序调试和优化
在数控机床上对加工程序进行 试运行，检查程序的正确性和 加工效果，根据需要进行调整
通过能源监测系统实时监 测数控机床的能耗情况， 实现能源的有效控制和管 理。
高效传动系统
采用高效传动部件，如高 精度轴承和齿轮，降低机 械损失和能耗。
空调节能技术
合理利用数控机床内部的 空调系统，保持适宜的工 作温度，降低能耗。
感谢您的观看
THANKS
写加工程序；自动编程指利用 CAD/CAM软件，通过计算机辅
助计算和生成加工程序。

数控机床的机械结构

数控机床的机械结构
6
8.1 概 述
1-主轴电动机；2,3-伺服电动机
图8.1 HM-077数控车床传动系 统
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主轴电动机1主要采 用变频电动机，主轴电 动机的动力通过带传动 传递至主轴 。
机床的Z向和X向进给 由两套伺服系统分别驱动， 伺服电动机3和2分别通过 同步齿形带传动滚珠丝杠 螺母副，实现床鞍和滑板 作纵向和横向运动。
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8.2 数控机床的主传动系统
2.主轴轴承配置 ❖ 合理配置轴承可以提高主轴精度，降低温升，简化支承结 构。在数控机床上配置轴承时，前后轴承都应能承受径向 载荷，支承间距离要选择合理，并根据机床的实际情况配 置承受轴向力的轴承。 ❖ 滚动轴承的精度有E级(高级)、D级(精密级)、C级(特精 级)、B级(超精级)四种等级。
❖ 这就要求换刀时主轴必须准确停在某个径向位置上，保证 每次换刀时刀柄上的键槽对准主轴的端面键，为了满足主 轴准停这一功能要求而设置的装置称为主轴准停装置。
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8.2 数控机床的主传动系统
1-主轴；2-同步带；3-主轴电动机；4-永久磁铁；5-磁传感器
图8.16 电气控制式主轴准停装置
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8.2 数控机床的主传动系统
25
8.2 数控机床的主传动系统
❖ 要求主轴部件的精度要高，包括运动精度和安装刀具或夹 持工件的夹具的定位精度，要求主轴部件结构刚度要好， 要有较好的抗振性及热稳定性，因此数控机床主轴部件在 结构上要解决好主轴的支承、主轴内刀具自动装夹、主轴 的定向停止等问题。
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8.2 数控机床的主传动系统
1.主轴轴承
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8.2 数控机床的主传动系统
8.2.2 主传动类型
★ 数控机床主传动可以分为无级变速、分段无级变速两种 传动方式。 ★ 分段无级变速传动方式通常采用在无级变速电动机之后 串联机械有级变速，以满足数控机床要求的宽调速范围和转 矩特性，如图8.4（a）所示。 ★ 无级变速传动方式电动机本身的调速就能够满足要求， 不用齿轮变速，如图8.4（b）、（c）、（d）所示。

数控机床的结构概述

数控机床的结构概述

4.3.2主传动机械结构
数控机床机械结构要求：高抗振性 1）强迫振动 使机床产生强迫振动的内部振源有高速转动零部件的动态不平衡力、 往复运动件的换向冲击力、周期变化的切削力等。 2）自激振动 这里是指切削自激振动，也称颤振。如图所示。 3）提高机床抗振性的措施 (1) 减少机床的内部振源 (2) 提高静刚度 (3) 增加构件或结构的阻尼
4.3.2主传动机械结构
主轴部件结构： 数控机床的主轴部件，既要满足精加工时精度较高的要求， 又要具备粗加工时高效切削的能力，因此应有更高的动、静刚度 和抵抗变形的能力。主轴部件主要包括主轴、轴承、传动件和密 封件，对于具有自动换刀能力的数控机床，主轴部件还应有刀具 自动装卸装置、主轴准停装置和吹屑装置等。
当换刀时，在主轴上端油缸的上腔A通入压力 油，活塞12的端部推动拉杆7向下移动，同时压 缩蝶形弹簧11，当拉杆7下移到使双瓣卡爪5的下 端移出套筒14时，在弹簧6的作用下，卡爪张开， 喷气头13将刀柄顶松，刀具即可由机械手拔除。
待机械手将新刀装入后，油缸10的下腔通入 压力油，活塞12向上移，蝶形弹簧伸长将拉杆7 和双瓣卡爪5拉着向上，双瓣卡爪5重新进入套筒 14，将刀柄拉紧。
4.3.2主传动机械结构
数控机床机械结构要求：热变形对加工精度的影响小 数控机床的热变形，是影响加工精度的重要因素。引起机床热变形的 热源主要是机床的内部热源，如主电动机、进给电动机发热，摩擦热以及切 削热等。 减少机床热变形及其影响的措施是： 1）减少机床内部热源和发热量； 2）改善散热和隔热条件； 3）均热； 4）合理设计机床的结构布局，减小热变形对精度的影响； 5）采取热变形补偿措施。
4.2 数控机床的整体布局形式
（1）
图具有可编程尾架座双刀架数控车床。

数控机床主轴部件结构介绍ppt(36张)

数控机床主轴部件结构介绍ppt(36张)
④、电主轴
机电设备安装与调试
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
数控机床主轴部件结构介绍(PPT36页)
情景三 数控机床主轴部件结构
三、主轴零、部件
1、主轴零件 要求：尺寸参数、端部结构、
材料、轴颈精度
机电设备安装与调试 数控机床主轴部件结构介绍(PPT36页)
电主轴
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
电数控主车轴床液压卡盘
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
数控机床主轴部件结构介绍(PPT36页)
情景三 数控机床主轴部件结构
三、主轴零、部件
5、主轴其它结构——主轴准
机电设备安装与调试 数控机床主轴部件结构介绍(PPT36页)
电加主工轴中心准停
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
数控机床主轴部件结构介绍(PPT36页)
②、电动机经同步齿形带传动主轴
主轴电动机
机电设备安装与调试
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
情景三 数控机床主轴部件结构
二、主传动系统的配置
③、电动机经齿轮变速传动主轴
主轴电动 机
机电设备安装与调试
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
情景三 数控机床主轴部件结构
① 主轴电动机直接驱动（一体化主轴，电主轴）
情景三 数控机床主轴部件结构
阅读分析数控机床主轴箱装配图
机电设备安装与调试
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
情景三 数控机床主轴部件结构
阅读分析数控机床主轴箱装配图
机电设备安装与调试
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
情景三 数控机床主轴部件结构
一、对数控机床主传动系统的要求
①具有更大的调速范围并实现无级调速。 ②具有较高的精度与刚度，传递平稳，噪声低。 ③良好的抗振性和热稳定性 ④在车削中心上，要求主轴具有C轴控制功能。 ⑤在加工中心上，要求主轴具有高精度的准停功能。 ⑥具有恒线速度切削控制功能。
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四、刀具的选刀方式
③ 刀座编码方式
永久性编码 临时性编码
刀座编码
四、刀具的选刀方式
刀座编码
四、刀具的选刀方式
识别码块
识别传感器 刀柄编码
四、刀具的选刀方式
临时性编码
五、刀具交换装置
1、无机械手换刀
五、刀具交换装置
1、无机械手换刀
五、刀具交换装置
2、机械手换刀
机 械 手 形 式
五、刀具交换装置
回 转 刀 架 换 刀
二、自动换刀装置
3、更换主轴箱换刀
适用场合： 适用于箱体 类零件的加 工
二、自动换刀装置
4、带刀库的自动换刀系统 刀库
组成 选刀系统 刀具交换机构 刀具自动装卸机构
特点：结构较复杂，换刀过程动作多，换刀时间长。
适用场合：多用于钻床、镗铣床和数控组合机床。
三、刀库
②预紧的方法
双螺母垫片式 双螺母螺纹式 双螺母齿差式
六、滚珠丝杠螺母副
双螺母垫片式
六、滚珠丝杠螺母副
双螺母螺纹式
六、滚珠丝杠螺母副
双螺母齿差式
六、滚珠丝杠螺母副
5、滚珠丝杠螺母副的安装 ① 一端装止推轴承（固定—自由式）
特点：其承载能力小，轴向刚度低，仅适用于短丝杠
六、滚珠丝杠螺母副
5、滚珠丝杠螺母副的安装 ② 一端装止推轴承，另一端装深沟球轴承（固定—支承式）
三、刀库
鼓轮端面上双环排列
特点：刀库空间利用率较高，但装刀、取 刀机构复杂，仅适用于机床空间有 限制而刀库容量较大的场合。
三、刀库
鼓轮端面上多环排列 鼓轮弹仓式 2）多鼓轮式
双鼓轮式
主轴
三、刀库
❖三鼓轮式
行星鼓轮式
特点：不同类型的刀具及轻重型刀具可分别放置， 空间利用率高，但传动机构和运动控制装置 复杂，适用于刀库容量大的场合。
密封圈：采用毛毡圈（耐油橡胶、尼龙）
四、刀具的选刀方式
② 刀具编码方式
四、刀具的选刀方式
接触式识别装置
刀柄
触针 刀具识别装置
编码环
特点：结构简单，寿命较短，可靠性较差，难于快速换刀
四、刀具的选刀方式
非接触式识别装置 1 10 10
特点：无磨损，无噪音，寿命长，反应速度快，适用于高 速，换刀频繁的场合。
四、刀具的选刀方式
光电识别装置
特点：轴向刚度较小，丝杠有伸缩余地，结构复杂，仅 适用于长丝杠
六、滚珠丝杠螺母副
5、滚珠丝杠螺母副的安装 ③ 两端装止推轴承
特点：将装止推轴承装在滚珠丝杠两端，并施加预紧拉 力，有助于提高传动刚度，但对热伸长较敏感
六、滚珠丝杠螺母副
5、滚珠丝杠螺母副的安装 ④ 两端装双重止推轴承及深沟球轴承（固定—固定式）
回转刀架换刀 更换主轴头换刀 更换主轴箱换刀 带刀库的自动换刀系统
二、自动换刀装置
1、回转刀架换刀
1）回转刀架结构要求：良好的强度和刚性
2）回转刀架的换刀动作 2、更换主轴换刀
刀架抬起 刀架转位 刀架压紧
优点：换刀时间短，换刀的可靠性强。
缺点：主轴系统的刚度较差。
适用场合：适应于工序较少、精度要求不太高的机床
1、刀库的功能 功能：储存加工工序所需的各种刀具及辅助工具。 2、刀库的种类
① 直线式
特点：结构简单，刀库容量小，一般可容纳 8-12把刀具，故少用。
三、刀库
② 鼓轮式（圆盘式） 1）单鼓轮式 刀具、鼓轮轴线平行
❖刀具、鼓轮轴线垂直
盘式刀库
三、刀库
刀具、鼓轮轴线成锐角
特点：结构简单紧凑，应用较多，但刀具单 环排列，空间利用率低，适用于刀库 容量较小的场合，一般不多于50-60把刀。
顺序选择方式 刀具编码方式 2、刀具的选择方式 刀座编码方式 任意选择方式
四、刀具的选刀方式
① 顺序选择方式
刀具的顺序选择方式是将刀具按加工工序 的顺序，依次放入刀库的每一个刀座中。
特点：不需要刀具识别装置，结构简单， 工作可 靠，但刀库中刀具在不同工序中不能重复 使用，因此，刀具的数量的刀库的容量大。
六、滚珠丝杠螺母副
3、滚珠丝杠螺母副的循环方式 ①外循环：滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称为外循环 ②内循环：滚珠在循环过程中始终与丝杠保持接触的成为内循环
六、滚珠丝杠螺母副
4、滚珠丝杠螺母副的预紧 ①预紧的目的：减小轴向间隙
轴向间隙：指丝杠和螺母间无相对转动时，二者之间的最大 轴向窜动量
机 械 手 换 刀
五、刀具交换装置
机 械 手 传 动 结 构
六、滚珠丝杠螺母副
1、滚珠丝杠螺母副的结构
滚珠丝杠螺母副
六、滚珠丝杠螺母副
1、滚珠丝杠螺母副的结构
丝杠 滚珠 作用：将回转运动转换成直线运动 螺母
六、滚珠丝杠螺母副
2、滚珠丝杠螺母副的特点 优点：①传动效率高 ②摩擦阻力小 ③传动精度高 ④有可逆性 ⑤使用寿命长 缺点：①制造工艺复杂 ②不能实现自锁
三、刀库
❖多面网格式
特点：刀库容量大，辅助装置较复杂，用于需刀库 容量大的机床上。
三、刀库
3、刀库的容量
100
90
可 80 加 70
工 60
件 50
的 40
比 率
30
20
10
0
5
铣削加工
10
15
刀具数
车削加工
20
25
钻削加工
30
四、刀具的选刀方式
1、自动选刀：在自动换刀装置换刀时，按数控装 置发出的换刀指令，刀具交换装置 从刀库中挑选各工序所需刀具的操 作称为自动换刀。
数控机床典型机械结构
一、主轴准停装置
动换刀装置 (ATC)
刀库 机械手
作用——交换主轴与刀库中的刀（工）具
二、自动换刀装置
对自动换刀装置的 基本要求
自动换刀装置的形式
❖换刀时间短 ❖刀具重复定位精度高 ❖有足够的刀具贮存量 ❖刀库占地面积小及安全可靠
三、刀库
③ 链式 单环链式
特点：结构紧凑，刀库 容量大，可充分利用空 间，通常为轴向取刀， 位置精度较低，适用于 刀库容量大的场合。
龙门加工中心
三、刀库
❖多环链式
三、刀库
加长链式
三、刀库
④ 格子箱式 单面网格式
特点：刀库结构紧凑，空间利用率高，但换刀时间 较长，小直径刀具为轴向取刀，大直径刀具 为径向取刀，布局不灵活，通常刀库安置在 工作台上，应用较少。
特点：传动刚度高，结构和安装工艺复杂，适用于长丝 杠或高转速、高刚度、高精度的丝杠
六、滚珠丝杠螺母副
6、滚珠丝杠螺母副的润滑与防护 润滑的作用：减少摩擦，降低温升，并与密封装置一起
保护丝杠不受外物的 损伤与腐蚀 润滑油：机油、90—180号透平油、140号主轴油
润滑脂：锂基油脂或高压润滑脂 防护：防止尘埃、切屑等硬质颗粒进入