數控機床進給系統設計_數控機床進給傳動系統的組成_數控機床進給傳動系統作用

　　數控機床是數字控制機床（Computer numerical control machine tools）的簡稱，是一種裝有程序控制系統的自動化機床。該控制系統能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數字表示，通過信息載體輸入數控裝置。經運算處理由數控裝置發出各種控制信號，控制機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數控機床較好地解決了復雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現代機床控制技術的發展方向，是一種典型的機電一體化產品。

　　本文主要介紹數控機床進給系統設計，分別從它的組成、作用等 方面來詳解解說。

　　數控機床對進給傳動系統的組成

　　進給傳動系統的作用：進給傳動系統將伺服電機的旋轉運動轉變為執行部件的直線運動或回轉運動。

　　進給傳動系統的組成：由伺服電機及檢測元件、傳動機構、運動變換機構、導向機構、執行件等組成。

　　進給傳動系統設計應滿足的基本要求

　　進給傳動系統主要用來實現機床的進給運動和輔助運動。進給傳動系統一般由動力源、變速機構、換向機構、運動分配機構、過載保護機構、運動轉換機構和執行件等組成。

　　進給傳動系統設計應滿足的基本要求：

　　1）具有足夠的靜剛度和動剛度；

　　2）具有良好的快速響應性，運動平穩；

　　3）抗振性好；

　　4）具有足夠寬的調速范圍和進給量；

　　5）傳動精度和定位精度要高；

　　6）結構簡單，易于調整維修，操縱靈活輕便。

　　機械進給傳動系統的設計特點

　　1）進給傳動是恒轉矩傳動；

　　2）系統中各傳動件的計算轉速是其最高轉速；

　　3）進給傳動的轉速圖應為前疏后密的結構；

　　4）進給傳動系統變速組的變速范圍較大；

　　5）進給傳動系統采用傳動間隙消除機構；

　　6）采用快速行程傳動；

　　7）微量進給機構的采用。

　　電氣伺服進給系統

　　電氣伺服系統是數控裝置和機床之間的聯系環節，是以機械位置或角度作為控制對象的自動控制系統，其作用是接受來自數控裝置發出的進給脈沖，經變換和放大后驅動工作臺按規定的速度和距離移動。

　　電氣伺服進給系統由伺服驅動部件和機械傳動部件組成。伺服驅動部件如步進電動機、直流伺服電動機、交流伺服電動機等，機械傳動部件如齒輪、滾珠絲杠螺母等。其功能是控制機床各坐標軸的進給運動。電氣伺服進給系統可分為開環、閉環和半閉環三種類型。

　　對進給驅動部件的基本要求：

　　1）調速范圍寬，低速運行平穩，無爬行。

　　2）快速響應性好。

　　3）抗負載振動能力強。

　　4）可承受頻繁起動、制動和反轉。

　　5）振動和噪聲小，可靠性高，壽命長。

　　6）調整、維修方便。

　　進給驅動部件的類型：

　　1）步進電動機（脈沖電動機）；

　　2）直流伺服電動機；

　　3）交流伺服電動機；

　　4）直線伺服電動機。

　　電氣伺服進給傳動系統中的機械傳動部件設計應滿足的要求：

　　1）機械傳動部件要采用低摩擦傳動；

　　2）伺服系統和機械傳動系統匹配要合適；

　　3）選擇最佳降速比來降低慣量；

　　4）采用預緊方法來提高整個系統剛度；

　　5）消除傳動間隙，提高運動平穩性和定位精度。

　　數控機床進給傳動設計的注意事項

　　數控機床的進給系統的運動采用無級調速的伺服驅動方式，大大簡化了驅動變速箱的結構。通常進給系統是由一到兩級齒輪或帶輪傳動副和滾珠絲杠螺母副、或齒輪齒條副、或蝸輪蝸桿副所組成。數控機床要求進給系統具有高精度、高穩定性和快速響應等能力。為了滿足這樣的要求，首先需要高性能的伺服驅動電機，同時還要高質量的機械機構。

　　數控機床的進給系統是將伺服電機的旋轉運動轉變為執行部件的直線運動或回轉運動。由于數控機床的進給運動是完全由數字控制的，工件的加工精度與進給系統的傳動精度、靈敏度和穩定性密切相關。必須考慮以下幾方面：

　　1、盡量減少運動件的摩擦阻力

　　傳動機構的摩擦阻力，主要來自絲杠螺母副和導軌。在數控機床進給系統中，為了減小摩擦阻力，消除低速進給爬行現象，提高整個伺服進給系統的穩定性，廣泛采用剛度高、摩擦系數小且穩定的滾動摩擦副，如滾珠絲杠螺母副、直線滾動導軌。有些滑動摩擦副，如帶塑料層的滑動導軌和靜壓導軌，由于其具有摩擦系數小、阻尼大的特點，也廣為數控機床進給系統所采用。

　　2、提高傳動精度和剛度

　　進給系統的傳動精度和剛度，與滾珠絲杠螺母副、蝸輪蝸桿副及其支承構件的剛度有密切的關系。為此，不僅要保證每個零件的加工精度，還要提高滾珠絲桿螺母副（直線進給系統）、蝸輪蝸桿副（圓周進給系統）的傳動精度。另外，在進給傳動鏈中加入減速齒輪傳動副，也可以減小脈沖當量，提高傳動精度；對滾珠絲杠螺母副和軸承支承進行預緊，消除齒輪、蝸輪蝸桿等傳動件間的間隙等措施來提高進給精度和剛度。

　　3、減少各運動部件的慣量

　　運動部件，尤其是高速運轉的部件，其慣量對進給系統的啟動和制動特性有很大的影響，在滿足傳動強度和剛度要求的前提下，應盡可能減小運動部件的慣量。

　　4、系統要有適度阻尼

　　阻尼一方面會降低進給伺服系統的快速響應特性，但同時又可增加系統的穩定性。當剛度不足時，運動件之間的適量阻尼可消除工作臺低速爬行，提高系統的穩定性。

　　5、穩定性好、壽命長

　　穩定性是伺服進給系統能正常工作的基本條件，系統的穩定性包括在低速進給時不產生爬行、在交變載荷下不發生共振。穩定性與系統的慣性、剛性、阻尼及增益等多個因素有關。進給系統的壽命，是指保持數控機床傳動精度和定位精度的時間。在設計時，應合理選擇各傳動件的材料、熱處理方法及加工工藝，并采用適宜的潤滑方式和防護措施，以延長壽命。

　　6、使用維護方便

　　數控機床進給系統的結構應便于維護和保養，最大限度地減少維修工作量，以提高機床的利用率。