进给系统
第九章 数控机床进给系统2
3）快移时的加速性能： 根据额定转矩和惯量匹配条件，就可以选择 电动机型号，然后从样本上查出电动机的 最大n
2 nman J Q J 60 t a
2 nman ta J 60 Tman t a (3 ~ 4)t M
第六节 计算举例 例9-3：设计一台镗铣加工中心的工作台纵向 （X轴）进给系统。纵向最大进给力为 5000N。工作台重300Kg, 工件及夹具的最 大重量为500Kg。工作台纵向行程750mm, 进给速度1~4000mm，快移速度 vmax=15m/min.导轨为矩形，表面粘贴聚四 氟乙烯软带。 要求定位精度为±0.012/300mm,重复定 位精度为±0.006mm.
设计内容：设计传动系统，选择滚珠丝杠及 轴承，选择伺服电动机、反馈装置和伺服 系统的参数，验算精度能否符合要求。 解： （1）根据定位精度要求，选半闭环系统，滚 珠丝杠精度取P1级。 （2）设计传动系统： 取伺服电动机的最高转速nmax=1500r/min, 若电动机与丝杠直接联接，传动比i=1,根据 （9-2）公式，丝杠的最高转速为 nmax=1500r/min.
系统增益KS应根据加速能力进行验算： 执行器官（如工作台）能达到的最大加速度
a m/s
2
Tman Ph a J 2 伺服系统要求的最大加 速度 a man 2 vman vman k s 60t s 30
分析：aman应略小于a. 速度控制环的开环增益kvo可取为（2~4）KS 。
连续工作区： 1）用于长期工作； 2）基本上是恒转矩输出； 3）最大输出转矩为额定转矩。 加减速区和断续工作区 1）用于短期工作； 2）电动机在低速下提供的转矩远大于额定转 矩，是伺服电动机的最大转矩。 二、选择伺服电动机的三个指标 伺服电动机生参数是功率（KW），但不按 功率选择型号。
数控车床进给系统设计
数控车床进给系统设计一、进给系统的结构设计1.可靠性高：进给系统的关键零部件应采用优质的材料和加工工艺，以保证系统的稳定性和长寿命。
2.刚性好：进给系统的结构应具备足够的刚度，以保证在高速切削和大负载的工况下，机床能够保持稳定运行。
3.灵活性强：设计时应考虑到不同工件的加工要求，进给系统应能够快速调整和变换，以满足不同工件的加工需求。
二、进给系统的控制方法设计1.PTP控制方式：即点对点控制方式，根据工件形状和切削要求设计程序，实现工件形状的控制和切削路径的规划。
2.直线插补控制方式：通过数学模型进行直线切削路径的插补计算，实现工件形状的控制和切削路径的规划。
3.圆弧插补控制方式：通过数学模型进行圆弧切削路径的插补计算，实现工件形状的控制和切削路径的规划。
三、进给系统的传动方式设计传统数控车床进给系统的传动方式有液压传动和蜗杆传动两种，在设计进给系统时需要选择合适的传动方式，以满足不同加工工况的需求。
1.液压传动：液压传动以其可适应性强、能源利用率高等优点，在高负载和高速切削的工况下表现出较好的性能。
2.蜗杆传动：蜗杆传动以其结构简单、体积小、传动精度高等优点，在精密加工和高速加工的场合得到广泛应用。
四、进给系统的反馈装置设计进给系统的反馈装置是保证机床加工精度的重要组成部分，主要分为位置反馈和力反馈两种。
设计反馈装置时需要考虑以下几个因素：1.精度要求：根据机床加工的精度要求选择合适的反馈装置，以保证加工精度的稳定性。
2.反馈方式：根据加工工况选择合适的反馈方式，如光电编码器、脉冲等。
3.反馈信号的处理：对反馈信号进行合理的滤波和放大处理，以保证控制系统的稳定性和精度。
总之，数控车床进给系统的设计直接影响机床的加工精度和工作效率。
在设计进给系统时应考虑到结构、控制方法、传动方式和反馈装置等方面的因素，以满足不同加工要求。
同时，还需要对系统进行可靠性和稳定性分析，以确保数控车床的长期稳定运行。
加工中心进给系统的工作原理
加工中心进给系统的工作原理加工中心进给系统是加工中心最重要的部分之一，它的作用是控制加工中心的工作过程，确保加工精度和效率。
该系统的基本工作原理是将电动机的转速通过传动装置转换为切削刀具的进给速度。
这一过程经过一系列的控制和反馈，最终达到加工件上所需的加工精度和形状。
进给系统通常由以下几个组成部分构成：电机、传动装置、运动控制系统和辅助系统。
电动机是推动整个系统的心脏，通过负责旋转主轴的电机来驱动切削刀具的进给。
传动装置是实现电机和切削刀具之间转速和力矩的传递的零部件。
传动装置通常包括扭转弹性元件、减速器和丝杆等。
运动控制系统是进给系统的核心，它负责将电机转速和传动装置速度相匹配，并且接收由工作台坐标系统、编程系统和测量跟踪系统等传来的指令，控制切削刀具的进给速度。
运动控制系统的基本功能是测量工件和刀具之间的间距，接收指令，并将切削刀具的速度、位置和方向转换为电机转速和位置等控制信号，在其内部的各种调节反馈调节下，驱动切削刀具完成对工件的加工。
辅助系统包括切削液系统、冷却系统和润滑系统等，这些系统对机床的加工质量、加工效率、刀具寿命和机床寿命等方面都具有重要影响。
例如，在加工中心进给系统中，切削液系统是用来降低工具和工件温度的，使加工过程更加稳定和精确。
润滑系统则是探测并保护各种传动装置，降低传动装置磨损，延长使用寿命。
总的来说，加工中心进给系统是加工中心最核心和最重要的部分之一。
它是由多个部分组成，包括电机、传动装置、运动控制系统和辅助系统等。
其中，运动控制系统是进给系统的核心，负责驱动切削刀具完成对工件的加工。
其他部分则通过调节切削液、润滑和冷却等因素来提升加工质量和机床寿命。
数控车床纵向进给系统和横向进给系统的设计
数控车床纵向进给系统和横向进给系统的设计数控车床是一种在机械制造行业广泛应用的高精度自动加工设备。
数控车床的工作准确度和加工效率，直接取决于其纵向进给系统和横向进给系统的设计。
下面将详细介绍数控车床纵向进给系统和横向进给系统的设计。
纵向进给系统是数控车床在工件轴向上进行进给的系统，主要责任是使切削工具朝着工件方向进行进给。
纵向进给系统的设计应考虑以下几个方面。
首先，进给系统应具备良好的刚性。
刚性强的进给系统能够对切削工具施加足够的力，确保其在切削过程中的稳定性。
为了提高进给系统的刚性，可以采用双重导轨设计，即在机械主轴的两侧分别设置导轨进行支撑，保证进给系统在工件轴向上的稳定性。
其次，进给系统应具备精确的位置控制能力。
数控车床通过控制进给伺服电机的运动来实现工件轴向上的进给。
为了保证进给的精度，可以采用高精度螺杆传动装置，这种传动装置可以通过调整螺杆的进给量来控制切削工具的位置。
同时，还可以配备位置反馈装置，通过反馈装置实时监测切削工具的位置，并对进给伺服电机的运动进行修正，以保证位置控制的准确性。
第三，进给系统应具备高速进给的能力。
高速进给可以提高数控车床的加工效率。
为了实现高速进给，可以采用进给伺服电机和高速传动装置。
进给伺服电机能够快速响应指令，从而实现高速进给的控制。
而高速传动装置可以通过增加传动比来提高进给速度。
横向进给系统是数控车床在工件切削方向上进行进给的系统，主要责任是使切削工具按照设定的路径进行进给。
横向进给系统的设计应考虑以下几个方面。
首先，进给系统应具备较高的定位精度。
切削工具在横向进给过程中需要按照设定的路径进行移动，为了保证移动的准确性，可以采用高精度传动装置和位置反馈装置。
高精度传动装置可以提供精确的进给量，而位置反馈装置可以实时监测工具位置，从而实现位置控制的准确性。
其次，进给系统应具备较高的速度响应能力。
切削工具在横向进给过程中需要快速响应指令，以满足加工要求。
为了实现高速响应，可以采用高速伺服电机和高速传动装置。
进给系统的原理及应用
进给系统的原理及应用1. 原理介绍进给系统是机械加工过程中的一个重要部分，它控制工件在加工过程中的进给运动，确保加工质量和加工效率。
进给系统可以分为数控进给系统和传统进给系统两种。
1.1 数控进给系统数控进给系统是通过计算机控制工件的进给运动。
它可以精确控制进给速度、进给方向和进给路线，使加工过程更加自动化、高效化。
数控进给系统通常由数控主轴、滚珠丝杠、驱动电机和控制器等组成。
1.2 传统进给系统传统进给系统是通过机械传动方式实现工件的进给运动。
常见的传统进给系统包括手动进给系统、液压进给系统和气动进给系统等。
传统进给系统可以根据加工需求进行各种速度和力量的调节，适用于各种加工场合。
2. 数控进给系统的应用数控进给系统在机械加工行业有着广泛的应用，以下是数控进给系统的一些应用场景：2.1 机床加工数控进给系统在各种机床加工中起着至关重要的作用。
例如，数控铣床可以通过数控进给系统控制工作台的进给运动，实现零件的精确加工。
数控车床也可以通过数控进给系统控制刀架的进给运动，实现各种复杂形状的加工。
2.2 自动化生产线自动化生产线是现代工业生产的重要组成部分。
数控进给系统在自动化生产线中的应用可以实现工件的自动化加工，提高生产效率和产品质量。
数控进给系统可以与其他自动化设备相结合，实现工件的自动装夹、自动定位等功能。
2.3 3D打印3D打印技术是一种快速成型技术，可以通过数控进给系统精确控制打印材料的进给过程，实现三维模型的准确打印。
数控进给系统可以根据设计要求，控制打印头在空间中的运动，实现复杂形状的打印。
3. 传统进给系统的应用除了数控进给系统，传统进给系统也在许多机械加工场合得到广泛应用。
3.1 手动进给系统手动进给系统适用于小批量生产和简单加工任务。
它通过手工操作实现对工件进给速度和进给力量的控制，适用于对精度要求不高的加工任务。
3.2 液压进给系统液压进给系统通过液压油缸和液压泵等装置实现对工件的进给运动控制。
数控机床进给系统设计
数控机床进给系统设计数控机床是一种经过控制软件进行操作的自动化机床。
进给系统是数控机床的一个重要组成部分，主要实现工件在加工过程中的运动控制。
进给系统的设计要兼顾稳定性、精度和效率，以满足不同加工需求的要求。
首先，数控机床的进给系统设计需要考虑运动平稳性。
在加工过程中，工件需要按照预定的路径进行运动，因此进给系统需要具备优秀的轨迹控制能力。
可以采用闭环控制方法，通过传感器实时检测工件位置，进行修正和调整，保证工件按照精确的路径进行运动。
其次，数控机床的进给系统设计需要考虑位置精度。
位置精度是指工件在加工过程中的位置误差。
位置误差会对加工质量产生重要影响，特别是对于高精度加工而言。
因此，进给系统需要具备高精度的位置控制能力，能够准确控制工件的位置和轨迹。
另外，数控机床的进给系统设计还需要考虑运动速度和加速度。
工件在加工过程中需要以一定的速度进行运动，因此进给系统需要具备相应的运动速度和加速度控制能力。
运动速度和加速度过大会导致机床振动过大，降低工件加工质量，过小则会影响加工效率。
因此，进给系统需要根据不同加工需求进行合理的速度和加速度设置。
此外，进给系统的设计还需要考虑运动平滑性。
运动平滑性是指工件在运动过程中的平滑度和连续性。
进给系统需要具备平滑的运动特性，避免突变和跳动，从而保证工件表面质量的连续性和一致性。
最后，数控机床的进给系统设计还需要考虑传动方式和控制方式。
传动方式可以选择螺杆传动、齿轮传动或直线导轨传动等，根据加工需求和机床类型进行选择。
控制方式可以选择基于位置、速度或力控制等，根据具体应用进行选择。
综上所述，数控机床的进给系统设计需要兼顾运动平稳性、位置精度、运动速度和加速度、运动平滑性、传动方式和控制方式等因素。
通过合理的设计和调试，可以提高数控机床的加工质量和效率，满足不同加工需求的要求。
数控机床的进给系统原理与自动控制方法
数控机床的进给系统原理与自动控制方法随着科技的不断进步和发展，数控机床已经成为现代制造业中不可或缺的重要设备。
数控机床的进给系统是其核心部件之一，它负责控制工件在加工过程中的进给速度和位置。
本文将介绍数控机床进给系统的原理和自动控制方法。
一、数控机床的进给系统原理数控机床的进给系统原理主要基于数学模型和控制理论。
它通过传感器采集工件的位置信息，再经过信号处理和数据分析，最终控制伺服电机的运动。
进给系统的主要组成部分包括伺服电机、滚珠丝杠、编码器和控制器。
伺服电机是进给系统的驱动源，它能够根据控制器的指令来调整自身的转速和转矩，从而实现工件的进给运动。
滚珠丝杠则负责将伺服电机的旋转运动转化为线性运动，通过滚珠丝杠的螺距和转动角度，可以精确控制工件的进给速度和位置。
编码器则用于测量工件的实际位置，将其反馈给控制器，以便及时进行误差修正和调整。
控制器是进给系统的核心，它根据预设的加工参数和工件的实际位置信息，计算出伺服电机的控制指令，并将其发送给伺服电机。
在控制器中，通常会采用PID 控制算法来实现对伺服电机的精确控制。
PID控制算法通过比较工件的实际位置和预设位置的差异，调整伺服电机的转速和转矩，使工件能够按照预设的轨迹进行进给运动。
二、数控机床的自动控制方法数控机床的自动控制方法主要包括手动控制和自动控制两种方式。
手动控制是指操作人员通过控制面板或手柄手动调节数控机床的进给速度和位置。
在手动控制模式下，操作人员可以根据实际情况进行微调和调整，以便更好地掌握加工过程。
手动控制在数控机床的调试和维修过程中起着重要的作用，它可以帮助操作人员及时发现问题并进行处理。
自动控制是指通过预设的加工程序和控制参数，实现数控机床的自动化操作。
在自动控制模式下，操作人员只需输入加工参数和工件的几何信息，数控机床就能够根据预设的程序自动完成加工过程。
自动控制不仅提高了加工效率和精度，还减少了人为因素对加工质量的影响，提高了生产的稳定性和一致性。
车床横向进给系统
车床横向进给系统1. 简介车床横向进给系统是车床的核心部件之一，用于实现工件在车削过程中沿横向方向的进给运动。
该系统由电机、传动机构和控制装置等组成，能够精确控制工件在车床上的进给速度和精度，从而实现高效、精密的加工过程。
2. 电机车床横向进给系统通常采用交流电动机作为驱动源，根据具体的需求和工艺要求选择合适的电机类型和规格。
交流电动机具有结构简单、运行可靠、控制方便等优点，广泛应用于车床等工业设备中。
3. 传动机构车床横向进给系统的传动机构主要用于将电机的旋转运动转化为工件在横向方向上的线性运动。
常见的传动机构包括蜗杆传动、齿轮传动和皮带传动等。
传动机构的设计和选择需要考虑到进给速度、负载要求和精度等因素，确保系统的稳定性和可靠性。
4. 控制装置车床横向进给系统的控制装置起着关键的作用，它能够实时监测进给速度和位置信息，并根据设定的加工参数进行精准的控制。
常见的控制装置包括数控系统和伺服系统等。
数控系统通过预先编程来控制车床的运动轨迹和进给速度，可以实现复杂形状的加工过程。
伺服系统则通过反馈机制实时调整进给速度，提高系统的稳定性和精度。
5. 系统特点车床横向进给系统具有以下特点：•高精度：系统采用先进的传动机构和控制装置，能够实现高精度的进给运动，保证工件加工精度。
•高效率：系统具有快速的响应能力和高速的进给速度，可以大幅提高加工效率。
•稳定可靠：系统采用稳定可靠的传动机构和控制装置，能够长时间稳定运行，降低故障率。
•易操作：系统的控制装置提供友好的操作界面和多种操作模式，方便操作人员进行操作和调整。
6. 维护与保养为了确保车床横向进给系统的正常运行，需要进行定期的维护和保养。
具体的维护和保养措施包括：•定期清洁：定期清洁系统的各个部件，确保无杂质和积尘。
•润滑保养：定期给传动机构加注润滑剂，确保传动系统的顺畅运行。
•检查紧固：定期检查传动机构和控制装置的紧固情况，确保各个部件的连接牢固可靠。
第三节 伺服进给系统
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。
数控机床的系统组成及其功能
数控机床的系统组成及其功能数控机床是一种高度自动化的机床，它利用数字控制技术来加工金属或其他材料。
数控机床的系统组成包括以下几个主要部分：1.数控装置：数控装置是数控机床的核心部件，它通过接收输入的加工程序，将加工过程转化为一系列的指令，控制机床的各个部件进行精确的运动。
数控装置一般由计算机硬件、控制软件和输入输出接口等组成。
2.进给系统：进给系统是数控机床的重要部分，它负责将动力传递给机床的各个运动部件，包括工作台、主轴、刀架等。
进给系统通常由电动机、丝杠、齿轮、轴承等组成，通过改变电动机的转速和旋转方向来控制机床的运动速度和方向。
3.主轴系统：主轴系统是数控机床的关键部件，它负责驱动刀具进行切削加工。
主轴系统一般由电动机、主轴、轴承、刀具夹头等组成，通过调节电动机的转速和旋转方向来控制刀具的旋转速度和旋转方向。
4.辅助装置：数控机床的辅助装置包括冷却系统、润滑系统、排屑系统、照明系统等，它们分别负责提供冷却液、润滑油、排除切屑、照明等工作。
这些辅助装置对于保证机床的正常运转和加工过程的顺利进行至关重要。
5.控制系统：控制系统是数控机床的基础部分，它通过接收操作者输入的指令，将加工过程转化为一系列的数控指令，控制机床的各个部件进行精确的运动。
控制系统通常由控制器、操作面板、传感器等组成，通过调节电动机的转速和旋转方向来控制刀具的旋转速度和旋转方向。
数控机床的功能非常广泛，它可以加工各种类型的零件，包括金属和非金属材料，如钢、铸铁、有色金属、塑料等。
数控机床可以完成多种加工操作，如车削、铣削、钻孔、攻丝、磨削等。
此外，数控机床还可以进行精确的测量和检验，确保加工出的零件符合精度要求。
除了自动化和高精度，数控机床还具有高效率的特点。
由于数控机床可以同时控制多个坐标轴，因此它可以一次装夹多个工件，减少装夹和测量时间，提高生产效率。
此外，数控机床还可以进行在线监测和故障诊断，及时发现并解决问题，减少停机时间和维修成本。
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。
数控车床进给系统设计
数控车床进给系统设计数控车床是一种自动化程度较高的机床，通过计算机控制实现工件的加工。
数控车床进给系统是数控车床的一个重要组成部分，主要用于控制工件在加工过程中的进给运动。
本文将从数控车床进给系统的基本原理、主要组成部分以及设计要点等方面进行详细介绍。
一、数控车床进给系统的基本原理数控车床进给系统主要通过控制工件在X、Z轴上的运动来实现加工目标。
具体来说，进给系统通过控制伺服电机的动作来驱动滑块沿X轴方向实现进给运动，同时利用滚珠丝杠传动机构和伺服电机实现滑块在Z轴方向的进给运动。
二、数控车床进给系统的主要组成部分1.控制器：控制器是数控车床进给系统的核心部分，主要负责解析加工程序，并将指令转化为伺服电机的运动控制信号。
控制器可以分为硬件控制器和软件控制器两种形式。
2.伺服电机：伺服电机是数控车床进给系统中的驱动元件，主要负责控制滑块的运动。
通过控制电机的转速和转向，可以实现工件在X、Z轴上的进给运动。
3.滚珠丝杠传动机构：滚珠丝杠传动机构作为数控车床进给系统中的关键部件，负责将伺服电机的转动运动转化为滑块的线性运动。
滚珠丝杠传动机构具有高传动效率、刚性好等特点，可以有效提高进给系统的运动精度和工作效率。
4.传感器：传感器用于检测滑块的位置和速度等参数，将检测结果反馈给控制器。
常用的传感器包括编码器、位移传感器、速度传感器等。
三、数控车床进给系统的设计要点1.系统的精度要求：根据加工要求确定进给系统的精度等级，选择合适的滚珠丝杠传动机构和伺服电机。
同时，通过合理的控制算法和参数设置来提高系统的运动精度。
2.系统的刚性要求：数控车床在加工过程中会产生较大的切削力，因此进给系统需要具有较高的刚性来抵抗切削力的作用。
通过采用高刚性的滚珠丝杠传动机构和合理的结构设计来确保系统的刚性。
3.系统的稳定性要求：数控车床的进给系统需要具有较好的稳定性，以保证加工过程中工件的定位精度和表面质量。
通过合适的控制算法和运动参数的设定，可提高系统的稳定性。
数控机床进给系统..
数控机创进给系统数控机床的进给传动系统常用伺服进给系统来工作。
伺服进给系统的作用是根据数控系统传来的指令信息，进行放大以后控制执行部件的运动，不仅控制进给运动的速度，同时还要精确控制刀具相对于工件的移动位置和轨迹。
因此，数控机床进给系统，尤其是轮廓控制系统，必须对进给运动的位置和运动的速度两方面同时实现自动控制。
数控机床进给系统的设计要求除了具有较高的定位精度之外，还应具有良好的动态响应特性，系统跟踪指令信号的响应要快，稳定性要好。
一个典型的数控机床闭环控制的进给系统组成：位置比较、放大元件、驱动单元、机械传动装置和检测反馈元件等几部分。
机械传动装置：是指将驱动源旋运动变为工作台直线运动的整个机械传动链，包括减速装置、丝杠螺母副等中间传动机构。
第一节概述一、数控机床对进给传动系统的要求1．减少摩擦阻力：在数控机床进给系统中，普遍采用滚珠丝杠螺母副、静压丝杠螺母副，滚动导轨、静压导轨和塑料导轨。
2．减少运动惯量3．高的传动精度与定位精度设计中，通过在进给传动链中加入减速齿轮，以减小脉冲当量(即伺服系统接收一个指令脉冲驱动工作台移动的距离)，预紧传动滚珠丝杠，消除齿轮、蜗轮等传动件的间隙等办法，可达到提高传动精度和定位精度的目的。
4．宽的进给调速范围：伺服进给系统在承担全部工作负载的条件下，应具有很宽的调速范围，以适应各工件材料、尺寸和刀具等变化的需要，工作进给速度范围可达3～6000mm／min(调速范围1：2000)。
5．响应速度要快：所谓快响应特性是指进给系统对指令输入信号的响应速度及瞬态过程结束的迅速程度，即跟踪指令信号的响应要快；定位速度和轮廓切削进给速度要满足要求；工作台应能在规定的速度范围内灵敏而精确地跟踪指令，进行单步或连续移动，在运行时不出现丢步或多步现象6．无间隙传动：进给系统的传动间隙一般指反向间隙，即反向死区误差，它存在于整个传动链的各传动副中，直接影响数控机床的加工精度。
因此，应尽量消除传动间隙，减小反向死区误差。
数控车床纵向进给系统和横向进给系统的设计
数控车床纵向进给系统和横向进给系统的设计数控车床是一种使用数控技术来控制刀具对工件进行加工的机床。
数控车床是一种高精度、高效率、多功能的加工设备，适用于各种复杂形状零件的加工。
数控车床的进给系统主要包括纵向进给系统和横向进给系统。
纵向进给系统主要控制车床主轴在工件纵向上的运动，用于控制车刀与工件的相对运动。
横向进给系统主要控制刀架在工件横向上的运动，用于控制车刀相对于工件的位置。
纵向进给系统一般由数控主轴、主轴伺服电机、螺杆传动装置、进给电机和线性导轨等部分组成。
数控主轴是整个进给系统的核心部件，用于带动刀具进行加工。
主轴伺服电机作为主轴的驱动装置，可以根据预设的程序进行精准控制，实现高精度的运动。
螺杆传动装置通常由丝杆和螺母组成，通过丝杆转动将旋转运动转化为线性运动，实现纵向进给。
进给电机则是控制车床主轴的转速和进给速度的关键元件，可以根据加工需要进行精确的调控。
线性导轨主要用于支撑和引导主轴的运动，保证加工的稳定性和精度。
横向进给系统一般由刀架、刀架伺服电机、滑块和导轨等部分组成。
刀架是承载刀具的部件，通过刀架的运动实现车刀相对于工件的位置调整。
刀架伺服电机是驱动刀架运动的装置，可以根据工件轮廓的要求进行精准控制。
滑块和导轨是横向进给系统中的关键部件，用于支撑和引导刀架的运动，保证加工的稳定性和精度。
在设计数控车床的纵向进给系统和横向进给系统时，需要考虑以下几个方面：1.精确性：纵向进给系统和横向进给系统都需要在高速运动中保持高精度的加工，所以在设计时需要选择精度高的传动装置和驱动装置，同时采取合适的传感器和反馈装置实时监测和校准加工精度。
2.刚性和稳定性：数控车床在高速运动过程中容易产生振动和冲击，这对加工质量和工具寿命有很大影响。
因此，在设计时需要加强数控车床的结构刚性和稳定性，采用合适的减振和防护措施，以确保加工过程的稳定性和精度。
3.快速和高效：数控车床具有高效率的加工能力，所以纵向进给系统和横向进给系统需要具备快速而可靠的运动性能。
数控机床进给系统
8.2 数控机床进给系统
直齿圆柱齿轮传动副消除间隙的方法： 2）锥度齿轮轴向垫片调整法
齿轮1和齿轮2相啮合，其分度圆齿 厚沿轴向方向略有锥度，这样就可 用垫片3使齿轮2沿轴向移动，从而 消除两齿轮的齿侧间隙。
1）2）这两种方法结构简单，能传 递较大的动力，但齿轮磨lector
螺母 Nut
内循环结构：反向器尺寸较长，承载钢球数减少，且钢球高速时流畅性 差；而外循环插管式结构简单，承载能力大，不受导程限制。
8.2 数控机床进给系统
内循环：始终与丝杠保持接触
8.2 数控机床进给系统
滚珠丝杠螺母副的特点 摩擦系数小，传动效率高； 动静摩擦系数之差小，运动灵敏，低速时无爬行，随动精度和定位 精度高； 可通过预紧和间隙消除措施提高轴间刚度和反向精度。 制造工艺复杂，成本高； 在垂直安装时不能自锁，因而需要附加制动机构。
8.2 数控机床进给系统
丝杠（螺母）旋转，滚珠在封闭滚道内沿滚道滚动、迫使螺母 （丝杠）轴向移动，从而实现将旋转运动变换成直线运动。
8.2 数控机床进给系统
滚珠循环方式常用的有两种： 外循环：滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触
8.2 数控机床进给系统
内循环：始终与丝杠保持接触
滚珠 Ball
丝杠 Screw
常用的双螺母消除轴向间隙的结构形式： 垫片预紧方式 螺纹预紧方式 齿差预紧方式
轴向间隙通常指丝杠和螺母无相对转动时，丝杠和螺母之间的最 大轴向窜动。结构本身的游隙、弹性变形所造成的窜动等。
8.2 数控机床进给系统
垫片预紧方式
调整垫片厚度， 使螺母产生轴 向位移，该形 式结构简单， 调整方便，应 用广，但仅适 用于一般精度 机构。
进给系统
进给系统由步进电机构成的开环控制系统基本控制原理由数控装置送来的—定频率和数量的指令脉冲，经步进电机环形分配器分配和功率放大器放大后驱动步进电机旋转。
步进电机的使用步进电机的角位移或线位移与脉冲数成正比，其转速与脉冲频率成正比，它将指令脉冲变成步进电机输出轴的旋转运动它的数控装置多由单片机构成，步进电机由于采用脉冲方式工作，且各相需按一定规律分配脉冲，因此，需要环形脉冲分配器来实现脉冲分配逻辑和脉冲产生逻辑。
还要求有功率驱动部分。
为了保证步进电机不失步地启停，要求控制系统具有升降速控制环节．步进电机开环伺服系统结构简单，安装调试方便，成本低，但精度有限。
影响精度的因素精度取决于步进电机和机械装置的精度。
其他因素如步进电机的步距角精度，机械传动部件的精度，丝杠、支承的传动间隙以及传动和支承件的变形等，将直接影响进给位移的精度。
提高精度的措施适当提高系统组成环节的精度，还可采取传动间隙补偿和螺距误差补偿等补偿措施。
闭环进给位置伺服系统脉冲比较电路的基本组成有两个部分：一是脉冲分离部分，二是可逆计数器。
应用可逆计数器实现脉冲比较的基本原理当输入指令脉冲为正（即F＋）或反馈脉冲为负（即Pf－）时，可逆计数器作加法计数；当指令脉冲为负（即F－）或反馈脉冲为正（即Pf＋）时，可逆计数器作减法计数。
脉冲分离原理当加、减脉冲先后到来时，脉冲本身就是分离的，则可直接进入可逆计数器按预定的要求作加法计数或减法计数；若加、减脉冲同时到来时，则由硬件逻辑电路保证，先作加法计数，然后经过几个时钟的延时再作减法计数，这样，可保证两路计数脉冲信号均不会丢失。
幅值比较伺服系统工作原理是以位置检测信号的幅值大小来反映机械位移的数值，并以此作为位置反馈信号与指令信号进行比较构成的闭环控制系统。
该系统的特点是所用的位置检测元件（感应同步器和旋转变压器）应工作在幅值工作方式。
半闭环进给位置伺服系统基本构成：系统由位置控制单元和速度控制单元构成。
数控机床进给系统设计
数控机床进给系统设计数控机床是一种利用数字控制技术来操作机床进行加工的设备。
其中，进给系统是数控机床的核心部件之一，主要负责实现机床轴向运动的精确控制。
本文将从设计原理、系统构成和性能要求三个方面，对数控机床进给系统进行详细阐述。
一、设计原理数控机床进给系统的设计基于三轴坐标系，即X轴、Y轴和Z轴。
当工件需要在不同方向上进行加工时，可以通过对这三个坐标轴的控制，实现工件在平面和立体方向上的运动。
进给系统的基本原理是将需要控制的轴运动距离和速度转换为数字信号，通过数字控制器产生的脉冲信号驱动伺服电机，实现机床的精确控制。
二、系统构成数控机床进给系统由三个主要组成部分构成：数字控制器、伺服驱动器和伺服电机。
数字控制器是整个系统的大脑，负责生成运动指令、计算速度和位置等参数，并将其转换为脉冲信号。
伺服驱动器接收数字控制器发送的脉冲信号，将其转换为电流信号，并通过电机的转矩控制反馈实现机床运动控制。
伺服电机则是进给系统的执行机构，根据伺服驱动器的控制信号，转化为机床轴向的运动。
三、性能要求数控机床进给系统在设计中需要具备多项重要性能要求，以满足机床加工的精度和效率要求。
首先，系统需要具备高速响应能力，能够快速准确地响应指令并实时控制机床轴向运动。
其次，系统需要具备高精度定位能力，能够实现亚微米级的定位精度，以满足精密加工的要求。
此外，系统还需具备较大的负载能力，能够承受较大的加工力矩，以应对各种加工过程中的需求。
同时，在设计中还需要考虑系统的稳定性和可靠性，以确保系统的长期稳定运行，并减少维护和故障排除的成本。
总结起来，数控机床进给系统是数控机床的核心组成部分之一，其设计原理基于三轴坐标系的控制，通过数字控制器、伺服驱动器和伺服电机的协同工作，实现机床轴向运动的精确控制。
进给系统的设计需要满足高速响应、高精度定位、较大负载和稳定可靠等多项性能要求，以保障机床加工的高效精度。
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数控机床的进给传动系统概述
数控机床进给系统的机械传动结构，包括引导和支承执行部件的导轨、丝杠螺母副、齿轮齿条副、蜗杆蜗轮副、齿轮副、同步齿形带副及其支承部件等。
数控机床的进给运动是数字控制的直接对象，被加工工件的最终坐标位置精度和轮廓精度都与其传动结构的几何精度、传动精度、灵敏度和稳定性密切相关。
滚珠丝杠螺毋副
数控机床的进给运动链中，将旋转运动转换为直线运动的方法很多，主要采用滚珠丝枉螺母副。
有些大型数控机床和精密机床进给机构中，也采用静压丝扛螺母副和静压蜗杆蜗条副。
(1)摄珠丝杠螺母副的工作原理和特点
滚珠丝杠螺母副由弧形滚道面的丝杠、滚珠、滚珠循环返回器(回珠器)，以及圆弧形滚道面的螺母组成。
其结构原理示意图如图7—2所示。
在丝杠3和螺母1 上都有半圆弧形的螺旋榴，当它们套装在一起时便形成了滚珠的螺旋滚道。
螺母上有滚珠回路管道M将几圈螺旋滚道的两端连接起来构成封闭的循环滚道，并在滚道内装满滚珠。
当丝杠旋转时，滚珠在谈道内既自转又沿滚道循环转动。
因而迫使螺母(或丝杠)轴向移动。
由于滚珠丝杠螺母副是以滚动摩擦代替滑动摩擦，所以具有下列特点：
①摩擦损失小，传动效率高，效率可以达到o．92一o．96，相当于滑动丝扛的 1／43
②动作灵敏，低速运动平稳性好，随动精度和定位精度高；滚珠丝杠螺母副的摩擦阻力小，动静摩擦力差小，不易产生爬行现象；
③磨损小，精度保持性好，使用寿命长；
④不自锁，可以进行进向传动；
⑥进行适当的预紧后，可以消除轴向间隙，提高袖向运动精度和刚度。
⑥工艺复杂、制造成本高．另外，由于不能自钡，垂直和倾斜安装的时候须考虑制动装置；运动速度受到一定的限制，传动速度过高时，容易出现滚珠在其回路滚道内卡珠现象。
(2)滚珠丝杠螺母副的循环方式
滚珠丝扛螺母副的循环方式有内循环和外循环两种形式。
滚珠在循环过程中有时与丝扛脱离接触的称为外循环；始终与丝扛保持接触的称内循环。
图7—3(a)所示的为外循环式，图7—3(b)所示的为内循环式。
二者的区别是滚动体的返回方式不同，前者使用回珠管引导，滚珠返回时不与丝杠外因接触，所有滚珠形成一个循环体；后者使用反向器引导，滚珠返回时直接超过丝杠的齿顶，每一困滚珠形成一个循环体。
①外循环。
图7—4所示为常用的一种外循环方式，这种结构是在螺母体上轴向相隔数个半导程处钻两个孔与螺旋槽相切，作为滚珠的进口与出口。
再在螺母的外表面上铣出回珠楷并沟通两孔。
另外在螺母内进出口处各装一挡珠器，井在螺母外表面装一套简．这样构成封闭的循环滚道。
外循环结构制造工艺简单，使用较广泛。
其缺点是该道接缝处很难做得平滑，影响滚珠滚动的平稳性，甚至发生卡珠现象，噪声也较大。
因7—5(a)为螺旋槽式外循环滚珠丝杠螺母副结构示意图，图7—5(b)为插管式外循环滚珠丝扛螺母副的结构示意图。
②内循环。
内循环均采用反向器实现滚珠循环，反向器有两种型式。
如图
(a)所示为圆柱凸键反向器，反向器的圆柱部分嵌入螺母内，端部开有反向槽
2。
反向槽靠圆柱外因面及其上端的凸镀1定位，以保证对准螺纹短道方向。
图
(b)为扁圆镶块反向器．反向器为一半圆头平键形镶块，镕块嵌入螺母的切槽中，其端部开有反向槽3，用钮块的外廓定位。
两种反向器比较，后者尺寸较小，从而减小了螺母的径向尺寸及缩短了轴向尺寸。
但这种反向器的外廓和螺母上的切槽尺寸精度要求较高。
内循环反向器和外循环反向器相比，其结构紧凑，定位可靠，刚性好，且不易磨损，返回接道短，不易发生滚珠堵塞，摩擦损失也小。
其缺点是反向器结构复杂，制造较困难，且不能用于多头螺纹传动。
t3)滚珠丝杠螺母副的滚道形式
根据滚珠丝枉螺母副的滚道型面不同，可以分为圆弧型面相双圆弧型面两种类型。
前者工艺性能较好，而后者使用性能较好。
图7—7为螺旋滚道型面的简图，图中钢球与滚道表面在接触点处的公法线与螺纹轴线的垂线间的夹角称为接触角。
理想接触角。
＝45’。
①单圆弧型面。
如图7—7(a)所示，通常滚迟半径rR稍大于滚珠半径rwd 通常2rd＝(1．04—1．1)Dv沪对于单圆弧型面的螺纹滚道，接触角。
是随轴向负荷F的大小而变化。
当F＝o时，。
＝o；承载后，随F的增大．。
也增大，。
的大小由接触变形的大小决定。
当接触角。
增大后，传动效率、铀向刚度以及承载能力随之增大。
②双圆弧型面。
如图7—7(b)所示．滚珠与滚道只在内相切的两点接触，接触角。
不变。
两圆弧交接处有一小空隙，可容纳一些脏物，这对滚珠的流动有利。
对于单圆弧型面，接触角是随负载的大小而变化，因而轴承刚度和承载能力也随之而变化，应用较少。
双圆弧型面，接触角选定后是不变的，应用较广泛。
(4)滚珠丝杠螺母副间隙调整和预紧方法
为了保证滚珠丝杠螺母副的传动精度和刚度，必须施加预紧力以消除其轴向间隙。
预紧力大小应合适，如果顶紧力过大，会使空载力矩增加，降低传动效率，缩短使用寿命!如果预紧力过小，则达不到消除间隙的目的。
浓珠丝杠的传动间隙是轴向间隙。
轴向间隙通常是指丝杠和螺母无相对传动时，丝杠和螺母之间的最大轴向审动量。
除结构本身所有的游隙之外，还包括施加油向载荷后产生的弹性变形造成的窜动量。
滚珠丝杠副的轴向间隙：负载时，滚珠与滚道型面接触的弹性交形所引起的螺母位移量和螺母原有的间隙的总和。
滚珠丝扛在出厂之前已经调整完毕，一般在出厂之后不用进行调整。
丝杠的结构可以定做，需要出丝杠的设计图纸。
常用螺母丝杠调隙和预紧方法有双螺母式和单螺母式两类，双螺母式基本原理都是使两个螺母产生轴向位移，以消除它们之间的间隙和施加预紧力，有垫片式、螺纹式和齿差调式。
单螺母式有变导程式和螺钉式。
①双螺母垫片调隙式。
图7—8为垫片预紧式结构原理图，通过调整垫片3的厚度，从而改变螺母1、2之间的距离，即可消除间隙，产生一定的预紧力。
这种调整方法简单、工作可靠。
但调整费时，只适用于普通精度的机床。
⑦双螺母螺纹调隙式；图7—9所示为利用螺纹来调整实现预紧的结构，两个螺母以乎键与外套相联，其中右边的一个螺母外伸部分有螺纹。
用两个锁紧螺
母l，2能使螺母相对丝杠作轴向移动。
这种结构既紧凑，工作又可靠、调整也方便，故应用较广。
但调整位移量不易精确控制，因此，预紧力也不能准确控制。
③双螺母齿差调隙式。
图7—lo所示为齿差式调整结构。
在两个螺母的凸缘上分别切出齿数为z1、z?的齿轮，而且Z1与z?相差一个齿。
两个齿轮分别与两端相应的内齿圈相啮合。
内齿圈紧固在螺母座上，预紧时脱开内齿团，使两个螺母同向转过相同的齿数，然后再合上内齿图。
两螺母的袖向相对位置发生变化从而实现间隙的调整和施加预紧力。
如果其中一个螺母转过一个齿时，则其轴向位移量为s＝十(‘为丝杠螺距，z1为齿轮齿数)。
数控机床进给运动系统，尤其是轮廓控制的进给运动系统，必须对进给运动的位置和运动的速度两个方面同时实现自动控制；与普通机床相比，要求其进给系统有较高的定位精度和良好的动态响应特性。
一个典型数控机床闭环控制的进给系统，通常由位置比较放大单元、驱动单元、机械传动装置及检测反馈元件等几部分组成。
这里所说的机械传动装置是指将驱动源的旋转运动变为工作台直线运动的整个机械传动链，包括减速装置、转动变移动的丝杠螺母副及导向元件等。
为确保数控机床进给系统的传动精度、灵敏度和工作的稳定性，对机械部分设计总的要求是消除间隙，减少摩擦，减少运动惯量，提高传动精度和刚度。
另外，进给系统的负载变化较大，响应特性要求很高，故对其刚度、惯量匹配都有很高的要求。
为了满足上述要求，数控机床一般采用低摩擦的传动副，如减摩滑动导轨、滚动导轨及静压导轨、滚珠丝杠等；保证传动元件的加工精度，采用合理的预紧和合理的支承形式，以提高传动系统的刚度；选用最佳障速比，以提高机床的分辨率，并使系统折算到驱动轴上的惯量减少；尽量消除传动间隙，减少反向死区误差，提高位移精度等。