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數控機床對機械繫統有什麼要求

發布時間:2025-07-19 22:38:06

❶ 試論述數控機床各組成部分為保證滿足主傳動系統的功能和要求所採取的各項措施。

3.1 數控機床進給傳動系統要求

為了確保數控機床進給傳動系統的傳動精度和工作平穩性,在設計機械傳動裝置時,應注意以下要求。

(1) 提高傳動精度和剛度。數控機床本身的精度,尤其是進給傳動裝置的傳動精度和定位精度對零件的加工精度起著關鍵性的作用,是數控機床的特徵指標。為此,首先要保證各個傳動件的加工精度,尤其是提高滾珠絲杠螺母副(直線進給系統)、蝸桿副(圓周進給系統)的傳動精度。另外,在進給傳動鏈中加入減速齒輪以減小脈沖當量(即伺服系統接收一個指令脈沖驅動工作台移動的距離),從系統設計的角度分析,也可以提高傳動精度;通過預緊傳動滾珠絲杠,消除齒輪、蝸輪等傳動件的間隙等辦法,來提高傳動精度和剛度。

(2) 減少各運動零件的慣量。傳動件的慣量對進給傳動系統的啟動和制動特性都有影響,尤其是高速運轉的零件,其慣量的影響更大。在滿足傳動強度和剛度的前提下,盡可能減小執行部件的質量,減小旋轉零件的直徑和質量,以減少運動部件的慣量。

(3) 減少運動件的摩擦阻力。機械傳動結構的摩擦阻力,主要來自絲杠螺母副和導軌。在數控機床進給傳動系統中,為了減小摩擦阻力,消除低速進給爬行現象,提高整個伺服進給系統穩定性,廣泛採用滾珠絲杠和滾動導軌以及塑料導軌和靜壓導軌等。

(4) 響應速度快。所謂快速響應特性是指進給傳動系統對輸入指令信號的響應速度及瞬態過程結束的迅速程度。快速響應是伺服進給系統的動態性能,反映了系統的跟蹤精度。工件加工過程中,工作台應能在規定的速度范圍內靈敏而精確地跟蹤指令,在運行時不出現丟步和多步現象。進給傳動系統響應速度的大小不僅影響到機床的加工效率,而且影響加工精度。設計中應使機床工作台及傳動機構的剛度、間隙、摩擦以及轉動慣量盡可能達到最佳值,以提高伺服進給系統的快速響應性。

(5) 較強的過載能力。由於電動機頻繁換向,且加減速度很快,電動機可能在過載條件下工作,這就要求電動機有較強的過載能力,一般要求在數分鍾內過載4~6倍而不損壞。

(6) 穩定性好,壽命長。穩定性是伺服進給系統能夠正常工作的最基本條件,特別是在低速進給情況下不產生爬行,並能適應外加負載的變化而不發生共振。穩定性與系統的慣性、剛度、阻尼及增益等都有關系,適當選擇的各項參數,並能達到最佳的工作性能,是伺服進給系統設計的目標。

所謂伺服進給傳動系統的壽命,主要指其保持數控機床傳動精度和定位精度的時間長短,即各傳動部件保持其原來製造精度的能力。為此,應合理選擇各傳動部件的材料、熱處理方法及加工工藝,並採用適當的潤滑方式和防護措施,以延長其壽命。

(7) 使用維護方便。數控機床屬於高精度自動控制機床,主要用於單件、中小批量、高精度及復雜的生產加工,機床的開機率相應就高,因而進給傳動系統的結構設計應便於維護和保養,最大限度地減少維修工作量,以提高機床的利用率。

❷ 數控機床的系統都有哪些

1、伺服系統

伺服系統是數控機床的最後環節,其性能將直接影響數控機床的精度和速度等技術指標,因此,對數控機床的伺服驅動裝置,要求具有良好的快速反應性能,准確而靈敏地跟蹤數控裝置發出的數字指令信號,並能忠實地執行來自數控裝置的指令,提高系統的動態跟隨特性和靜態跟蹤精度。

2、測量反饋系統

測量元件將數控機床各坐標軸的實際位移值檢測出來並經反饋系統輸入到機床的數控裝置中,數控裝置對反饋回來的實際位移值與指令值進行比較,並向伺服系統輸出達到設定值所需的位移量指令。

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伺服系統是數控機床的重要組成部分,用於實現數控機床的進給伺服控制和主軸伺服控制。伺服系統的作用是把接受來自數控裝置的指令信息,經功率放大、整形處理後,轉換成機床執行部件的直線位移或角位移運動。

伺服系統包括驅動裝置和執行機構兩大部分。驅動裝置由主軸驅動單元、進給驅動單元和主軸伺服電動機、進給伺服電動機組成。步進電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機是常用的驅動裝置。

數控裝置是數控機床的核心。現代數控裝置均採用CNC(Computer Numerical Control)形式,這種CNC裝置一般使用多個微處理器,以程序化的軟體形式實現數控功能,因此又稱軟體數控(Software NC)。

CNC系統是一種位置控制系統,它是根據輸入數據插補出理想的運動軌跡,然後輸出到執行部件加工出所需要的零件。因此,數控裝置主要由輸入、處理和輸出三個基本部分構成。而所有這些工作都由計算機的系統程序進行合理地組織,使整個系統協調地進行工作。

❸ 數控機床對主軸驅動有什麼要求

不同類型的主軸系統的特點和使用范圍:(1)伺服主軸驅動系統:伺服主軸驅動系統具有響應快、速度高、過載能力強的特點,還可以實現定向和進給功能,當然價格也是最高的,通常是同功率變頻器主軸驅動系統的2--3倍以上。伺服主軸驅動系統主要應用於加工中心上,用以滿足系統自動換刀、剛性攻絲、主軸C軸進給功能等對主軸位置控制性能要求很高的加工。(2)電主軸:
電主軸是主軸電動機的一種結構形式,驅動器可以是變頻器或主軸伺服,也可以不要驅動器。電主軸由於電機和主軸合二為一,沒有傳動機構,因此,大大簡化了主軸的結構,並且提高了主軸的精度,但是抗沖擊能力較弱,而且功率還不能做得太大,一般在10KW以下。由於結構上的優勢,電主軸主要向高速方向發展,一般在10000r/min以上。安裝電主軸的機床主要用於精加工和高速加工,例如高速精密加工中心。另外,在雕刻機和有色金屬以及非金屬材料加工機床上應用較多,這些機床由於只對主軸高轉速有要求,因此,往往不用主軸驅動器。
主軸驅動系統是在系統中完成主運動的動力裝置部分。主軸驅動系統通過該傳動機構轉變成主軸上安裝的刀具或工件的切削力矩和切削速度,配合進給運動,加工出理想的零件。它是零件加工的成型運動之一,它的精度對零件的加工精度有較大的影響。數控機床對主軸驅動系統的要求機床的主軸驅動和進給驅動有較大的差別。機床主軸的工作運動通常是旋轉運動,不像進給驅動需要絲杠或其它直線運動裝置作往復運動。數控機床通常通過主軸的回轉與進給軸的進給實現刀具與工件的快速的相對切削運動。
現代數控機床對主軸傳動提出了更高的要求:
(1)調速范圍寬並實現無級調速為保證加工時選用合適的切削用量,以獲得最佳的生產率、加工精度和表面質量。特別對於具有自動換刀功能的數控加工中心,為適應各種刀具、工序和各種材料的加工要求,對主軸的調速范圍要求更高,要求主軸能在較寬的轉速范圍內根據數控系統的指令自動實現無級調速,並減少中間傳動環節,簡化主軸箱。目前主軸驅動裝置的恆轉矩調速范圍已可達1∶100,恆功率調速范圍也可達1∶30,一般過載1.5倍時可持續工作達到30min。主軸變速分為有級變速、無級變速和分段無級變速三種形式,其中有級變速僅用於經濟型數控機床,大多數數控機床均採用無級變速或分段無級變速。在無級變速中,變頻調速主軸一般用於普及型數控機床,交流伺服主軸則用於中、高檔數控機床。
(2)恆功率范圍要寬。主軸在全速范圍內均能提供切削所需功率,並盡可能在全速范圍內提供主軸電動機的最大功率。由於主軸電動機與驅動裝置的限制,主軸在低速段均為恆轉矩輸出。為滿足數控機床低速、強力切削的需要,常採用分級無級變速的方法(即在低速段採用機械減速裝置),以擴大輸出轉矩。
(3)具有四象限驅動能力:要求主軸在正、反向轉動時均可進行自動加、減速控制,並且加、減速時間要短。目前一般伺服主軸可以在1秒內從靜止加速到6000r/min。
(4)具有位置控制能力:即進給功能(C軸功能)和定向功能(准停功能),以滿足加工中心自動換刀、剛性攻絲、螺紋切削以及車削中心的某些加工工藝的需要。
(5)具有較高的精度與剛度,傳動平穩,噪音低。數控機床加工精度的提高與主軸系統的精度密切相關。為了提高傳動件的製造精度與剛度,採用齒輪傳動時齒輪齒面應採用高頻感應加熱淬火工藝以增加耐磨性。最後一級一般用斜齒輪傳動,使傳動平穩。採用帶傳動時應採用齒型帶。應採用精度高的軸承及合理的支撐跨距,以提高主軸的組件的剛性。在結構允許的條件下,應適當增加齒輪寬度,提高齒輪的重疊系數。變速滑移齒輪一般都用花鍵傳動,採用內徑定心。側面定心的花鍵對降低雜訊更為有利,因為這種定心方式傳動間隙小,接觸面大,但加工需要專門的刀具和花鍵磨床。
(6)良好的抗振性和熱穩定性。數控機床加工時,可能由於持續切削、加工餘量不均勻、運動部件不平衡以及切削過程中的自振等原因引起沖擊力和交變力,使主軸產生振動,影響加工精度和表面粗糙度,嚴重時甚至可能損壞刀具和主軸系統中的零件,使其無法工作。主軸系統的發熱使其中的零部件產生熱變形,降低傳動效率,影響零部件之間的相對位置精度和運動精度,從而造成加工誤差。因此,主軸組件要有較高的固有頻率,較好的動平衡,且要保持合適的配合間隙,並要進行循環潤滑。

❹ 數控機床對主傳動系統有哪些要求

數控機床對主傳動系統的基本要求:

1、 為了達到最佳切削效果,一般都應在最佳切削條件下工作,因此,主軸一般都要求能自動實現無級變速。

2、要求機床主軸系統必須具有足夠高的轉速和足夠大的功率,以適應高速、高效的加工需要。

3、 為了降低雜訊、減輕發熱、減少振動,主傳動系統應簡化結構,減少傳動件。

4、在加工中心上,還必須具有安裝刀具和刀具交換所需的自動夾緊裝置,以及主軸定向准停裝置,以保證刀具和主軸、刀庫、機械手的正確嚙合。

5、為了擴大機床功能,實現對 C 軸位置(主軸回轉角度)的控制,主軸還需要安裝位置檢測裝置,以便實現對主軸位置的控制。




數控機床的操作和監控全部在這個數控單元中完成,它是數控機床的大腦。與普通機床相比,數控機床有如下特點:

1、對加工對象的適應性強,適應模具等產品單件生產的特點,為模具的製造提供了合適的加工方法。

2、加工精度高,具有穩定的加工質量。

3、可進行多坐標的聯動,能加工形狀復雜的零件。

4、加工零件改變時,一般只需要更改數控程序,可節省生產准備時間。

5、機床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量,生產率高。

6、機床自動化程度高,可以減輕勞動強度。

7、有利於生產管理的現代化。數控機床使用數字信息與標准代碼處理、傳遞信息,使用了計算機控制方法,為計算機輔助設計、製造及管理一體化奠定了基礎。

8、對操作人員的素質要求較高,對維修人員的技術要求更高。

9、可靠性高。

以上內容參考:網路- 數控機床

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