數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)《機(jī)床與液壓》2004．N11．6·55·數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)胡秋(中國(guó)工程物理研究院機(jī)械制造工藝研究所，四川綿陽(yáng)6219()0)摘要：f衙什能們服進(jìn)給系統(tǒng)n勺Jf：發(fā)址數(shù)挎機(jī)床的天鍵技術(shù)之一-奎文ir細(xì)描述J’數(shù)控機(jī)J術(shù)川服進(jìn)給系統(tǒng)n0沒汁力’法．他十．‘f0r山系統(tǒng)總體沒’1．，滾珠絲fl：剮的選擇．們眼I乜動(dòng)機(jī)選擇。精度幣1I剛度驗(yàn)算等。，關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床：們服f々動(dòng)系統(tǒng)；設(shè)汁中圖分類號(hào)：’l’I誦59文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：100l一388lI2()【)4)6一055—2DesignofSerVoF

2、eedSystemonCNCMachineToolHUQiLl(ChinaA(-a(1enlyt)f．1cnginPeringPhysi(·s，InsliluteofMe【·hani(、a】ManIlfa州，tl“ngte(：hn0109y，Mianyang6219()0，【：hilla)Abstract：I)t·vPlf，plnrnloI-high—pP小'rmnn(’t·seIN‘J—IptltI8，sIPlTIistlnP(’fkPylt-t·hnt'IogyonCN【：¨1n‘·ll；ntll‘H’1．1)t，s

3、igllnlt，Ih¨II'fsPrvt)一f0P‘IsysIP¨1¨nlht、CN(：ma‘。hinPltHJlwaspIvsente(1in【Ictail，int‘lu‘Ii¨gsys“、nl(It·sign‘’{’servI，f0PtJsyslcnl．‘lh()it’Pf)Ilbull—H(’11·wpairsanllils’i11slallalion，(’h¨i(’P·'fst，rvI'm‘，IIlr，(。hPt’king‘‘¨nlpulalionsorsIiffnrssa11dn‘‘(。uI．a(chǎn)I‘y‘’rsP

4、rvI’一f0PtlsysLPrn．Keywords：CNt：mat-hinP“H’l；j沁rvt’一10P(1svsIPnl；DPsig¨數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)是連接數(shù)控系統(tǒng)(【：N【：)和數(shù)控機(jī)床訓(xùn)本的關(guān)鍵部分，其性能直接關(guān)系到數(shù)控機(jī)床執(zhí)行件的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性、工作精度、負(fù)載能力、響應(yīng)快慢及負(fù)載能力。，在本文中詳細(xì)描述了數(shù)控機(jī)床伺眼進(jìn)給傳統(tǒng)系統(tǒng)的設(shè)汁方法，包括傳動(dòng)系統(tǒng)擬定，滾珠絲杠及其支承組合方式．伺服電動(dòng)機(jī)及其反饋裝置選擇，精度驗(yàn)算等。1傳動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)用于數(shù)控機(jī)床的伺服機(jī)構(gòu)有開環(huán)、半閉環(huán)、閉環(huán)和混合伺服幾種方式。，開環(huán)

5、系統(tǒng)主要多用在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)或老設(shè)備的數(shù)控改造；混合伺服方式只有在大型機(jī)床中使用、，在半閉環(huán)方式中，機(jī)床定位精度很大程度取決予滾珠絲杠的精度，通過(guò)選用高精度的滾珠絲杠，輔以螺距誤差補(bǔ)償?shù)却胧腴]環(huán)完全可以滿足普通精度級(jí)的加工中心的定位精度的要標(biāo)。對(duì)定位精度特別高的加工中心來(lái)說(shuō)，由于螺距誤差補(bǔ)償受絲杠溫度變化的影響和反向間隙補(bǔ)償受工件重量變化的影響，半閉環(huán)方式已不能滿足其精度要求。這時(shí)則要求考慮采用全閉環(huán)的方式進(jìn)行伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，但其設(shè)計(jì)和調(diào)整技術(shù)難度較大，只有在大型、精密數(shù)控機(jī)床中采用。在以上幾種方式中，一般根據(jù)目標(biāo)給

6、定的精度要求、機(jī)床種類來(lái)選用適當(dāng)?shù)乃欧绞?。半閉環(huán)是被最廣泛使用的伺服方式。一般在設(shè)計(jì)是選用半閉環(huán)方式進(jìn)行初步設(shè)汁與計(jì)算，當(dāng)半閉環(huán)方式不能滿足要求時(shí)才選用全閉環(huán)方式和混合伺服方式。2滾珠絲杠副的選擇與計(jì)算2．1滾珠絲杠副尺寸規(guī)格的確定絲杠導(dǎo)程計(jì)算：絲杠導(dǎo)程的選擇一般根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)快速進(jìn)給的最高速度為t，。帆、伺服電機(jī)的最高設(shè)定轉(zhuǎn)速”。。及電機(jī)與絲杠的傳動(dòng)比i來(lái)確定．基本絲杠導(dǎo)程應(yīng)滿足F式：P蘭旦Z×Hm；．x根據(jù)系統(tǒng)的精度要求，進(jìn)而確定數(shù)控機(jī)床的脈沖平均值6及伺服電機(jī)每轉(zhuǎn)發(fā)出的脈沖數(shù)為I)=警×i，從而為編碼器提供選擇依據(jù)

7、。精度選擇：滾珠絲杠的精度直接影響數(shù)控機(jī)床的定位精度，在滾珠絲杠精度參數(shù)中，導(dǎo)程誤差對(duì)機(jī)床定位精度影響最明顯。一般在初步設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)定絲杠的任意300mm行程變動(dòng)量‰儼應(yīng)小于目標(biāo)設(shè)定位的定位精度值的l／3一l／2，并在最后精度驗(yàn)算中最終確定。滾珠絲杠尺寸規(guī)格確定：滾珠絲杠副設(shè)計(jì)時(shí)一般按額定動(dòng)載荷來(lái)確定滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格，同時(shí)作必要的壓桿穩(wěn)定性校核、臨界轉(zhuǎn)速校核、剛度校核、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量校核。對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)，還須核算其諧振頻率、，額定動(dòng)載荷是指一批相同規(guī)格的滾珠絲杠經(jīng)過(guò)運(yùn)轉(zhuǎn)一百萬(wàn)次后。90％的絲杠副(螺紋表面或滾珠)不產(chǎn)生疲勞剝傷(點(diǎn)

8、蝕)時(shí)的軸向載荷。在實(shí)際運(yùn)用中額定動(dòng)載荷值可按下式計(jì)算c=學(xué)匕式中，^為壽命系數(shù)，按滾珠絲杠預(yù)期壽命選??；．九為載荷性質(zhì)系數(shù)，按工作載荷性質(zhì)選?。籢為動(dòng)載荷硬度影響系數(shù)，按滾珠及滾道表面硬度選取；以為轉(zhuǎn)速系數(shù)，按絲杠平均轉(zhuǎn)速n。選??；Pff為平均軸向載荷。，在計(jì)算出額定動(dòng)載荷后，就可按額定動(dòng)荷從樣本中選取滾珠絲杠的公