數(shù)控機床進給系統(tǒng)的精度分析

發(fā)布日期:2011-11-25    蘭生客服中心    瀏覽:1981

數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)按其控制方式,可分為開環(huán)、半閉環(huán)和全閉環(huán)三類,現(xiàn)結(jié)合相關(guān)精度分析如下:

  1.開環(huán)進給系統(tǒng)

       數(shù)控機床基本上不用開環(huán)進給系統(tǒng)。它雖然簡單,但如果負荷突然加大,或者脈沖頻率變化劇烈,則執(zhí)行 不見得運動可能發(fā)生誤差,這就是常說的“失步”現(xiàn)象。

  2.半閉環(huán)進給系統(tǒng)

  半閉環(huán)系統(tǒng)的誤差,包括絲杠的導(dǎo)程誤差、絲杠軸承的軸向圓跳動、伺服系統(tǒng)的誤差和伺服系統(tǒng)閉環(huán)之外 ,還包括個機械環(huán)節(jié)彈性變形引起的誤差。

 。1)定位精度計算

  在進給系統(tǒng)內(nèi),存在各種干擾因素如摩擦力、切削力及慣性力等。伺服系統(tǒng)在這些因素的作用下,必然產(chǎn) 生位置偏差。為了抵抗這些干擾,伺服電動機必須提供一定的輸出力矩。這個力矩與位置偏差之比,成為伺服剛度kR,輸出量為伺服電動機的輸出轉(zhuǎn)矩,輸入為位置偏差角,單位為N·m/rad。伺服剛度kR為單位位置偏差,電動機能產(chǎn)生多大的轉(zhuǎn)矩以克服外界的干擾,計算公式如下:



  把這個伺服剛度kR折算至移動部件:



  式中  i ——電動機到絲杠的傳動比。

  計算出移動部件的伺服剛度k'R,滾珠絲杠副的接觸剛度kN,滾珠絲杠的最小拉壓剛度kKmin和絲杠軸承的軸 向接觸剛度kT后,按彈簧串聯(lián)原則合成:




  半閉環(huán)進給系統(tǒng)的定位精度實在無切削空載條件下檢驗的。因此,載荷只是導(dǎo)軌的摩擦力Ff,因Ff而引起 的誤差δ為:

δ=Ff/kΣ

  δ加上絲杠任意300mm內(nèi)的導(dǎo)程公差和軸承的軸向跳動,不應(yīng)超過要求的定位公差。

 。2)重復(fù)定位精度計算

  如果伺服系統(tǒng)施加在移動部件上的力不超過導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力Fst,則移動部件是不動的。靜摩擦力 除以系統(tǒng)綜合剛度,就是不靈敏區(qū)(死區(qū))△!骶褪亲畲笾貜(fù)定位誤差:

△=±Fst/kΣ

 。3)提高定位精度的途徑

  經(jīng)過計算,如果發(fā)現(xiàn)定位精度不夠,可以通過下列途徑來提高:①提高絲杠精度;②提高各環(huán)節(jié)的剛度。

  應(yīng)先考慮提高剛度較低的環(huán)節(jié)的剛度。如果伺服剛度較低,可適當加大系統(tǒng)增益Ks。但是剛度過大,可能 會引起系統(tǒng)振蕩。提高機械環(huán)節(jié)的剛度可以有下列途徑:適當加大絲杠直徑;增加滾珠的圈數(shù)和列數(shù);改 一端軸向固定為兩端固定;改變推力角接觸軸承的組配方式。

  如果上述措施都不奏效,則說明半閉環(huán)系統(tǒng)已不能滿足要求,應(yīng)改用全閉環(huán)系統(tǒng)。

  3.全閉環(huán)進給系統(tǒng)

  各機械傳動環(huán)節(jié)都已包括在閉環(huán)之內(nèi),其誤差可由閉環(huán)系統(tǒng)糾正。閉環(huán)系統(tǒng)的誤差為反饋裝置(如光柵、 感應(yīng)同步器等)的誤差和伺服系統(tǒng)的誤差,這是無法避免的。

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