数控机床典型进给驱动机构分析.pdf

2 6C 7B C D 5 5 C A E 3 E G 9 I D BB C 机床的性能在很大程度上取决于进给传动方式的 定性和定量特征 机械驱动机构是数控机床进给系统 中位置控制的一个重要环节 对进给系统精度有直接 的影响 目前 进给驱动机构主要有滚珠丝杠驱动 齿 轮齿条驱动和直线电动机驱动几种型式 滚珠丝杠驱 动机构可以分为 丝杠转动结构和丝母转动结构两种 形式 齿轮齿条驱动可分为单齿轮驱动结构及双齿轮 消隙驱动结构 机床的使用范围及精度要求不同 所 采用的进给驱动结构也会有很大差异 此外 数控机 床的进给驱动还有并联虚拟轴等结构 但其应用还不 具普遍性 在此不做具体介绍 滚珠丝杠驱动结构 滚珠丝杠具有高效率 高精度 高刚度及无间隙等 优点 目前 旋转电动机 N 滚珠丝杠 的进给方式在 数控机床进给系统中得到了广泛应用 滚珠丝杠作为 机床传送动力及定位的关键部件 是机床性能的重要 保证 滚珠丝杠自身的精度对机床加工精度有很大的影 响 特别是在半闭环加工系统中 定位精度在很大程度 上受到滚珠丝杠精度的影响 O 滚珠丝杠本身螺距 累积误差是造成机床目标值偏差的主要因素 螺距误 差 可按下式计算 O 式中 为滚珠丝杠相邻两螺牙的螺距误差 为滚珠 丝杠螺纹旋合长度内的螺距累积误差 即任意两牙之 间的实际轴向螺距与公称螺距之差 丝杠转动结构 丝杠转动结构 即丝杠随电动机转动 刀架托板跟 随丝母移动 从而将旋转运动转化为直线运动 其设 计制造相对简单 可以减小启动力矩 颤动及滞后时 间 常见的有采用伺服电动机与滚珠丝杠直联和伺服 电动机通过齿轮减速机构与丝杠相连 O O O 伺服电动机与滚珠丝杠直联结构 直联结构 图 O 的应用主要是基于以下几个方面 的考虑 传动环节少 对精度影响小 步进电动机与步 距角的匹配 齿轮传动布置困难等 在直联结构中 由 于挠性联轴器能承受频繁的瞬间冲击 可补偿因同轴 度及垂直度误差引起的干涉现象 P 因此大部分数控 机床的伺服进给机构都采用挠性联轴器 但挠性联轴 器的弹性变形和微小振动等因素会影响滚珠丝杠的传 动特性 限制工作台定位精度的提高 下面将进一 步分析弹性变形对定位精度的影响 以采用德国 Q 的含尼龙弹性体的联轴器为例 工作过程中 尼龙弹性体的弹性变形将复映到滚珠丝 杠上 并对进给系统精度产生一定的影响 其弹性变 形反映到进给执行部件上的误差为 R1 3 AB C B D B 8 E BF G A 01120 G B B B B H B I H A J I HH H B H A B B I BB B H I B II B C B BA K L BB M 9 I B G II B G HH 4 H N B E B 3OB 9 B G B 关于变位齿轮传动中分配变位系数的选择方法目 前 主 要 有 种 它 们 是 德 国 P42QQR 法 瑞 士 S 90 R 法 苏联库氏法 英国曼里特法 封闭图法 线图法 0 以上 种方法求解过程比较繁琐并且不直 观 并且当碰到使用国内手册上的方法计算出的变位 系数得出来的相关参数值与实际测量和计算出来的其 它参数值有比较大的出入时 那么选择一种简单 快 捷 较准确的分配变位系数方法就成了一个急需解决 的问题 因此本文介绍一种在生产现场能快速 准确 确定齿轮变位系数的方法 实测齿轮公法线长度法的阐述 计算渐开线圆柱变位齿轮公法线长度的公式 为 R 0T1U 1 R B 0 R R 1 E 2 式中 为公法线跨齿数 外齿轮 公法线跨齿槽数 内齿轮 为渐开线直齿圆柱齿轮的压力角 为被 测渐开线直齿圆柱齿轮的齿数 为被测渐开线直齿 圆柱齿轮的变位系数 为被测渐开线直齿圆柱齿轮 的模数 为变位渐开线直齿圆柱齿轮公法线长度 实测值设为 为非变位渐开线直齿圆柱齿 轮公法线长度 值可通过逆推法求出 若 VR1U 可由文献 R 查表得出 W 值 然后再计算出被测齿轮的变位系数值 或者用其它方法如线图法 2 等来确定变位系数 最后 参考文献 0 孙先锋 阎开印 等L 滚珠丝杠综合误差对机床定位精度的分析 D L 机床制造技术 R11T 2 00 X YXZL R 张耀满 王仁德 于军 等L 数控机床机构 9 L 沈阳 东北大学出版 社 R11Z T2 YQQL 2 5 F L 9 A H B I B B B I N C Y E 6 B D L F 3 9 B R11 RQ R Q YR XL X 胡超 施浒立 宁春林L 齿轮消隙功能实现探索 D L 机电工程 R11T R R 00 Y0XL 周保牛 叶穗 周岳L 数控双齿轮消隙减速机的研制 D L 制造技术与 机床 R11T 0R 0 Y0 ZL 作者 李运生 男 0Q 2