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数控冲床对进给传动机构的要求

发布者:卓东机械  发布时间:2011/8/1 9:56:09
  数控冲床进给系统一般即为进给驱动装置,该系统承担了数控冲床各直线坐标轴、回转坐标轴的定位和切削进给,因此将直接影响整个数控冲床的运行状态和精度指标。进给系统机电关系如图7-29所示。
  一般来说,进给系统应该在三个方面满足整机的要求:稳定性方面,其中包括绝对稳定和相对稳定,即整个系统在启动状态和外界干扰作用下,经过几次衰减振荡,能迅速地稳定在新的或原有的平衡状态下。精度要求方面,这里包括动态误差、稳态误差和静态误差,也就是伺服系统的输入量与最终运动部件的运动量的精确程度。快速响应特性方面,即伺服系统的响应时间以及传动装置的加速能力。一台数控冲床的进给系统不仅要有合理的控制系统,而且要求对驱动元件和机械传动装置的参数进行合理的选择,这样才能使整个进给系统工作时的动态特性相匹配。
  数控冲床的进给系统按驱动方式分有液压伺服进给系统和电气伺服进给系统两类。由于伺服电动机和进给驱动装置的发展,目前绝大多数数控冲床采用电气伺服进给方式。按反馈方式分有闭环控制、半闭环控制和开环控制三类。由于半闭环控制在装配和调整时都比较方便,而且精度较高,通过对机械零件的选择,必要时再加上采取螺距误差补偿和反向间隙补偿的电气措施,可以满足一般精度数控冲床的精度要求,所以目前大多数数控冲床的进给系统都采用半闭环方式。
  数控冲床进给系统的机电部件主要有伺服电动机及检测元件、联轴节、减速机构(齿轮副和带轮)、滚珠丝杠螺母副(或齿轮齿条副)、丝杠轴承、运动部件(
工作台、主轴箱、滑座、横梁和立柱等)。由于滚珠丝杠、伺服电动机及其控制单元性能的提高,很多数控机床的进给系统中已去掉减速机构而直接用伺服电动机与滚珠丝杠联结,因而整个系统结构简单,减少了产生误差的环节;同时,由于转动惯量减少,使伺服特性亦有改善。在整个进给系统中,除了上述部件外,还有一个重要的环节就是导轨。虽然从表面上看导轨似乎与进给系统不十分密切,实际上运动摩擦力及负载这两个参数在进给系统中占有重要地位。因此导轨的性能对进给系统的影响是不容忽视的。
  图7-30所示是一个典型的半闭环的,没有减速机构的进给系统的机械结构示意图。
  数控冲床进给机构是伺服系统中的一个重要环节,这就要求进给机构除了具有较高的定位精度,还应具有良好的动态响应特性,即系统跟踪指令信号的响应要。稳定性要好。为了确保数控机床进给系统的传动精度和工作稳定性,通常提出了无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振率以及有适宜的阻尼比的要求。
  为了达到这些要求,在数控冲床的进给机构中主要采取如下措施:
  1)尽量采用低摩擦的传动,如采用静压导轨、滚动导轨和滚珠丝杠等,以减少摩擦力。
  2)选用最佳的传动比,以达到提高机床分辨率,使工作台尽可能大地加速,以达到跟踪指令,系统折算劐驱动轴上的转动惯量尽量小的要求。
  3)缩短传动链以及用预紧的办法提高传动系统的刚度。如采用电动机直接驱动丝杠,应用预加负载的滚动导轨和滚动丝杠副,丝杠支承设计成两端向固定的,并可用预拉伸的结构等办法来提高传动系统的刚度。
  4)尽量消除传动间隙,减少反向死区误差。如采用消除间隙的联轴器,采用有消除间隙措施的传动副等
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