机床进给传动系统

数控机床进给模块之机械部件装配一．进给传动系统图纵向和横向进给传动系统图二．系统图的主要构造和功用电动机：1. 步进电动机步进电动机是一种将电脉冲信号转换成机械角位移的驱动元件。

步进电动机是一种特殊的电动机，一般电动机通电后都是连续转动的，而步进电动机则有定位与运转两种状态。

当有一个电脉冲输入时，步进电动机就回转一个固定的角度，这角度称为步距角，一个步距角就是一步，所以这种电动机称为步进电动机。

又由于它输入的是脉冲电流，也称作脉冲电动机。

当电脉冲连续不断地输入，步进电动机便跟随脉冲一步一步地转动，步进电动机的角位移量和输入的脉冲个数严格成正比例，在时间上与输入脉冲同步。

因此，只需控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组的通电顺序，便可获得所需转角、转速和方向。

在无脉冲输入时，步进电动机的转子保持原有位置，处于定位状态。

步进电动机的调速范围广、惯量小、灵敏度高、输出转角能够控制，而且有一定的精度，常用作开环进给伺服系统的驱动元件。

与闭坏系统相比，它没有位置速度反馈回路，控制系统简单，成本大大降低，与机床配接容易，使用方便，因而在对精度、速度要求不十分高的中小型数控机床上得到了广泛地应用。

2. 直流伺服电动机由于数控机床对进给伺服驱动装置的要求较高，而直流电动机具有良好的调速特性，因此在半闭坏、闭坏伺服控制系统中，得到较广泛地使用。

直流进给伺服电动机就其工作原理来说，虽然与普通直流电动机相同。

然而，由于机械加工的特殊要求，一般的直流电动机是不能满足需要的。

首先，一般直流电动机转子的转动惯量过大，而其输出转矩则相对较小。

这样，它的动态特性就比较差，尤其在低速运转条件下，这个缺点就更突出。

在进给伺服机构中使用的是经过改进结构，提高其特性的大功率直流伺服电动机，主要有以下两种类型：（1）小惯量直流电动机。

主要结构特点是其转子的转动惯量尽可能小，因此在结构上与普通电动机的最大不同是转子做成细长形且光滑无槽。

以此表现为转子的转动惯量小，仅为普通直流电动机的1/10左右。

数控机床的进给传动系统摘要：本文主要阐述了数控机床对进给传动系统的基本要求，数控机床进给传动系统的主要形式。

关键词：数控机床；传动系统；进给系统1 数控机床对进给传动系统的基本要求数控机床对机械传动系统的要求主要有以下几点。

1.1 提高传动部件的刚性数控机床的直线运动定位精度和分辨率必须达到微米级，回转运动的定位精度和分辨率必须达到角秒级，伺服电动机的驱动转矩，尤其是起动、制动时的转矩也很大。

假设传动部件的刚度不强，一定会使传动部件发生弹性变形，影响系统的定位精度、动态稳定性和响应快速性。

而加大滚珠丝杠的直径，对滚珠丝杠螺母副、支承部件进行预紧，进行预拉伸等，均为提高传动系统刚度的有效办法。

1.2 减小传动部件的惯量驱动电动机，传动部件的惯量直接决定进给系统的加速度，这是影响进给系统快速性的主要原因。

尤其是高速加工的数控机床，因为对进给系统的加速度要求比较高，所以，在满足系统强度和刚度的条件下，要减小零部件的质量、直径，以降低惯量，提高快速性。

1.3 减小传动部件的间隙在开环、半闭环进给系统中，传动部件的间隙直接影响进给系统的定位精度；在闭环系统中，它是系统的主要非线性环节，影响系统的稳定性，所以，要采取有效措施消除传动系统的间隙。

消除传动部件间隙的措施是对齿轮副、丝杠螺母副、联轴器、蜗轮蜗杆副以及支承部件进行预紧或消除间隙。

而采取措施后将可能增加摩擦阻力，降低机械部件的寿命，因此，必须统筹各种因素，使间隙减小到允许范围。

1.4 减小系统的摩擦阻力进给系统的摩擦阻力会降低传动效率，产生发热；同时，它还直接影响系统的决速性；因为摩擦力的存在，动、静摩擦系数的变化，会导致传动部件的弹性变形，产生非线性的摩擦死区，影响系统的定位精度和闭环系统的动态稳定性。

采用滚珠丝杠螺母副、静压丝杠螺母副、直线滚动导轨、静压导轨和塑料导轨等高效执行部件，能减少系统的摩擦阻力，提高运动精度，避免低速爬行。

2 数控机床进给传动系统的主要形式2.1 滚珠丝杠螺母副它的特点是：摩擦损失小，传动效率高；丝杠螺母之间预紧后，可消除间隙，提高传动刚度；摩擦阻力小，它与运动速度无关，动、静摩擦力的变化会很小，也不可能产生低速爬行现象；工作磨损小，使用寿命长，精度保持性好。

数控机床进给传动系统数控机床是以数字化控制系统为基础的高精度、高效率、高自动化的数控设备。

其进给传动系统作为数控机床中最重要的组成部分之一，其性能将会直接影响机床的加工效率和加工质量。

本文将介绍数控机床进给传动系统的构成、工作原理、传动方式、技术要求和发展趋势等方面。

一、进给传动系统的构成数控机床进给传动系统是由电机、减速箱、传动装置和运动控制系统等组成的。

电机作为驱动设备，通过减速箱将高速低扭矩的电机转换成低速大扭矩的动力，传动装置则将动力传递到物料上，最终由运动控制系统控制数控机床的运动状态。

二、进给传动系统的工作原理进给传动系统的工作原理是通过电机的驱动下，通过减速箱将高速低扭矩的动力转变为低速大扭矩的动力输出，经过传动装置传递给物料上，再由运动控制系统进行控制。

其中，进给传动系统的工作精度和稳定性将会直接影响机床的加工精度和稳定性。

三、进给传动系统的传动方式数控机床的进给传动方式主要有液压、机械式和电子式三种。

其中，液压进给传动系统适用于高功率、高切削力和大型工件的传动，具备很好的稳定性和适应性；机械式进给传动系统适用于中等功率、中等切削力和中等体积工件的传动，具备可靠性和速度调整灵活度；电子式进给传动系统适用于高精度、高速传动，具备精度高、稳定性好、速度范围大等优点。

四、技术要求数控机床进给传动系统的技术要求主要包括传动精度和传动稳定性。

传动精度是指传动装置的转速精度、位置精度、运动精度和位置控制精度等因素；传动稳定性是指传动装置的噪声、振动、温度稳定性和电磁兼容性等因素。

为保证数控机床的精度和稳定性，对于进给传动系统的要求不仅在传动装置上，还需要考虑到运动控制系统的精度和稳定性。

在传动装置方面，还需考虑到其寿命和安全性等因素。

五、发展趋势随着数控技术的不断发展和应用，数控机床的进给传动系统也在不断革新和升级。

从原来的液压和机械式进给传动方式不断升级发展到电子式进给传动系统，近年来更是向智能化、集成化发展。

数控机床进给传动系统设计方案分析数控机床进给传动系统是数控机床的重要组成部分之一，对机床的精度、效率和可靠性影响重大。

本文将基于近年来国内外研究成果，对数控机床进给传动系统设计方案进行分析探讨。

一、传动方式选择常见的数控机床进给传动方式主要有螺杆副、滚珠丝杠副、液压传动、齿轮传动和软件控制等。

不同的传动方式有各自的特点和适用范围。

1、螺杆副螺杆副具有传动精度高、刚性好、噪音低等优点，适用于慢速大力的进给运动。

但是，它的效率低、摩擦力大、易磨损、不适合高速运动。

2、滚珠丝杠副滚珠丝杠副相对螺杆副来说效率更高，适用于高速进给运动。

但是，它的传动精度受制于滚珠杆的制造精度，而且滚珠很容易受损。

3、液压传动液压传动具有传动力矩大、响应速度快等优点，在铣削和切削加工中有较好的适应性。

但是，液压传动的系统复杂，维护不易，而且液压油需要定期更换。

4、齿轮传动齿轮传动的优点是传动精度高、能承受较大的力矩，适用于高速进给运动。

但是，它的噪音较大，容易出现波动，而且需要灵活的齿轮摆动机构。

5、软件控制软件控制是一种新的进给传动方式，它通过精确的计算控制电机的旋转角度和速度，精确实现进给精度。

但是，软件控制的成本较高，需要高精度的编码器。

根据不同的机床类型和加工工艺，选择合适的传动方式，可以在传动效率、精度和可靠性之间取得平衡。

二、传动控制技术传动方式是进给传动系统的核心，而控制技术也是影响系统性能的关键因素之一。

常见的传动控制技术包括闭环控制和开环控制两种。

1、闭环控制闭环控制是指传感器将实际位置反馈给控制器，通过对设定值和实际值的差进行比较和调整，控制伺服电机的转速和转角，以实现精确控制。

闭环控制具有稳定性好、精度高等优点，但是需要更多的硬件和软件支持，成本较高。

2、开环控制开环控制是指系统只控制电机的转速，不对传感器信号进行反馈调整，只能通过实验调节来实现控制精度。

开环控制具有简单、成本低等优点，但是精度和稳定性不如闭环控制，容易受到噪声和温度等环境影响。