(8)数控车床的进给传动系统(滚珠丝杠)

1 序言在卧式车床的数控化改造或数控车床的新设计中，滚珠丝杠副作为数控传动系统的关键部件之一，其选型及安装的合理性直接影响到数控车床（以下简称车床）的精度、寿命及性能。

目前国内关于一般滚珠丝杠副的选型计算较为充分，如黄育全针对滚珠丝杠副的选型提出了一个初步成熟的算法。

然而目前车床行业的发展趋于功能专业化，如高速、高精度的要求或大型重载的情况等，此时需要在螺母选择、螺母安装及丝杠支撑形式等方面作针对性选型。

2 滚珠丝杠副的螺母选择2.1 循环方式选择滚珠丝杠副按循环方式的不同分为内循环和外循环，滚珠在循环过程中始终不离开丝杠表面的称为内循环；反之，为外循环。

常见的浮动式、矩阵式结构为内循环，插管式及端块式或端盖式结构为外循环，如图1所示。

a）浮动式b）矩阵式c）插管式d）端块式或端盖式图1 常见滚珠螺母结构形式在相同导程与承载滚珠圈数的情况下，内循环存在无滚珠的滚道区域，故在轴向尺寸上较长；而外循环在轴向尺寸上结构相对紧凑，但滚珠的循环路线需要额外占用螺母的径向区域，即在相同情况下螺母的直径会增大，需要根据车床的具体安装部件的配合尺寸取舍。

值得注意的是，同等条件下，外循环方式的Dn值比内循环方式更大，相同负载工况下能获得更高的寿命。

2.2 预紧方式与预紧力选择为了保证丝杠副在车床上的重复定位精度，需保证滚珠螺母与丝杠之间无间隙，能够根据旋转角度和导程间接测量轴向行程。

此时在滚珠螺母与丝杠之间需维持预紧转矩。

螺母按预紧方式分为双螺母垫片预紧、单螺母增大滚珠直径预紧和单螺母变位导程预紧等。

车床大多数情况受力为单向，即可不考虑对反向间隙的控制，出于对成本及车床安装空间的考虑，推荐使用单螺母，预紧方式可以为增大滚珠直径预紧。

存在反向切削力，但相比正向时要小的多，高精度的应用场景下，可以使用非对称的双螺母预紧方式。

预紧方式仍为垫片式，但法兰螺母与直筒螺母的圈数可以不同；能在不影响正向进给预紧转矩需求的同时降低螺母副长度，如图2所示。

数控编程与加工技术课程测试题（一）一、填空题（每空1分，共20分）1.在数控机床中为Z 轴，其正方向规定。

2. G04 X400表示。

G04 P400表示。

3.建立刀具半径补偿，使用指令或，取消刀具补偿的指令。

使用左刀补的依据是：沿着刀具的方向，判断在的左侧。

4．手动增量方式下以毫米为单位X100代表的单位移动距离为_______。

5．平面选择指令有_______、_______和_______电机。

7．数控机床操作模式中Auto含义是_____、EDIT含义是____、JOG含义是_______。

8．整圆的圆弧切削指令中不能采用来编程。

二、选择题（单选A、B或C、D，每题1分，共10分）1.我国于( )年开始研制数控机床,A) 1930 B)1947 C）1952 D) 19582.数控机床的旋转轴之一A轴是绕（）旋转的轴。

A) X轴 B) Y轴C) Z轴 D) W轴.5.在铣削一个XY平面上的圆弧时，圆弧起点在（30，0），终点在（-30，0），半径为50，圆弧起点到终点的旋转方向为顺时针，则铣削圆弧的指令为（）。

A）G17 G90 G03 X-30 Y0 R50 F50 B）G17 G90 G03 X-300 Y0 R-50 F50 C）G17 G90 G02 X-30 Y0 R-50 F50 D）G18 G90 G02 X30 Y0 R500 F50 6.数控系统中，（）指令在加工过程中是模态的。

A）G04 B）G27 C）G03 D）M007.数控编程时，应首先设定（）。

A）机床原点B）固定参考点C）机床坐标系 D）工件坐标系8．程序段G01G02G03G00X50.0Y70R30F70；中有效的G代码是（）。

A）G00 B）G01 C）G02 D）G039．数控车床的刀架离开工件的方向为其（）的正方向。

A) X轴B）Y轴C）Z轴 D）W轴.三、判断题（每题1分，共10分）1.（）对于增量式的位置反馈系统来说，没有返回参考点功能的数控机床就不能建立机床坐标系。

导读●一、选择题（每题1分，共20分）●二、判断题（每题1分，共10分）●三、填空题（每题1分，共20分）●四、简答题（每题3分，共30分）●五、开放题（每题10分，共20分）数控车床维修应用知识考题一、选择题（每题1分，共20题）1. 数控车床的主轴运行异常可能是以下哪项原因导致的？A. 主轴电机故障B. 主轴轴承磨损C. 润滑系统故障D. 以上都是答案：D2. 数控车床的刀具寿命受哪项因素影响最大？A. 刀具材质B. 加工参数C. 加工环境D. 以上都是答案：D3. 数控车床的控制系统通常采用以下哪种数控方式？A. 开环控制B. 闭环控制C. 半闭环控制D. 以上均可答案：D4. 数控车床的精度受哪项因素影响最小？A. 温度变化B. 工件材质C. 滑轨间隙D. 电机性能答案：B5. 数控车床的伺服电机主要用于控制：A. 主轴旋转速度B. 进给速度和位置C. 冷却系统D. 刀具选择答案：B6. 数控车床的润滑系统故障会导致以下哪种现象？A. 工件加工质量下降B. 轴承过热C. 机床噪声增大D. 以上都是答案：D7. 数控车床的对刀操作是为了：A. 调整刀具位置以确定加工坐标系B. 校准工件表面平整度C. 选择加工路径D. 校正主轴中心答案：A8. 数控车床运行中，刀具断裂的常见原因是：A. 刀具进给速度过高B. 刀具切削深度过大C. 刀具材质不适合加工材料D. 以上都是答案：D9. 数控车床的加工程序采用的语言通常是：A. C语言B. G代码C. PythonD. Java答案：B10. 数控车床主轴运行时振动剧烈可能是由于：A. 主轴电机未对中B. 主轴轴承间隙过大C. 主轴不平衡D. 以上都是答案：D11. 数控车床的切削液主要用于：A. 冷却刀具和工件B. 清理加工废屑C. 减少切削摩擦D. 以上都是答案：D12. 数控车床的常见主轴传动方式是：A. 齿轮传动B. 带传动C. 直接传动D. 以上都是答案：D13. 数控车床滑轨的精度下降主要是由于：A. 滑轨磨损B. 润滑不足C. 长期未保养D. 以上都是答案：D14. 数控车床的定位精度检测一般采用以下哪种设备？A. 游标卡尺B. 光栅尺C. 万能量角器D. 千分表答案：B15. 数控车床的刀库换刀不准确，可能是以下原因：A. 刀具编码错误B. 刀库定位装置故障C. 刀具夹持不紧D. 以上都是答案：D16. 数控车床加工零件尺寸超差的可能原因是：A. 对刀错误B. 加工程序编写错误C. 丝杠间隙过大D. 以上都是答案：D17. 数控车床的冷却系统常见故障是：A. 冷却液不足B. 冷却液泵堵塞C. 冷却液管路漏液D. 以上都是答案：D18. 数控车床的X轴进给异常可能是以下哪项导致的？A. 滑轨润滑不足B. X轴伺服电机故障C. 丝杠螺母磨损D. 以上都是答案：D19. 数控车床加工表面粗糙度过大的原因可能是：A. 刀具磨损B. 主轴运行不平稳C. 加工参数设置不当D. 以上都是答案：D20. 数控车床的断屑性能主要与以下哪个因素有关？A. 切削速度B. 切削深度C. 切削进给率D. 以上都是答案：D二、判断题（10题，每题1分，共10分）1. 数控车床的主轴通常由伺服电机驱动。

电子科技大学22春“机电一体化技术”《数控技术》作业考核题库高频考点版（参考答案）一.综合考核(共50题)1.指令字G96、G97后面的转速的单位分别为()A、m/min，r/minB、r/min，m/minC、m/min，m/minD、r/min，r/min参考答案：A2.滚珠丝杠预紧的目的是()。

A.增加阻尼比，提高抗振性B.提高运动平稳性C.消除轴向间隙和提高传动刚度D.加大摩擦力，使系统能自锁参考答案：C3.编程的一般步骤的第一步是()。

A.制定加工工艺B.计算轨迹点C.编写零件程序D.输入程序参考答案：A4.编制数控铣床程序时，调换铣刀、工件夹紧和松开等属于()，应编入程序。

A.工艺参数B.运动轨迹和方向C.辅助动作D.运动参数5.各类数控铣床均不采用()电机作为主轴驱动电机。

A、直流伺服B、交流伺服C、步进D、交流参考答案：C6.数控机床切削精度检验()，对机床几何精度和定位精度的一项综合检验。

A.又称静态精度检验，是在切削加工条件下B.又称动态精度检验，是在空载条件下C.又称动态精度检验，是在切削加工条件下D.又称静态精度检验，是在空载条件下参考答案：C7.数控机床开机时一般要进行回参考点操作，其目的是()。

A.建立相对坐标系B.建立机床坐标系C.建立工件坐标系D.建立局部坐标系参考答案：B8.滚珠丝杠副消除轴向间隙的目的主要是()。

A.高反向传动精度B.提高使用寿命C.少摩擦力矩D.增大驱动力矩参考答案：A在数控机床验收中，以下的检测属于机床几何精度检查的是()。

A.联接器紧固检查B.箱体调头镗孔同轴度C.回转原点的返回精度D.主轴轴向跳动参考答案：D10.数控机床的组成为：输入输出设备、数控装置、测量反馈装置和机床本体和()A、伺服系统B、交换系统C、加工系统D、辅助系统参考答案：A11.数控编程指令G42代表()。

A.刀具半径左补偿B.刀具半径右补偿C.刀具半径补偿撤销D.刀具半径上补偿参考答案：B12.为了保证数控机床能满足不同的工艺要求，并能够获得最佳切削速度，主传动系统的要求是()。

图书分类号：密级：毕业设计(论文) 数控车床进给系统机械传动结构的设计MECANICAL STRUCTURE DESIGN OF CNC LATHE FEED DERIVE SYSTEM学生姓名学院名称专业名称指导教师20**年5月27日摘要数控车床进给系统是指能分别沿着X 向和Y向做进给运动的系统，是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵—横向进刀机构、数控铣床和数控钻床的X-Y工作台、激光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。

模块化的X-Y数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。

其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在X、Y方向的直线移动。

导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均以标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。

控制系统根据需要，可以选取用标准的工作控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。

该设计从确定小型数控车床的方案入手，设计进给系统的装配图和主要零件图。

确定数控车床数控系统后，详细论述进给传动系统各组成部分，以及各部分的计算和选用。

关键词：数控车床; 进给系统; 装配图; 零件图AbstractThe design starts with identifying the program of small CNC lathe, and begins to design the system assembly drawing and the main part drawing. After identifying CNC lathe system, discuss the various components of the feed drive system in detail, as well as part of the calculation and selection. The design uses a top-down design method, starting from the overall structure, then the components of the design. In the design, full use of standardization, serialization, universal, increase interoperability easy for maintenance. And improve production efficiency to meet the needs of different users.Control systems for small CNC lathes which the project develops and designs, with small size、small footprint、compact、technically advanced、high productivity and strong practicability. It is suitable for small batch processing of small parts, small enterprises, electronic components manufacturing enterprises and individual enterprises, the ideal processing equipment. It can also be used for high secondary school, technical school of electrical and mechanical specialty CNC practice, experimental teaching.Keywords:CNC Lathe Feeding System Assembly Drawing Parts Drawing目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1序言 (1)1.2设计主要任务 (2)2 进给系统设计 (3)2.1总体方案设计 (3)2.1.1 概述 (3)2.1.2 机械系统设计 (3)2.2伺服电机设计 (5)2.2.1 伺服电机概述 (5)2.2.2 伺服电机选择 (6)2.3滚珠丝杠副介绍 (9)2.3.1 滚珠丝杠副概述 (9)2.3.2 滚珠丝杠副特点 (10)2.3.3 滚珠丝杠副结构 (11)2.4滚珠丝杠副设计 (12)2.4.1 设计滚珠丝杠副原理 (12)2.4.2滚珠丝杠副选择 (13)2.4.3 滚珠丝杠副预紧 (14)2.4.4滚珠丝杠副校核 (14)2.5滚珠丝杠副密封与润滑 (16)2.6滚轴丝杠副支撑选择及轴承选用 (17)2.6.1 支撑方式选择 (17)2.6.2 轴承选择 (18)2.6.3 轴承配合与润滑 (19)2.7联轴器简介 (20)2.8联轴器基本要求 (21)2.9联轴器选择 (21)2.10联轴器校核 (23)2.10.1 转矩校核 (23)2.10.2 销抗剪强度校核 (23)3 导轨设计 (24)3.1导轨概述 (24)3.2导轨分类 (24)3.3导轨选型与长度计算 (24)3.4导轨副技术要求 (25)3.5导轨的间隙调整 (26)4 防护罩设计 (28)4.1基本要求 (28)4.2选择设计 (28)4.3其他设计 (29)4.3.1 基本要求 (29)4.3.2 支撑架设计 (30)总结 (31)致谢 (31)参考文献 (33)1 绪论1.1 序言数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，是现代化工业生产中一门新型的，发展十分迅速的高新技术。

图8-8 滚珠丝杠副的4种安装方式1-电动机2-弹性联轴器3-轴承4-滚珠丝杠5-滚珠丝杠螺母6-同步带轮7-弹性胀紧套8-锁紧螺钉滚珠丝杠副按预加负载形式分，可分为单螺母无预紧、单螺母变位导程预紧、单螺母加大钢球径向预紧、双螺母垫片预紧、双螺母差齿预紧、双螺母螺纹预紧。

数控机床上常用双螺母垫片式预紧，其预紧力一般为轴向载荷的1/3。

滚珠丝杠副与滑动丝杠螺母副比较有很多优点：传动效率高、灵敏度高、传动平稳：磨损小、寿命长；可消除轴向间隙，提高轴向刚度等。

滚珠丝杠螺母传动广泛应用于中小型数控机床的进给传动系统。

在重型数控机床的短行程(6m以下)进给系统中也常被采用。

1．滚珠丝杠副的安装数控机床的进给系统要获得较高的传动刚度，除了加强滚珠丝杠螺母本身的刚度之外，滚珠丝杠正确的安装及其支承的结构刚度也是不可忽视的因素。

螺母座及支承座都应具有足够的刚度和精度。

通常都适当加大和机床结合部件的接触面积，以提高螺母座的局部刚度和接触强度，新设计的机床在工艺条件允许时常常把螺母座或支承座与机床本体做成整体来增大刚度。

为了提高支承的轴向刚度，选择适当的滚动轴承也是十分重要的。

国内目前主要采用两种组合方式。

一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。

另一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。

近年来国内外的轴承生产厂家已生产出一种滚珠丝杠专用轴承，这是一种能够承受很大轴向力的特殊向心推力球轴承，与一般的向心推力球轴承相比，接触角增大到60º，增加了滚珠的数目并相应减小滚珠的直径。

这种新结构的轴承比一般轴承的轴向刚度提高了两倍以上，而且使用极为方便，产品成对出售，而且在出厂时已经选配好内外环的厚度，装配时只要用螺母和端盖将内环和外环压紧，就能获得出厂时已经调整好的预紧力。

滚珠丝杠副安装方式通常有以下几种：(1)双推一自由方式如图8-8a所示，丝杠一端固定，端自由。