提高数控机床滚珠丝杠进给系统机械刚度的措施

数控机床的进给传动系统摘要：本文主要阐述了数控机床对进给传动系统的基本要求，数控机床进给传动系统的主要形式。

关键词：数控机床；传动系统；进给系统1 数控机床对进给传动系统的基本要求数控机床对机械传动系统的要求主要有以下几点。

1.1 提高传动部件的刚性数控机床的直线运动定位精度和分辨率必须达到微米级，回转运动的定位精度和分辨率必须达到角秒级，伺服电动机的驱动转矩，尤其是起动、制动时的转矩也很大。

假设传动部件的刚度不强，一定会使传动部件发生弹性变形，影响系统的定位精度、动态稳定性和响应快速性。

而加大滚珠丝杠的直径，对滚珠丝杠螺母副、支承部件进行预紧，进行预拉伸等，均为提高传动系统刚度的有效办法。

1.2 减小传动部件的惯量驱动电动机，传动部件的惯量直接决定进给系统的加速度，这是影响进给系统快速性的主要原因。

尤其是高速加工的数控机床，因为对进给系统的加速度要求比较高，所以，在满足系统强度和刚度的条件下，要减小零部件的质量、直径，以降低惯量，提高快速性。

1.3 减小传动部件的间隙在开环、半闭环进给系统中，传动部件的间隙直接影响进给系统的定位精度；在闭环系统中，它是系统的主要非线性环节，影响系统的稳定性，所以，要采取有效措施消除传动系统的间隙。

消除传动部件间隙的措施是对齿轮副、丝杠螺母副、联轴器、蜗轮蜗杆副以及支承部件进行预紧或消除间隙。

而采取措施后将可能增加摩擦阻力，降低机械部件的寿命，因此，必须统筹各种因素，使间隙减小到允许范围。

1.4 减小系统的摩擦阻力进给系统的摩擦阻力会降低传动效率，产生发热；同时，它还直接影响系统的决速性；因为摩擦力的存在，动、静摩擦系数的变化，会导致传动部件的弹性变形，产生非线性的摩擦死区，影响系统的定位精度和闭环系统的动态稳定性。

采用滚珠丝杠螺母副、静压丝杠螺母副、直线滚动导轨、静压导轨和塑料导轨等高效执行部件，能减少系统的摩擦阻力，提高运动精度，避免低速爬行。

2 数控机床进给传动系统的主要形式2.1 滚珠丝杠螺母副它的特点是：摩擦损失小，传动效率高；丝杠螺母之间预紧后，可消除间隙，提高传动刚度；摩擦阻力小，它与运动速度无关，动、静摩擦力的变化会很小，也不可能产生低速爬行现象；工作磨损小，使用寿命长，精度保持性好。

数控机床设计原则和外观要求数控机床的进给系统是由伺服电机驱动，通过滚珠丝杠带动刀具或工件完成各坐标方向的进给运动。

为确定进给系统的传动精度和工作稳定性，在设计机械装置时，以低摩擦、低惯量、高刚度为原则，实在措施有：1、通过消隙装置齿轮、丝杠、联轴器的传动间隙；2、对滚动导轨和丝杠预加载荷，预拉伸。

数控机床的外观大都采纳线型简洁的板块组合式全封闭防护罩，配备有现代特征的集操作、显示、掌控于一体的操作面板，淘汰了一般机床各种操作手柄、手轮和线型多而杂零散的多面型表面形态。

防护罩可防止高压、大流量冷却液及铁屑飞溅、削减粉尘入侵，隔音降噪，有利于机床的精度保持和环境保护，体现了机、电、液一体化的特点；的数控数显装置；对机床的精度和刚度使用的性、防护性及环保等有严格要求；采纳标准的刀具系统及安装位置正确的自动换刀装置；采纳整套商品化、标准化的新型配套件、自动排屑、润滑和冷却装置等。

3、采纳大扭矩、宽调速的伺服电机直接与丝杠相联接，缩短和简化进给传动链；4、依人机工程学宜人性原则设计的桌面式或悬挂式数控操作面板，是机床与操联系和信息交流的界面，指示灯、按钮、按键排列的设计，既适合人的操作特性，又利于人机间的协调与交流，通过视觉良好的键面颜色，标准化的象形符号，能精准反映和传递两者间的信息。

另外，采纳触摸屏操作使得人机界面加友好，加工过程的动态实时显示，使加工过程加直观，操作加简单。

数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种掌控功能。

驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。

他在数控装置的掌控下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。

当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。

辅佑襄助装置，指数控机床的一些的配套部件，用以数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。

机床精度包括__几何精度_、传动精度___、运动精度___、___定位精度_、_精度保持性____. 名词1机床几何精度：指机床不运动或空载低速运动时的精度。

2机床传动精度:指内联系传动链两末端执行件相对运动的精度。

3机床运动精度:指机床在额定负载下运动时主要零部件的几何位置精度。

4机床定位精度：指机床工作零部件运动终了时所达到的位置的准确性和机床的调整精度。

5机床精度保持性：指机床加工精度应保持的时间，也称使用寿命.名词：1。

机床可靠性：指机床在使用寿命期内完成规定加工功能的能力。

2机床固有可靠性: 通过设计、制造赋予机床的可靠性能。

3机床使用可靠性: 受使用、维护方式和使用条件的影响。

判断:1。

机床的可靠性指标用平均无故障工作时间及有效度来衡量。

（√)简述机床设计的主要内容和步骤：总体设计，技术设计，零件设计,样机试制,试验鉴定.简述机床运动的分配原则：1.运动分配给质量小的零部件 2.运动分配应有利于提高工件的加工精度3。

运动分配应有利于提高运动部件的刚度4.运动分配应考虑工件形状机床的主要传动形式包括_机械传动__、_液压传动__、_电气传动__.机床主要支承形式包括_卧式支承_、_立式支承_、_单臂支承、_龙门支承（框架式）__简述提高机床动刚度的措施：1。

提高抗振性能2。

减少热变形3.降低噪声简述减少内联系传动链内振源的措施：①采用变频无级调速或双速电动机，缩短传动链。

②提高传动件、主轴组件的刚度。

③设置大传动件动平衡或阻尼机构。

④提高各部件结合面精度，增强局部刚度。

机体振动是噪声源,包括：机械噪声、液压噪声、空气噪声、电磁噪声机床的技术参数包括：主参数、尺寸参数、运动参数和动力参数。

判断：1进给系统的进给量为等差序列（√）2进给系统的进给量为等比数列。

（√）简述主传动系设计应满足的基本要求1）满足机床使用性能要求2）满足机床传递动力要求3）满足机床工作性能的要求4）满足机床设计经济性的要求5）满足机床结构性能要求简述分级变速主传动系设计的内容和步骤：根据已确定的主变速传动系的运动参数，1）拟定传动结构式;2）拟定传动系转速图；3）分配各变速组各传动副的传动比;4）确定尺寸齿数和带轮直径；5)绘制主变速传动系统图。

Rigidity of Machine Tool StructureQiang GAOID number:2302081985****0036AbstractCNC machine tool is an automatic machine tool with high precision and efficiency. With the development of numerical control technology, higher requirements have been put forward in control methods, usage characteristics, machine tool productivity, processing accuracy and service life. This paper optimizes the mechanical structure and performance of machine tools.Key WordsCNC Machine Tool, Machining Accuracy, Productivity, LifeDOI:10.18686/jxgc.v1i2.326机床结构的刚性问题高强身份证号：2302081985****0036摘要数控机床是高精度，高效率的自动化机床。

随着数控技术的发展，在控制方法，使用特性，机床生产率，加工精度和使用寿命方面提出了更高的要求。

本文优化了机床的机械结构和性能。

关键词数控机床；加工精度；生产率；寿命1.引言在数控机床开发的早期，与普通机床相比，机械结构几乎没有变化，但在自动变速器中，工具和工作台的自动旋转，自动旋转和手柄操作仅进行了一些更改。

随着数控技术的发展，考虑到数控技术的控制方式和使用特点，对机床的生产率，加工精度和使用寿命提出了更高的要求。

2.提高机器的静态和动态刚度CNC机床根据NC编程或手动数据输入提供的指令执行自动加工。

数控机床与机械结构基础知识考试题《数控机床与机械结构》复习题一、填空题（）1、滚珠丝杠螺母机构双螺母丝杠间隙调整方法有调整间隙法、调整间隙法与调整间隙法三种。

2、直齿圆柱齿轮传动间隙的消除方法，能够分为调整法、调整法与调整法三种。

3、主轴准停可分为准停操纵与准停操纵。

4、数控机床常用的工作台有工作台与工作台。

5、刀库的类型有式刀库与式刀库与式刀库。

6、数控系统目前应用比较多的有、、与广州数控系统7、滚珠丝杠螺母副的滚珠循环方式有与方式8、现代数控机床最常用的滚动导轨有两种：与9、数控机床中常见的排屑装置有三种、、。

二、推断题（）（）1、数控机床的加工精度比普通机床要低。

（）4、我国是从1958年开始研制数控机床的。

（）5、普通车床能够车出形状复杂的回转体。

（）6、数控机床的刚度与抗震性都比较差。

（）7、滚珠丝杠螺母机构能够实现自锁。

（）9、数控机床中齿轮传动不需要消除间隙。

（）10、数控机床导轨的导向精度要高。

（）11、数控机床导轨的耐磨性比较差。

（）15、滚动导轨的导轨面之间的摩擦是滑动摩擦（）16、排刀式刀架用于大规格数控车床上。

（19、刮板式排屑装置负载比较小。

（）21、机械准停装置是在高速状态下准停的。

（）22、数控加工中心有刀库与自动换刀装置。

（）24、加工中心主轴的热稳固性要好。

（）25、主轴电机调速范围要宽。

（）26、刀具顺序选择是按加工工序来选刀。

（）27、数控加工过程中，铁屑对加工没影响，因此不用及时排出。

（）28、主轴准停的定位要准确。

（）30、使用了自动换刀系统以后加工效率能够明显提高（）CIMS是指计算机集成制造系统，FMS是指柔性制造系统。

（）1．半闭环、闭环数控机床带有检测反馈装置。

（）2．数控机床的反向间隙可用补偿来消除，因此对加工无明显影响。

（）3．直线型检测元件有感应同步器、光栅、磁栅、激光干涉仪。

（）4．数控机床工作时，数控装置发出的操纵信号可直接驱动各轴的伺服电机。

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一、单项选择题1．世界上第一台数控机床是在( )国研制成功的。

A．日本 B．美国C．英国 D．德国2．数控机床进给系统中采用齿轮副时，如果不采用消隙措施，将会(A．增加驱动功率 B．降低传动效率C．增加摩擦力 D-造成反向间隙3．测量与反馈装置的作用是为了( )。

A.提高机床的安全性 B．提高机床的使用寿命C．提高机床的精度 D．提高机床的灵活性4．按照运动轨迹控制分类，加工中心属于( )。

A.点位控制B．轮廓控制C．直线控制 D．远程控制5．液压和气动装置在数控车床中不能用于( )。

A．交流伺服电机的控制 B．尾架套筒的顶出和退回 C。

主轴高低速的换挡 D．卡盘的夹紧与放松6．( )属于数控机床的辅助装置。

A．润滑装置 B．伺服电机C．立柱 D．床身7．( )不是数控机床的使用特点。

A．精度高 B．工人劳动强度高C．柔性高 D．设备投资高8．数控机床的故障按故障内容分类，可分为( )和电气故障两大类。

A．随机性故障 B．系统故障C．可恢复性故障 D．机械故障9．与数控机床的基本使用条件不符的是( )。

A．无需保护接地 B．地基牢靠，有隔震措施C．稳定的供电电源，有抗干扰措施 D．保证一定的环境温度和湿度10．数控机床几何精度检查时首先应该进行( )。

A．连续空运行试验B．安装水平的检查与调整 C．数控系统功能试验 D．连续切削试验11．数控机床在高速和重负荷条件下工作，机床( )的变形会直接或间接地引起刀具和工件之间的相对位移，从而引起工件的加工误差。

提升数控机床性能的具体措施作者：王彪岑阳来源：《中国科技博览》2013年第24期摘要：数控机床是一种高精度、高效率的自动化机床。

主传动装置应具有很宽的变速范围，并能无级变速；进给传动装置应具有很高的传动精度、灵敏性和稳定性。

本文结合数控机床传动系统的特点特点，对其误差控制进行分析探讨。

关键词：数控机床传动中图分类号：{O311.3}一、传动系统概述数控机床的传动系统，包括主轴运动和进给传动，与普通机床相比，省去了复杂的齿轮变速机构。

数控机床的主传动由主轴电动机、传动系统和主轴部件组成。

数控机床的进给运动由主轴电动机、传动系统、滚珠丝杠螺母机构和导轨组成。

数控机床需要根据数控系统的指令，自动完成对进给速度、主轴转速、刀具运动轨迹以及其他机床辅助技能（如自动换刀，自动冷却）的控制。

它必须利用伺服进给系统代替普通机床的进给系统，并可以通过主轴调速系统实现主轴自动变速。

因此，在机械结构上，数控机床的主轴箱、进给变速箱结构一般非常简单；齿轮、轴类零件、轴承的数量大为减少；电动机可以直接连接主轴和滚珠丝杠，不用齿轮；在使用直线电动机，电主轴的场合，甚至可以不用丝杠、主轴箱。

在操作上，它不像普通机床那样，需要操作者通过手柄进行调整和变速，操作机构比普通机床要简单多，许多机床甚至没有手动机械操作系统。

此外，由于数控机床的大部分辅助动作都可以通过数控系统的辅助技能（M技能）进行控制，因此，常用的操作按钮也较普通机床少。

二、数控机床对机械的基本要求（一）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精刚度。

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。