数控机床进给系统，必须对进给运动的位置和运动的速度两方面同时实现精确控制。

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1 数控机床进给传动系统的作用:根据数控系统传来的指令信息，进行放大以后控制执行部件的运动。它不仅控制进给运动的速度，同时还要精确控制刀具相对于工件的移动位置和轨迹。
数控机床进给系统，必须对进给运动的位置和运动的速度两方面同时实现精确控制。 一个典型的数控机床闭环控制的进给传动系统，通常由位置比较、放大元件、驱动单元、机械传动装置和检测反馈元件等几部分组成。进给传动元件的作用和要求见表4—1。

2 第一节 进给传动系统概述 第二节 典型进给传动装置 第三节 其他进给传动装置 第四节 导轨装调与维修 第五节 常用检测装置的装调与维修

3 第一节 进给传动系统概述 5.响应速度要快 1.摩擦阻力小 2.不受运动惯量影响 6.无间隙传动 3.传动精度与定位精度高
第一节 进给传动系统概述 为确保数控机床的加工精度和工作平稳性等，对进给传动系统要求如下。 5.响应速度要快 1.摩擦阻力小 2.不受运动惯量影响 6.无间隙传动 3.传动精度与定位精度高 7.稳定性好、寿命长 4.进给调速范围宽 8.使用维护方便

4 1.摩擦阻力小 2.不受运动惯量影响 3.传动精度与定位精度高 4.进给调速范围宽
在数控机床进给系统中，普遍采用滚珠丝杠螺母副、静压丝杠螺母副；滚动导轨、静压导轨和塑料导轨。 2.不受运动惯量影响 3.传动精度与定位精度高 4.进给调速范围宽 工作进给速度范围可达3～60000mm/min(调速范围1:2000)。

5 5.响应速度要快 6.无间隙传动 7.稳定性好、寿命长 8.使用维护方便
快响应特性是指进给系统对指令输入信号的响应速度及瞬态过程结束的迅速程度，即跟踪指令信号的响应要快； 6.无间隙传动 进给系统的传动间隙一般指反向间隙，即反向死区误差。 7.稳定性好、寿命长 稳定性是伺服进给系统能够正常工作的最基本的条件 。 8.使用维护方便

6 一、联轴器连接式 联轴器是用来连接进给机构的两根轴使之一起回转，以传递扭矩和运动的一种装置。机器运转时，被连接的两轴不能分离，只有停车后，将联轴器拆开，两轴才能脱开。 1. 联轴器分类 目前联轴器的类型繁多，有液压式、电磁式和机械式；而机械式联轴器是应用最广泛的一种，它借助于机械构件相互的机械作用力来传递扭矩。

7 机械式联轴器大致可作如下划分： 固定式——套筒联轴器、凸缘联轴器 及夹壳联轴器等 刚性 可移式——齿轮联轴器、十字滑块联轴器及万向联轴器等 机械式 金属弹性联轴器——簧片联轴器、膜片联轴器、波形管联轴器等 弹性 非金属弹性联轴器——轮胎式联轴器、整圈橡胶联轴器及橡胶块联轴器等

8 (1)套筒联轴器 套筒联轴器由连接两轴轴端的套筒和联接套筒与轴的联接件(键或销钉)所组成，一般当轴端直径d≤80mm时，套筒用35或45钢制造；d＞80mm时，可用强度较高的铸铁制造。 键连接 销钉连接 套筒联轴器

9 齿轮减速式(电动机通过减速器与丝杠联接)
套筒联轴器构造简单，径向尺寸小，但其装拆困难(轴需作轴向移动)且要求两轴严格对中,不允许有径向及角度偏差，因此使用上受到一定限制。 1-丝杠 2-套筒联轴器 3、7-锥销 4-螺母 5-垫圈 6-支架 8-支承架 9-减速器 10-步进电机(JBF) 齿轮减速式(电动机通过减速器与丝杠联接)

10 凸缘式联轴器是把两个带有凸缘的半联轴器分别与两轴连接，然后用螺栓把两个半联轴器连成一体，以传递动力和扭矩。
(2)凸缘式联轴器 凸缘式联轴器是把两个带有凸缘的半联轴器分别与两轴连接，然后用螺栓把两个半联轴器连成一体，以传递动力和扭矩。 凸缘式联轴器

11 凸缘式联轴器的材料可用HT250或碳钢，重载时或圆周速度大于30m／s时应用铸钢或锻钢。
凸缘式联轴器的主要缺点：对于所连接的两轴的对中性要求很高，当两辆问有位移与倾斜存在时，就在机件内引起附加载荷，使工作情况恶化。 凸缘式联轴器的优点：其构造简单、成本低以及可传递较大扭矩，故当转速低、无冲击、轴的刚性大以及对中性较好时亦常采用。

12 (3)弹性联轴器 锥环联轴器的结构 锥环联轴器的实物 弹性（无键锥环）联轴器 1—丝杠 2—螺钉 3—端盖 4—锥环 5—电动机轴
6—联轴器 7—弹簧片 锥环联轴器的结构 锥环联轴器的实物 弹性（无键锥环）联轴器

13 外锥环 内锥环 成对锥环 锥环

14 安全联轴器的作用是在进给过程中当进给力过大或滑板移动过载时，为了避免整个运动传动机构的零件损坏，安全联轴器动作，终止运动的传递。
(4)安全联轴器 TND360数控车床的纵向滑板的传动系统图。 安全联轴器的作用是在进给过程中当进给力过大或滑板移动过载时，为了避免整个运动传动机构的零件损坏，安全联轴器动作，终止运动的传递。 安全联轴器

15 2. 联轴器维护 1)及时清理联轴器上的灰尘切屑等；及时润滑联轴器上需要润滑的部位。 2)定期检查联轴器、锥套上螺钉有无松动现象。
3)联轴器件的防： 高速旋转而又突出于轴外的法兰盘、键、销及连接螺栓等都是危险因素，常会绞缠衣服对人造成伤害。为此要采用沉头螺钉、不带突出部分的安全联轴器及筒形防护罩等措施，以保证安全传动。

16 3. 联轴器松动的调整 (1)刚性联轴器 1)采用特制的小头带螺纹的圆锥销，用螺母加弹性垫圈锁紧，防止圆锥销因快速转换而引起的松动。
2)采用两只一大一小的弹性销取代圆锥销连接，能很好地解决圆锥销松动问题，结构紧凑，装配也十分方便。 (2)弹性联接器 设法锁紧联轴器的弹性锥形套，若锥形套过松，可将锥形套轴向切开一条缝，拧紧两端的螺钉后，就能彻底消除故障。

17 4. 联轴器的拆卸与装配 弹性（无键锥环）联轴器结构图 l—圆盘 2—O型圈 3—螺栓 4—锥环 5—轴套 6—轴

18 (1)拆卸 1) 次序逐渐松开螺栓3，开始时不要超过四分之一圈，以免圆盘1偏歪、卡住。松开后的螺栓3仍留在圆盘上，不要卸下。 2)把轴套5与圆盘组件一起从轴6上卸下。 3)从轴套5上取下圆盘组件。 (2)装配 装配前，锥环4与圆盘1之间一般不需要清洗，如发现脏，应清洗并加润滑脂和更换O型圈。装配顺序如下： 1)轻轻拧紧三个相隔120°的螺栓3，保持两盘平行，在三处检查两盘间距离。拧紧力的大小以锥环4在两盘上不转动即可，力过大会使锥环4变形。

19 2)在轴套5外表面涂上润滑脂，把圆盘组件装配到轴套5上，此时仍不要拧紧螺栓。
3)去除轴6与轴套5内孔的油污和杂质，把装好的轴套组件装配到轴6上。 4)次序逐个地、逐渐地拧紧螺栓3，最后用限力扳手拧，保持两圆盘1平行。如此反复多次拧紧，直到全部螺栓达到规定的转矩。转矩值标记在圆盘1的端面上。

20 例4—1电动机联轴器松动的故障维修 故障现象:某半闭环控制数控车床运行时，被加工零件径向尺寸呈忽大忽小的变化。 故障分析：检查控制系统及加工程序均正常，进一步检查传动链，发现伺服电动机与丝杠连接处的联轴器紧固螺钉松动，使电动机与丝杠产生相对运动。由于机床是半闭环控制，机械传动部分误差无法得到修正，从而导致零件尺寸不稳定。 故障处理：紧固电动机与丝杠联轴器紧固螺钉后，故障排除。

21 二、直联式 1. 结构 2. 键连接间隙补偿机构 直联式(采用键连接的形式)不仅可简化结构，减小噪声，而且能消除传动间隙，提高刚度。
1. 结构 如图4—10所示为同步带式 2. 键连接间隙补偿机构 双键连接结构 楔形销键连接结构 键连接间隙的消除方法

22 三、齿轮连接式 1. 直齿圆柱齿轮传动副 (1)偏心套调整法 1—电动机 2—偏心套 偏心套式消除间隙结构

23 (2)锥度齿轮调整法 以上两种方法的特点是结构简单，能传递较大扭矩，传动刚度较好，但齿侧间隙调整后不能自动补偿，又称为刚性调整法。
锥度齿轮的消除间隙结构 l、2—齿轮 3—垫片

24 (3)双片齿轮错齿调整法 双片齿轮周向弹簧错齿消隙结构 1、2—薄齿轮 3、8—凸耳或短柱 4—弹簧 5、6—螺母 7—螺钉

25 2. 斜齿圆柱齿轮传动副 (1)轴向垫片调整法 斜齿轮垫片调整法 1、2—薄片齿轮 3—垫片 4—宽齿轮

26 (2)轴向压簧调整法 斜齿轮轴向压簧错齿消隙结构 1、2—薄片斜齿轮 3—弹簧 4—宽齿轮 5—螺母

27 3. 锥齿轮传动副 (1)轴向压簧调整法 1、2—锥齿 3—压簧 4—螺母 5—传动轴 锥齿轮轴向压簧调整法

28 (2) 周向弹簧调整法 1、2—锥齿轮 3—镶块 4—弹簧 5—螺钉 6—凸爪 锥齿轮周向弹簧调整法

29 四、进给传动系统的维护 每次操作机床前都要先检查润滑油箱里的油是否在使用范围内，如果低于最低油位，需加油后方可操作机床。 加润滑油

30 进给系统的维护

31 操作结束时，要及时清扫工作台、导轨防护罩上的铁屑。
图4—88进给系统的维护 清除铁屑

32 每月检查并及时对加工中心各轴行程开关进行清洁，保持其灵敏度。
行程开关的维护

33 第二节 典型进给传动装置 一、滚珠丝杠螺母副 1.工作原理 滚珠丝杠螺母副是直线运动与回转运动能相互转换的传动装置。
第二节 典型进给传动装置 一、滚珠丝杠螺母副 滚珠丝杠螺母副是直线运动与回转运动能相互转换的传动装置。 1.工作原理 滚珠丝杠螺母副的结构原理 1—螺母 2—滚珠 3—丝杠 4—滚珠回路管道

34 2.滚珠丝杠副的特点 (1)传动效率高，摩擦损失小。滚珠丝杠副的传动效率η=0.92～0.96， (2)定位精度高，刚度好。
(3)运动平稳，无爬行现象，传动精度高。 (4)有可逆性，即丝杠和螺母都可以作为主动件。 (5)磨损小，使用寿命长 (6)制造工艺复杂。 (7)不能自锁。

35 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 始终与丝杠保持接触的称内循环。
内循环均采用反向器实现滚珠循环，反向器有两种型式：圆柱凸键反向器、扁圆镶块反向器。

36 4.滚珠丝杠螺母副间隙的调整 (1)双螺母消隙 常用的双螺母丝杠消除间隙方法有： 1)垫片调隙式 2)螺纹调整式 3)齿差调隙式 垫片调隙式

37 1、7—螺母 2—返向器 3—钢球 4—螺杆 5—垫圈 6—圆螺母
螺纹调整式的滚珠丝杠螺母副 1、7—螺母 2—返向器 3—钢球 4—螺杆 5—垫圈 6—圆螺母

38 齿差调隙式

39 (2)单螺母消隙 1)单螺母变位螺距预加负荷 单螺母螺距预加负荷

40 单螺母结构不仅具有很好的性能价格比，而且间隙的调整和预紧极为方便。
2)单螺母螺钉预紧 单螺母结构不仅具有很好的性能价格比，而且间隙的调整和预紧极为方便。 单螺母螺钉预紧 (3)国产滚珠丝杠螺母副的预紧方式:如表4—2所示

41 5.常用滚珠丝杠结构 6.滚珠丝杠的支承与制动 常用滚珠丝杠结构见表4-3。 (1)支承方式 滚珠丝杠在机床上的安装支承方式有以下几种：
滚珠丝杠在机床上的支承方式

42 接触角60°的角接触球轴承

43 (2)制动方式 1)制动方式 ①用具有刹车作用的制动电动机； ②在传动链中配置逆转效率低的高减速比系统，如齿轮、蜗杆减速器等。此法系靠摩擦损失达到制动目的，故不经济； ③采用超越离合器。 ④采用摩擦离合器 2)制动结构

44 1、7-支座 2-轴 3、6-推力轴承和滚针轴承 4-调整套 5-静圈
7.滚珠丝杠的预拉伸 丝杠的预拉伸 1、7-支座　2-轴　3、6-推力轴承和滚针轴承　4-调整套　5-静圈 8-螺母　9-压盖

45 带中空强冷的滚珠丝杠传动图

46 8.滚球丝杠的安装 注意以下事项： （1）丝杠的轴线必须和与之配套导轨的轴线平行，机床的两端轴承座与螺母座必须三点成一线。
（2）安装螺母时，尽量靠近支撑轴承。 （3）同时安装支撑轴承时，尽量靠近螺母安装部位。 （4）滚珠丝杠安装到机床时，请不要把螺母从丝杠轴上卸下来。如必须卸下来时要使用辅助套，螺母装卸时应注意以下几点：

47 ①辅助套外径应小于丝杠底径0.1～0.2mm。 ②辅助套在使用中必须靠紧丝杠螺纹轴肩。 ③卸装时，不可使用过大力以免螺母损坏。 ④装入安装孔时要避免撞击和偏心。 滚球丝杠的安装步骤如表4—4所示。

48 滚珠丝杠副安装到时机床时，请不要把螺母从丝杠上拆下来。但在必须把螺母卸下来的场合时，要使用比丝杠底径小0.2～0.3mm安装辅助套筒。

49 9.滚珠丝杠螺母副的维护 (1)防护罩防护 防护套(防护罩防护)系列 螺旋弹簧钢带套管防护

50 (2)密封圈防护 密封圈防护

51 10.滚珠丝杠副的润滑 润滑剂可分为润滑油和润滑脂两大类。润滑油为一般机油或90～180号透平油、140号或N15主轴油，而润滑脂一般采用锂基润滑脂。 11.滚珠丝杠副的使用 滚珠丝杠副在使用时应注意： 滚珠螺母应在有效行程内运动，必要时在行程两端配置限位；

52 滚珠丝杠副在用于垂直方向传动时，如部件重量未加平衡，必须防止传动停止或电机失电后，因部件自重而产生的逆传动；
滚珠丝杠副正常工作环境温度范围为±60℃。

53 数控铣床X向进给机构 1-滑座 2-十字滑台 3-工作台 4-螺母座 5-滚珠丝杠副螺母
1-滑座 2-十字滑台 3-工作台 4-螺母座 5-滚珠丝杠副螺母 6-滚珠丝杠 7-防护罩 8、9-同步齿形带副 10-联轴器 1l-电动机座 12、13、14-轴承组c-垫铁(镶条)

54 二、静压丝杠螺母副 1.工作特点和应用 (1)静压丝杠的主要优点: 1)摩擦因数小，仅为0.0005。
2)因油膜层大大减小反向时的传动问隙。 3)提高机床的加工精度和表面粗糙度。 4)丝杠的传动误差可比丝杠本身的制造误差还小。 5)提高供油压力即可提高承载能力。 (2)静压丝杠的不足: 1)需增加一套供油系统,对油液的清洁程度要求较高。 2)有时需考虑必要的安全措施，

55 2.工作原理 静压丝杠螺母副是在丝杠和螺母的螺旋面之间通入压力油，使其间保持一定厚度、一定刚度的压力油膜，因而丝杠和螺母之间为纯液体摩擦的传动副。 静压丝杠螺母副工作原理

56 安装图 结构图 静压丝杠螺母副

57 平衡条件近似地表示为： F=(p1-p2)AnZ 式中: A—单个油腔在丝杠轴线垂直面内的有效承载面积； n—每扣螺纹单侧油腔数； Z—螺母的有效扣数。

58 3.结构 静压丝杠副结构设计主要是螺母部分的结构设计。 静压丝杠螺母副装配图 1—螺母 2—接压力表油孔 3、5、12—进油孔 4—螺母座
6—油塞 7—节流器 8—丝杠 9—螺钉 10—回油槽 11—油腔 13—进油槽 静压丝杠螺母副装配图

59 三、丝杠副的故障诊断 2.丝杠副的故障诊断与排除实例 1.丝杠副的故障诊断 滚珠丝杠副故障诊断的方法。 例4—2 位置偏差过大的故障排除
例4—2 位置偏差过大的故障排除 例4—3 加工尺寸不稳定的故障排除 例4—4 加工尺寸存在不规则的偏差的故障排除 例4—5～例4—6 位移过程中产生机械抖动的故障排除 例4—7 丝杠窜动引起的故障维修

60 例4—2 位置偏差过大的故障排除 故障现象：某卧式加工中心出现ALM42l报警，即Y轴移动中的位置偏差量大于设定值而报警。 分析及处理过程：该加工中心使用FANUC 0M数控系统，采用闭环控制。伺服电动机和滚珠丝杠通过联轴器直接联接。根据该机床控制原理及机床传动联接方式，初步判断出现ALM421报警的原因是Y轴联轴器不良。 故障排除：对Y轴传动系统进行检查，发现联轴器中的胀紧套与丝杠联接松动，紧定Y轴传动系统中所有的紧定螺钉后，故障消除。

61 例4—3 加工尺寸不稳定的故障排除 故障现象：某加工中心运行九个月后，发生Z轴方向加工尺寸不稳定，尺寸超差且无规律，CRT及伺服放大器无任何报警显示。 分析及处理过程：该加工中心采用三菱M3系统，交流伺服电动机与滚珠丝杠通过联轴器直接联接。根据故障现象分析故障原因可能是联轴器联接螺钉松动，导致联轴器与滚珠丝杠或伺服电动机间产生滑动。 故障排除：对Z轴联轴器联接进行检查，发现联轴器的6只紧定螺钉都出现松动。紧固螺钉后，故障排除。

62 例4—4 加工尺寸存在不规则的偏差的故障排除 故障现象:由龙门数控铣削中心加工的零件，在检验中发现工件Y轴方向的实际尺寸与程序编制的理论数据存在不规则的偏差。 分析及处理过程： (1)故障分析 1)检查Y轴有关位置参数，发现反向间隙、夹紧允差等均在要求范围内，故可排除由于参数设置不当引起故障的因素。 2)检查Y轴进给传动链。 3)具体检测

63 龙门数控铣削中心Y轴进给传动图 l—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—弹性胀紧套 7—锁紧螺钉
3—轴承 —滚珠丝杠 5—滚珠丝杠螺母 6—弹性胀紧套 7—锁紧螺钉 8—工作盒 龙门数控铣削中心Y轴进给传动图

64 安装千分表示意图 1—主轴 2—滚珠丝杠 3—滚珠 4—千分表

65 (2)故障处理 1)在日常维护中要注意对进给传动链的检查。 2)根据传动链的结构形式，采用分步检查的方法，排除可能引起故障的因素，最终确定故障部位。 3)通过对加工零件的检测，随时检测数控机床的动态精度，以决定是否对数控机床的机械装置进行调整。

66 例4—5 位移过程中产生机械抖动的故障排除 故障现象：某加工中心运行时，工作台Y轴方向位移过程中产生明显的机械抖动故障，故障发生时系统不报警。 分析及处理过程：由于故障发生在Y轴方向，故可以采用交换法判断故障部位。通过交换伺服控制单元，故障没有转移，故故障部位应在Y轴伺服电动机与丝杠传动链一侧。 故障排除：换上新的同型号规格的轴承后故障排除。

67 例4—6 位移过程中产生机械抖动的故障排除 故障现象：某加工中心运行时，工作台X轴方向位移过程中产生明显的机械抖动故障，故障发生时系统不报警。 分析及处理过程：可折卸电动机与滚珠丝杠之间的弹性联轴器，单独通电检查电动机。 故障排除：折下滚珠丝杠螺母，发现螺母内的反向器处有脏物和小铁屑，因此钢球流动不畅，时有卡死现象。经过认真请洗和修理，重新装好，故障排除。

68 例4—7 丝杠窜动引起的故障维修 故障现象：TH6380卧式加工中心，启动液压后，手动运行Y轴时，液压自动中断，CRT显示报警，驱动失效，其他各轴正常。 分析及处理过程：该故障涉及电气、机械、液压等部分。任一环节有问题均可导致驱动失效。 故障排除：电动机空走若干个脉冲后光栅尺无任何反馈信号，则数控系统必报警，导致驱动失效，机床不能运行。拧好紧固螺母，滚珠丝杠不再窜动，则故障排除，

69 第三节 其他进给传动装置 一、齿轮齿条传动 1.消除间隙方法 双齿轮消除间隙原理 齿轮齿条传动的齿侧隙消除
第三节 其他进给传动装置 一、齿轮齿条传动 1.消除间隙方法 双齿轮消除间隙原理 齿轮齿条传动的齿侧隙消除 1、2、3—轴4、5—直齿轮 1、2、3、5、6—齿轮4—加载装置7—齿条

70 2.滚珠丝杠副的特点 (1)传动效率高，摩擦损失小。滚珠丝杠副的传动效率η=0.92～0.96， (2)定位精度高，刚度好。
(3)运动平稳，无爬行现象，传动精度高。 (4)有可逆性，即丝杠和螺母都可以作为主动件。 (5)磨损小，使用寿命长 (6)制造工艺复杂。 (7)不能自锁。

71 2.应用实例 (1)传动原理 XKB—2320型数控龙门铣床 龙门纵向传动结构图 (2)反向间隙和预载力的调整
1)通过离合器3和4进行粗调； 2)调整滚轮20与消除间隙板21之间的接触压力。

72 二、双导程蜗杆蜗轮传动 1.双导程蜗杆—蜗轮副的工作原理 双导程蜗杆齿形

73 2.双导程蜗轮副的间隙调整结构 数控回转工作台 1—轴承 2—蜗杆 3—轴承 4—压块 5—螺钉 6—螺母 7—调整套 8—蜗轮

74 3.双导程蜗杆—蜗轮副的特点 （1）啮合间隙可调整得很小，根据实际经验，侧隙调整可以小至0.01mm～0.015mm。
（2）双导程蜗轮副是用蜗杆轴向移动来调整啮合侧隙的，不会改变它们的中心距 （3）双导程蜗杆是用修磨调整环来控制调整量，调整准确，方便可靠。 （4）双导程蜗轮副的蜗杆支承直接做在支座上，只需保证支承中心线与蜗轮中截面重合，中心距公差可略微放宽。

75 4.双导程渐开线蜗杆齿轮传动 双导程渐开线蜗杆齿轮传动副的本质是一对渐开线螺旋齿轮传动副。 优点：
（1）制造方便，不需要制造高精度的专用蜗轮滚刀； （2）蜗杆和斜齿轮都可采用硬齿面，最后用磨齿方法可得到高精度； （3）由于渐开线齿轮传动、齿面间是点接触，所以承载能力不高。 因此，双导程渐开线蜗杆齿轮副仅适用于负载不大的精密数控装置中。

76 三、静压蜗杆蜗轮条传动 1.工作原理 蜗杆—蜗轮条传动机构 1—蜗轮条 2—蜗杆

77 1—油箱 2—滤油器 3—液压表 4—电动机 5—溢流阀 6—粗滤油器
液体静压蜗杆—蜗轮条工作原理 1—油箱 2—滤油器 3—液压表 4—电动机 5—溢流阀 6—粗滤油器 7—精滤油器 8—压力表 9—压力继电器 10—节流器

78 2.传动方式 1)蜗杆箱固定 蜗杆箱固定式 1—蜗轮条 2—联轴器 3—进给箱 4—伺服电动机 5—蜗杆

79 2)蜗轮条固定 蜗杆箱移动式 1—蜗杆 2—蜗母条 3—进给箱 4—伺服电动机 5—蜗杆箱 6—变速齿轮

80 四、直线电动机 直线电动机进给系统外观 1—导轨 2—次线 3—初级 4—检测系统

81 1.工作原理 a)旋转电动机 b)直线电动机 旋转电动机展平为直线电动机的过程

82 短初级 短次级 直线电动机的形式

83 2.直线电机的维护 (1)直线电机的热保护 1)初级绕组的主冷却 2)次级绕组的精密冷却 3)直线电机的隔热 (2)直线电机的防磁
直线电机的磁场是敞开的，必须采取防磁措施直线电机所用的防磁盖板需用不锈钢，对加工区的防护罩壳要求设计得更加坚固、可靠，有时甚至要求罩壳的开关需与机床工作互锁等。

84 直线电机的冷却 1-运动部件 2-铝板式冷却器 3-内部主冷却回路 4-次级绝缘层
5-次级冷却回路 6-固定部件 7-次级 8-初级 9-初级绝缘层 10-外部精冷回路

85 第四节 导轨装调与维修 导轨主要用来支承和引导运动部件沿一定的轨道运动。
第四节 导轨装调与维修 导轨主要用来支承和引导运动部件沿一定的轨道运动。 在导轨副中，运动的一方叫做动导轨，不动的一方叫做支承导轨。动导轨相对于支承导轨的运动，通常是直线运动或回转运动。

86 一、导轨简介 1.对导轨的要求 2.导轨的基本类型及特点 导轨 运动轨迹 直线运动导轨 圆运动导轨 工作性质 运动导轨 调整导轨 受力情况
开式导轨 闭式导轨 两轨道面摩擦性质 滑动导轨 滚动导轨 (1)导向精度高 (2)耐磨性好及寿命长 (3)足够的刚度 (4)低速运动的平稳性 (5)工艺性好

87 二、塑料导轨 1.塑料导轨的种类 塑料导轨也称为镶粘塑料导轨。
优点：摩擦因数小，且动、静摩擦因数差很小，能防止低速爬行现象；耐磨性，抗撕伤能力强；加工性和化学稳定性好，工艺简单，成本低，并有良好的自润滑性和抗震性。 (1)贴塑导轨：导轨摩擦因数低、耐磨性、减振性、工艺性均好，广泛应用于中小型数控机床。 (2)注塑导轨：适用于大型和重型机床。

88 2.贴塑导轨的装配工艺 装配工艺包括：(1)表面处理(2)粘接剂(3)粘接工艺(4)制作油槽(5)精加工 软带应用部位

89 贴塑导轨的粘接

90 油槽形状

91 3.注塑导轨的装配工艺 注塑涂层材料是由以环氧树脂为基材的填有某些填料的糊状混合物和环氧树脂组合而成。 (1)预加工 导轨的预加工形式

92 (2)注塑装配工艺过程 1)用脱模剂涂敷支承导轨面 7)注塑 8)固化 2)清洗被涂层导轨表面 9)清理注塑器具 3)粘贴密封条 4)翻转被注塑导轨并安放在支承导轨上 11)清除橡皮密封条 5)调整注塑夹具 12)修补涂层导轨面 6)搅拌注塑材料 13)手工刮研

93 2)清洗被涂层导轨表面 密封方式的截面 1—涂层2—支承边3—橡皮条

94 7)注塑： 1—导轨 2—压板 3—密封条 4—螺钉 5—注塑夹具 6—调整螺钉 7—百分表 8—溜板 溜板注塑调整示意图

95 为了保证注塑导轨的质量，根据不同的导轨长度对涂层的厚度(不包括齿槽)按表4—7所列进行选择。
压注器 倒入示意图 1—手把 2—丝杠 3—后盖 4—贮料筒 5—活塞 6—前盖 7—接头 为了保证注塑导轨的质量，根据不同的导轨长度对涂层的厚度(不包括齿槽)按表4—7所列进行选择。

96 手磨工具磨制油槽 纸质油槽模板 1—直尺 2—手动磨具 3—油槽

97 三、动压导轨 动压导轨的油腔 1—开式油腔 2—闭式油腔

98 四、静压导轨 1.液体静压导轨 (1)工作原理 1、4—滤油器 2—液压泵 3—溢流阀 5—节流器 6—运动导轨 7—静止导轨 8—油箱

99 (2)静压导轨的结构 1)开式静压导轨的结构 开式静压导轨 l-工作台 2-油封面 3-油腔 4-导轨座

100 2)闭式静压导轨 A-进油 B-出油 闭式静压导轨 a)在床身一条导轨两侧 b)在床身两导轨内侧 c)在床身两条导轨上下和一条导轨两侧
d)在床身呈三个方向分布 e)回转运动闭式静压导轨结构

101 (3)静压导轨的装配与调整 1-床身主导轨面 2-侧导轨面 3-下导轨面 4-平镶条 5、6-斜镶条 7-油池 FB260型机床立柱静压导轨

102 2.气体静压导轨 气体静压导轨是利用恒定压力的空气膜，使运动部件之间形成均匀分离，以得到高精度的运动。
优点：摩擦因素小，不易引起发热变形。承载能力小。 应用：负荷不大的场合，如数控坐标磨床和三坐标测量机。

103 五、滚动导轨 1.滚动导轨的特点 ①-伺服电机 ②-联轴器 ③-滚动导轨 ④-润滑油管 ⑤-滚珠丝杠 滚动导轨

104 优点： 1.滚动导轨摩擦因数小(μ=0.0025～0.005)，动、静摩擦因数很接近，且不受运动速度变化的影响，因面运动轻便灵活，所需驱动功率小； 2.摩擦发热少、磨损小、精度保持性好； 3.低速运动时，不易出现爬行现象，定位精度高； 4.滚动导轨可以预紧，显著提高了刚度。 适用于要求移动部件运动平稳、灵敏，以及实现精密定位的场合，在数控机床上得到了广泛的应用。 缺点： 结构较复杂、制造较困难、成本较高。滚动导轨对脏物较敏感，必须要有良好的防护装置。

105 2.滚动导轨的种类 开式 载荷变化较小，颠覆力矩较小。 负荷变化 闭式 载荷变化较大，颠覆力矩较大。 滚珠导轨 滚动体种类 滚动导轨
滚柱导轨 滚针导轨 滚动体循环式 滚动体运动 滚动体不循环式

106 1-调节螺钉 2-锁紧螺母 3-镶钢导轨 4-滚动体 5-镶钢导轨 6-保持架
滚珠导轨结构 十字交叉滚柱导轨 滚柱导轨结构 滚动导轨 1-调节螺钉 2-锁紧螺母 3-镶钢导轨 4-滚动体 5-镶钢导轨 6-保持架

107 滚动体循环式的滚动导轨(滚动导轨支承） 1-滚动体 2-支承体 3-返回滚道

108 3.滚动导轨的结构形式 (1)滚动导轨块 1—防护板 2—端盖 3—滚柱 4—导向片 5—保持器 6—本体 滚动导轨块

109 直线滚动导轨由专业生产厂家生产，又称单元直线滚动导轨。
(2)直线滚动导轨 直线滚动导轨由专业生产厂家生产，又称单元直线滚动导轨。 直线滚动导轨

110 TBA—UU型滚动导轨副 1—保持器 2—压紧圈 3—支承块 4—密封板 5—承载钢珠列 6—反向钢珠列 7—加油嘴 8—侧板 9—导轨

111 带阻尼器的滚动直线导轨副 1—导轨条 2—循环滚柱滑座 3—抗振阻尼滑座

112 1-动导轨 2-支承导轨 3-压板 4-垫片 5-平镶条 6-螺钉
六、导轨副的维护 1.导轨副的间隙调整 (1)压板 压板 1-动导轨 2-支承导轨 3-压板 4-垫片 5-平镶条 6-螺钉

113 (2)镶条 平镶条 1-螺钉 2-平镶条 3-支承导轨

114 斜镶条 1-螺钉 2-平镶条 3-支承导轨 4、5、6、7-螺母平镶条

115 (3)压板镶条调整间隙 压板镶条调整间隙

116 l—楔铁 2—标准导轨 3—支承导轨 4—楔铁 5、7—调整螺钉 6—刮板 8—楔铁调整板 9—润滑油路 导轨间隙调整

117 2.滚动导轨的预紧 (1)采用过盈配合 (2)调整法 过盈配合预紧 调整预紧 滚动导轨的预紧 1——调整螺钉 2、3——导轨体

118 3.导轨副的润滑 导轨副常用的润滑剂有润滑油和润滑脂，前者用于滑动导轨，而滚动导轨则两种都用。滚动导轨低速时(υ＜15m/min)推荐用锂基润滑脂润滑。 油管 油箱 过滤器 滚动导轨副的润滑

119 4.导轨副的防护 目的：为了防止切屑、磨粒或冷却液散落覆盖在导轨面上而引起磨损、擦伤和绣蚀，导轨面上应设置有可靠的防护装置，如表4-8所示。
常用的导轨防护罩有刮板式、卷帘式和叠层式，这些防护罩大多用于长导轨上。

120 七、导轨副的安装 1.导轨及滑块座的固定 导轨及滑块座固定

121 2.安装步骤 导轨副的安装步骤见表4-9。 基准导轨副与非基准导轨副的区分

122 基准侧面的区分

123 八、导轨的故障排除 1.导轨的故障诊断 2.排除实例 表4—10为导轨故障诊断的方法。 例4—8 行程终端产生明显的机械振动故障排除
例4—8 行程终端产生明显的机械振动故障排除 例4—9 电动机过热报警的排除 例4—10 机床定位精度不合格的故障排除 例4—11 移动过程中产生机械干涉的故障排除

124 例4—8 行程终端产生明显的机械振动故障排除 故障现象：某加工中心运行时，工作台X轴方向位移接近行程终端过程中产生明显的机械振动故障，故障发生时系统不报警。 分析及处理过程：通过交换法检查，确定故障部位应在X轴伺服电动机与丝杠传动链一侧；检查结果表明，电动机运转时无振动现象。通过手感检查，发现工作台X轴方向位移接近行程终端时，感觉到阻力明显增加。拆下工作台检查，发现滚珠丝杠与导轨不平行，故而引起机械转动过程中的振动现象。 故障排除：经过认真修理、调整后，重新装好，故障排除。

125 例4—9 电动机过热报警的排除 故障现象：X轴电动机过热报警。 分析及处理过程：电动机过热报警，产生的原因有多种，除伺服单元本身的问题外，可能是切削参数不合理，亦可能是传动链上有问题。而该机床的故障原因是由于导轨镶条与导轨间隙太小，调得太紧。 故障排除：松开镶条防松螺钉，调整镶条螺栓，使运动部件运动灵活，保证0.03mm的塞尺不得塞入，然后锁紧防松螺钉，故障排除。

126 例4—10 机床定位精度不合格的故障排除 故障现象：某加工中心运行时，工作台Y轴方向位移接近行程终端过程中丝杠反向间隙明显增大，机床定位精度不合格。 分析及处理过程：故障部位明显在Y轴伺服电动机与丝杠传动链一侧。通过手感检查，发现工作台轴方向运动接近行程终端时，感觉到阻力明显增加。拆下工作台检查，发现Y轴导轨平行度严重超差，故而引起机械转动过程中阻力明显增加，滚珠丝杠弹性变形，反向间隙增大，机床定位精度不合格。 故障排除：经过认真修理、调整后，重新装好，故障排除。

127 例4—11 移动过程中产生机械干涉的故障排除 故障现象：某加工中心采用直线滚动导轨，安装后用扳手转动滚珠丝杠进行手感检查，发现工作台X轴方向移动过程中产生明显的机械干涉故障，运动阻力很大。 分析及处理过程：检查两条直线导轨的平行度，发现导轨平行度严重超差。检查直线导轨，发现一条直线导轨的安装基面与其滚道的平行度严重超差(0.5mm)。 故障排除：更换合格的直线导轨，重新装好后，故障排除。

128 第五节 常用检测装置的装调与维修 正确的使用和维护保养
第五节 常用检测装置的装调与维修 正确的使用和维护保养 1)不能受到强烈振动和摩擦以免损伤码盘(板)，不能受到灰尘油污的污染，以免影响正常信号的输出。 2)工作环境温度不能超标，额定电源电压一定要满足，以便于集成电路片子的正常工作。 3)要保证反馈线电阻、电容的正常，保证正常信号的传输。 4)防止外部电源、噪声干扰，要保证屏蔽良好，以免影响反馈信号。 5)安装方式要正确，如编码器联接轴要同心对正，防止轴超出允许的载重量，以保证其性能的正常。

129 一、位置检测装置的装配与调整 1.直线感应同步器的装配 直线感应同步器的安装图
1)定尺侧母线与机床导轨基准面A的平行面的平行度允差为0.1 mm／全长，定尺安装平面与平行面B的平行度允差为0.04mm／全长。 2)滑尺侧母线与机床导轨基准面A的平行度允差为0.02mm／全长。

130 3)定尺基准侧面与滑尺基准侧面的距离为88±0.1mm。
6)定尺安装面的挠曲度为每250mm小于0.01mm。 7)在切削机床上使用时应加防护罩，防止铁屑等飞入定、滑尺之间。 定尺安装面的挠曲度 定、滑尺四角间隙差测量

131 2.LB326型增量式直线编码器的安装与调整 (1)安装方案
在数控车床的安装如图4—97所示。

132 (2)安装步骤与要求 1)检查安装面A对导轨的平行度，允差为0.3mm。A面的平面度允差为0.05mm。 2)检查扫描头安装面C、D或E′对导轨的平行度，允差为0.01mm。A面的平行度或垂直度允差为0.1mm。 3)检查扫描头安装面C或E′到安装面A的距离是否符合要求。 4)把尺座装到A面上，轻轻拧紧螺钉M5×50。 5)找正尺座侧面B′与导轨的平行度，允差为0.3ram。拧紧固定螺钉(5N·m)。

133 6)移动扫描头安装面，使其与扫描头对准，装上扫描头固定螺钉，轻轻拧紧。
7)找正扫描头E′面或D′面，使其对导轨面的平行度误差不大于0.1mm。调整扫描头与尺座的间距，保持在测量全长上为1.5±0.3mm。 8)拧紧扫描头固定螺钉(方案I、Ⅱ为8N·m，方案Ⅲ为5N·m)。 9)检查尺座固定螺钉与电缆插头问的电阻，其值应小于1Ω(插头不能与计数器联接)。 10)检查安装误差并测试测量系统的功能。

134 (3)长度校正 1)取下尺座右盖上的校正螺钉和保护塞。 2)把扫描头与计数器相连，并把它移到尺座左端。 3)把激光干涉仪(也可用其他仪器)置于工作台上，并对零。 4)在全行程上移动扫描头，转动校正螺钉，使计数器显示数值与激光干涉仪的读数相符。 5)调校完毕，装上保护塞。

135 (4)测量系统分段校正 分段校正法

136 分段校正法的步骤如下： 1)将激光干涉仪置于工作台上。 2)把扫描头移到尺座左端(量程起点)，使计数器与干涉仪对零。 3)把扫描头右移70mm，此时扫描头的左侧与第一个校正盘V1的中心距约为60㎜，转动校正盘，使测量系统显示数值与激光干涉仪读数相符(校正盘每转过一条刻线约为7μm)。

137 4)拧松第一个校正盘V1的螺钉SV。 5)重新拧紧螺钉SV (扭矩为0.5N·m)。 6)扫描头右移200mm。 7)按步骤4)、5)校正第一段。 8)逐段校正。必须从左开始向右逐段校正，不可反向。 9)检查全程误差曲线，需要重调时应从头开始。

138 3.旋转变压器的安装 (1)安装部位 旋转变压器的安装有以下三种方式： 1)旋转变压器与电动机同轴 旋转变压器与电动机同轴安装 1—电动机轴
2—机壳 3—旋转变压器 4—测速发电机 旋转变压器与电动机同轴安装

139 3)旋转变压器与电动机或传动轴不同轴，但由两处传出旋转运动。
2)旋转变压器与最终传动环节同轴。 3)旋转变压器与电动机或传动轴不同轴，但由两处传出旋转运动。 1—旋转变压器 2—测速发电机 3—安装板 4—大齿轮 5—小齿轮 6、9、10—螺钉 7—夹紧块 8—电缆夹与螺钉11—电动机轴 12—防护罩 旋转变压器由电动机轴经齿轮副传动

140 (2)与轴的连接方式 1)直接连接：通过各种联轴器连接。 2)间接连接：通过齿轮、同步带传动。

141 4.角度编码器的安装 (1)安装方式 过渡法兰安装 直接安装 压板安装 角度编码器的安装形式

142 (3)齿轮、同步带的传动要求 1)传动件配合孔的尺寸精度为F7。 2)同步带张紧力的调整要合适。工作一段时间后应检查、调整。 3)安装时应注意消除传动间隙，如齿轮啮合处、扭矩传递处的间隙等。 安装、拆卸编码器时，注意不要使转轴受力过大，以防轴变形。

143 5.光电脉冲编码器的更换 (1)拆卸 以FANUC S系列伺服电动机为例 (2)调整 转子位置调整示意图

144 方法如下： 1)将电动机电枢线的V、W相(电枢插头的B、C脚)相连。 2)将U相(电枢插头的A脚)和直流调压器的“+”端相联，V、W和直流调压器的“－”端相联(见图4—103a)，编码器加+5V电源(编码器插头的J、N脚间)。 3)通过调压器对电动机电枢加入励磁电流。因此伺服电动机(永磁式)将自动转到U相的位置进行定位。 注意：加入的励磁电流不可以太大，只要保证电动机能进行定位即可(实际维修时调整在3～5A)。

145 4)在电动机完成U相定位后，旋转编码器，使编码器的转子位置检测信号C1、C2、C4、C8(编码器插头的C、P、L、M脚)同时为“1”，使转子位置检测信号和电动机实际位置一致。
5)安装编码器固定螺钉，装上后盖，完成电动机维修。

146 二、位置检测装置的故障诊断 1.机械振荡(加／减速时)
（1)脉冲编码器出现故障，此时检查速度单元上的反馈线端子电压是否下降，如有下降表明脉冲编码器不良。 （2)脉冲编码器十字联轴节可能损坏，导致轴转速与检测到的速度不同步。 （3)测速发电动机出现故障。

147 2.机械暴走(飞车) 在检查位置控制单元和速度控制单元的情况下，应检查：
（1)脉冲编码器接线是否错误，检查编码器接线是否为正反馈，A相和B相是否接反。 （2)脉冲编码器联轴节是否损坏，更换联轴节。 （3)检查测速发电动机端子是否接反和励磁信号线是否接错。

148 3.主轴不能定向或定向不到位 在检查定向控制电路设置，检查定向板与调整主轴控制印制电路板的同时，应检查位置检测器(编码器)是否不良。

149 4.坐标轴振动进给 在检查电动机线圈是否短路，机械进给丝杠同电动机的连接是否良好，整个伺服系统是否稳定的情况下，应检查：
1)脉冲编码器是否良好。 2)联轴节联接是否平稳可靠。 3)测速发电机是否可靠。

150 5.伺服系统的报警号 当出现如上报警号时，有可能是： 1)轴脉冲编码器反馈信号断线、短路和信号丢失，用示波器测A相、B相一转信号。
2)编码器内部受到污染、太脏，信号无法正确接收。

151 三、检测系统的故障诊断与排除实例 例4—12 故障现象：某配套FANUC 11M系统的卧式加工中心，在X轴回参考点时，CNC显示PS200报警。 例4—13 工作台定位后仍移动，但数控系统不报警。 例4—14 数控机床产生飞车故障。 例4—15 一卧式加工中心，采用SIMENS 8系统，位置检测报警。 例4—16 某车削中心配SIMENS 840C数控系统。坐标轴回不到参考点。

152 例4—12 CNC显示PS200报警。 故障现象：某配套FANUC 11M系统的卧式加工中心，在X轴回参考点时，CNC显示PS200报警。 分析及处理过程：检查该机床回参考点减速动作正确，系统与回参考点有关的全部参数设定无误，初步判定故障是由于“零脉冲”不良引起的。由于机床使用了HEIDENHAIN光栅，通过更换EXE601前置放大器, 故障仍然不变，由此确认故障是由于光栅尺不良引起的。 故障排除：拆下光栅尺检查，发现该光栅尺由于使用时间较长，内部光栅尺已被污染，重新清洗处理，经测试确认光栅输出信号恢复后，重新安装光栅尺，故障排除，机床恢复正常。

153 例4—13工作台定位后仍移动，但数控系统不报警。
故障现象：进给轴定位时数控系统显示正常，但用千分表测量发现工作台定位后机床 仍移动10μm的距离。 故障分析：检查CNC、进给驱动部分均未发现异常，因此重点检查位置反馈装置。该机床采用HEIDENHAIN光栅尺，易受到污染，检查发现该光栅尺周围油污较多，分析可能是油污染严重，引起位置环节测量反馈有微量误差，但不足以使系统报警。 故障处理；按照光栅尺维护保养的要求，对其进行认真细致的清洗，该故障消除。

154 例4—14 数控机床产生飞车故障。 故障现象：所谓飞车是指机床的速度失控。该机床伺服系统为西门子6SC610驱动装置，采用1FT5交流伺服电动机。在机床运行中，X进给轴很快从低速升到高速，产生速度失控报警。 故障分析：在排除数控系统、驱动装置、速度反馈等故障因素后，将故障定位在位置检测装置。经检查，编码器输出电缆及连接器均正常，拆开编码器(ROD320)，发现一紧固螺钉脱落，造成+5V与接地端之间短路，编码器无信号输出，数控系统位置环处于开环状态，从而引起速度失控的故障。 故障处理：重装紧固螺钉后，并检查所有的连接件，故障消除。

155 例4—15 一卧式加工中心，采用SIMENS 8系统，位置检测报警。
故障现象：该机床带EXE光栅测量装置，在机床运行中出现114号报警，同时伴有113号报警。 故障分析：将故障部位定位在位置测量装置。114号报警有两种可能：一是电缆断线或接地；二是信号丢失。信号幅度下降是因为光源亮度下降或光学系统脏污所致，从尺身中抽出扫描单元，仔细观察透镜表面呈毛玻璃状，指示光栅表面也有一层雾状物，发光灯泡和光电池上也有这种污物，这些污物导致了光源发光率下降和输出信号降低。 故障处理：按照光栅尺维护保养的要求，认真细致地清洗，重装后报警消除。

156 例4—16坐标轴回不到参考点。 故障现象：开机后X坐标轴回不到参考点，X坐标轴在回零过程中有减速但不停，直至压上硬限位。坐标值突变、显示值很大，同时显示“x AXIS SW LIMIT SWITCH MINUS”报警。 故障维修：检查机床参数设置无误，电缆连接可靠。机床在手动方式下能动作和定位，坐标值显示正常。机床所使用的德国HEIDENHAIN公司光栅尺采用的回零方式与其他产品有所不同，它是将参考标记按距离来编码，在光栅尺刻线旁增加了一道刻线，通过两个相邻参考标记来确定基准位置。为了检查是否是该部分的问题，将防护拆下检查，发现零标志被油雾遮盖，导致没有零标志位脉冲信号输出。 故障消除：进行清洁维护后故障消除。

157 本章结束