简析数控机床对进给系统的要求

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  在数控机床中，进给传动的作用是接受数控系统的指令，经放大后使作精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动，如直线、斜线、圆弧等，加工出符合要求的零件。数控机床对进给系统的要求如下。

  1．高的传动精度与定位精度

  数控机床的进给传动装置的传动精度和定位精度对零件的加工精度起着关键性的作用，对采用步进电机驱动的开环控制系统尤其如此。因此，传动精度和定位精度足数控机床最重要也是最具有该类机床特征的指标，无论对点位、直线控制系统，还是轮廓控制系统，这两项精度都很重要。设计中，通过在进给传动链中加入减速齿轮，以减小脉冲当量（即伺服系统接收一个指令脉冲驱动工作台移动的距离），预紧传动滚珠丝杠，消除齿轮、蜗轮等传动件的间隙等方法，可达到提高传动精度和定位精度的目的。由此可见，机床本身的精度，尤其是伺服传动链和伺服执行机构的精度，是影响工作精度的主要因素。

  2．宽的进给调速范围

  伺服进给系统在承受全部工作负载的条件下，应具有很宽的调速范围，以适应各种工件材料、尺寸等变化的需要，工作进给速度范围可达3mm／min—6000mm/min(调速范围1：2000)为了完成精密定位，伺服系统的低速趋近速度达0.1mm/min；为了缩短辅助时间，提高加工效率，快速移动速度应高达15m／min。如此宽的调速范围是伺服系统设计的一个难题。在多坐标联动的数控机床上，合成速度维持常数，是保证表面粗糙度要求的重要条件；为保证较高的轮廓精度，各坐标方向的运动速度也要配合适当。这是对数控系统和伺服进给系统提出的共同要求。

  3．响应速度要快

  所谓快速响应特性是指进给系统对指令输入信号的响应速度及瞬态过程结束的迅速程度，即跟踪指令信号的响应速度要快；定位速度和轮廓切削进给速度要满足要求；工作台应能在规定的速度范嗣内灵敏而精确地跟踪指令，进行单步和连续移动，在运行时不出现丢步或多步现象。进给系统的响应速度的大小不仅影响机床的加工效率，而且影响加工精度。设计中应使机床工作台及其传动机构的刚度、间隙、摩擦以及转动惯量尽可能达到最佳值，以提高伺服进给系统的快速响应性。

  4．无间隙传动

  进给系统的传动间隙一般指反向间隙，即反向死区误差，它存在于整个传动链的各传动副中，直接影响数控机床的加工精度。因此，应尽量消除传动间隙，减小反向死区误差。设计中可采用消除间隙的联轴节及有消除问隙措施的传动副等来满足要求。

  5．稳定性好、寿命长

  稳定性是伺服进给系统能够正常工作的最基本的条件，特别是要在低速进给情况下不产生爬行，并能适应外加负载的变化而不发生共振。稳定性与系统的惯性、刚性、阻尼及增益等都有关系，适当选择各项参数，并能达到最佳的工作性能，是伺服系统设计的目标，所谓进给系统的寿命，主要是指其保持数控机床传动精度和定位精度的时间长短，即各传动部件保持其原来制造精度的能力。为此，组成进给机构的各传动部件应选择合适的材料及合理的加上工艺与热处理方法，对于滚珠丝杠及传动齿轮，必须具有一定的耐磨性和适宜的润滑方式，以延长其寿命。

  6．使用维护方便

  数控机床属高精度自动控制机床，主要用于单件、中小批量、高精度及复杂件的生产加工，机床的开机率相应就高，因而进给系统的结构设计应便于维护和保养，最大限度地减少维修工作量，以提高机床的利用率。
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