对进给系统的要求
进给运动是以保证刀具与工件相对位置关系为目的,被加工工件的轮廓精度和位置精度都要受到进给运动的传动精度、灵敏度和稳定性的直接影响。机床厂不论是点位控制还是连续控制,其进给运动是数字控制张的直接控制对象。机床厂对于闭环控制系统,还要在进给运动的末端加上位置检测系统,并将检测的实际位移反馈到控制系统中,以使运动更准确。因此,进给运动的机械结构必须具备以下几个特点:
(1)运动件的摩擦阻力小
进给系统中的摩擦阻力,会降低传动效率,并产生庠擦热,特别是会影响系统的快速响应特性。机床厂由于动静摩擦阻力之差会产生爬行现象,因此,必须有效地减少运动部件之间的摩擦阻力。机床厂进给运动中虽有许多零部件,但摩擦阻力主要来源是导轨和丝杠。因此,改善导轨和丝杠的结构使摩擦阻力减少是主要目标之一。
(2)消除传动系统中的间隙
进给运动的运动都是双向的,系统中的间隙使工作台不能实时跟随指令运动,造成系统快速响应特性变差。机床厂对于开环伺服系统,传动环节的间隙会产生定位误差;对于闭环伺服系统,包括滚珠丝杠、轴承、齿轮、蜗轮蜗杆,甚至连轴器和键联接都必须采用相应的消除间隙措施。
(3)传动系统的精度和刚度高
通常数控机床进给系统的直线位移精度达到微米级,角位移达到秒级。机床厂进给传动系统的驱动力矩也很大,进给传动链的弹性变形会引起工作台运动的时间滞后,降低系统的快速响应特性。因此,提高进给系统的传动精度和刚度是首要任务。导轨结构及丝杠螺母、蜗轮蜗杆的支承结构是决定传动精度和刚度的主要部件。机床厂因此,首先要保证它们的加工精度以及表面质量,以提高系统的接触剐度。机床厂对轴承、滚珠丝杠等预加载荷,不仅可以消除间隙,而且还可以大大提高系统刚度。此外,传动链中的齿轮减速可以减小脉冲当量,能够减小传动误差的传递,提高传动精度。
(4)减小运动惯量,具有适当的阻尼
进给系统中每个零件的惯量对伺服系统的启动和制动都有直接影响,特别是高速运动零件。在满足强度和刚度的条件下,应尽可能地合理配置各元件,使它们的惯量尽可能地小。
系统中的阻屁一方面降低了伺服系统的快速响应特性,另一方面能够提高系统的稳定性,因此,在系统中要有适当的阻尼。
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