數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)

1、 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給模塊數(shù)控機(jī)床進(jìn)給模塊 數(shù)控機(jī)床的典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)圖數(shù)控機(jī)床的典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)圖 系統(tǒng)圖的主要結(jié)構(gòu)和功用系統(tǒng)圖的主要結(jié)構(gòu)和功用 數(shù)控機(jī)床對進(jìn)給系統(tǒng)的要求數(shù)控機(jī)床對進(jìn)給系統(tǒng)的要求 進(jìn)給系統(tǒng)的裝配方法進(jìn)給系統(tǒng)的裝配方法 進(jìn)給系統(tǒng)的裝配過程進(jìn)給系統(tǒng)的裝配過程數(shù)控典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)及系統(tǒng)圖數(shù)控典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)及系統(tǒng)圖1 1由步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成的開環(huán)控制系統(tǒng)由步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成的開環(huán)控制系統(tǒng) 基本控制原理基本控制原理 由由數(shù)控裝置數(shù)控裝置送來的送來的定頻率和數(shù)量的定頻率和數(shù)量的指令脈沖，經(jīng)指令脈沖，經(jīng)步進(jìn)電機(jī)環(huán)形分配器步進(jìn)電機(jī)環(huán)形分配器分配和分配和功率放大器功率放大器放大后驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。放大后驅(qū)動步進(jìn)

2、電機(jī)旋轉(zhuǎn)。 步進(jìn)電機(jī)的使用步進(jìn)電機(jī)的使用 步進(jìn)電機(jī)的角位移或線位移與脈沖步進(jìn)電機(jī)的角位移或線位移與脈沖數(shù)成正比，其轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比，它數(shù)成正比，其轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比，它將指令脈沖將指令脈沖變成步進(jìn)電機(jī)輸出軸的旋轉(zhuǎn)運動變成步進(jìn)電機(jī)輸出軸的旋轉(zhuǎn)運動 它的數(shù)控裝置多由它的數(shù)控裝置多由單片機(jī)構(gòu)成單片機(jī)構(gòu)成，步進(jìn)電機(jī)由于，步進(jìn)電機(jī)由于采用脈沖方式采用脈沖方式工工作，且各相需按一定規(guī)律分配脈沖，因此，需要作，且各相需按一定規(guī)律分配脈沖，因此，需要環(huán)形脈沖分配環(huán)形脈沖分配器器來實現(xiàn)脈沖分配邏輯和脈沖產(chǎn)生邏輯。還要求有來實現(xiàn)脈沖分配邏輯和脈沖產(chǎn)生邏輯。還要求有功率驅(qū)動部功率驅(qū)動部分分。為了保證步進(jìn)電機(jī)不

3、失步地啟停，要求。為了保證步進(jìn)電機(jī)不失步地啟停，要求控制系統(tǒng)具有升降控制系統(tǒng)具有升降速控制環(huán)節(jié)速控制環(huán)節(jié)步進(jìn)電機(jī)開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)原理圖步進(jìn)電機(jī)開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)原理圖：數(shù)控典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)及系統(tǒng)圖數(shù)控典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)及系統(tǒng)圖1 1由步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成的開環(huán)控制系統(tǒng)由步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成的開環(huán)控制系統(tǒng) 步進(jìn)電機(jī)開環(huán)伺服系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)開環(huán)伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)試方便結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)試方便，成本低，但精度有限。，成本低，但精度有限。 影響精度的因素影響精度的因素 精度精度取決于步進(jìn)電機(jī)和機(jī)械裝取決于步進(jìn)電機(jī)和機(jī)械裝置的精度置的精度。其他因素其他因素如步進(jìn)電機(jī)的步距角精度，如步進(jìn)電機(jī)的步距角精度，機(jī)械傳動部件的精度，

4、絲杠、支承的傳動間隙以機(jī)械傳動部件的精度，絲杠、支承的傳動間隙以及傳動和支承件的變形等，將直接影響進(jìn)給位移及傳動和支承件的變形等，將直接影響進(jìn)給位移的精度。的精度。 提高精度的措施提高精度的措施 適當(dāng)適當(dāng)提高系統(tǒng)組成環(huán)節(jié)的精度提高系統(tǒng)組成環(huán)節(jié)的精度，還可采取，還可采取傳動間隙補償和螺距誤差補償傳動間隙補償和螺距誤差補償?shù)妊a償?shù)妊a償措施。措施。數(shù)控典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)及系統(tǒng)圖數(shù)控典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)及系統(tǒng)圖2 2閉環(huán)進(jìn)給位置伺服系統(tǒng)閉環(huán)進(jìn)給位置伺服系統(tǒng)閉環(huán)位置控制主要采用閉環(huán)位置控制主要采用直流伺服電動機(jī)或交流伺服電動機(jī)驅(qū)動直流伺服電動機(jī)或交流伺服電動機(jī)驅(qū)動，機(jī)床工作，機(jī)床工作臺的實際位移可通過檢測裝置

5、及時反饋給數(shù)控裝置中的比較器，以便與指臺的實際位移可通過檢測裝置及時反饋給數(shù)控裝置中的比較器，以便與指令位移信號進(jìn)行比較，兩者的差值又作為伺服電機(jī)的控制信號，進(jìn)而驅(qū)動令位移信號進(jìn)行比較，兩者的差值又作為伺服電機(jī)的控制信號，進(jìn)而驅(qū)動工作臺消除位移誤差。工作臺消除位移誤差。 閉環(huán)系統(tǒng)的分類閉環(huán)系統(tǒng)的分類 由于閉環(huán)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)采用的位置檢測由于閉環(huán)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)采用的位置檢測元件不同，使得指令信號與位置反饋信號的比較方式不同，通元件不同，使得指令信號與位置反饋信號的比較方式不同，通常有常有脈沖比較、相位比較和幅值比較三種不同的比較方式脈沖比較、相位比較和幅值比較三種不同的比較方式。 脈沖比較伺

6、服系統(tǒng)脈沖比較伺服系統(tǒng)工作原理工作原理 系統(tǒng)按系統(tǒng)按功能模塊功能模塊大致可分為三部大致可分為三部分：采用分：采用光電脈沖編碼器光電脈沖編碼器產(chǎn)生位置反饋脈沖產(chǎn)生位置反饋脈沖P Pf f；實現(xiàn)指令脈沖實現(xiàn)指令脈沖F F與反饋脈沖與反饋脈沖P Pf f的的脈沖比較環(huán)節(jié)脈沖比較環(huán)節(jié)，以取得位置偏差信號，以取得位置偏差信號e e；以位以位置偏差置偏差e e作為速度作為速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 數(shù)控典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)及系統(tǒng)圖數(shù)控典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)及系統(tǒng)圖脈沖比較伺服系統(tǒng)原理圖脈沖比較伺服系統(tǒng)原理圖數(shù)控典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)及系統(tǒng)圖數(shù)控典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)及系統(tǒng)圖2 2閉環(huán)進(jìn)給位置伺服系統(tǒng)閉環(huán)進(jìn)給位置伺服系統(tǒng) 脈沖比較電

7、路的基本組成有兩個部分：一是脈沖比較電路的基本組成有兩個部分：一是脈沖分離部分脈沖分離部分，二是，二是可逆計數(shù)器可逆計數(shù)器。 應(yīng)用應(yīng)用可逆計數(shù)器可逆計數(shù)器實現(xiàn)脈沖比較的基本原理實現(xiàn)脈沖比較的基本原理 當(dāng)輸入指令脈沖為正當(dāng)輸入指令脈沖為正（即（即F）或反饋脈沖為負(fù)（即或反饋脈沖為負(fù)（即Pf）時，可逆計數(shù)器作加法計數(shù)時，可逆計數(shù)器作加法計數(shù)；當(dāng)指令脈沖為負(fù)（即；當(dāng)指令脈沖為負(fù)（即F）或反饋脈沖為正（即或反饋脈沖為正（即Pf）時，可逆時，可逆計數(shù)器作減法計數(shù)。計數(shù)器作減法計數(shù)。 脈沖分離原理脈沖分離原理 當(dāng)加、減脈沖先后到來時，脈沖本身就是分離的當(dāng)加、減脈沖先后到來時，脈沖本身就是分離的，則可直接進(jìn)

8、入可逆計數(shù)器按預(yù)定的要求作加法計數(shù)或減法計數(shù)，則可直接進(jìn)入可逆計數(shù)器按預(yù)定的要求作加法計數(shù)或減法計數(shù)；若加、減脈沖同時到來時，則由硬件邏輯電路保證，先作加法；若加、減脈沖同時到來時，則由硬件邏輯電路保證，先作加法計數(shù)，然后經(jīng)過幾個時鐘的延時再作減法計數(shù)，這樣，可保證兩計數(shù)，然后經(jīng)過幾個時鐘的延時再作減法計數(shù)，這樣，可保證兩路計數(shù)脈沖信號均不會丟失。路計數(shù)脈沖信號均不會丟失。 數(shù)控典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)及系統(tǒng)圖數(shù)控典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)及系統(tǒng)圖脈沖比較環(huán)節(jié)框圖脈沖比較環(huán)節(jié)框圖數(shù)控典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)及系統(tǒng)圖數(shù)控典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)及系統(tǒng)圖2 2閉環(huán)進(jìn)給位置伺服系統(tǒng)閉環(huán)進(jìn)給位置伺服系統(tǒng) 相位伺服系統(tǒng)的相位伺服系統(tǒng)的工

9、作原理工作原理 在采用感應(yīng)同步器作為位置檢測元件的相位伺服系統(tǒng)在采用感應(yīng)同步器作為位置檢測元件的相位伺服系統(tǒng)中，感應(yīng)同步器中，感應(yīng)同步器取相位工作狀態(tài)取相位工作狀態(tài)，以定尺的相位檢測，以定尺的相位檢測信號信號經(jīng)整形放大經(jīng)整形放大后所得的后所得的P PB B（）作為作為位置反饋信號位置反饋信號。指令脈沖指令脈沖F F經(jīng)脈沖調(diào)相經(jīng)脈沖調(diào)相后，轉(zhuǎn)換成重復(fù)頻率為后，轉(zhuǎn)換成重復(fù)頻率為f f0 0的脈沖的脈沖信號信號P PA A（）。）。P PA A（）和和P PB B（）為兩個同頻的脈沖信為兩個同頻的脈沖信號的相位差號的相位差反映了指令位置與實際位置的偏差反映了指令位置與實際位置的偏差，由，由鑒相器判別

10、檢測。鑒相器判別檢測。伺服放大器和伺服電機(jī)構(gòu)成的調(diào)速伺服放大器和伺服電機(jī)構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)系統(tǒng)，接受相位差，接受相位差信號以驅(qū)動工作臺朝指令位置進(jìn)信號以驅(qū)動工作臺朝指令位置進(jìn)給，實現(xiàn)位置跟蹤。給，實現(xiàn)位置跟蹤。數(shù)控典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)及系統(tǒng)圖數(shù)控典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)及系統(tǒng)圖相位比較伺服系統(tǒng)原理框圖相位比較伺服系統(tǒng)原理框圖數(shù)控典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)及系統(tǒng)圖數(shù)控典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)及系統(tǒng)圖2 2閉環(huán)進(jìn)給位置伺服系統(tǒng)（閉環(huán)進(jìn)給位置伺服系統(tǒng)（8） 幅值比較幅值比較伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)工作原理工作原理 是是以位置檢以位置檢測信號的幅值大小測信號的幅值大小來反映機(jī)械位移的數(shù)值來反映機(jī)械位移的數(shù)值，并以此作為位置反饋信號與指令信號進(jìn)

11、，并以此作為位置反饋信號與指令信號進(jìn)行行比較比較構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的特該系統(tǒng)的特點點是所用的位置檢測元件（是所用的位置檢測元件（感應(yīng)同步器和感應(yīng)同步器和旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器）應(yīng)工作在幅值工作方式。）應(yīng)工作在幅值工作方式。數(shù)控典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)及系統(tǒng)圖數(shù)控典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)及系統(tǒng)圖幅值比較伺服系統(tǒng)框圖幅值比較伺服系統(tǒng)框圖數(shù)控典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)及系統(tǒng)圖數(shù)控典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)及系統(tǒng)圖3半閉環(huán)進(jìn)給位置伺服系統(tǒng)半閉環(huán)進(jìn)給位置伺服系統(tǒng) 基本構(gòu)成基本構(gòu)成：系統(tǒng)由位置控制單元和速度控制單：系統(tǒng)由位置控制單元和速度控制單元構(gòu)成。元構(gòu)成。 注意事項注意事項：光電脈沖編碼器發(fā)出的脈沖，：光電脈沖

12、編碼器發(fā)出的脈沖，一方一方面面用作位置的反饋信號，用作位置的反饋信號，另一方面另一方面用作測速信用作測速信號。號。頻率頻率電壓變換器的作用電壓變換器的作用是是輸出與反饋脈輸出與反饋脈沖信號的頻率變化成正比的直流電壓信號沖信號的頻率變化成正比的直流電壓信號，該，該信號就是速度單元的速度反饋信號，它與速度信號就是速度單元的速度反饋信號，它與速度指令電壓比較來控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速。指令電壓比較來控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速。數(shù)控典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)及系統(tǒng)圖數(shù)控典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)及系統(tǒng)圖半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)原理圖半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)原理圖數(shù)控典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)及系統(tǒng)圖數(shù)控典型進(jìn)給傳動系統(tǒng)及系統(tǒng)圖半閉環(huán)進(jìn)給伺服傳動系統(tǒng)組成半閉環(huán)進(jìn)

13、給伺服傳動系統(tǒng)組成雙雙螺母螺母伺服伺服電機(jī)電機(jī)支承支承軸承軸承絲杠絲杠滾珠滾珠絲杠絲杠螺母螺母半閉環(huán)進(jìn)給伺服傳動系統(tǒng)組成半閉環(huán)進(jìn)給伺服傳動系統(tǒng)組成伺服電機(jī)伺服電機(jī) 隨著微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和伺服控制技術(shù)隨著微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和伺服控制技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)已經(jīng)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)已經(jīng)開始采用高開始采用高速度、高精度的全數(shù)字伺服系統(tǒng)。速度、高精度的全數(shù)字伺服系統(tǒng)。使伺服控制使伺服控制技術(shù)技術(shù)從模擬方式、混合方式走向全數(shù)字方式。從模擬方式、混合方式走向全數(shù)字方式。由位置、速度和電流構(gòu)成的三環(huán)反饋全部數(shù)字由位置、速度和電流構(gòu)成的三環(huán)反饋全部數(shù)字化，應(yīng)用數(shù)字化，應(yīng)用數(shù)字PIDPID

14、算法，用算法，用PIDPID程序來代替程序來代替PIDPID調(diào)節(jié)器的硬件，調(diào)節(jié)器的硬件，使用靈活，柔性好。使用靈活，柔性好。數(shù)字伺服數(shù)字伺服系統(tǒng)采用了許多新的控制技術(shù)和改進(jìn)伺服性能系統(tǒng)采用了許多新的控制技術(shù)和改進(jìn)伺服性能的措施，使控制精度和品質(zhì)大大提高。的措施，使控制精度和品質(zhì)大大提高。全數(shù)字伺服系統(tǒng)全數(shù)字伺服系統(tǒng)位置、速度和電流構(gòu)成的三環(huán)結(jié)構(gòu)如圖所示。位置、速度和電流構(gòu)成的三環(huán)結(jié)構(gòu)如圖所示。進(jìn)給傳動系統(tǒng)的主要構(gòu)造和功用進(jìn)給傳動系統(tǒng)的主要構(gòu)造和功用 數(shù)控車床數(shù)控車床X軸進(jìn)給結(jié)構(gòu)軸進(jìn)給結(jié)構(gòu)傳動特點：交流伺服電機(jī)同步帶滾珠絲杠傳動特點：交流伺服電機(jī)同步帶滾珠絲杠主要構(gòu)造主要構(gòu)造：1）與電機(jī)同軸安裝

15、編碼器；）與電機(jī)同軸安裝編碼器；2）雙螺母滾珠絲杠；）雙螺母滾珠絲杠；3）絲杠支承：）絲杠支承：前端支承：雙列角接觸球軸承；前端支承：雙列角接觸球軸承；后端支承：三列角接觸球軸承；后端支承：三列角接觸球軸承；4）絲杠固定：兩端固定；）絲杠固定：兩端固定；5）矩形滑動導(dǎo)軌調(diào)整元件預(yù)緊；）矩形滑動導(dǎo)軌調(diào)整元件預(yù)緊；臥式車床的布局臥式車床的布局 進(jìn)給箱進(jìn)給箱 主軸箱主軸箱 卡盤卡盤 刀架刀架尾架尾架 溜板箱溜板箱 床身床身 底座底座 底座底座 實現(xiàn)刀架縱向、橫向進(jìn)實現(xiàn)刀架縱向、橫向進(jìn)給、快速移動或車螺紋給、快速移動或車螺紋用于改變進(jìn)給量用于改變進(jìn)給量或被切螺紋導(dǎo)程或被切螺紋導(dǎo)程裝夾車刀，實現(xiàn)縱向、裝

16、夾車刀，實現(xiàn)縱向、橫向和斜向運動橫向和斜向運動傳遞動力，實現(xiàn)主軸傳遞動力，實現(xiàn)主軸變向、變速的主運動變向、變速的主運動支承長工件，安裝支承長工件，安裝孔加工刀具孔加工刀具支承、安裝支承、安裝各主要部件各主要部件MJ-50MJ-50型型數(shù)控車床數(shù)控車床X X軸進(jìn)給結(jié)構(gòu)軸進(jìn)給結(jié)構(gòu)滑板滑板螺母螺母螺母螺母滾珠絲杠滾珠絲杠滾珠絲杠滾珠絲杠前支承前支承緩沖塊緩沖塊緩沖塊緩沖塊滾珠絲杠滾珠絲杠后支承后支承同步帶輪同步帶輪螺母螺母同步帶同步帶同步帶同步帶交流伺服交流伺服電動機(jī)電動機(jī)脈沖編碼器脈沖編碼器鑲條鑲條主要構(gòu)造主要構(gòu)造：1）與絲杠同軸安裝編碼器；）與絲杠同軸安裝編碼器；2）單螺母滾珠絲杠；）單螺母滾珠

17、絲杠；3）絲杠支承：）絲杠支承：前端支承：三列角接觸球軸承；前端支承：三列角接觸球軸承；后端支承：單列滾子軸承；后端支承：單列滾子軸承；4）絲杠固定：前端固定后端浮動；）絲杠固定：前端固定后端浮動；5）電動機(jī)與同步帶聯(lián)接：無鍵聯(lián)接；）電動機(jī)與同步帶聯(lián)接：無鍵聯(lián)接；傳動特點傳動特點：交流伺服電機(jī)同步帶滾珠絲杠交流伺服電機(jī)同步帶滾珠絲杠MJ-50型數(shù)控車床型數(shù)控車床Z軸進(jìn)給結(jié)構(gòu)軸進(jìn)給結(jié)構(gòu)脈沖編碼器脈沖編碼器同步帶輪同步帶輪 緩沖塊緩沖塊 螺母螺母螺母螺母滾珠絲杠滾珠絲杠緩沖塊緩沖塊右右支承支承同步帶同步帶同步帶輪同步帶輪床身床身交流伺服交流伺服電動機(jī)電動機(jī)MJ-50型型數(shù)控車床數(shù)控車床Z軸進(jìn)給結(jié)構(gòu)

18、軸進(jìn)給結(jié)構(gòu)脈沖編碼器脈沖編碼器同步帶輪同步帶輪滾珠絲杠滾珠絲杠角角接觸軸承接觸軸承螺母螺母同步帶輪同步帶輪螺釘螺釘法蘭法蘭內(nèi)錐環(huán)內(nèi)錐環(huán)外錐外錐環(huán)環(huán)MJ-50型型數(shù)控車床數(shù)控車床Z軸進(jìn)給前端結(jié)構(gòu)軸進(jìn)給前端結(jié)構(gòu)（一）進(jìn)給傳動系統(tǒng)的作用和要求（一）進(jìn)給傳動系統(tǒng)的作用和要求1 1）作用）作用 接受數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的進(jìn)給脈沖，經(jīng)放大和轉(zhuǎn)換接受數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的進(jìn)給脈沖，經(jīng)放大和轉(zhuǎn)換后驅(qū)動執(zhí)行元件實現(xiàn)預(yù)期的成形運動后驅(qū)動執(zhí)行元件實現(xiàn)預(yù)期的成形運動。 進(jìn)給傳動系統(tǒng)進(jìn)給傳動系統(tǒng)承擔(dān)承擔(dān)了數(shù)控機(jī)床了數(shù)控機(jī)床各直線坐標(biāo)軸和回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸各直線坐標(biāo)軸和回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸的定位的定位，以及以及切削進(jìn)給系統(tǒng)的傳動精度、靈敏度和穩(wěn)定性切削進(jìn)

19、給系統(tǒng)的傳動精度、靈敏度和穩(wěn)定性，它，它直接影響直接影響被加工件的被加工件的最后最后輪廓精度和加工精度輪廓精度和加工精度。 2 2）要求）要求 1. 1. 高的精度要求高的精度要求所謂精度是所謂精度是指伺服系統(tǒng)的輸出量跟隨輸入量的精確程度指伺服系統(tǒng)的輸出量跟隨輸入量的精確程度。（。（提高精度措施：提高精度措施：脈沖當(dāng)量越小，機(jī)床的精度就越高。脈沖當(dāng)量越小，機(jī)床的精度就越高。消除進(jìn)給傳動鏈的間隙，一般脈沖當(dāng)量應(yīng)在消除進(jìn)給傳動鏈的間隙，一般脈沖當(dāng)量應(yīng)在0.010.001mm0.010.001mm之內(nèi)。）之內(nèi)。）數(shù)控機(jī)床對進(jìn)給傳動系統(tǒng)的要求數(shù)控機(jī)床對進(jìn)給傳動系統(tǒng)的要求2. 寬的調(diào)速范圍寬的調(diào)速范圍

20、由于數(shù)控機(jī)床加工要適應(yīng)各種工件材料、尺寸和刀具等變化由于數(shù)控機(jī)床加工要適應(yīng)各種工件材料、尺寸和刀具等變化的需要，伺服進(jìn)給系統(tǒng)在承擔(dān)全部工作負(fù)載的條件下，應(yīng)具有的需要，伺服進(jìn)給系統(tǒng)在承擔(dān)全部工作負(fù)載的條件下，應(yīng)具有很寬的調(diào)速范圍。很寬的調(diào)速范圍。 3. 快的響應(yīng)速度快的響應(yīng)速度所謂響應(yīng)速度是所謂響應(yīng)速度是指伺服系統(tǒng)跟隨指令信號的響應(yīng)速度快指伺服系統(tǒng)跟隨指令信號的響應(yīng)速度快，使工，使工作臺能在規(guī)定的速度范圍內(nèi)靈敏而精確地跟蹤指令，作臺能在規(guī)定的速度范圍內(nèi)靈敏而精確地跟蹤指令，保證保證輪廓輪廓切削的形狀精度和良好的加工表面精度。切削的形狀精度和良好的加工表面精度。 4. 好的穩(wěn)定性好的穩(wěn)定性要有要有

21、較強(qiáng)的抗干擾能力較強(qiáng)的抗干擾能力，有，有較硬的調(diào)速機(jī)械特性較硬的調(diào)速機(jī)械特性，外加負(fù)載變，外加負(fù)載變化的化的適應(yīng)能力強(qiáng)適應(yīng)能力強(qiáng)。5. 大的轉(zhuǎn)矩輸出大的轉(zhuǎn)矩輸出要求低速時進(jìn)給驅(qū)動要有大的轉(zhuǎn)矩輸出。（要求低速時進(jìn)給驅(qū)動要有大的轉(zhuǎn)矩輸出。（措施：措施：需需縮短縮短進(jìn)給進(jìn)給驅(qū)動傳動鏈，驅(qū)動傳動鏈，簡化簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)，機(jī)械結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)增強(qiáng)系統(tǒng)剛性，系統(tǒng)剛性，提高提高傳動精度）。傳動精度）。數(shù)控機(jī)床對進(jìn)給傳動系統(tǒng)的要求數(shù)控機(jī)床對進(jìn)給傳動系統(tǒng)的要求 6. 6. 運動件的摩擦阻力小運動件的摩擦阻力小進(jìn)給系統(tǒng)中的摩擦阻力會進(jìn)給系統(tǒng)中的摩擦阻力會降低降低傳動效率，并傳動效率，并產(chǎn)生產(chǎn)生摩擦熱，摩擦熱，特特別是別是會

22、影響系統(tǒng)的快速響應(yīng)特性。（會影響系統(tǒng)的快速響應(yīng)特性。（措施措施；減弱減弱導(dǎo)軌和絲杠導(dǎo)軌和絲杠的結(jié)構(gòu)使摩擦阻力）。的結(jié)構(gòu)使摩擦阻力）。8. 8. 消除傳動系統(tǒng)中的間隙消除傳動系統(tǒng)中的間隙對于開環(huán)伺服系統(tǒng)對于開環(huán)伺服系統(tǒng)，傳動環(huán)節(jié)的間隙會產(chǎn)生定位誤差；，傳動環(huán)節(jié)的間隙會產(chǎn)生定位誤差；對于對于閉環(huán)伺服系統(tǒng)閉環(huán)伺服系統(tǒng)，包括滾珠絲杠、軸承、齒輪、蝸輪蝸桿，甚，包括滾珠絲杠、軸承、齒輪、蝸輪蝸桿，甚至連軸器和鍵聯(lián)接都必須采用相應(yīng)的消除間隙措施至連軸器和鍵聯(lián)接都必須采用相應(yīng)的消除間隙措施 。9. 9. 減小運動慣量，具有適當(dāng)?shù)淖枘釡p小運動慣量，具有適當(dāng)?shù)淖枘嵩跐M足強(qiáng)度和剛度的條件下在滿足強(qiáng)度和剛度的條件下

23、，應(yīng)盡可能地，應(yīng)盡可能地合理配置各元件合理配置各元件，使它們的慣量使它們的慣量盡可能地小盡可能地小。系統(tǒng)中的阻屁系統(tǒng)中的阻屁既降低了既降低了伺服系統(tǒng)的快速響應(yīng)特性，伺服系統(tǒng)的快速響應(yīng)特性，又能夠提又能夠提高高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。系統(tǒng)的穩(wěn)定性。數(shù)控機(jī)床對進(jìn)給傳動系統(tǒng)的要求數(shù)控機(jī)床對進(jìn)給傳動系統(tǒng)的要求（二）（二）. .進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本形式直線和圓周直線和圓周進(jìn)給運動兩類。進(jìn)給運動兩類。直線進(jìn)給運動實現(xiàn)方法直線進(jìn)給運動實現(xiàn)方法：滾珠絲杠螺母副、齒輪：滾珠絲杠螺母副、齒輪齒條副、直線電機(jī)齒條副、直線電機(jī)；圓周進(jìn)給運動實現(xiàn)方法：圓周進(jìn)給運動實現(xiàn)方法：齒輪副、蝸輪蝸桿副；齒輪副、蝸輪蝸桿

24、副；2 2）根據(jù)驅(qū)動電機(jī)又分為：）根據(jù)驅(qū)動電機(jī)又分為： (1) (1) 步進(jìn)電機(jī)伺服進(jìn)給系統(tǒng)；步進(jìn)電機(jī)伺服進(jìn)給系統(tǒng)； (2) (2) 直流電機(jī)伺服進(jìn)給系統(tǒng)；直流電機(jī)伺服進(jìn)給系統(tǒng)； (3) (3) 交流電機(jī)伺服進(jìn)給系統(tǒng)；交流電機(jī)伺服進(jìn)給系統(tǒng)； (4) (4) 直線電機(jī)伺服進(jìn)給系統(tǒng)；直線電機(jī)伺服進(jìn)給系統(tǒng)；1 1）按進(jìn)給運動分：）按進(jìn)給運動分：數(shù)控機(jī)床對進(jìn)給傳動系統(tǒng)的要求數(shù)控機(jī)床對進(jìn)給傳動系統(tǒng)的要求 (1) (1) 有較高的工作精度；有較高的工作精度； (2) (2) 響應(yīng)速度快；響應(yīng)速度快； (3) (3) 調(diào)速范圍寬；調(diào)速范圍寬； (4) (4) 穩(wěn)定性好；穩(wěn)定性好； (5) (5) 可靠性高；

25、可靠性高；（三）（三）. .進(jìn)給傳動的組成部件及其要求進(jìn)給傳動的組成部件及其要求(1)(1)運動部件；運動部件；( (如工作臺、導(dǎo)軌、橫梁、立柱等如工作臺、導(dǎo)軌、橫梁、立柱等) )(2)(2)伺服電動機(jī)；伺服電動機(jī)；(3) (3) 檢測元件；檢測元件；(4)(4)聯(lián)軸節(jié)；聯(lián)軸節(jié)；(5) (5) 絲杠軸承；絲杠軸承；(6)(6)滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副( (或齒輪齒條副或齒輪齒條副) )；(7)(7)減速機(jī)構(gòu)減速機(jī)構(gòu)( (齒輪副和帶輪齒輪副和帶輪) )；1 1）進(jìn)給傳動系統(tǒng)的主要機(jī)電部件有：）進(jìn)給傳動系統(tǒng)的主要機(jī)電部件有：2 2）對進(jìn)給傳動部件的要求：）對進(jìn)給傳動部件的要求：數(shù)控機(jī)床對進(jìn)給傳

26、動系統(tǒng)的要求數(shù)控機(jī)床對進(jìn)給傳動系統(tǒng)的要求進(jìn)給系統(tǒng)的裝配方法進(jìn)給系統(tǒng)的裝配方法保證裝配精度的方法可歸納權(quán)為：保證裝配精度的方法可歸納權(quán)為：互換裝配法、選擇互換裝配法、選擇裝配法、修配裝配法和調(diào)整裝配法四大類。裝配法、修配裝配法和調(diào)整裝配法四大類。 一、互換裝配法一、互換裝配法 互換裝配法可分為互換裝配法可分為完全互換裝配法完全互換裝配法和和不完全互換裝不完全互換裝配法配法，現(xiàn)分述如下：，現(xiàn)分述如下：1.完全互換裝配法完全互換裝配法(1) 特點：特點： 優(yōu)點：優(yōu)點： 裝配質(zhì)量穩(wěn)定裝配質(zhì)量穩(wěn)定可靠可靠（裝配質(zhì)量是靠零件的加工（裝配質(zhì)量是靠零件的加工精度來保證）；裝配過程精度來保證）；裝配過程簡單簡單

27、，裝配，裝配效率高效率高（零件不需（零件不需挑選，不需修磨）；挑選，不需修磨）；易于實現(xiàn)易于實現(xiàn)自動裝配自動裝配,便于便于組織流水作組織流水作業(yè)；產(chǎn)品業(yè)；產(chǎn)品維修方便維修方便。 不足之處：不足之處：當(dāng)裝配當(dāng)裝配精度要求較高精度要求較高，尤其是在組成環(huán)數(shù)較多，尤其是在組成環(huán)數(shù)較多時，組成環(huán)的制造公差規(guī)定得嚴(yán)，零件時，組成環(huán)的制造公差規(guī)定得嚴(yán)，零件制造困難制造困難，加工成本高加工成本高。(2)應(yīng)用：應(yīng)用： 完全互換裝配法完全互換裝配法適用于適用于在成批生產(chǎn)、大量生產(chǎn)中裝在成批生產(chǎn)、大量生產(chǎn)中裝配那些組成環(huán)數(shù)較少或組成環(huán)數(shù)雖多但裝配精度要求不高的機(jī)配那些組成環(huán)數(shù)較少或組成環(huán)數(shù)雖多但裝配精度要求不高的

28、機(jī)器結(jié)構(gòu)。器結(jié)構(gòu)。 2.統(tǒng)計互換裝配法（不完全互換裝配法）統(tǒng)計互換裝配法（不完全互換裝配法）優(yōu)點：優(yōu)點：擴(kuò)大了擴(kuò)大了組成環(huán)的制造公差，零件組成環(huán)的制造公差，零件制造成本低制造成本低；裝配裝配過程簡單過程簡單，生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高效率高。不足之處是：裝配后有。不足之處是：裝配后有極少數(shù)產(chǎn)品極少數(shù)產(chǎn)品達(dá)不到達(dá)不到規(guī)定的裝配規(guī)定的裝配精度要求精度要求，須采取須采取另外另外的返修措施。大數(shù)的返修措施。大數(shù)互換裝配方法適用于互換裝配方法適用于在大批大量生在大批大量生產(chǎn)中裝配那些裝配精度要求較高且組成環(huán)數(shù)又多的機(jī)產(chǎn)中裝配那些裝配精度要求較高且組成環(huán)數(shù)又多的機(jī)器結(jié)構(gòu)。器結(jié)構(gòu)。進(jìn)給系統(tǒng)的裝配方法進(jìn)給系統(tǒng)的裝配方法

29、二、選擇裝配法二、選擇裝配法1、 選擇裝配法種類選擇裝配法種類 直接選配法：直接選配法：特點：特點： 1）裝配）裝配精度較高精度較高； 2）裝配時）裝配時憑經(jīng)驗和判斷性測憑經(jīng)驗和判斷性測量來選量來選擇零件，裝配時間擇零件，裝配時間不易準(zhǔn)確控制不易準(zhǔn)確控制； 3）裝配精度在很大程度上?。┭b配精度在很大程度上取決于工人的技術(shù)水平。決于工人的技術(shù)水平。 分組選配法：分組選配法：（4）特點：主要優(yōu)點是）特點：主要優(yōu)點是：零件的制造精度不高，但卻可獲得很：零件的制造精度不高，但卻可獲得很高的裝配精度；組內(nèi)零件可以互換，裝配效率高。不足之處是：高的裝配精度；組內(nèi)零件可以互換，裝配效率高。不足之處是：增加了

30、零件測量、分組、存貯、運輸?shù)墓ぷ髁俊７纸M裝配法適用增加了零件測量、分組、存貯、運輸?shù)墓ぷ髁俊７纸M裝配法適用于在大批大量生產(chǎn)中裝配那些組成環(huán)數(shù)少而裝配精度又要求特別于在大批大量生產(chǎn)中裝配那些組成環(huán)數(shù)少而裝配精度又要求特別高的機(jī)器結(jié)構(gòu)。高的機(jī)器結(jié)構(gòu)。進(jìn)給系統(tǒng)的裝配方法進(jìn)給系統(tǒng)的裝配方法三、修配裝配法三、修配裝配法 2、特點：主要優(yōu)點是：、特點：主要優(yōu)點是：組成環(huán)組成環(huán)均可以均可以加工經(jīng)濟(jì)精度制造，加工經(jīng)濟(jì)精度制造，但卻但卻可獲得可獲得很高的裝配精度。很高的裝配精度。不足之處是不足之處是：增加了增加了修配工作量，修配工作量，生生產(chǎn)效率低產(chǎn)效率低；對裝配工人的技術(shù)水平；對裝配工人的技術(shù)水平要求高要求高

31、。 3、應(yīng)用、應(yīng)用： 修配裝配法修配裝配法適用于單件小批生產(chǎn)中適用于單件小批生產(chǎn)中裝配那些組成環(huán)裝配那些組成環(huán)數(shù)較多而裝配精度又要求較高的機(jī)器結(jié)構(gòu)。數(shù)較多而裝配精度又要求較高的機(jī)器結(jié)構(gòu)。四、調(diào)整裝配法四、調(diào)整裝配法 調(diào)節(jié)調(diào)整件相對位置的方法有調(diào)節(jié)調(diào)整件相對位置的方法有可動調(diào)整法、固定調(diào)整法和誤可動調(diào)整法、固定調(diào)整法和誤差抵消調(diào)整法差抵消調(diào)整法等三種。等三種。 2、特點：主要優(yōu)點是：、特點：主要優(yōu)點是：組成環(huán)均可以加工經(jīng)濟(jì)精度制造，但卻組成環(huán)均可以加工經(jīng)濟(jì)精度制造，但卻可獲得較高的裝配精度；裝配效率比修配裝配法高。可獲得較高的裝配精度；裝配效率比修配裝配法高。不足之之處：不足之之處：是要另外增加

32、一套調(diào)整裝置。是要另外增加一套調(diào)整裝置。 3、應(yīng)用、應(yīng)用：可動調(diào)整法和誤差抵消調(diào)整法可動調(diào)整法和誤差抵消調(diào)整法適用于在小批生產(chǎn)中應(yīng)適用于在小批生產(chǎn)中應(yīng)用，用，固定調(diào)整法固定調(diào)整法則主要適用于大批量生產(chǎn)。則主要適用于大批量生產(chǎn)。進(jìn)給系統(tǒng)的裝配方法進(jìn)給系統(tǒng)的裝配方法進(jìn)給系統(tǒng)的裝配過程進(jìn)給系統(tǒng)的裝配過程裝配過程；裝配過程；1。在床身上安裝。在床身上安裝Z軸步進(jìn)電動機(jī)，軸步進(jìn)電動機(jī)，2。滾珠絲杠螺母副的安裝滾珠絲杠螺母副的安裝 3。在床身上安裝。在床身上安裝Z軸滾珠絲桿，軸滾珠絲桿，4。裝上溜板箱，。裝上溜板箱，5。在溜板箱上裝上。在溜板箱上裝上X軸步進(jìn)電動機(jī)，軸步進(jìn)電動機(jī)，6。裝上。裝上X軸滾珠絲桿

33、，軸滾珠絲桿，7。裝上刀架溜板，。裝上刀架溜板，8。裝上電動刀架，。裝上電動刀架，9。裝上同步帶。裝上同步帶。滾珠絲杠滾珠絲杠主要承受軸向載荷主要承受軸向載荷，它的，它的徑向徑向載荷載荷主要是臥式絲杠的自重。主要是臥式絲杠的自重。 1)1)支承軸承組合（三種）支承軸承組合（三種）向心球軸承圓錐滾子軸承；向心球軸承圓錐滾子軸承；雙向推力角接觸球軸承雙向推力角接觸球軸承( (絲杠專用絲杠專用) )角接觸球角接觸球軸承；軸承；6060角接觸軸承角接觸軸承( (絲杠專用絲杠專用) )圓錐滾子軸承；圓錐滾子軸承； 滾珠絲杠螺母副的安裝滾珠絲杠螺母副的安裝 進(jìn)給系統(tǒng)的裝配過程進(jìn)給系統(tǒng)的裝配過程滾珠絲杠專用

34、軸承滾珠絲杠專用軸承6060角接觸軸承角接觸軸承滾針滾針/ /推力圓柱滾子軸承推力圓柱滾子軸承進(jìn)給系統(tǒng)的裝配過程進(jìn)給系統(tǒng)的裝配過程 上圖所示是一端固定一端自由的支承上圖所示是一端固定一端自由的支承形式。其特點：形式。其特點：是結(jié)構(gòu)簡單，軸向剛度低，是結(jié)構(gòu)簡單，軸向剛度低，適用于短絲杠及垂直布置絲杠。一般用于適用于短絲杠及垂直布置絲杠。一般用于數(shù)控機(jī)床的調(diào)整環(huán)節(jié)和升降臺式數(shù)控銑床數(shù)控機(jī)床的調(diào)整環(huán)節(jié)和升降臺式數(shù)控銑床的垂直坐標(biāo)軸的垂直坐標(biāo)軸 2)2)支承固定方式支承固定方式進(jìn)給系統(tǒng)的裝配過程進(jìn)給系統(tǒng)的裝配過程圖圖b b 一端固定一端游動的支承形式一端固定一端游動的支承形式 進(jìn)給系統(tǒng)的裝配過程進(jìn)給系

35、統(tǒng)的裝配過程 下圖所示是下圖所示是兩端固定的支承形式，絲杠的軸兩端固定的支承形式，絲杠的軸向剛度約為一端固定形式的向剛度約為一端固定形式的4 4倍，可預(yù)拉伸倍，可預(yù)拉伸，這樣，這樣既可對滾珠絲杠施加預(yù)緊力，又可使絲杠受熱變既可對滾珠絲杠施加預(yù)緊力，又可使絲杠受熱變形得到補償，保持恒定預(yù)緊力，但結(jié)構(gòu)工藝都較形得到補償，保持恒定預(yù)緊力，但結(jié)構(gòu)工藝都較復(fù)雜適用于長絲杠。復(fù)雜適用于長絲杠。進(jìn)給系統(tǒng)的裝配過程進(jìn)給系統(tǒng)的裝配過程3) 3) 滾珠絲杠螺母副與電動機(jī)的聯(lián)接（有三種）滾珠絲杠螺母副與電動機(jī)的聯(lián)接（有三種）(1)(1)聯(lián)軸器直接聯(lián)接聯(lián)軸器直接聯(lián)接優(yōu)點：優(yōu)點：具有最大的剛度；本身無間隙，傳動具有最大

36、的剛度；本身無間隙，傳動精度高；精度高； 結(jié)構(gòu)簡單；適用中小型及高速結(jié)構(gòu)簡單；適用中小型及高速CNCCNC。進(jìn)給系統(tǒng)的裝配過程進(jìn)給系統(tǒng)的裝配過程撓性聯(lián)軸器撓性聯(lián)軸器1 1壓圈壓圈 2 2聯(lián)軸套聯(lián)軸套 3 3柔性片柔性片 4 4球面墊球面墊 5 5錐錐環(huán)環(huán)(2)(2)齒輪聯(lián)接齒輪聯(lián)接特點特點：可變速傳動，轉(zhuǎn)矩可調(diào)，機(jī)電匹配可變速傳動，轉(zhuǎn)矩可調(diào)，機(jī)電匹配性好，布置靈活性好，布置靈活；但噪聲大，摩擦增加，；但噪聲大，摩擦增加，傳動有間隙，閉環(huán)易振蕩，傳動效率降低。傳動有間隙，閉環(huán)易振蕩，傳動效率降低。進(jìn)給系統(tǒng)的裝配過程進(jìn)給系統(tǒng)的裝配過程(3)(3)同步齒形帶聯(lián)接；同步齒形帶聯(lián)接； 同步帶傳動裝置同步帶傳動裝置進(jìn)給系統(tǒng)的裝配過程進(jìn)給系統(tǒng)的裝配過程 同步齒形帶傳動是綜合了帶、鏈傳動優(yōu)點的同步齒形帶傳動是綜合了帶、鏈傳動優(yōu)點的新型傳動方式新型傳動方式。具有：。具有： (1) (1) 傳動效率高，可達(dá)傳動效率高，可達(dá)9898以上。以上。 (2) (2)