第三章进给传动系统

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。

1.按照零件由原材料或毛坯制造为零件的过程中质量m的变化，可分为材料去除原理(△m<0)，材料基本不变原理(△m=0),材料累加成形原理(△m>0)。

2.车削方法的特点是工件旋转，形成主切削运动，因此车削加工后形成的面主要是回转表面，也可加工工件的端面。

车削的生产效率较高，切削过程比较平稳，刀具较简单。

3.铣削的主切削运动是刀具的旋转运动，工件通过装夹在机床的工作台上完成进给运动。

4.按照铣削时主运动速度方向与工件进给方向的相同或相反，可分为順铣或逆铣。

5.顺铣时，铣削力的水平分力与工件的进给方向相同；优点是：Fv朝下利于工件加紧。

缺点是:工件台进给丝杠与固定螺母之间一般有间隙存在，因此切削力容易引起工件和工作台一起向前窜动，使进给量突然增大，容易引起打刀，在顺铣铸件或锻件等表面有硬度的工件时，铣刀首先接触工件的硬皮，加剧了铣刀的磨损。

逆铣则可以避免这一现象，因此，生产中多采用逆铣。

缺点：在逆铣时切削厚度从零开始逐渐增大；同时，铣削力具有将工件上抬的趋势，也易引起振动。

且刀具刀齿切入时，由于工件太薄，切不上，容易打滑，工件表面不平滑。

Fv朝上不利于工件加紧。

优点：丝杠与固定螺母之间的间隙不影响工件运动。

6.钻削与镗削：在钻床上，用旋转的钻头钻削孔，是孔加工最常用的方法，钻头的旋转运动为主切削运动，钻头的轴向运动是进给运动，扩孔钻和铰刀均在原底孔的基础上进行加工，因此无法提高孔轴线的位置精度以及直线度。

镗孔时，镗孔后的轴线是由镗杆的回转轴线决定的，因此可以校正原底孔轴线的位置精度。

在镗床上镗孔时，镗刀与车刀基本相同，不同之处是镗刀随镗杆一起转动，形成主切削运动，而工件不动。

7.磨削的主运动是砂轮的旋转运动。

8.磨削时，磨粒本身也会由尖锐逐渐磨钝，使切削能力变差，切削力变大。

当切削力超过粘结剂强度时，磨钝的磨粒会脱落，露出一层新的磨粒，这就是砂轮的“自锐性”。

9.磨削可分为外圆磨、内圆磨、平面磨等，分别用于外圆面、内孔及平面的加工。

第三节伺服进给系统数控机床的进给系统又称“伺服进给系统”。

所谓“伺服”，即，可以严格按照控制信号完成相应的动作。

在数控机床的结构中，简化最多的就是进给系统。

所有数控机床的（做直线运动的）伺服进给系统，基本形式都是一样的。

一、传统机床进给系统的特点1．进给运动速度低、消耗功率少进给运动的速度一般较低，因而常采用大降速比的传动机构，如丝杠螺母、蜗杆蜗轮等。

这些机构的传动效率虽低，但因进给功率小，相对功率损失很小。

2．进给运动数目多不同的机床对进给运动的种类和数量要求也不同。

例如：立式钻床只要求一个进给运动；卧式车床为两个（纵、横向）；而卧式铣镗床则有五个进给运动。

进给运动越多，相应的各种机构（如变速与换向、运动转换以及操纵等机构）也就越多，结构就更为复杂。

3．恒转矩传动进给运动的载荷特点与主运动不同。

当进给量较大时，常采用较小的背吃刀量；当进给量较小时，则选用较大的背吃刀量。

所以，在采用各种不同进给量的情况下，其切削分力大致相同，即都有可能达到最大进给力。

因此，进给传动系统最后输出轴的最大转矩可近似地认为相等。

这就是进给传动恒转矩工作的特点。

4．进给传动系统的传动精度进给传动链从首端到末端，有很多齿轮等进行传递，每个传动件的误差都将乘以其后的传动比并最终影响末端件输出，输出端的总误差是中间各传动件误差的累积（均方根）。

因为进给传动链总趋势是降速，所以远离末端件的传动件误差影响较小，而越靠近末端件的传动件误差，对总的传动精度的影响越大。

因此把越靠近末端件的传动比取得越小（相当于“前慢后快”原则），对减小其前面各传动件的误差影响越大。

这就是“传动比递降原则”。

应该注意：传统机床仅在“内联系传动链”中需要考虑传动精度。

二、提高传动精度的措施：①缩短传动链减少传动件数目，以减少误差的来源。

（即累积误差减少）②合理分配各传动副的传动比尽可能采用传动比递降原则；尽量采用大降速比的末端传动副，如：输出为回转运动用蜗杆蜗轮副，输出为直线运动用丝杠螺母副。

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。