铣床数控轴进给系统设计.pdf

M跚幽c试ngTecllIl0109yNo．3，2012 Equip眦nt 铣床数控轴进给系统设计 王泽蛟 (天津工业大学机械工程学院，天津300387) 摘要：数控铣床是能源、航空、航天、船舶、舰船推进器、机车车辆、军工、汽车、机械工程、重型机床行业不可缺少的重 要工艺加工设备。本文内容关于铣床数控轴进给系统的设计，包括机床的整体方案、传动系统结构、导轨等方面的研究。 关键词：数控铣床进给系统机械设计 中图分类号：丁Q280 文献标识码：A 1 控制型式的选择和分析 统的运动精度主要取决于检测装置的检测精度，也 与传动链的误差无关，因此其控制精度高。闭环控制 1．1开环进给伺服系统 数控机床的定位精度高，但调试和维修都较困难，系 开环伺服系统由步进电动机和步进电动机驱动 统复杂，成本高。 线路组成。数控装置根据输入指令，经过运算发出脉 半闭环：半闭环伺服机构是由比较线路、伺服放 冲指令给步进电动机驱动线路，从而驱动工作台移 大线路、伺服马达、速度检测器和位置检测器组成。 动一定距离。这种伺服系统比较简单，工作稳定，容 位置检测器装在丝杠或伺服马达的端部，利用丝杠 易掌握使用，但精度和速度的提高受到限制。只用于 的回转角度间接测出工作台的位置。常用的伺服马 经济型数控机床。 达有宽调速直流电动机、宽调速交流电动机和电液 开环控制系统的数控机床结构简单，成本较低。 伺服马达。位置检测器有旋转变压器、光电式脉冲发 但是，系统对移动部件的实际位移量不进行监测，也不 生器和圆光栅等。这种伺服机构所能达到的精度、速 能进行误差校正。因此，步进电动机的失步、步距角误 度和动态特性优于开环伺服机构，为大多数中小型 差、齿轮与丝杠等传动误差都将影响被加工零件的精 数控机床所采用。 度。开环控制系统仅适用于加工精度要求不很高的中 半闭环控制数控系统的调试比较方便，并且具 小型数控机床，特别是简易经济型数控机床。 有很好的稳定性。目前大多将角度检测装置和伺服 1．2闭环与半闭环进给伺服系统 电动机设计成一体，这样，使结构更加紧凑。所以选 闭环：闭环伺服机构的工作原理和组成与半闭 择半闭环控制形式。 环伺服机构相同，只是位置检测器安装在工作台上， 可直接测出工作台的实际位置，故反馈精度高于半 2伺服驱动装置的选择和分析 闭环控制，但掌握调试的难度较大，常用于高精度和 大型数控机床。闭环伺服机构所用伺服马达与半闭 目前，在机床进给伺服中采用的主要是永磁同 环相同，位置检测器则用长光栅、长感应同步器或长 步交流伺服系统，有三种类型：模拟形式、数字形式 磁栅。 和软件形式。模拟伺服用途单一，只接收模拟信号， 闭环控制数控机床是在机床移动部件上直接安 位置控制通常由上位机实现。数字伺服可实现一机 装直线位移检测装置，直接对工作台的实际位移进 多用，如做速度、力矩、位置控制。可接收模拟指令和 行检测，将测量的实际位移值反馈到数控装置中，与 脉冲指令，各种参数均以数字方式设定，稳定性好。 输入的指令位移值进行比较，用差值对机床进行控 具有较丰富的自诊断、报警功能。软件伺服是基于微 制，使移动部件按照实际需要的位移量运动，最终实 处理器的全数字伺服系统。其将各种控制方式和不 现移动部件的精确运动和定位。从理论上讲，闭环系 同规格、功率的伺服电机的监控程序以软件实现。使 收稿日期：2011—12_03 作者简介：王泽蚊(1989一)。男，山东高密人，天津工业大学机械工程学院08级本科生，研究方向是机械工程及自动化。 226 万方数据