數(shù)控機(jī)床各組成部分(編輯修改稿)
2025-06-18 01:29 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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)具有很寬的調(diào)速范圍。既要高到為縮短輔助時(shí)間、提高加工效率的快速移動(dòng)速度要求，如 10一 30m／ min；也要能滿足在完成高精度定位的低速度 (如 mm／ min)時(shí)，均勻、穩(wěn)定、無(wú)爬行地工作。對(duì)于一般數(shù)控機(jī)床的調(diào)速范圍 1： 24 000就可以了，較先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床可以獲得更寬的調(diào)速范圍。 3．快的響應(yīng)速度 所謂響應(yīng)速度是指伺服系統(tǒng)跟隨指令信號(hào)的響應(yīng)速度快，使工作臺(tái)能在規(guī)定的速度范圍內(nèi)靈敏而精確地跟蹤指令，保證輪廓切削的形狀精度和良好的加工表面精度。一般反應(yīng)時(shí)間要求在 200ms，甚至幾十毫秒內(nèi)。要保證如此高的響應(yīng)速度，進(jìn)給傳動(dòng)工作臺(tái)的剛度、間隙、摩擦、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等都是必須考慮的問(wèn)題。 4．好的穩(wěn)定性 要有較強(qiáng)的抗干擾能力，保證電源、環(huán)境、負(fù)載等所產(chǎn)生的波動(dòng)對(duì)其影響較小，有較好的調(diào)速機(jī)械特性，外加負(fù)載變化的適應(yīng)能力強(qiáng)，以保證加工穩(wěn)定地進(jìn)行。 5．大的轉(zhuǎn)矩輸出 機(jī)床加工大多在低速時(shí)進(jìn)行重切削，則要求低速時(shí)進(jìn)給系統(tǒng)要有大的轉(zhuǎn)矩輸出。為此，需縮短進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)鏈，簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)系統(tǒng)剛度，提高傳動(dòng)精度。 三、數(shù)控進(jìn)給系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置 數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)一般由驅(qū)動(dòng)裝置與機(jī)械傳動(dòng)執(zhí)行件等組成，對(duì)于半閉環(huán)、閉環(huán)控制系統(tǒng)還包括位置檢測(cè)環(huán)節(jié)。而驅(qū)動(dòng)裝置是由驅(qū)動(dòng)元件電動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制單元兩部分組成，通常它們由同一生產(chǎn)廠家配套提供給機(jī)床制造廠。進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置用于數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)， 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)用的伺服電動(dòng)機(jī)主要有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和交流、直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)， 電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件是伺服系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。 四、數(shù)控進(jìn)給傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 進(jìn)給傳動(dòng)結(jié)構(gòu)是進(jìn)給伺服系統(tǒng)的主要組成部分，它是將伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為執(zhí)行部件的直線移動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以保證刀具與工件相對(duì)位置關(guān)系為目的。 在數(shù)控機(jī)床中，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是數(shù)字控制系統(tǒng)的直接控制對(duì)象。無(wú)論是開(kāi)環(huán)還是閉環(huán)伺服進(jìn)給系統(tǒng)，工件的精度均要受到進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響。為此，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)應(yīng)力求做到減少摩擦力，提高傳動(dòng)精度與剛度，消除傳動(dòng)間隙以及減少運(yùn)動(dòng)件的慣量等。目前，在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中常用的機(jī)械傳動(dòng)裝置主要有： 滾珠絲杠螺母副、靜壓蝸桿－蝸母條、預(yù)加載荷雙齒輪－齒條及雙導(dǎo)程蝸桿等。 1．滾珠絲杠螺母副傳動(dòng) 為了提高數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的快速響應(yīng)性能和運(yùn)動(dòng)精度，必須減少運(yùn)動(dòng)件的摩擦阻力和動(dòng)靜摩擦力之差。為此，在中小型數(shù)控機(jī)床中，滾珠絲杠螺母副是采用最普遍的結(jié)構(gòu)。 (1)滾珠絲杠副的工作原理。 滾珠絲杠副是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的新型傳動(dòng)裝置，是在絲杠和螺母之間以滾珠為滾動(dòng)體的螺旋傳動(dòng)元件。 １－滾珠絲桿２－滾珠螺母３－滾珠４－滾珠返回裝置５－滾道 (2)滾珠絲杠副的特點(diǎn) 滾珠絲杠副的絲杠與螺母之間是通過(guò)滾珠來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)的，使之成為滾動(dòng)摩擦，這是滾珠絲杠區(qū)別于普通滑動(dòng)絲杠的關(guān)鍵所在，其特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)： 1)傳動(dòng)效率高。 滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率高達(dá) 95％～ 98％，是普通梯形絲杠 的 3～ 4倍，功率消耗減少 2／ 3～ 3／ 4。 ２ )靈敏度高、傳動(dòng)平穩(wěn)。 由于是滾動(dòng)摩擦，動(dòng)靜摩擦系數(shù)相差極小。因此低速不易產(chǎn)生爬行。 ３）定位精度高、傳動(dòng)剛度高 。 用多種方法可以消除絲杠螺母的軸向間隙，使反向無(wú)空行程，定位精度高，適當(dāng)預(yù)緊后，還可以提高軸向剛度。 4)不能自鎖、有可逆性。 既能將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，也能將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此絲杠在垂直狀態(tài)使用時(shí)，應(yīng)增加制動(dòng)裝置或平衡塊。 5)制造成本高。 滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度及表面粗糙度等要求高，制造工藝較復(fù)雜，成本高。 （ 3)滾珠絲杠副的循環(huán)方式 常用的循環(huán)方式有兩種：滾珠在循環(huán)反向過(guò)程中，與絲杠滾道脫離接觸的稱為外循環(huán)；而在整個(gè)循環(huán)過(guò)程中，滾珠始終與絲杠各表面保持接觸的稱為內(nèi)循環(huán)。 外循環(huán) 內(nèi)循環(huán) 1一插管 2一滾珠 3一外循環(huán)螺母 4— 滾珠絲杠 5一反向器 6一內(nèi)循環(huán)螺母 (4)滾珠絲杠副的使用防護(hù) 滾珠絲杠副和其他滾動(dòng)摩擦的傳動(dòng)元件一樣，如有硬質(zhì)的灰塵或切屑等臟物落進(jìn)滾道，就會(huì)妨礙滾珠的運(yùn)轉(zhuǎn)并加速磨損，因此有效地防護(hù)密封和保持潤(rùn)滑油的清潔就顯得十分必要．常用的防塵密封裝置由密封圈和防護(hù)罩相結(jié)合，密封圈裝在滾珠螺母的兩端，和絲杠直接接觸，其材料有毛氈、耐油橡皮或尼龍等，防塵效果好。但有接觸壓力、摩擦力矩增加的現(xiàn)象，所以有時(shí)采用非接觸式、由聚氯乙烯等塑料制成的迷宮密封圈。 對(duì)于暴露在外面的絲杠一般采用伸縮套筒式、折疊式的塑料或人造革等形式的防護(hù)罩，以防止空氣中塵埃粘附在絲杠表面。 滾珠絲杠副和普通滑動(dòng)絲杠螺母副一樣，要用潤(rùn)滑劑來(lái)提高耐磨性及傳動(dòng)效率。潤(rùn)滑劑可分為潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂兩大類。潤(rùn)滑油可采用一般機(jī)械油、 90~180號(hào)透平油或 140號(hào)主軸油，經(jīng)過(guò)殼體上的油孔而注入螺紋的空間內(nèi)。潤(rùn)滑脂可采用鋰基油脂，油脂加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間內(nèi)。 2．其他進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu) (1)靜壓蝸桿一蝸母條傳動(dòng) 蝸桿－蝸母條機(jī)構(gòu)是絲杠螺母機(jī)構(gòu)的一種特殊形式蝸桿可看作長(zhǎng)度很短的絲杠，蝸母條則可看作一個(gè)很長(zhǎng)的螺母沿軸向剖開(kāi)后的一部分。 液體靜壓蝸桿一蝸母條機(jī)構(gòu)是在蝸桿一蝸母條的嚙合齒面間注入壓力油，以形成一定厚度的油膜，使兩嚙合面形成液體摩擦，特別適宜重型數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)。進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與蝸桿相連，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。蝸母條與運(yùn)動(dòng)部件 (工作臺(tái) )相連，以獲得往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。這種形式常用于龍門銑床的工作臺(tái)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。 (2)雙齒輪一齒條傳動(dòng) 齒輪一齒條是行程較長(zhǎng)的大型數(shù)控機(jī)床上常用的進(jìn)給傳動(dòng)形式，適用于傳動(dòng)剛性要求高，傳動(dòng)精度不太高的場(chǎng)合。 采用齒輪一齒條傳動(dòng)時(shí)，必須采取消除齒側(cè)間隙的措施。通常采用兩個(gè)齒輪 2， 3與齒條嚙合的方法，專用的預(yù)加載機(jī)構(gòu)使兩齒輪以相反方向預(yù)轉(zhuǎn)過(guò)微小的角度，使兩齒輪分別與齒條的兩側(cè)齒面貼緊，從而消除間隙。 (3)雙導(dǎo)程蝸桿傳動(dòng)。 為了擴(kuò)大工藝范圍，提高生產(chǎn)效率，數(shù)控機(jī)床除了直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之外，還有圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其進(jìn)給傳動(dòng)一般采用蝸輪一蝸桿傳動(dòng)。 五、數(shù)控進(jìn)給傳動(dòng)導(dǎo)軌
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