开 环 系 统.doc

　开 环 系 统 　　不将各坐标的实际移动量（输出）与数控计算机系统输送给伺服电机的移动量（输入）进行比较的进给传动系统，称为开环系统，如图4.4-1所示。其特点是没有来自位移传感器的反馈信号，主要靠步进电机实现伺服控制。 图4.4-1　开 环 系 统 　闭 环 系 统 　　具有功率放大和反馈的、输出变量紧密地响应输入量的系统称为全闭环系统，它将工作台（或刀架）的实际位移转变成电量，反馈回数控系统计算机，与输入到进给传动系统的位移指令进行比较，得到的差值经过放大和变换，最后驱动工作台向减小误差的方向移动，如图4.4-2所示。其特点是进给传动系统精度高，但设计与调整都有较大的技术困难。 图4.4-2　闭 环 系 统 　　 　半 闭 环 系 统 　　为了减小全闭环系统的技术难度，舍弃反馈环路内的非线性因素，而改用在传动系统的中间环节（如电机轴端或丝杠轴端）上取出比较容易测量的转角信号和角位移进行反馈，构成半闭环系统，如图4.4-3所示。 图4.4-3　半 闭 环 系 统 　传 动 系 统 设 计 　　（一) 消除齿侧间隙机构和挠性联轴节 如图4.4-4和图4.4-5所示 图4.4-4 消除齿侧间隙的方法 a)双片齿轮；b)斜齿轮；c)锥齿轮 图4.4-5 挠性联轴节 ? 　 　（二） 滚珠丝杠螺母副的选用与计算 　　　滚珠丝杠螺母副的特点　　 　　滚珠丝杠螺母副是一种低摩擦，高精度，高效率的机构。它的机构效率（η=0.92-0.96）比滑动丝杠(η=0.20-0.40)高3-4倍。滚珠丝杠螺母副的动（静）摩擦系数基本相等，配以滚动导轨，启动力矩很小，运动极灵敏，低速时不会出现爬行。滚珠丝杠螺母副可以完全消除间隙并可预紧，故有较高的轴向刚度，且反向无空程死区，反向定位精度高。滚珠丝杠螺母摩擦系数小，无自锁，能实现可逆传动。滚珠丝杠螺母副的滚珠循环方式一般分外循环和内循环两种，如图4.4-6所示。 　　　滚珠丝杠的主要技术参数 　　名义直径D0 　　滚珠丝杠的名义直径D0是指滚珠中心圆的直径。D0值越大，丝杠的承载能力和刚度越大。用于数控机床进给驱动中的滚珠丝杠，取D0=20mm-100mm。选择D0值应大于丝杠长度L0的1/35-1/30。 　　 图4.4-6 滚珠丝杠螺母的循环方式 a)外循环；b)内循环 1-外滚道；2-内滚道；3-反向器；4-反向器 　　基本导程Ph 　　导程Ph应根据机床的脉冲指令要求和负载情况来选择。当名义直径D0确定后，Ph值大，可使螺纹的升角β变大。一般β〉2°，通常取β〉3.5°。 　　滚珠直径d0 　　一般取d0=0.6Ph。 　　滚珠的工作圈数j和工作滚珠总数N 　　工作圈数j一般取2.5-3.5圈，而工作滚珠总数N以不大于150个为宜。 　　列数K 　　要求工作圈数较多的场合，可采用双列或多列式螺母的结构形式。 　　　滚珠丝杠副的标注和精度选择 　　滚珠丝杠副的型号中包含有它的结构，规格，精度，螺纹旋向等特征。如： 　　　滚珠丝杠螺母副的设计计算 　　额定动载荷和额定静载荷 　　额定动载荷是指一批相同参数的滚珠丝杠螺母副，在n﹥=10r/min的相同工作条件下运转10的6次方转后，90%的螺旋副（指螺纹滚道和滚动体）不发生疲劳点蚀损伤所能承受的最大轴向载荷，定义为额定动载荷Ca。 　　额定静载荷是指把滚珠丝杠副在静态或低转速（n=10r/min）条件下，受接触应力最大的滚珠和滚道接触面间产生的塑性变形量之和达到滚珠直径0.0001倍时的最大轴向载荷，定义为额定静载荷Ca0。 　　滚珠丝杠副疲劳强度计算 　　滚珠丝杠应根据其额定动载荷选用。滚珠丝杠的当量动载荷 　　　　　　　　Cm = Fm 3√L (N) 式中　Fm---轴向工作载荷（N），当载荷按单调式规律变化，各种转速使用机会相同时，Fm=(2Fmax+Fmin)/3　　　Fmax,Fmin---丝杠最大，最小轴向载荷（N）；　　　L---工作寿命，以10的6次方转为1单位，L = 60nT/10*10*10*10*10*10　　　n---丝杠转速(r/min);　　　T---使用寿命（H），对数控机床可取 T = 15000h。 　　滚珠丝杠的静载强度计算 　　低速运转时的滚珠丝杠副，应按最大轴向工作载荷，即按计算静载荷Cj为选择依据。其计算公式为： 　　　　　　　　Cj = Kp Kr Fmax 式中　Fmax---最大轴向工作载荷（N）；　　　Kp---载荷性质系数，数值同上；　　　Kr---硬度影响系数，HRC=58 取Kr=2.0-1.2。 　　　滚珠丝杠的支承 　　滚珠丝杠的主要载荷是轴向载荷，径向载荷主要是卧式丝杠的自重。其两端支承的配置情况如图4.4-7所示的轴向固定方式。 图4.4-7 滚珠丝杠的支承