数控机床传动系统精度可靠性研究
数控机床的进给传动系统
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。
可靠性预计在数控机床设计中的应用
（ ． ｃ ａ ｉ ｌ ｎｉｅｒ ｇＣ ｌ ｇ ｆ ｈ ｎ ｃｕ ｎｖｒ ｔ，Ｃ ａｇ ｈ ｎＪ ｉ ３ ０ ２ ｈｎ ； １ Ｍｅｈ ｎｃ ｇ ｅ ｎ ｏｌ ｅｏ ａｇｈ ｎＵ ｉｅｓｙ ｈｎ ｃ ｕ ｉｎ１０ ２ ，Ｃ ｉａ ａＥ ｎ ｉ ｅ Ｃ ｉ ｌ
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２ １ 年 ８月 ０１
机床与液压
ＭＡＣＨＩ ＮＥ ＴＯＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬ ＣＳ Ｉ
Ａｕ ． ０１ ｇ２ １
第３ ９卷 第 １ ５期
Ｖ０ ． ９ ＮＯ ５ Ｉ３ ．１
Ｄ ：１ ３ ６ ／．ｓｎ １ ０ ＯＩ ０．９ ９ ｊｉｓ． ０ １—３ ８ ． ０ １ １ ．４ ８ １２ １．５ ０ ２
高低是评价数控机床品质 的重要 因素。通 过可靠性预 计 ，发现设计 中的薄弱环节 ，发现设计 上潜 在的可靠 性 问题 ，及时采取有效措施进行改进 ，进 而提 高数控
机 床整体 的可靠性 。 １ 数 控机 床 可靠性模 型 的建 立 建立可靠性模型的 目的是为 了根据可靠性分 析理 论定量分 配 、预计和评估该设备的可靠性 。通过对某 系列数控机床具体产 品的功能分析和子系统单元 的划 分 ，建立 了数控机床整机系统 的可靠性框图模 型 ，如
Ａｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｆＲｅｉ ｉｉｙ Ｐｒ ｄ ｃ ｉｎ ｎ ｔ ｓｇ ｏ ｐｌ ｔｏ ｏ ｌ ｃ ａｂ ｌｔ ｅ ｉ ｔｏ ｉ ｈｅ Ｄｅ ｉ ｎ ｆ ＣＮＣ ａ ｈ ｎ ｏ ｓ Ｍ ｃ ｉ ｅ Ｔｏ ｌ
数控机床刚度与稳定性研究论文
数控机床刚度与稳定性研究论文在现代制造业中，数控机床已成为不可或缺的工具。
然而，随着对产品质量和生产效率要求的不断提高，数控机床的刚度和稳定性问题日益凸显。
本论文旨在研究数控机床的刚度与稳定性，并探讨如何提高其性能，以满足工业生产的需求。
1. 引言随着现代制造技术的进步，数控机床在各个领域得到了广泛应用。
然而，由于数控机床的刚度与稳定性限制，使得其在高速加工、精密加工和重负荷加工等方面存在一定的局限性。
因此，研究数控机床的刚度与稳定性问题具有重要的现实意义。
2. 数控机床刚度的影响因素数控机床的刚度受多种因素的影响，包括机床结构刚度、传动系统刚度、切削过程刚度等。
本节将逐一介绍这些因素对数控机床刚度的影响。
2.1 机床结构刚度机床结构刚度是数控机床刚度的基础，对整个机床的刚度起着决定性的作用。
机床结构刚度受材料、几何形状和焊接工艺等因素的影响。
2.2 传动系统刚度传动系统刚度直接影响着数控机床的位置精度和运动平滑性。
传动系统刚度受传动装置、传动链条松弛以及传动元件的材料和制造工艺等因素的影响。
2.3 切削过程刚度切削过程刚度指的是数控机床在切削负荷下的刚度性能。
切削过程刚度受切削力、刀具刚度以及材料刚度等因素的影响。
3. 数控机床稳定性的研究方法数控机床的稳定性是指机床在运动过程中不发生振动，能够保持加工精度的性能。
为了研究数控机床的稳定性，人们采用了多种方法进行分析和评估。
3.1 实验方法实验方法是通过搭建实验平台，测量和记录数控机床的振动响应，以获得稳定性指标的一种方法。
通过实验方法可以获得较为直观的稳定性数据，为后续的优化设计提供依据。
3.2 数值仿真方法数值仿真方法是通过建立数学模型，利用计算机仿真软件模拟数控机床的振动和稳定性行为。
数值仿真方法可以更全面地分析机床的稳定性问题，得到详细的数值结果。
4. 改进数控机床刚度与稳定性的方法为了提高数控机床的刚度和稳定性，人们提出了多种改进方法。
数控机床加工精度的影响因素及提高方法
数控机床加工精度的影响因素及提高方法数控机床加工精度是指机床在进行加工过程中所能达到的准确度和稳定性。
影响机床加工精度的因素非常多，下面将对影响因素和提高方法进行一些阐述。
1. 机床自身的优劣：机床的设计、制造和装配技术对加工精度有直接影响。
优质的机床在设计和制造过程中会注重减小传动误差、提高定位精度和重复定位精度等。
2. 机床的刚性和稳定性：机床的刚性和稳定性对加工精度起着决定性的作用。
刚性不足会导致机床在加工过程中出现振动和变形，从而影响加工精度。
3. 传动装置的精度和可靠性：传动装置的传动误差、反向间隙等都会影响加工精度。
传动装置的精度和可靠性越高，加工精度也越高。
4. 控制系统的精度：数控机床的控制系统对加工精度有直接影响。
控制系统的精度主要包括伺服系统的控制精度、编码器的精度以及数控系统的实时性等。
5. 刀具和夹具的精度：刀具和夹具的精度直接影响加工质量。
刀具和夹具的选择和安装都需要考虑其精度和稳定性。
1. 选用优质的机床：选择优质的机床是提高加工精度的基础。
优质的机床具有高精度、高刚性和高稳定性，能够更好地满足加工要求。
2. 优化加工工艺：通过优化加工工艺，合理设置切削参数和进给速度等，可以减小加工误差，提高加工精度。
4. 优化编程和加工过程：合理优化数控程序和加工过程，减小加工误差。
尽量避免急停和急转等情况，保证加工过程的平稳性和稳定性。
5. 定期进行机床维护和保养：定期进行机床的维护和保养，保证机床的正常运行和精度稳定性。
包括清洁、润滑和紧固等工作。
数控机床加工精度的提高需要从机床自身的优劣、刚性和稳定性、传动装置的精度和可靠性、控制系统的精度以及刀具和夹具的精度等方面进行综合考虑。
通过优化加工工艺、合理选择刀具和夹具、加强编程和加工过程的管理以及定期进行机床维护和保养等措施，可以有效提高数控机床的加工精度。
数控机床装配可靠性建模及控制技术研究
结论本研究通过对数控机床装配可靠性建模及控制技术的研究，成功地识别 出了影响装配过程可靠性的关键因素，并提出了相应的控制措施。实验结果表明， 这些控制措施有效地提高了数控机床装配过程的可靠性，为制造业生产效率和产 品质量的提高提供了有力支持。
未来研究应进一步拓展数控机床装配可靠性建模及控制技术的理论体系和应 用范围。具体包括：1）深入研究更加精确的可靠性建模方法，以提高预测和评 估的准确性；2）探索更加智能化的控制技术，以实现对装配过程的实时监控和 自动优化；3）将可靠性建模及控制技术与具体的生产环境、生产需求相结合， 以推动其在制造业实际生产中的应用。
4、利用可靠性模型对机床的可 靠性进行模拟和分析，优化机床 的设计和制造过程。
1、根据可靠性模型，模拟机床在各种工况下的性能表现； 2、根据FMEA方法，对模拟过程中出现的故障模式进行分类、统计和处理；
3、计算各故障模式的概率和严重程度，评估其对机床整体可靠性的影响； 4、根据评估结果，提出改进措施和建议，提高机床的可靠性性能。
技术原理
数控机床运行可靠性控制技术的原理主要包括故障诊断、检测技术、网络监 控技术等。故障诊断技术通过对机床运行过程中的各种参数进行监测，及时发现 潜在的故障，避免设备损坏；检测技术用于实时监测数控机床的加工过程，确保 产品质量；网络监控技术则通过对机床的运行状态进行实时监控，为远程故障诊 断和维护提供支持。
在诊断技术方面，传统的故障诊断方法主要包括经验法、数学模型法和模式 识别法等。然而，这些方法往往无法对数控机床的复杂故障进行准确诊断。因此， 研究人员开始将深度学习、神经网络等先进技术应用于故障诊断，取得了显著的 成果。这些方法可以通过对大量数据进行学习，自动识别故障模式，并对故障程 度进行评估，从而提高故障诊断的准确性和效率。
三轴数控机床误差建模及加工精度可靠性优化设计
三轴数控机床误差建模及加工精度可靠性优化设计三轴数控机床误差建模及加工精度可靠性优化设计摘要：随着制造业的发展，数控机床已经成为主流的生产工具之一。
而机床加工精度的可靠性是保证产品质量的重要因素之一。
本文以三轴数控机床为研究对象，结合误差建模及加工精度可靠性优化设计方法，探讨了如何提高机床的加工精度可靠性。
1. 引言随着科技的进步和市场的需求，数控机床已经逐渐代替传统的机械设备成为制造业的主力军。
然而，在实际生产过程中，机床加工精度的可靠性一直是制约产品质量的关键问题之一。
因此，在数控机床的设计和研发过程中，加工精度的可靠性优化设计显得尤为重要。
2. 三轴数控机床误差建模机床加工精度的可靠性与误差存在着密切的关系。
因此，对机床误差进行准确的建模是提高加工精度可靠性的前提。
首先，我们需要确定机床系统的误差来源，包括机床结构误差、传动系统误差、控制系统误差等。
然后，通过实验和模拟方法，获取这些误差的数据，并进行数学统计分析，建立准确的误差模型。
3. 加工精度可靠性优化设计对于三轴数控机床而言，加工精度的可靠性优化设计涉及到机床结构、传动系统和控制系统的优化。
首先，通过对机床结构的理论分析和实验研究，确定结构参数的最优值，以降低结构误差。
其次，通过优选传动系统的传动元件和调整传动系统的传动比，以减小传动系统误差。
最后，通过改进数控系统的控制算法和提高控制系统的采样频率，优化控制系统的性能，减少控制系统误差。
4. 实验研究为验证误差建模及加工精度可靠性优化设计方法的有效性，我们设计了一组实验。
首先，通过测量得到机床的误差数据，并建立误差模型。
然后，分别对结构、传动系统和控制系统进行优化设计，并测量加工精度。
最后，通过对实验数据的统计分析，验证优化设计是否能够显著提高机床的加工精度可靠性。
5. 结果讨论实验结果表明，通过误差建模及加工精度可靠性优化设计方法，三轴数控机床的加工精度可靠性得到了明显的提高。
基于故障分析的数控车床可靠性最优分配研究
（ ． ｏ ｅｅｏ Ｍ ｃ ａｉ ｌ ｃ ｎｅａ ｄＥ ｇ ｅｒ ｇ ｉｎＵ ｉ ｒ ｔ，Ｃ ａ ｇｈ ｎＪ ｉ ３ ０ ２ ｈｎ ； １ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｅｈ ｎｃ ｉ ｃ ｎ ｎ ｉ ｅｉ ，Ｊｉ ｎｖ ｓ ） ｈ ｃ ｕ ｉｎ１０ ２ ，Ｃ ｉａ ｌ ａＳ ｅ ｎ ｎ ｌ ｅ ｉｒ ｎ ｌ ２ Ｃ ａｇｈ ｎ Ｕ ｉｅ ｉ ｆ ｅｈ ｏ ｇ ，Ｃ ａ ｇｈ ｎＪ ｉ ３ ０ ２ ｈｎ ） ． ｈｎ ｅｕ ｎｖｒ ｔ ｏ ｃ ｎｌ ｙ ｈｎ ｃ ｕ ｌ １０ １ ，Ｃ ｉａ ｓｙ Ｔ ｏ ｉｎ
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基于故障分析的数控车床可靠性最优分配研究
魏领会 ，申桂香 ，薛玉霞 ，邵娜 ，樊少华
（ ．吉林 大学机械 科 学与 工程 学院 ，吉林长春 １０２ ；２ １ ３０２ ．长春 工 业大 学 ，吉林长春 １０ １） ３０ ２
数控机床进给传动系统定位误差的实验研究
第 ４期
陈完成等 ： 数控 机 床 进 给 传 动 系 统 定 位 误 差 的 实 验 研 究
２ １
栅 进行 标定 ． ４为测试 原理 图 图
给时 ， 丝杠螺母 会产生 １０ ２ ０Ｗ 的热量 ， 而 因热 ０ － ０ 进 膨胀 引起进 给系统的定位误差 ． ６为 ２种 系统 由于 图 丝杠热膨胀 引起的位置飘移 的测试结 果 比较 ．
摘 要 ： 通过 对 立 式加 工 中心进 给 传 动 系 统 的 受 力 变形 及 热 变形 的 实 测 ， 析 比 较 了典 型 系统 的 定 位 误 差 ， 分 用 直 线光 栅 尺 配 合 旋 转 编 码 器 可 提 高进 给 定 位 的精 度 ．
关键词 ： 数控 机 床 ； 给 系统 ； 位 误 差 进 定
热变形 进行 了测试 ， 用 Ｈ Ｄ ＮＨＡＩ 并 ＥＩ Ｅ Ｎ ＶＭ１ １光 ０
收 稿 Ｅ 期 ：０ ７ ５—２ ｔ ２ ０ —０ １
作 者 简 介 ： 完 成 （９ ６一） 男 ， 北石 家 庄人 ， 家 庄 职 业 技 术学 院 副教 授 陈 １５ 、 河 石
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Ａｕ ２ ７ ｇ． ００
Ｖｏ ． Ｎｏ． １ １９ ４
文章 编 号 ： ０ ９４ ７ （ ０ ７ ０ ．０ ０ ０ １ ０ ． ８ ３ ２ ０ ） ４ ０ ２ ．２
数控机床进给传动 系统定位误 差的实验研究
陈完 成 ， 赵 晓平
（ 家庄 职 业技 术 学 院 机 电工程 系， 石 河北 石 家庄 ００ ８ ） ５ ０ １
中 图 分 类 号 ： Ｇ ５ Ｔ ６９ 文献标识码 ： Ａ
１ 引 言
过 数控 系统进 行补 偿
尽 管数 控 机床 的设 计 多种 多 样 ， 但其 进 给传 动 装 置的结 构大致 相 同 ． １为 某立 式 加 工 中 心 的进 图 给机 构 ．
数控机床的精度与应用范围
数控机床的精度与应用范围1.数控机床的精度数控机床的精度主要是指加工精度、定位精度和重复定位精度。
精度是数控机未的重要技术指标之一。
由于数控机床是以数字的形式给出相应的脉冲指令进行加工，数控机床的脉冲当量(即每输出一个脉冲，数控机床各运动部件的位移量或角位移量)就自然地与精度保持了某种联系。
按不同精度等级的数控机床的要求，脉冲当量通常为0.010.000 5nm/脉冲。
由于数控机床的进给传动链的反向间隙和丝杠螺距误差均可以进行自动补偿，因此数控机床一般都具有较高的加工精度。
长期的实践表明，一般中、小型数控机床(非精密型)的加工精度值约为脉冲当量的10倍，因此数控机床的加工精度通常为0.10.005mm。
在一般情况下定位精度通常是加工精度的1/2一1/3，因此数控机床的定位精度通常为0.05 -- 0.002 5mm。
而重复定位精度通常是定位精度的1/2一1/3，因此数控机床的重复定位精度通常为0.025一0.001 mm。
对于较大尺寸的零件加工的数控机床一般很注重定位精度，而对中、小型零件在考核加工尺寸的一致性时一般更注重重复定位精度。
从总体上说，由于数控机床的传动系统和机床结构具有很高的静、动刚度和热稳定性，机床本身的零部件具有很高的加工精度，特别是数控机床的自动加工方式避免了操作者人为的误差，因此同一批加工零件的尺寸一致性非常好，加工质量稳定、产品合格率高。
例如在采用点位控制的数控钻床上钻孔时，由于不再使用钻模板和钻套，钻模板的坐标误差造成的影响不复存在，又因为加工的敞开性改善了钻孔的排屑条件，可以进行有效的冷却，被加工孔的孔距精度，孔径尺寸精度和内孔表面质量均有所提高。
在数拄机床对复杂零件的轮廓表面进行加工时，由于编程中已考虑到对进给速度进行控制，保证刀具沿轮廓的切向进给的线速度基本不变，因而可以获得较高的精度和表面质量。
2.数控机床的应用范围半个世纪以来数控机床的应用范围正在不断扩大，数控技术已经渗透到许多领域。
五轴联动数控机床的设计与研究
五轴联动数控机床的设计与研究随着机械制造业的发展，五轴联动数控机床已经成为了工业制造中不可或缺的一部分。
这种机床具有越来越广泛的应用前景，可以满足复杂薄壁零件的加工需求。
本文将从设计和研究两个方面介绍五轴联动数控机床的相关内容。
一、五轴联动数控机床的设计五轴联动数控机床是一种能够及时调整工作坐标系的机器，其中螺旋插补系统控制器的主轴是一种独特的五轴联动系统。
设计一个五轴联动数控机床需要考虑以下主要因素：1、传动系统传动系统是机床中一项非常重要的部分，直接影响到机床的性能。
在五轴机床中，采用齿轮传动和链传动的方法。
齿轮传动比链传动更加稳定、准确、耐用，一些精密机床也会使用直接驱动技术。
2、处理器和控制器五轴数控机床的处理器系统需要能够准确执行各种计算和运算任务，以便实现高度的控制精度和精准度。
同时，相关的控制器也需要能够实现高速的数据传输、控制和确保稳定性。
3、机械结构机械结构是机床中另一个非常重要的部分，通常采用刚性框架、机械手臂和伺服电机来实现五轴联动机床的稳定结构。
刚性框架具有高度的刚度和精度，可以保证零件的加工质量。
机械手臂则可以支持刀具运动，伺服电机则可以对刀具进行实时控制。
4、人机交互界面五轴联动数控机床需要有直观、易于操作的人机交互界面。
机床操作人员可以通过交互界面轻松调整五轴联动系数和各个轴的参数。
二、五轴联动数控机床的研究五轴联动数控机床的研究领域非常广泛，主要涉及以下方面：1、模型构建实现五轴联动的机床模型需要建立一个全球统一的数学模型，考虑到机床结构、动力和切削力等系数。
在五轴联动加工过程中，所有的轴向变量的运动都是依靠模型来进行研究和实践的。
2、刀路规划刀路规划在机床加工中是一个非常重要的环节，它直接影响到零件加工的质量。
在五轴联动中，刀路规划必须考虑到机床的轴向变量以及工件的加工要求。
为了提高零件的加工质量和加工效率，研究人员需要探索出一种先进的刀路规划算法。
3、控制技术五轴联动数控机床控制技术是这个领域的重点研究，它主要涉及到如何实现高精度控制和高速运动。
数控机床精度分析与研究
须严格限制 ， 这往往很难到且不经济。②加工条件 和外部 环境 在发 生不 断 的 、 时是 无 法 预 测 的变 化 ， 有
感 器件 和软 件 ， 述方 法 的采 用进 一步促 进 了数 控机 上
即机床的性能与造价成几何级数关系增长。同时， 单 纯采用误差防止的方法来提高机床 的加工精度 ， 在精 度达到一定要求后 ， 再提高会十分困难。其原因有两 点： ①是机床的结构复杂 ， 机械和电子零部件很多， 其 中任何零部件 的误差均可累计成为机床的总体误差
等 。研究表明 ， 几何误差和由热变形引起的误差约 占 机床总体误差 的 ５ ％ ， ０ 是影响数控机床精度 的主要 因素 。 近年来 ， 与提高机床精度 ， 减少误差相关的各项 技术得到了广泛研究 ， 如提高数控机床机械本体 中基 础大件 的结构刚性和热稳定性； 采用高分辨率 、 高响 应 性 的绝对 位 置 传 感 技 术 ， 现 切 削 加 工 的精 密 检 实 测； 采用 数字式 伺 服 控 制技 术 ， 引入 现 代控 制 技 术如 非线性补偿技术 ， 消除机床静摩擦引起 的误差 ； 利用 数控系统的补偿功能， 提高其加工精度和动态特性 ， 例如轴 向运动误差补偿 、 丝杠螺距误差补偿、 齿轮间 隙误差 补偿 、 刀具 磨 损 误差 补 偿 等 ， 新一 代 数 控 系 在 统 中， 还开发 了具有热补偿 、 空间误差补偿功能的传
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Ｖｏ ｌ Ｎｏ １ ｌ ２
２０ （ ｏ ８－ ２ ）
机械研 究 与应 用
ＭＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＲＥＳ ＥＡＲＣＨ ＆ ＡＰＰＵ ＣＡＴ１ ０Ｎ
第２ 卷 第 １ ｌ 期 ２０ ０ ８年 ２月
数控机床的主传动系统
数控机床的主传动系统一、主传动装置1．数控机床主传动系统的特点（1）转速高、功率大(2）调速范围宽（3）主轴能自动实现无级变速，转速变换迅速可靠（4）数控机床的主轴组件具有较大的刚度、较高的精度和高的耐磨性能（5）在加工中心上，还具有安装刀具和刀具交换所需的自动夹紧装置，以及主轴定向准停装置，以保证刀具和主轴、刀库、机械手的正确啮合。
（6)为了扩大机床功能，一些数控机床的主轴能实现C轴功能（主轴回转角度的控制）2．数控机床主传动装置（1）带有二级齿轮的变速装置确保低速时输出大扭矩，扩大恒功率调速范围，以满足机床重切削时对输出扭矩特性的要求。
（2)采用定比传动装置定比传动装置常用同步齿形带或三角带连接电机与主轴，避免了齿轮传动引起的振动与噪声。
（3）采用电主轴电主轴传动方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构,主轴部件的刚性更好。
但主轴输出扭矩小，电机发热对主轴影响较大,需对主轴进行强制冷却.二、主轴结构1．数控车床主轴部件结构1、5—螺钉；2—带轮连接盘；3、15、16—螺钉；4—端盖；6—圆柱滚珠轴承；7、9、11、12—挡圈；8—热调整套；10、13、17—角接触球轴承；14—卡盘过渡盘；18—主轴；19—主轴箱箱体数控车床主轴部件结构示意图1—驱动爪；2—卡爪；3—卡盘；4—活塞杆；5—液压缸；6、7—行程开关液压驱动动力的自定心夹盘2．数控加工中心（镗、铣床）主轴部件结构（1）刀具夹紧装置和切屑清除装置1－刀架；2－拉钉；3－主轴；4-拉杆；5－碟形弹簧；6－活塞；7－液压缸（或气缸）；8、10－行程开关；9－压缩空气管接头；11－弹簧；12－钢球；13－端面键数控立式加工中心主轴部件（2)主轴准停装置1－多楔带轮；2－磁传感器；3－永久磁铁；4－垫片；5－主轴主轴准停装置的工作原理3．内装电主轴的主轴部件结构1－刀具系统；2、9－捕捉轴承；3、8－传感器；4、7－径向轴承；5－轴向推力轴承；6－高频电动机；10－冷却水管路；11－气－液压力放大器用磁悬浮轴承的高速加工中心电主轴部件1—转子；2—定子；3—箱体；4—主轴数控车床电主轴部件电主轴主要融合了以下技术：（1）高速电机技术其关键技术是高速度下的动平衡。
数控机床可靠性技术的发展
数控机床可靠性技术的发展
目录
一、简介1
二、数控机床可靠性技术的发展1
（一）技术进步1
（二）系统可靠性建模2
（三）可靠性可视化3
（四）可靠性计算4
（五）可靠性评估4
（六）可靠性验证5
三、总结5
一、简介
数控机床是一种具有自动化和精确加工特性的机械设备，它主要用于
钣金，铸造，机械制造，木材加工，模具，服装，交通等行业的机床加工。
随着智能化工厂的发展，数控机床的可靠性技术得到了很大的发展。
本文
将对数控机床可靠性技术的发展进行综合性的讨论。
（一）技术进步
随着智能化工厂的发展，数控机床也充分利用了数字化技术，从控制
系统到主轴的可靠性技术，都持续发展。
从控制系统方面，引擎系统的数
字化可以使系统更加稳定，可靠，降低故障率，增加系统的可靠性。
从其
它方面来看，主轴系统的可靠性技术也得到了充分发展。
通过不断完善机床的精密结构，增加主轴系统的耐久性；改进传动系统，提高整机负荷能力和精度；改进传感器和激光技术以降低机床的误差等，都有助于整机的可靠性能的提高。
（二）系统可靠性建模
随着控制系统的发展。
数控机床主传动系统
伺服驱动系统的性能决定了数控机床的动态特性和加工精度。
主轴与卡盘
主轴是数控机床主传动系统的输 出部件，它能够带动刀具或工件
旋转。
主轴通常采用高精度轴承和刀具 夹紧装置，以确保加工过程中的
稳定性和精度。
类型与分类
类型
数控机床主传动系统根据其结构和工作原理的不同，可以分为多种类型，如机械主传动系统、液压主 传动系统、电气主传动系统等。
分类
数控机床主传动系统还可以根据其传动方式的不同进行分类，如带传动、链传动、齿轮传动等。不同 类型的数控机床主传动系统具有不同的特点和应用范围，需要根据具体的加工需求和加工条件进行选 择。
主轴定位精度与重复定位精度
主轴定位精度
主轴在特定位置的准确度，决定了加 工零件的尺寸精度。定位精度越高， 加工精度越好。
重复定位精度
主轴在相同位置的重复精度，反映了 主轴运动的稳定性。重复定位精度越 高，主轴运动越稳定。
热稳定性与动态特性
热稳定性
主轴在切削过程中抵抗温度变化的能力，热稳定性越高，加工过程中主轴的性能越稳定。
动态特性
主轴在动态切削过程中的表现，包括振动、噪声等。动态特性越好，切削过程越平稳，加工表面质量越高。
04
主传动系统的控制技术
数控编程与加工技术
数控编程
根据加工需求，使用数控编程语言（如G代码）对机床进行编程，以控制主轴的运动轨 迹和加工过程。
加工工艺
根据工件材料、加工要求和刀具特性，选择合适的加工工艺，如粗加工、半精加工和精 加工等，以确保加工质量和效率。
特点
数控机床主传动系统具有高精度、高 效率、高稳定性等特点，能够满足复 杂、高效、高ห้องสมุดไป่ตู้度的加工需求。
数控机床进给传动系统
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。
数控机床的进给传动系统
互转换的新型传动装置。它的结构特点是在具有螺旋槽的丝杠 螺母间装有滚珠作为中间传动元件，以减少摩擦。
2．滚珠丝杠螺母副分类
滚珠丝杠螺母副按滚珠的循环方式有外循环和内循环两种。 图3-13（a）所示，滚珠循环过程中与丝杠始终接触称为内循
间的夹角，理想接触角β等于450。 此外还有丝杠螺纹大径d、丝杠螺纹小径d1、螺纹全长l、滚珠直径db、螺母螺纹大径D、
螺母螺纹小径D1、滚道圆弧偏心距e以及滚道圆弧半径R等参数。
二、滚珠丝杠副的特点
1．滚珠丝杠副的优点 （1）传动效率高 （2）运动平稳 （3）高精度 （4）高耐用性 （5）同步性好 （6）高可靠性 （7）无背隙与预紧
1．双螺母消隙
（1）垫片调隙式单螺母消隙
四、滚珠丝杠的支撑结构
图3-19 滚珠丝杠的支承结构
（1）一端装止推轴承（固定-自由式）。这种安装方式如图319a）所示。其承载能力小，轴向刚度低，易产生弯曲变形， 仅适用于的长度较短丝杠。
2）一端装止推轴承，另一端装深沟球轴承（固定-支承式） 这种安装方式如图3-19b）所示。当滚珠丝杠较长时，一端装 止推轴承固定，另一端由深沟球轴承支承。为了减小丝杠热变 形的影响，止推轴承的安装位置应尽量远离热源或安装到冷却 条件较好的地方。
图3-20所示为数控卧式铣镗床主轴箱进给丝杠的制动装置示意 图。
六、滚珠丝杠的防护
滚珠丝杠副和其他滚动摩擦的传动器件一样，应避免硬质灰尘 或切屑污物进入，因此必须装有防护装置。如果滚珠丝杠副在 机床上外露，则应采用封闭的防护罩，如采用螺旋弹簧钢带套 管、伸缩套管以及折叠式套管等。
数控机床精度诊断及可靠性校验
第22卷 第2期 郑州铁路职业技术学院学报 V o.l 22 N o .22010年6月Journal o f Zhengzhou R a il w ay V ocati onal&T echn ica l Co llegeJun .2010收稿日期:2009-11-03作者简介:宁广庆(1960-),男,河南民权人,郑州铁路职业技术学院机电工程系副教授。
毛胜辉(1972-),男,河南郑州人,郑州铁路职业技术学院机电工程系讲师。
柴成林(1971-),男,辽宁铁岭人,中国铝业股份有限公司中州分公司运输部。
数控机床精度诊断及可靠性校验宁广庆1毛胜辉1柴成林2(1郑州铁路职业技术学院 河南郑州 450052)(2中国铝业股份有限公司中州分公司 河南郑州 454174)摘 要:数控机床上生产的产品质量有赖于机床自身精度及性能来保证,这就需要运用综合检测法检验数控机床的工作精度及可靠性,设计综合试切件并借助三坐标测量仪对试切件的加工精度进行检测诊断,用技术手段控制数控加工质量,确保机床生产运行的可靠性。
关键词:数控机床;精度诊断;可靠性检验;方法 随着现代机械加工技术的快速发展,数控机床已越来越突出地显示出其优越的性能。
数控机床上生产的每一件产品的质量在很大程度上依赖于机床自身性能和精度。
数控机床在制造精密零件之前,知道它是否具备生产出合格零件的能力是极其重要的,这对于减少不合格产品数量和机器停工时间非常有效。
一、数控机床精度诊断的必要性精度诊断 (A ccuracy D iagnostic)一词,最早出现于20世纪80年代初的国外文献上,指的是对机床静态几何精度和动态运动精度,尤其是机床在加工状态下的运动精度的诊断。
由于大部分机床的加工精度最终取决于工件!!!刀具系统的相对运动和相对位置,因而一台机床工作是否正常,能否满足加工要求,是否需要维修,最终亦取决于精度的诊断。
尤其是数控机床,其结构性能日趋复杂多样,价格昂贵,技术先进,生产率高,监测维修项目日渐增加,其可靠性与精度诊断的问题也越来越突出。
数控机床的动态精确度定位问题研究
数控机床的动态精确度定位问题研究随着科技的不断进步，数控机床逐渐取代了传统机床，在各个工业领域发挥着重要的作用。
然而，在数控机床的运行过程中，其动态精确度定位问题一直是制约其发展的重要因素之一。
为了解决这个问题，需要对数控机床的动态特性进行深入研究。
首先，数控机床的动态精确度定位问题是由多个因素共同影响而产生的。
机械结构刚度、伺服系统的扭刚度、导轨滚珠螺母副的气动弹性以及传动系统的精度误差等都会对数控机床的动态精确度造成影响。
因此，要解决这个问题，需要从多个方面入手进行研究。
其次，数控机床动态精确度定位问题的研究可以从几个方面展开。
首先是机床的结构设计优化。
通过对机床结构进行合理的工程设计，可以提高机床的刚度和稳定性，从而改善其动态精确度定位问题。
其次是伺服系统的设计和调整。
伺服系统是决定机床运动控制精度的关键部分，因此需要对其进行优化设计，同时采取合适的调整方法，如PID控制等，以提高机床的动态精确度。
此外，还可以采用动态补偿技术，对机床的误差进行在线补偿，以进一步提高机床的动态精确度。
另外，数控机床动态精确度定位问题的研究还可以从数学模型建立的角度进行。
通过建立数学模型，可以对机床的动态特性进行描述和分析，进而找到影响机床动态精确度的关键因素。
然后，可以通过仿真和实验，验证数学模型的准确性，并提出改进方法。
通过数学模型的研究，可以为解决机床的动态精确度定位问题提供科学依据。
此外，数控机床动态精确度定位问题的研究还可以从传感器技术的角度进行。
传感器是获取机床运动状态信息的关键装置，因此需要采用高精度、高速响应的传感器，以准确获取机床的动态特性信息。
同时，还需要对传感器进行校准，以提高测量精度。
通过传感器技术的研究，可以提高机床动态精确度定位问题的解决能力。
综上所述，数控机床的动态精确度定位问题是一个综合性的研究课题。
通过从机床结构设计、伺服系统优化、数学模型建立和传感器技术等方面入手进行深入研究，可以逐步解决数控机床的动态精确度定位问题，提高机床的运行精度和稳定性，推动数控机床的发展。
数控机床主传动系统的特点
数控机床主传动系统的特点数控机床是一种高精度、高效率的机床设备，其主传动系统是机床中最重要的部分之一。
主传动系统的特点决定了数控机床的加工精度、运行稳定性和工作效率，下面将详细介绍数控机床主传动系统的特点。
首先，数控机床主传动系统具有高精度。
主传动系统由电机、传动装置和负载构成，其中传动装置往往采用精密的齿轮副或高精度的滚动轴承。
这些零部件的加工精度和装配精度直接影响整个传动系统的精度。
同时，数控机床主传动系统还经过优化设计，采用精密配合和紧固措施，以减小系统误差和传动间隙，进一步提高精度。
其次，数控机床主传动系统具有较高的动态响应速度。
在数控加工中，机床需要快速响应不同的运动指令，并准确执行相应的加工动作。
主传动系统必须具备较高的刚性和响应速度，以满足快速运动和频繁变向的需求。
为此，数控机床主传动系统采用高速电机和快速传动装置，通过控制器对电机进行精确控制，实现高速、高效的加工过程。
此外，数控机床主传动系统具有良好的运行稳定性。
稳定性是数控机床正常运行的基础，也是实现高精度加工的关键因素之一。
主传动系统通过采用高质量的传动装置和材料，增加传动装置和轴承的刚性，减少振动和噪音的产生。
同时，数控机床主传动系统还配备了完善的润滑系统和冷却系统，保证机床在长时间运行过程中的稳定性和可靠性。
最后，数控机床主传动系统具有较高的工作效率。
主传动系统通过合理的传动比和功率匹配，提供足够的动力和扭矩，满足加工的要求。
同时，数控机床主传动系统采用数字化控制技术，通过精确控制电机的转速和转矩，实现高效能、高精度的加工操作。
这种高效率的工作模式，能够最大限度地提高生产效率和经济效益。
总结起来，数控机床主传动系统具有高精度、高动态响应速度、良好的运行稳定性和高工作效率等特点。
这些特点使得数控机床能够实现高精度加工，满足不同加工要求，减少人为因素的干扰，提高加工质量和生产效率。
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作 用 下 ，假 设 各 个 误 差 项 都 符 合 正 态 分 布 ，建 立 的
一对齿轮的传动误差的均值μ１，２ 和 标 准 差σ１，２ 的 数学模型如下：
μ１，２ ＝ ０
烌
σ１，２ ＝ １ｍ．ｎ１ｚ５２［（Ｆ′ｉ１）２ ＋ （Ｆ′ｉ２）２ ＋３３２（Ｆ２ｐ１ ＋
Ｆ２ｐ２）＋０．０１２４（Ｆ２ｒ１ ＋Ｆ２ｒ２）＋
际精度满足设计要求的概率称为产品精度的可靠
度。假定产品的实际精度用ｂ表示，其设计精度 为
［ｂ］。考虑加工、测 量、装 配 的 随 机 因 素，其 实 际 精
度 满 足 ［ｂ］的 要 求 为 一 随 机 事 件 Ａ，则 产 品 精 度 的 可 靠 度 为［１０］
Ｒ ＝ Ｐ（Ａ）＝ Ｐ（ｂ＜ ［ｂ］）
（３）
产品的实 际 精 度 不 能 满 足 设 计 要 求 称 为 失
效，记为 Ａ，则其失效概率为
Ｆ ＝ Ｐ（Ａ）＝ Ｐ（ｂ≥ ［ｂ］）
（４）
２．２ 精度可靠性数学模型
齿轮传 动 过 程 中，影 响 齿 轮 传 动 误 差 的 因 素
主要是齿轮本身的 加 工 误 差，以 及 齿 轮 的 装 配 偏
· ７８６ ·
（１）
当ｉ＝１时，φｉ 与φｏ 之间的关系曲线如图１ａ 中的直线１所示。在 实 际 传 动 过 程 中 输 出 轴 的 转
角总会存在误差。图 １ｂ 中，曲 线 ２ 表 示 单 向 回 转
时，由于存在转角误差 Δφ，输出轴转角φｏ 与输入 轴转角φｉ 之间的关系。
（ａ）理 想 关 系
（ｂ）传动误差 Δφ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍａｃｈｉｎｅ；ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ；ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ；ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ
０ 引 言
经典机械精度设计理论把各个误差项看成是 确定的量，现代机 械 精 度 设 计 理 论 认 为 各 个 误 差 项在随机因素的影响下是随机量。经典机械可靠 性设计理论主要是对机械部件的疲劳强度可靠性 进行设计，现代机 械 可 靠 性 设 计 理 论 已 经 渗 透 到 机械精度可靠性 设 计 中，机 械 精 度 可 靠 性 设 计 是 机械 可 靠 性 设 计 的 重 要 方 面。 文 献 ［１］研 究 了 不 完全概率信息下牛头刨床主运动机构运动精度可 靠性稳健设计问题。文献［２］以２Ｋ－Ｖ 型减速机 为 研 究 对 象 ，综 合 考 虑 系 统 中 各 零 件 的 加 工 误 差 、 安 装 误 差 、间 隙 及 其 齿 轮 啮 合 刚 度 、轴 承 刚 度 等 因 素对传动精度产 生 的 影 响，建 立 了 该 系 统 的 动 态
关 键 词 ：数 控 机 床 ；传 动 系 统 ；传 动 精 度 ；可 靠 性 中 图 分 类 号 ：ＴＨ１３２．４１ 文 章 编 号 ：１００４—１３２Ｘ（２０１１）０７—０７８５—０５
Ａｃｃｕｒａｃｙ Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍａｃｈｉｎｅｓ Ｓｏｎｇ Ｊｉａｎｇｂｏ Ｌｉｕ Ｈｏｎｇｚｈａｏ Ｙｕａｎ Ｄａｎｉｎｇ Ｗｕ Ｚｉｙｉｎｇ Ｗａｎｇ Ｊｉａｎｐｉｎｇ Ｘｉ’ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ，７１００４８
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ａ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎ－ ｔｒｏｌ ｍａｃｈｉｎｅｓ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂａｓｉｃ ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ ａｃｃｕｒａｃｙ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍａｃｈｉｎｅ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒｓ ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ ｆｏｒ ｔｈｅ ｎｕ－ ｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍａｃｈｉｎｅｓ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒｓ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ ｗｅｒｅ ｓｏｒｔｅｄ，ｕｓｉｎｇ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｄｅｓｉｇｎ ｔｈｅｏ－ ｒｙ ｔｏ ｆｉｎｄ ｔｈｅ ｗｅａｋ ｌｉｎｋｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．Ａ ｄｏｕｂｌｅ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｌａｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ ｗａｓ ａｐ－ ｐｌｉｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｒｅｌｉａ－ ｂｉｌｉｔｙ ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｉｓ ｃｌｏｓｅｒ ｔｏ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒａｃｔｉｃｅｓ．
传 动 精 度 非 线 性 动 力 学 计 算 模 型。 文 献［３］提 供 了一种少齿数齿轮传动系统输出运动误差的数值 计算方法。文 献 ［４－５］分 别 用 矩 阵 法 和 作 用 线 增 量法建 立 了 机 构 运 动 精 度 误 差 分 析 模 型。 文 献 ［６］对机构运动 精 度 可 靠 性 优 化 设 计 题 进 行 了 初 步探索。文献［７－８］在运动学 的 范 畴内，探讨了 运 动副间隙对 机 构 运 动 输 出 精 度 的 影 响。 文 献［９］ 考 虑 径 向 跳 动 、轴 向 跳 动 和 齿 距 累 积 误 差 的 影 响 ， 推 导 出 了 传 动 链 线 性 误 差 公 式 。 文 献 ［１０］建 立 了 基于模糊数的机械精度模糊可靠性的基本模型。
上述文献没有把精度设计理论和可靠性设计 理论结合起来对 齿 轮 传 动 精 度 进 行 研 究，并 且 没 有考虑多因素综合作用下齿轮传动机构的传动精 度可靠性。本文结合机械精度设计理论和机械可 靠性设计理论，首 次 建 立 多 因 素 综 合 作 用 下 的 数 控机床进给传动 系 统 精 度 可 靠 性 模 型，并 计 算 出 多因素作用下进 给 传 动 系 统 传 动 精 度 可 靠 度，利 用灵敏度设计理论对影响传动精度因素的重要度
２．２．２ 齿轮传动误差的统计计算式
齿轮传动系统的传动误差由各级齿轮机构的
传动误差综合而成。综 合 时 需 要 考 虑 传 动 比 的 影
响和所选定的基 准 轴。传 动 系 统 在 输 出 轴ｌ 的 传
动误差为各级齿轮机构的传动误差折算到输出轴
ｌ 后 的 综 合 。例 如 ，图２所 示 的 传 动 系 统 在 输 出 轴ｌ
烍 （５）
１ ８
（Ｆ２ｗ１
＋Ｆ２ｗ２）＋１．１３２５（Ｓ２１
＋
Ｓ２２ ＋Ｃ２１ ＋Ｃ２２ ＋Ｕ２１ ＋Ｕ２２）］１２
烎
式 中 ，Ｆ′ｉ１、Ｆ′ｉ２分 别 为 齿 轮 １、２ 的 切 向 综 合 误 差 ，μｍ；Ｆｐ１、 Ｆｐ２ 分 别 为 齿 轮 １、２的 齿 距 累 积 误 差 ，μｍ；Ｆｒ１、Ｆｒ２ 分 别 为 齿轮１、２的径 向 跳 动 公 差，μｍ；Ｆｗ１、Ｆｗ２ 分 别 为 齿 轮 １、２ 的公法线长度变动公 差，μｍ；Ｓ１、Ｓ２ 分 别 为 轴 １、２ 的 径 向 跳 动 公 差，μｍ；Ｃ１、Ｃ２ 分 别 为 齿 轮 与 轴 的 配 合 间 隙 公 差， μｍ；Ｕ１、Ｕ２ 分别为滚动轴承内 外 滚 道 径 向 跳 动 公 差，μｍ； ｚ２ 为从动轮２的齿数；ｍｎ 为齿轮的法面模数，ｍｍ。
１ 传 动 精 度 的 概 念
传动误差是指 输 入 轴 单 向 回 转 时，输 出 轴 转
角的实际值相对于理论值的变动量。在理想的传
动 过程中，输入轴转角φｉ与输出轴转角φｏ 之间应 符 合 理 想 的 线 性 关 系 ，即 ［１１］
ห้องสมุดไป่ตู้
ｉ＝φｉ／φｏ 式 中 ，ｉ为 传 动 装 置 的 总 传 动 比 。
图１ 传动误差
转角误差 Δφ 与其在 分 度 圆 上 的 线 性 误 差Δ 之间有如下关系 ： ［１２］
Δφ ＝３．４４Δ／ｒ＝６．８８Δ／ｄ
（２）
式中，ｒ为 齿 轮 分 度 圆 半 径，ｍｍ；ｄ 为 齿 轮 分 度 圆 直 径，
ｍｍ。
２ 进给传动系统精度可靠性模型
２．１ 精度可靠度基本概念
产 品 在 规 定 的 加 工 、测 量 和 装 配 条 件 下 ，其 实
数 控 机 床 传 动 系 统 精 度 可 靠 性 研 究 ——— 宋 江 波 刘 宏 昭 原 大 宁 等
数控机床传动系统精度可靠性研究
宋江波 刘宏昭 原大宁 吴子英 王建平
西 安 理 工 大 学 ，西 安 ，７１００４８
摘要：为了提高数控机床传动系 统 的 精 度 可 靠 性，从 机 械 精 度 设 计 理 论 和 机 械 可 靠 性 设 计 理 论 出 发 ，建 立 机 床 传 动 系 统 精 度 可 靠 性 的 基 本 模 型 ，研 究 了 影 响 数 控 机 床 传 动 精 度 的 主 要 因 素 。 利 用 灵 敏 度 设计理论对影响传动精度因素的重要度进行排序，找出 精度可 靠性 的 薄 弱 环 节。 应 用 双 频 激 光 干 涉 仪 展 开 精 度 可 靠 性 实 验 ，提 出 提 高 传 动 系 统 精 度 可 靠 性 的 措 施 。 工 程 应 用 表 明 ，传 动 系 统 精 度 可 靠 性 设 计 比普通的精度设计方法更接近工程实际。