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數(shù)控銑床伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)？
閱讀：1649 發(fā)布時(shí)間：2021-11-3
1、數(shù)控銑床伺服驅(qū)動(dòng)器。目前，FANUC系統(tǒng)常用的伺服放大器有a系列伺服單元、β/βi系列伺服單元和a/ai系列模塊。
伺服放大器的作用是接收系統(tǒng)（伺服軸板）的伺服信息傳遞信號(hào)，實(shí)施伺服電動(dòng)機(jī)控制,并采集檢測(cè)裝置的反饋信號(hào)，實(shí)現(xiàn)伺服電動(dòng)機(jī)閉環(huán)電流矢量控制及執(zhí)行部件速度和位置的控制。
2、數(shù)控銑床伺服電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)是進(jìn)給伺服系統(tǒng)電氣執(zhí)行部件，現(xiàn)代數(shù)控銑床進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)普遍采用交流同步電動(dòng)機(jī)，它由定子部分、轉(zhuǎn)子部分和內(nèi)裝編碼器組成。
FANUC系統(tǒng)進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)一般采用a/ai系列伺服電動(dòng)機(jī)和β/βi系列伺服電動(dòng)機(jī)。
3、數(shù)控銑床機(jī)械傳動(dòng)部件。數(shù)控銑床進(jìn)給伺服系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)部件將伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ髋_(tái)或刀架的直線運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。它主要包括伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠的連接裝置、滾珠絲杠副及其固定或支承部件、導(dǎo)向元件和潤(rùn)滑輔助裝置等，它的傳動(dòng)質(zhì)量直接關(guān)系到機(jī)床的加工性能。
（1）伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠的連接裝置。目前，數(shù)控銑床伺服電動(dòng)機(jī)與絲杠的連接形式有通過(guò)聯(lián)軸器與絲杠連接、同步帶連接和經(jīng)過(guò)減速器連接三種形式，實(shí)際中根據(jù)機(jī)床的具體要
求進(jìn)行選擇。
（2）滾珠絲杠副。滾珠絲杠副傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)以鋼球作為滾動(dòng)媒介的滾動(dòng)傳動(dòng)體系，它是在絲杠與螺母間加入鋼球，將傳統(tǒng)絲杠的滑動(dòng)摩擦傳動(dòng)以鋼球的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)取代，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
滾珠絲杠副的特點(diǎn)如下：
1）高傳動(dòng)效率。它的傳動(dòng)效率達(dá)到90%?96%，是傳統(tǒng)絲杠的2?4倍。這就使得它能以較小的力矩得到較大的推力。
2）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。滾珠絲杠副傳動(dòng)為點(diǎn)接觸運(yùn)動(dòng)，工作中摩擦阻力小、靈敏度高，啟動(dòng)時(shí)無(wú)抖動(dòng)現(xiàn)象，低速無(wú)爬行現(xiàn)象，因此可精密地控制微量進(jìn)給。
3）傳動(dòng)精度高。滾珠絲杠副在運(yùn)動(dòng)中的溫升較小，并可通過(guò)預(yù)緊消除軸向間隙，也可對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸，以補(bǔ)償熱伸長(zhǎng)，因此可以獲得較高的定位精度和重復(fù)定位精度。
4）高耐用性。鋼球滾動(dòng)接觸處均經(jīng)硬化（58?63HRC）處理，并經(jīng)精密磨削，運(yùn)動(dòng)過(guò)程純屬滾動(dòng)，相對(duì)磨損其微，故具有較高的使用壽命和精度保持性。
5）高可靠性。與其他傳動(dòng)機(jī)械、液壓傳動(dòng)相比，滾珠絲杠副傳動(dòng)的故障率很低，維修保養(yǎng)也簡(jiǎn)單，只需進(jìn)行一般的潤(rùn)滑和防塵即可。
6）不能自鎖。滾珠絲杠副的摩擦角小于1°，因此不能自鎖。如果要完成滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)升降運(yùn)動(dòng)，則必須有制動(dòng)裝置。
數(shù)控銑床滾珠絲杠副的選擇是由實(shí)際機(jī)床的進(jìn)給速度、載荷及控制精度來(lái)決定的。
（3）數(shù)控銑床直線滾動(dòng)導(dǎo)軌。數(shù)控銑床導(dǎo)軌起導(dǎo)向和支承力作用，即支承運(yùn)動(dòng)部件并保證其能在外力的作用下準(zhǔn)確地沿著規(guī)定方向運(yùn)動(dòng)。目前，數(shù)控銑床導(dǎo)軌普遍采用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，其主要特點(diǎn)是：
1）定位精度高，重現(xiàn)性好。直線導(dǎo)軌的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式，摩擦因數(shù)特別小，尤其靜摩擦力與動(dòng)摩擦力的差距很小，即使在微量進(jìn)給時(shí)也不會(huì)有空轉(zhuǎn)打滑的現(xiàn)象，解析能力與重現(xiàn)性佳，因此可以實(shí)現(xiàn)精密級(jí)的定位精度。
2）低摩擦阻力，可長(zhǎng)時(shí)間維持精度。直線導(dǎo)軌的滾動(dòng)摩擦力可減小至滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦阻力的1/40?1/20，尤其是潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，潤(rùn)滑容易，潤(rùn)滑效果優(yōu)良，摩擦接觸面的損耗低，因此可以長(zhǎng)時(shí)間維持行走精度。
（4）可承受四個(gè)方向的高載荷能力。由于滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的滑塊與導(dǎo)軌上通常有四列圓孤滾道，因此能承受四個(gè)方向的載荷和翻轉(zhuǎn)力矩。導(dǎo)軌承受能力隨滾迫中心距增大而加大。不同規(guī)格的滾動(dòng)直線導(dǎo)軌有不同的承載能力，可根據(jù)所承受載荷的大小來(lái)選擇。
（5）適合高速化應(yīng)用。摩擦阻力小的特性，對(duì)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩需求低，節(jié)省能源效果大，尤其是運(yùn)動(dòng)損耗小，溫升效應(yīng)低，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)械小型化與高速化需求。
（6）組裝容易并具有互換特性。直線導(dǎo)軌的安裝只要在銑削或研磨加工的安裝面上，以一定的組裝步驟，即能重現(xiàn)直線導(dǎo)軌的加工密度，可降低傳統(tǒng)刮研加工的時(shí)間與成本。此外它具有可互換的特性，可以將滑塊任意配裝在同型號(hào)的滑軌上，同時(shí)又可保持相同的順暢度與精密度，機(jī)臺(tái)組裝容易，維修保養(yǎng)簡(jiǎn)單。
（7）滾珠絲杠副安裝方式
1）固定一自由方式。絲杠一端固定，另一端自由。固定端軸承同時(shí)承受軸向力和徑向力，這種支承方式用于行程小的短絲杠及低速、中精度場(chǎng)合。
2）固定一支承方式。絲杠一端固定，另一端支承。固定端軸承同時(shí)承受軸向力和徑向力；支承端軸承只承受徑向力，而且能做微量的軸向浮動(dòng)，可以避免或減少絲杠因自重而出現(xiàn)的彎曲，同時(shí)絲杠熱變形可以自由地向一端伸長(zhǎng)，適用于中等轉(zhuǎn)速、高精度場(chǎng)合。
3）固定一固定方式。絲杠兩端均固定。固定端軸承都可以同時(shí)承受軸向力和徑向力，這種支承方式可以對(duì)絲杠施加適當(dāng)?shù)念A(yù)拉力，提高絲杠支承剛度，能夠部分補(bǔ)償絲杠的熱變形，適用于高轉(zhuǎn)速、高精度場(chǎng)合。
（8）絲杠和導(dǎo)軌的潤(rùn)滑。潤(rùn)滑劑可提高耐磨性及傳動(dòng)效率，潤(rùn)滑劑可分為潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂兩大類。潤(rùn)滑油一般為全損耗系統(tǒng)用油，潤(rùn)滑脂可采用鋰基潤(rùn)滑脂。潤(rùn)滑脂一般加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間內(nèi)，而潤(rùn)滑油則經(jīng)過(guò)殼體上的油孔注入縲母的空腔內(nèi)。數(shù)控銑床采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑時(shí)，每半年對(duì)絲杠上的潤(rùn)滑脂更換一次，清洗絲杠上的舊潤(rùn)滑脂，涂上新的潤(rùn)滑脂；采用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑時(shí)，每次開(kāi)機(jī)自動(dòng)潤(rùn)滑一次，間隔一定時(shí)間（用戶可調(diào)整）或按累計(jì)移動(dòng)行程進(jìn)行自動(dòng)間歇潤(rùn)滑。
4、數(shù)控銑床進(jìn)給速度和位置檢測(cè)裝置。數(shù)控銑床的進(jìn)給速度和位置檢測(cè)裝置，有伺服電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝編碼器和分離型檢測(cè)裝置（如分離型編碼器和光柵尺）兩種形式。進(jìn)給伺服系統(tǒng)的位置控制按有無(wú)分離型檢測(cè)裝置，分為半閉環(huán)控制和全閉環(huán)控制兩種形式。
（1）半閉環(huán)控制。所謂半閉環(huán)控制是指數(shù)控銑床的位置（如刀架的移動(dòng)位置、工作臺(tái)的移動(dòng)位置）反饋為間接反饋，即用絲杠的轉(zhuǎn)角作為位置反饋信號(hào)，而不是機(jī)床位置的直接反饋。進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)的內(nèi)裝編碼器的反饋信號(hào)即為速度反饋信號(hào)，同時(shí)又作為絲杠的位置反饋信號(hào)。
（2）全閉環(huán)控制。如果數(shù)控銑床采用分離型位置檢測(cè)裝置作為位置反饋信號(hào)，則進(jìn)給伺服控制形式為全閉環(huán)控制。在全閉環(huán)控制中，進(jìn)給伺服系統(tǒng)的速度反饋信號(hào)來(lái)自伺服電動(dòng)機(jī)的內(nèi)裝編碼器信號(hào)，而位置反饋信號(hào)是來(lái)自分離型位置檢測(cè)裝置的信號(hào)。
分離型位置檢測(cè)裝置有旋轉(zhuǎn)式位置檢測(cè)裝置（如旋轉(zhuǎn)編碼器）和直線式位置檢測(cè)裝置（如光柵尺）兩種。旋轉(zhuǎn)式位置檢測(cè)裝置的進(jìn)給伺服控制實(shí)質(zhì)上屬于半閉環(huán)控制，而直線式位置檢測(cè)裝置的進(jìn)給伺服控制才屬于全閉環(huán)控制。