方案的拟定

总体设计方案的拟定

一、系统运动方式的确定

数控系统按运动方式可分为点位控制系统、点位直线控制系统和连续控制系统。本次设计的机床要求具有定位、直线插补、顺、逆圆弧插补、暂停、循环加工、公英制螺纹加工等功能，故应选择连续控制系统。

二、控制方式的选择

伺服系统可分为开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统。

开环控制系统中，没有检测反馈装置，数控装置发出的信号的流向是单向的，也正是由于信号的单向流程，它对机床移动部件的实际位置不作检测，所以机床的加工精度要求不太高，其精度主要取决于伺服系统的性能，开环伺服系统主要由步进电机驱动。这类机床工作比较稳定，反应迅速，调试和维修比较简单。目前经济型数控机床普遍采用开环伺服系统。

半闭环控制系统中，对工作台的实际位置不进行检查测量，而是是通过与伺服电机有联系的的测量元件，如测速发电机或光电编码盘等间接检测伺服电机的转角，推算出工作台的实际位置，有此值与指令值进行比较，用差值来实现控制。这种控制方式介于开环与闭环之间，精度没有闭环高，调式却比闭环方便。

闭环控制系统有机床移动部件上的检测反馈装置，在加工时刻检测机床移动部件的位置，使之和数控装置所要求的位置相符合，以期达到很高的加工精度。闭环系统多采用直流伺服电动机或交流电机驱动。这类机床的优点是精度最高的，速度快，但是调试和维修比较复杂，其关键是系统的稳定性，所以在设计时应对其稳定性给予足够重视。

本次设计的机床精度要求高，但考虑到经济及调试等问题，选用半闭环型的控制系统。

三、机械传动方式

目前数控铣床的纵向和横向多采用伺服电机，进给系统的机械传动链采用滚珠丝杠、静压丝杠和无间隙齿轮副等，以尽量减小反向间隙。我们这里拟采用的是滚珠丝杠副传动，以减少摩擦系数，提高进给机构的整体刚度。滚珠丝杠与电机间用联轴器直接连接，以消除间隙。

方案1：

（1）系统的运动方式：连续控制系统

（2）数控系统：步进电机拖动，该系统的位移精度主要取决于步进电机的角位移精度，丝杠等传动部件的节距精度，所以系统的位移精度较

低。这种系统的最高速度受步进电机的频率响应限制，容易失步，低

速时易发生共振和噪声，影响表面的加工质量，但该系统结构简单，

调试维修方便，工作可靠，成本低。

（3）控制方式的选择：开环控制系统，在该系统中，没有检测反馈装置，数控装置发出的信号是单向的，也正因此，它对机床的移动部件的实

际位置不做检测，故机床的加工精度要求不高。

（4）机械传动方式：采用滚珠丝杠螺母副，以尽量减小反向间隙，这里拟采用电动机与齿轮副、齿轮副与滚珠丝杠连接。

方案2：（1）系统的运动方式：连续控制系统

（2）数控系统：步进电机拖动，该系统的位移精度主要取决于步进电机的角位移精度，丝杠等传动部件的节距精度，所以系统的位移精度较低。这种系统的最高速度受步进电机的频率响应限制，容易失步，低速时易发生共振和噪声，影响表面的加工质量，但该系统结构简单，调试维修方便，工作可靠，成本低。

（3）控制方式的选择：半闭环控制系统，对工作台的实际位置不进行检测，而是通过与电机有联系的测量元件，来推算出工作台的实际位置，将此值与指令值进行比较，用差值来实现控制。这种控制方式介于开环和闭环之间，精度没有闭环高，但调试却比闭环方便。

（4）机械传动方式：采用滚珠丝杠螺母副，以尽量减小反向间隙，这里拟采用电动机与滚珠丝杠用联轴器直接连接，以消除间隙，且简化了结构。

方案3：（1）系统的运动方式：连续控制系统

（2）数控系统：交/直流伺服电动机拖动，可以获得较高的速度，不易失步，而且能提高机床的定位精度。

（3）控制方式的选择：闭环控制系统，闭环控制系统有机床移动部件上的检测反馈装置，在加工时刻检测机床移动部件的位置，使之和数控装置所要求的位置相符合，以期达到很高的加工精度。这类机床的优点是精度最高的，速度快，但是调试和维修比较复杂，其关键是系统的稳定性，所以在设计时应对其稳定性给予足够重视。

（4）机械传动方式：采用滚珠丝杠螺母副，以尽量减小反向间隙，这里拟采用电动机与滚珠丝杠用联轴器直接连接，以消除间隙，且简化了结构。

本次设计的机床进给系统的定位精度要求高，但考虑到经济、结构及调试等问题，选用交/直流伺服电动机拖动的半闭环控制系统，以及电动机与滚珠丝杠直接用联轴器连接的机械传动方式。