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高精度数字缸的设计与研究 2l 高精度数字缸的设计与研究 昆明理工走学(650093)袁锐波 摘要介绍了数字式液压缸的工作原理，结构特点厦设计方法。从理论上分析了影响数字缸精度的各 种因素．并进行了提高精度的对策研究。 关键词数字式液压缸微量进给机构精度分析 数字缸属于增量式数字控制的机液伺服机构， 动电源，数字阀、反馈丝杆螺母和滚压缸等组成。其 它一般通过步进电机和控制阀接受数字电路发出的 作用原理是由微机发出需要的脉冲信号，经驱动电 脉冲序列信号，进行信号的转化与功率放大，驱动液 源放大后，使步进电机按指令脉冲动作，每个脉冲将 压缸，输出直线位移或速度。它主要用于中、小行程 使电机转动一个固定的步距角，步进电机转动时带 的数字位置或速度控制，具有灵敏度高，进给量准 动齿轮机构使旋转角△。转换成数字阀阀芯位移量 确，工作可靠，输出功率大，抗干扰能力强，结构紧凑 AX．数字阀输出负载流量△Q1．，驱动液压缸实现微 等优点。它不仅适用于闭环控制系统。也可用于开 量进给。由于大多数数字缸都采用差动缸结构，因 环控{64系统以提高精度和响应速度。因此被广泛用 此，可用双边滑阎来控制差动缸L2l，此时压力油直接 于数控机床。加工中心和各类自动化加工设备中。 引至活塞杆腔．无活塞杆腔压力P。则受双边滑阀的 目前。国外对于大推力。大行程的场合也开始采 棱边o，6所控制，如图2所示。对于面积比^，：A。 用数字缸，如瑞士SIG公司的【Ⅳ系列数字缸，最大 1 =1：2的典型差动缸来说，空载下稳态时P。={P。 ‘ 工作压力可达30MPa【“，标准缸经40—200n蚰，最大 时，活塞处于平稳状态。在指令输入脉冲作用下，步 行程可达1200mm，特殊规格的长行程可达3000mm， 进电机7带动滑阀的阀芯5旋转，此时活塞2及反 几乎可以适应一般的工业应用范围。日本东京计器 馈螺母3末动，螺杆4与螺母3作相对运动，阀芯5 公司的数字缸早已应用于n’两坐标数控机床…， 1 数控自动车床、自动机械、治金设备、木工机械和潮 右移形成开口，压力油进人缸的右腔，使P。音P．， ‘ 水阀门上。我国研制的数字缸于1980年开始用于 于是活塞带动活塞杆1外伸，在活塞向左运动的同 XKB2122A三坐标数控铣床的一个纵坐标中，但其性时，同活塞连成一体的反馈螺母带动阀芯左移．实现 能与国外相差甚远。本文对如何提高数字缸的精度 了直接位置负反馈，使阀口关小，开口量又恢复到初 作了较系统的研究，提出了一些有效措施。 始状态。输入连续脉冲时，步进电机连续旋转，活塞 1组成及作用原理 杆便随着外伸，当输人负脉冲时，步进电机反转，活 塞杆便向内缩。 图1为数字缸控制系统方框图，它由计算机、驱 囝1数字缸控制系统方框图