数控技术综合训练

伺服系统主要由三部分组成：控制器，功率驱动装置，反馈装
置和电动机。控制器按照数控系统的给定值和通过反馈装置检测的 实际运行值的差，调节控制量；功率驱动装置作为系统的主回路， 一方面按控制量的大小将电网中的电能作用到电动机之上，调节电 动机转矩的大小，另一方面按电动机的要求把恒压恒频的电网供电 转换为电动机所需的交流电或直流电；电动机则按供电大小拖动机 械运转。
对闭环系统来说，齿侧间隙会影响系统的稳定性。因此，齿Biblioteka Baidu传动副常采 用消除措施来尽量减小齿轮侧隙。但这种联接形式的机械结构比较复杂。
节能高：由于伺服系统的快速相应，注塑机能够根据自身的需要对供给 进行快速的调整，能够有效提高注塑机的电能的利用率，从而达到高效 节能。
3.2 传动方案确定及典型元件 3.2.1 电机与滚珠丝杠的连接 数控机床进给驱动对位置精度、快速响应特性、调速范围等有较高的要求。
实现进给驱动的电机主要有三种：步进电机、直流伺服电机和交流伺服电
4.宽调速范围的速度调节系统，即速度伺服系统：从系统的控制结构 看，数控床的位置闭环系统可看作是位置调节为外环、速度调节为内 环的双闭环自动控制系统，其内部的实际工作过程是把位置控制输入 转换成相应的速度给定信号后，再通过调速系统驱动伺服电机，实现 实际位移。数控机床的主运动要求调速性能也比较高，因此要求伺服 系统为高性能的宽调速系统。
3.1.2伺服系统的基本要求
对伺服系统的基本要求有稳定性、精度和快速响应性。 稳定性好：作用在系统上的扰动消失后，系统能够恢复到原来的稳 定状态下运行或者在输入指令信号作用下，系统能够达到新的稳定 运行状态的能力，在给定输入或外界干扰作用下，能在短暂的调节 过程后到达新的或者回复到原有平衡状态；
精度高：伺服系统的精度是指输出量能跟随输入量的精确程度。作为精 密加工的数控机床，要求的定位精度或轮廓加工精度通常都比较高，允 许的偏差一般都在 0.01～0.00lmm之间；
3.1.1 伺服系统的特点 伺服系统的只要特点：
1、精确的检测装置：以组成速度和位置闭环控制；
2、有多种反馈比较原理与方法：根据检测装置实现信息反馈的原理不 同，伺服系统反馈比较的方法也不相同。常用的有脉冲比较、相位比 较和幅值比较3 种；
3、高性能的伺服电动机(简称伺服电机)：用于高效和复杂型面加工的 数控机床，伺服系统将经常处于频繁的启动和制动过程中。要求电机 的输出力矩与转动惯量的比值大，以产生足够大的加速或制动力矩。 要求伺服电机在低速时有足够大的输出力矩且运转平稳，以便在与机 械运动部分连接中尽量减少中间环节；
第二章
机床总体方案设计
2.1机床结构简图
2.1主轴的材料选择 从多方面考虑选用40Cr为本次数控铣床主轴材料。
2.2主轴主要结构参数的确定 主轴的主要结构参数有：主轴前、后轴颈D1和D2，主轴内孔直径
d，主轴主要支撑间的跨距L。这些参数直接影响主轴旋转精度和主轴 的刚度。
取主轴的最小直径=80mm，最小直径本应该是后轴颈，但是考虑到 轴承的轴向固定采用锁紧螺母，应留锁紧螺母的位置。考虑到轴上 装轴承，有配合要求，应将后轴颈的直径圆整到标准直径，同时要 考虑到选择轴承的类型，还有一个键槽的关系，还有主轴是中空电 机直接带动主轴转动的，考虑到主轴的刚度和强度，因此选择后轴 颈的直径=160 。
机。目前，步进电机只适应用于经济型数控机床，直流伺服电机在我国正
广泛使用，交流伺服电机作为比较理想的驱动元件已成为发展趋势。数控
机床的进给系统当采用不同的驱动元件时，其进给机构可能会有所不同。 电机与丝杠间的联接主要有三种形式，如图2-1所示。 （1）带有齿轮传动的进给运动 数控机床在机械进给装置中一般采用齿轮传动副来达到一定的降速比要求， 如图 2-1a）所示。由于齿轮在制造中不可能达到理想齿面要求，总存在着 一定的齿侧间隙才能正常工作，但齿侧间隙会造成进给系统的反向失动量，
第三章
伺服系统设计
数控装置所产生的进给差插补脉冲信号送给伺服系统，由伺服系统 控制伺服电机驱动机床上各个进给轴，实现机床加工进给运动。
3.1伺服系统概述 伺服系统又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的
反馈控制系统。伺服系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量 能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。它的 主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处 理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制非常灵活方便。在很 多情况下，伺服系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或 位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移 （或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角），其结构组成和其他 形式的反馈控制系统没有原则上的区别。
快速响应性好：有两方面含义，一是指动态响应过程中，输出量随输入 指令信号变化的迅速程度，二是指动态响应过程结束的迅速程度。快速 响应性是伺服系统动态品质的标志之一，即要求跟踪指令信号的响应要 快，一方面要求过渡过程时间短，一般在200ms以内，甚至小于几十毫 秒；另一方面，为满足超调要求，要求过渡过程的前沿陡，即上升率要 大。
数控技术 综合训练（三）
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目录
第一章 绪 论
第二章 机床总体方案设计
第三章 伺服系统设计
第四章 数控铣床XYZ轴进给系统 设计 第五章 机床导轨设计
第一章
绪论
1.XK712铣床的结构及使用要求分析 1.1铣床介绍 XK712立式数控钻铣床是一种小型规格、高效通用的自动化机床，机床 操作系统为广州数控980MD系统，该系统可控制三个坐标轴：X、Y、Z 三轴直线插补,该机配有先进的数字控制系统，通过CNC编程，在一次 装夹中可自动完成铣、镗、钻、铰等多种工序的加工节省工装，缩短 生产周期，提高加工精度。进给速度倍率随时可调，160*128点阵液晶 显示器。机床适用于加工批量钻、铣、镗中、小型零件，可一人操作 多台机床，大大提高加工效率，降低加工效率，降低人工成本，操作 简单，普通工人稍加培训即可操作。是机械制造、模具制造以及教学 等应配置的重要设备。若选用数控转台，可扩大为四轴控制，实现多 面加工。