某型号数控机床Y向进给系统设计(2)
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1 引言
随着现代机械制造业的发展，为了满足零件的多样化加工方式及合理化的工艺发展要求，数控机床向高精度、高效率、高速度发展，为了不断提高数控机床的性能人们对进给系统的特性提出了更苛刻的要求。数控机床是现代加工车间最重要的装备，数控机床的发展水准标志着机床工业甚至机械制造业。然而进给系统作为数控机床的一个重要环节。近年来，人们对进给系统的研究日益增多。
进给系统的静态、动态特性决定了数控机床的定位精度、工作平稳性等，对数控机床加工出来的零件加工质量、加工效率起着很重要的作用。在进给系统工作过程中，由于各部件存在间隙、摩擦和弹性变形等问题，研究出有效的方法减少、抑制或消除这些不利因素的影响，越来越成为数控机床设计者关注的焦点之一。以前往往对进给系统设计时主要考虑静态特性，在设计阶段习惯性地忽略动态特性。应深层次考虑非线性间隙和摩擦在机床工作状态下对进给系统动态特性的影响。目前大多用改变伺服系统的结构设计、减少传动环节、选择更好的润滑剂以及减少动摩擦和静摩擦差值、改变控制系统等方法。
传统的进给系统已经满足不了高性能数控机床的要求，要让数控机床不受限制于伺服机构系统的局限性，通过制定出一套对数控机床直线进给系统设计的规范具有很重要的现实意义。
2 某型号数控机床Y向进给系统选型
2.1 进给系统设计基本要求
如何选好伺服驱动系统，必须根据数控机床的实际要求来确定，一般对进给驱动的要求有以下几个方面：
（1） 工作精度：为了满足高精度的零件尺寸，必须伺服系统的定位精度和重复定位精度足够高，以确保准确性。
（2） 调速范围：伺服系统根据零件加工要求的不同，保证在任何工作负载的条件下，能达到最佳切削效果，伺服系统应具有足够宽的调速范围。
（3） 负载能力：伺服系统在任意转速下工作时，尤其是低速、大转矩条件下，伺服系统必须承担全部工作负载。
（4） 响应速度：为了保证零件的切削轮廓的完整和加工表面粗糙度，在伺服系统频繁的启动、加速、减速、制动等过程中响应时间尽量短。
（5） 稳定性：稳定是前提，伺服系统能正常工作，尤其是在低速进给情况下无法抓取，随着应用负载无共振的变化。
2.2 总体方案确定
根据上述技术要求伺服电机驱动直联驱动采用滚珠丝杠传动系统。如图2-2所示，这种连接方法机械结构相对简单。此结构是电机轴与丝杠轴通过联轴器连接，使进给传动系统获得较高传动精度和较强传动刚度并提高进给系统效率。
图2-2 工作台草图
2.3 初步选择伺服电机型号
伺服电机是指能够精确地控制转速与转角的电动机。为了满足伺服电机对进给系统的高精度、快速的响应、速度范围可调等要求，伺服电机应具有低速大转矩、较长的承载运行能力、能够承受反复启动、制动、正、反转并启动反应灵敏。
图2-3 110式伺服电机
表2-3 伺服电机参数
2.3.1 满足转速
伺服电机选择首选应满足进给系统最高转速3000r/min必须在额定转速范围之内，并电机额定转速略大于最高转速，以有效利用伺服电机功率；伺服电机转速控制在最低转速和额定转速之间时属于恒转矩调速，伺服电机转速控制在额定转速和最高转速之间时属于恒功率调速；在工作过程中，当电机恒转矩调速时，转矩是负载的转矩决定的，当电机恒功率调速时，功率是负载的功率决定的；恒转矩调速是指转矩不变，随电机速度变大功率也变高，恒功率调速是指功率不变，电机随速度变大输出转矩变小。
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