数控机床进给运动控制
数控机床进给系统的速度调节方法
数控机床进给系统的速度调节方法随着科技的不断进步，数控机床在工业生产中的应用越来越广泛。
作为数控机床的核心部分之一，进给系统在加工过程中起到了至关重要的作用。
速度调节是进给系统中一个关键的技术，它决定了加工的效率和质量。
本文将介绍一些常用的数控机床进给系统的速度调节方法。
一、开环速度控制方法开环速度控制方法是最基本的速度调节方法之一。
它通过根据编程指令设置电机的旋转速度，来控制机床的进给速度。
当采用开环速度控制方法时，系统并不能实时获取到电机的实际速度信息，只能依靠设定的指令值进行控制。
虽然这种方法简单易行，但由于无法准确测量实际速度，容易出现误差累积和运动不稳定的问题。
二、封闭环速度控制方法为了解决开环速度控制方法存在的问题，人们提出了封闭环速度控制方法。
该方法在进给系统中增加了一个速度反馈装置，可以实时监测到电机的实际转速，并与编程指令进行比较，进行误差校正。
这种方法能够更准确地控制机床的进给速度，提高加工精度和稳定性。
然而，封闭环速度控制方法的成本较高，且对装置的精度要求较高，因此在实际应用中需要根据具体情况来选择。
三、前馈速度控制方法前馈速度控制方法是一种相对较为高级的速度调节方法。
它在封闭环速度控制方法的基础上，引入了前馈控制器。
前馈控制器通过分析工件表面的摩擦系数、切削力和惯性等参数，实时调整电机的转速，以实现更加精确和稳定的速度调节。
前馈速度控制方法能够有效避免由于惯性力和切削力变化而导致的速度波动，提高了机床的加工稳定性和效率。
四、自适应速度控制方法自适应速度控制方法是一种更为智能和高级的速度调节方法。
它通过模糊控制、神经网络或遗传算法等方法，实时根据机床运行状态和切削情况来自动调整速度控制参数，以实现最佳的加工效果。
自适应速度控制方法能够自动适应不同的工况和切削条件，提高了机床的加工稳定性和适应性。
然而，由于自适应速度控制方法的复杂性增加了控制系统的设计和实现难度，因此在实际应用中需要考虑成本和可行性。
数控机床进给伺服系统类故障诊断与处理（3篇）
数控机床进给伺服系统类故障诊断与处理数控机床进给伺服系统是数控机床中非常关键的一个组成部分，它直接影响机床加工的精度和效率。
然而，在使用过程中，由于各种原因，进给伺服系统可能会出现故障。
本文将介绍数控机床进给伺服系统的常见故障及其诊断与处理方法。
一、数控机床进给伺服系统常见故障1. 运动不平稳：机床在加工工件时，出现运动不平稳的情况，可能是由于进给伺服系统的故障引起的。
这种情况表现为运动过程中有明显的抖动或者不稳定的现象。
2. 运动失效：机床无法正常运动，不响应操作指令。
这种情况可能是由于进给伺服系统的电源故障、控制器故障或者连接线路故障引起的。
3. 位置误差过大：机床在加工过程中，位置误差超过了允许范围，导致加工工件的尺寸不准确。
这种情况可能是由于进给伺服系统的位置反馈元件（如编码器）故障引起的。
4. 加工速度过慢：机床在加工时，进给速度远低于预设值，导致加工效率低下。
这种情况可能是由于进给伺服系统的电机故障或者速度控制回路故障引起的。
二、故障诊断与处理方法1. 运动不平稳的诊断与处理：首先，检查机床的润滑系统，确保润滑油是否充足，并且清洁。
其次，检查机床的传动系统，确保螺杆和导轨的润滑良好。
如果问题还未解决，可以通过检查进给伺服系统的控制器参数是否正确、电机驱动器是否正常工作等方式进一步诊断。
2. 运动失效的诊断与处理：首先，检查进给伺服系统的电源供应情况，确保电源正常。
其次，检查进给伺服系统的连接线路，包括电源线、编码器连接线等，确保线路没有松动或者断裂。
如果问题还未解决，可以通过检查进给伺服系统的控制器和电机驱动器是否正常工作等方式进一步诊断。
3. 位置误差过大的诊断与处理：首先，检查进给伺服系统的位置反馈元件，如编码器是否损坏或者松动。
如果问题还未解决，可以通过检查进给伺服系统的控制器参数是否正确、电机驱动器是否正常工作等方式进一步诊断。
4. 加工速度过慢的诊断与处理：首先，检查进给伺服系统的电机是否正常工作，包括电机是否有异常声音或者发热等。
数控车床的进给速度和加减速控制
（2）后加减速控制
放在插补后各坐标轴旳加减速控制为后加减速控 制。
这种加减速控制是对各运动坐标轴进行分别控制， 所以，可利用实际进给滞后于插补运算进给这一特点， 在减速控制时，只要到达运算终点就进行减速处理， 经合适延迟就能平稳地到达程序终点，无需预测减速 点。
后加减速控制旳规律实际 上与前加减速一样，一般 有直线和指数规律旳加减 速控制。
直线加减速控制使机 床起动时，速度按一定斜 率旳直线下降，如图。
指数加减速控制目旳是把机械设备起动或停止 时旳速度突变，变成随时间按指数规律上升和下降。
指数加减速度与时间旳关系为：
加速时
v ( t ) = vc ( 1 – e - 1/T )
匀速时
v ( t ) = vc
减速时
v ( t ) = vc e - 1/T
si
xe xi
1
cos
对于圆弧插补， si旳计算应按圆弧所 相应旳圆心角不不小 于及不小于π两种情 况进行分别处理，如 图。
不大于π时，瞬时
加工点离圆弧终点旳直
线距离越来越小，以MP
为基准，A点离终点旳距
离为：
si
MP 1
cos
ye yi
1
cos
不小于π时，设A点为圆弧AP旳起点，B点为离终 点P旳弧长所相应旳圆心角等于π时旳分界点，C点则 为不不小于π圆心角旳某一瞬时点。
式中T 为加减速时间参数； vc为稳定速度；v ( t )为
被控旳输出速度。
根据闭环、半闭环数控系统旳控制方式，可用 如图所示旳算法原理图来实现指数加减速控制。
图中Δt表达采样周期，其作用是每个采样周期 进行一次加减速运算，对输出速度进行控制。
误差寄存器E将每个采样周期旳输入速度 vc 与 输出速度 v 之差进行累加，累加成果一方面保存在 误差寄存器中，另一方面与1/T相乘，乘积作为目前 采样周期加减速控制旳输出速度 v 。同步 v 又反馈 到输入端，准备下一采样周期到来。
进给运动指令及应用
2．2 进给运动指令及应用刀具相对工件的进给运动轨迹和位置决定了零件加工的尺寸、形状和位置。
数控加工前必须用程序指令准确描述进给运动，数控机床按照程序描述的进给运动控制表面成型加工运动，从而加工出工件的表面形状。
2.2.1 进给运动要素在加工程序中，用程序指令描述进给加工运动包括如下要素：①确立工件坐标系：表示进给运动的轨迹的位置数据是在确立的工件坐标系中得到。
建立工件坐标系的指令，一般由位置寄存指令G92（车G50）或工件零点偏置指令G54～G59等确定。
②进给运动的圆弧轨迹或补偿所在的坐标平面：由G17、G18、G19指令分别指定坐标轴为XY、XZ、YZ的坐标平面。
③运动的轨迹的线型：进给运动轨迹一般是由一系列简单的线段如，直线或圆弧连接而成。
最基本的轨迹线型（插补）指令是直线和圆弧插补指令，由G01、G02、G03来指定。
④进给轨迹的位置数据和轨迹的运动方向。
直线轨迹通过给出起点和终点的坐标值来描述，坐标指令的格式为X～Y～Z～。
对圆弧除了给出起点和终点的坐标值，还要给出圆弧半径或圆心位置。
⑤尺寸的坐标值形式有绝对尺寸和相对尺寸模式之分；尺寸的坐标值的单位分公、英制。
⑥进给加工运动的速度由F指令给出，有每分钟进给速度和每转进给量之分。
⑦进给方向由起点到终点方向确定。
2-2-1 CNC铣床位置寄存G92 图2-2-2 CNC车床位置寄存2.2.2 工件坐标系设定指令1．位置寄存器指令G92（G50）在FANUC 的数控系统中规定，G92用于数控铣床，数控车床采用G50。
格式：G92（G50） X ～Y ～Z ～；其中， X ～Y ～Z ～为刀具当前位置相对于新设定的工件坐标系的坐标值。
G92（G50）就是用来设定工件坐标系的指令，用它规定工件坐标系原点的位置。
指令通过确定刀具起点相对于设定的工件坐标系的坐标原点的位置值来建立工件坐标系。
如图2-2-1所示，刀具的初始位置相对设定的工件坐标系的零点位置为X=30，Y=20。
数控机床的进给传动系统
详细描述
刚度是指数控机床在受到外力作用时，进给 传动系统抵抗变形的能力。高刚度的数控机 床能够减小受力变形对加工精度的影响，提 高加工质量。
速度与加速度
总结词
速度与加速度是衡量数控机床进给传动系统 动态性能的指标。
详细描述
速度与加速度是指数控机床在加工过程中， 进给传动系统能够达到的最大移动速度和加 速度。高速度和高加速度的数控机床能够缩
更换磨损件
对磨损严重的部件进行更 换，保证进给传动系统的 正常运行。
调整参数
根据实际运行情况，对进 给传动系统的参数进行调 整，优化其性能。
常见故ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ诊断与排除
噪音异常
温度过高
检查进给传动系统是否有异常噪音， 判断是否需要更换轴承或齿轮。
检测进给传动系统的温度，如温度过 高，需检查润滑系统是否正常工作。
03
数控机床进给传动系统的分 类
滚珠丝杠螺母副传动
总结词
滚珠丝杠螺母副传动是数控机床中最常用的进给传动方式之一，具有高精度、 高刚度、高可靠性的特点。
详细描述
滚珠丝杠螺母副传动通过将旋转运动转换为直线运动，实现工作台的进给运动。 其优点在于传动效率高、传动精度稳定、使用寿命长，且具有较高的刚度，能 够满足大多数数控机床的进给传动需求。
运行抖动
观察进给传动系统的运行情况，如有 抖动现象，需检查传动轴是否松动或 损坏。
06
数控机床进给传动系统的未 来发展
高精度化
总结词
随着制造业对产品精度要求的不断提高，数控机床的进给传动系统需要实现更高程度的 精度控制。
详细描述
高精度化是数控机床进给传动系统未来的重要发展方向。通过采用先进的控制系统、高 性能的传动元件和精密加工技术，可以提高数控机床的定位精度、重复定位精度和加工
数控机床原理与结构分析第5章数控机床的进给系统
contents
目录
• 引言 • 数控机床的进给系统原理 • 数控机床的进给系统结构 • 数控机床的进给系统性能分析 • 数控机床的进给系统维护与保养 • 结论
01 引言
数控机床的进给系统概述
数控机床的进给系统是实现切削加工的重要组成部分，它负 责将主轴的旋转运动传递到工作台或刀具上，以完成工件的 加工。
进给系统的热误差分析
热误差产生原因
热误差是由于进给系统在工作过程中受到热源影响，导致机械部件受热变形和温度升高， 从而影响进给系统的运动精度。热误差主要来源于传动元件、轴承、导轨等部件的受热
变形。
热误差补偿技术
为了减小热误差对进给系统性能的影响，可以采用热误差补偿技术。热误差补偿技术包括温 度检测、误差建模和补偿算法等环节，通过实时监测进给系统的温度变化，建立热误差模型
进给系统由电动机、传动装置、丝杠、工作台等组成，通过 控制电动机的旋转运动，经过一系列的传动装置，最终转化 为工作台或刀具的直线运动。
进给系统在数控机床中的重要性
进给系统是数控机床实现高精度、高效率加工的关键因素之一，其性能直接影响 着加工质量和生产效率。
随着现代制造业的发展，对数控机床的加工精度和效率要求越来越高，因此，对 进给系统的性能要求也越来越高。进给系统的性能优劣直接决定了数控机床的性 能和市场竞争力。
，并采用相应的补偿算法对热误差进行补偿，可以有效提高进给系统的运动精度。
05 数控机床的进给系统维护 与保养
进给系统的日常维护
每日检查
01
检查进给系统各部件是否正常，如导轨、丝杠、轴承等，确保
无异常声音和振动。
润滑保养
02
数控机床技术(第六章数控机床的进给传动系统)
第六章 数控机床的进给传动系统
（2）滚珠丝杠副的特点 1）传动效率高。滚珠丝杠副的传动效率高达92 ％-96％，是普通梯形丝杠的3-4倍，功率消耗减少 2/3-3/4。 2）灵敏度高、传动平稳。 3）定位精度高、传动刚度高。 4）不能自锁、有可逆性。 5）制造成本高。
第六章 数控机床的进给传动系统
第六章 数控机床的进给传动系统
下图所示是静压丝杠副的结构图。
第六章 数控机床的进给传动系统
螺纹面上油腔的连 接形式与节流控制方 式有两种，如图所示。 图 a 中每扣螺纹每侧 中径上开 3-4 个油腔， 每个油腔用一个节流 器控制，称为分散阻 尼节流。图 b 是将分 布于同侧、同方位上 的 3-4 个油腔用一个 节流器控制，称为集 中 阻 尼 节 流 。
第六章 数控机床的进给传动系统
一、滚珠丝杠副
中小型数控机床中，滚珠丝杠副是减少运动部件摩擦 阻力和动静摩擦力之差最普遍采用的结构。
1．滚珠丝杠副工作原理及特点 （1）滚珠丝杠副的工 作原理
滚珠丝杠副是回转 运动与直线运动相互转 换的新型传动装置，是 在丝杠和螺母之间以滚 珠为滚动体的螺旋传动 元件。
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。常用的消除传动部件间 隙的措施是对齿轮副、丝杠副、联轴器、蜗轮蜗杆副以及 支承部件进行预紧或消除间隙。但是，值得注意的是，采 取这些措施后可能会增加摩擦阻力及降低机械部件的使用 寿命，因此必须综合考虑各种因统
四、双齿轮—齿条副 在大型数控机床（如大型数控龙门铣床）的直 线进给运动中，可采用的另一种传动方式是齿轮— 齿条结构，它的效率高，结构简单，从动件易于获 得高的移动速度和长行程，适合在工作台行程长的 大型机床上用作直线运动机构。但机构的位移精度 和运动平稳性较差。 当负载小时，可采用双片薄齿轮错齿调整法， 分别与齿条齿槽左、右两侧贴紧，从而消除齿侧间 隙。当负载大时，采用顶加负载双齿轮—齿条无间 隙传动机构能较好地解决这个问题。
数控机床工作原理
数控机床工作原理数控机床是一种自动控制的机床，通过计算机编程控制机床进行加工。
它不仅具有普通机床的加工功能，还能够实现高效、精确的加工过程。
数控机床的工作原理主要包括机床结构、运动系统、控制系统等方面。
一、机床结构数控机床结构一般包括床身、工作台、主轴、传动系统等部分。
床身是机床的主体部分，承担着整个机床的重量，具有良好的刚性和稳定性。
工作台上安放着工件，主轴安装在立柱上，承担切削和转速控制功能。
传动系统一般由电机、减速器、皮带等构成，用于带动主轴和工作台等部件的运动。
二、运动系统数控机床的运动系统通过电机和传动装置实现。
运动系统包括进给运动和主轴运动两部分。
1.进给运动：数控机床的进给运动由进给电机和进给轴完成，进给轴的运行速度和位置可以通过控制系统进行调整。
进给运动一般包括线性进给和旋转进给。
线性进给通过滑块和导轨实现，而旋转进给通过滚珠丝杠和螺母实现。
2.主轴运动：主轴运动由主轴电机和主轴轴承等部件完成。
主轴电机通过传动装置驱动主轴旋转，主轴轴承支撑主轴的转动。
主轴的转速和位置也可以通过控制系统进行调节，从而实现不同的加工需求。
三、控制系统数控机床的控制系统是整个机床的核心部分，控制系统通过计算机编程控制机床的运动和加工过程。
1.控制器：控制器是数控机床的中央处理单元，负责接收和解析G代码，控制各个部件的动作和运动。
控制器可以是单独的主机，也可以是集成在机床内部的控制装置。
2.编程：数控机床的编程是通过G代码进行的。
G代码是一种数值控制语言，用于描述加工过程中各个轴的运动、速度、位置等信息。
3.传感器：传感器用于检测工件的位置、尺寸和形状等信息，并将这些信息反馈给控制系统进行处理。
常见的传感器包括光电、接触式传感器等。
4.伺服系统：伺服系统用于控制进给电机和主轴电机的运动。
伺服系统可以根据控制信号调整电机的转速和位置，从而实现精确的运动控制。
数控机床的工作原理是通过控制系统对机床的运动进行精确的控制，从而实现对工件的精确加工。
数控机床的加工速度与进给速度控制方法
数控机床的加工速度与进给速度控制方法数控机床是一种通过数控系统来控制机床运动的先进设备，其具备高精度、高效率和自动化程度高的特点。
数控机床的加工速度和进给速度是影响加工质量和效率的关键因素之一。
本文将介绍数控机床的加工速度与进给速度控制方法，以帮助读者更好地理解和应用数控机床。
首先，加工速度是指机床主轴的转速，也称为主轴速度。
数控机床通常可以通过数控系统来控制主轴速度。
主轴速度的控制方法有两种：一种是通过手动输入主轴速度值，将其与工艺要求相匹配；另一种是利用自动控制系统，根据工件材料、工具材料和切削参数等自动计算出最佳主轴速度，并将其传达给数控系统进行控制。
在实际加工中，通常需要根据工艺要求和工件材料的不同，选择合适的主轴速度，以提高加工质量和效率。
进给速度是指机床工作台或刀架在工件上的移动速度，也称为进给速率。
数控机床可以通过数控系统来控制进给速度。
进给速度的控制方法有多种：一种是按照设定的进给速率进行手动操作；另一种是利用自动控制系统，根据工件形状、加工要求和切削参数等自动计算出最佳进给速率，并将其传达给数控系统进行控制。
在实际加工中，选择合适的进给速率可以提高加工效率和工件表面质量，避免因进给速度过高或过低导致的加工问题。
除了加工速度和进给速度的基本控制方法外，还有一些辅助的控制方法可以进一步提高数控加工的效率和质量。
其中，切削参数的优化是一个重要的方面。
通过合理选择切削速度、进给速度和切削深度等切削参数，可以使切削过程更加稳定、切削力更加均衡，从而提高加工质量和工件表面光洁度。
同时，还可以考虑使用一些特殊的切削工具和刀具材料，如硬质合金刀具、涂层刀具等，来提高切削效率和工具寿命。
此外，数控机床还可以通过自动换刀系统进行多工具切换，从而提高加工效率。
自动换刀系统可以根据工艺要求，自动选择不同的刀具，并完成刀具的定位和固定工作。
在实际应用中，这种自动换刀系统通常配备有多个刀位，可以根据加工需要进行刀具的快速、准确更换，从而适应多样化的加工任务。
数控机床按键功能大全
数控机床按键功能大全数控机床是一种通过数字控制系统实现自动化加工的机床，它的按键功能对于操作人员来说至关重要。
本文将详细介绍数控机床常见的按键功能，帮助操作人员更好地掌握数控机床的操作技巧。
1. 开关按钮。
数控机床的开关按钮通常位于控制面板的显眼位置，用于启动或关闭机床的电源。
在操作时，务必确保开关按钮的使用正确，以免造成不必要的安全事故。
2. 运动控制按钮。
数控机床的运动控制按钮包括各个轴向的快速移动、手动微调、停止等功能。
操作人员可以通过这些按钮实现对机床各个部位的精准控制，从而完成复杂加工任务。
3. 模式选择按钮。
数控机床通常具有多种加工模式，如自动、手动、单步等。
模式选择按钮用于切换不同的加工模式，根据实际需要进行灵活选择，确保机床的正常运行。
4. 参数设置按钮。
数控机床的参数设置按钮用于输入加工工艺的相关参数，如加工速度、进给量、刀具补偿等。
正确的参数设置是保证加工质量的关键，操作人员应当熟练掌握这些按钮的使用方法。
5. 编程按钮。
数控机床的编程按钮用于输入加工程序，包括绝对坐标和相对坐标的输入、程序的调试和修改等功能。
合理的编程是保证加工精度和效率的重要保障，操作人员应当熟练掌握编程按钮的使用技巧。
6. 报警按钮。
数控机床在加工过程中可能会出现各种异常情况，如刀具断刀、加工超限、润滑系统故障等。
报警按钮用于响应这些异常情况，及时停止机床的运行，避免进一步损坏设备和工件。
7. 程序启动按钮。
程序启动按钮是数控机床的启动指令，操作人员在确认所有参数设置正确、程序调试完成后，可以通过程序启动按钮启动机床的自动加工过程。
8. 急停按钮。
急停按钮是数控机床的紧急制动装置，用于在发生危险情况时立即停止机床的运行，保护操作人员和设备的安全。
总结。
数控机床按键功能的正确使用对于机床的正常运行和加工质量至关重要。
操作人员应当熟练掌握各个按键的使用方法，严格按照操作规程进行操作，确保机床的安全稳定运行，提高加工效率和质量。
数控机床的进给速度调节方法
数控机床的进给速度调节方法数控机床是一种基于数字控制技术的高精度、高效率的自动化设备，广泛应用于制造业的各个领域。
其中，进给速度的调节是数控机床运行过程中的重要控制参数之一。
本文将介绍数控机床进给速度的调节方法。
首先，数控机床的进给速度调节可以通过调节主轴电机的转速来实现。
主轴电机是数控机床工作的核心部件，通过改变电机的转速，可以实现工件的不同进给速度。
一般情况下，数控机床会设置多个进给速度档位，操作人员可以根据工艺要求选择合适的档位以实现所需的进给速度。
其次，数控机床的进给速度调节还可以通过改变数控系统的指令参数来实现。
数控系统是数控机床的核心控制单元，通过向数控系统输入指令，可以实现对机床的各项运动参数的控制。
在进给速度调节上，操作人员可以通过改变数控系统中的进给速度指令参数来实现对进给速度的调节。
这种方法调节灵活、方便，适用于对进给速度有较高精度要求的工艺。
此外，数控机床的进给速度调节还可以通过改变滚珠丝杠传动装置的进给倍率来实现。
滚珠丝杠传动装置是数控机床进给系统中常用的传动方式，通过改变进给倍率，可以实现对进给速度的调节。
进给倍率越大，进给速度越快，进给倍率越小，进给速度越慢。
操作人员可以通过调节机床上的进给倍率选择装置来实现对进给速度的调节。
另外，数控机床进给速度的调节还可以通过改变进给伺服电机的电流和电压来实现。
进给伺服电机是数控机床进给系统中的关键部件之一，通过改变电机的电流和电压，可以改变电机的转矩和速度，从而实现对进给速度的调节。
操作人员可以通过操作数控系统界面上的相关控制按钮来调节伺服电机的电流和电压。
总结起来，数控机床的进给速度调节方法包括调节主轴电机转速、改变数控系统的指令参数、改变滚珠丝杠传动装置的进给倍率，以及改变进给伺服电机的电流和电压。
根据具体的工艺要求和机床技术特点，可以选择合适的调节方法。
同时，为了保证调节效果的准确性和稳定性，操作人员需要熟悉数控系统的操作和相关参数的设置，以及对机床的结构和原理有一定的了解。
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。
进给运动的控制——概述
第四章进给运动的控制本章对数控机床进给运动控制的有关问题做了论述。
在对开环步进电动机的环分、速度控制、自动升降速控制介绍的同时，重点对闭环位置控制的结构与原理、位置控制的数学模型和特性、轮廓误差以及数控装置与进给驱动之间的信号连接进行了分析，并根据现代数控系统的特点对进给运动的控制参数和进给运动中的补偿问题进行阐述。
第一节概述一、进给伺服驱动装置的控制性能数控机床用伺服驱动装置分为开环和闭环两大类，闭环型驱动按位置检测的方式可分为半闭环和全闭环两种。
开环控制采用步进电动机作为驱动元件，由于它没有位置反馈回路和速度控制回路, 简化了线路，因此设备投资低, 调试维修都很方便，但进给速度和精度较低，被广泛应用于中、低档数控机床及一般的机床改造中。
闭环型采用直流或交流伺服电动机驱动。
半闭环位置检测方式一般将位置检测元件安装在电动机轴上(一般已由电动机生产厂家装好)，用以精确控制电动机的角度，然后通过滚珠丝杠等传动机构，将角度转换成工作台的直线位移。
如果滚珠丝杠精度足够高，间隙小，精度一般是可以满足要求的。
加之传动链上有规律的误差（如间隙及螺距误差等）可以由数控装置加以补偿，进一步提高精度，因此在精度要求适中的中小型数控机床上，半闭环控制得到广泛应用。
半闭环方式的优点是其闭环环路短(不包括传动机构)，因而系统容易达到较高的位置增益，不发生振荡现象。
且其快速性好，动态精度高，传动机构的非线性因素对系统的影响小。
但如果传动机构的误差过大或其误差不稳定，则数控系统难以补偿。
如由传动机构的扭曲变形所引起的弹性间隙，因其与负载力矩有关，故无法补偿。
由制造与安装所引起的重复定位误差以及由于环境温度与丝杠温度变化所引起的丝杠螺距误差也是不能补偿的。
因此要进一步提高精度，只有采用全闭环控制方式。
全闭环方式直接从机床的移动部件上获取位置实际移动值，因此其检测精度不受机械传动精度的影响。
但不能认为全闭环方式可以降低对传动机构的要求，因闭环环路包括了机械传动机构，其闭环动态特性不仅与传动部件的刚性、惯性有关，还取决于阻尼、油的粘度、滑动面摩擦系数等因素。
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。
数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统 - 数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统
丝杠螺母间隙调整
丝杠与螺母之间有间隙会导致什么问题？
机床定位误差 机床工作台反向移动滞后
所以需要调整丝杠螺母间隙，需要进行预紧。
垫片调整法 ：调 整垫片厚度使左 右两螺母产生轴 向位移，即可消 除间隙产生预紧 力。
铣刀刀柄组装
铣床主轴-装刀前
铣床主轴-装刀后
数控机床主轴准停控制装置
电动机内装编码器 （带一转信号）
主轴独立编码器
外接一转检测信号（接近开关）
3．进给运动系统
机械传动机构简单，为了提高进给系统的 灵敏度、定位精度和低速运动稳定性，在数控 机床的进给系统中普遍采用滚珠丝杠副 。
进给运动系统示意图
二、数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统
1．主运动系统（主轴无级调速）
主运动系统的 调速范围比普通铣 床宽，通常都是无 级可调的 。
图3-62 数控机床主传动系统的三种形式
1.电动机直接带动主轴旋转
（ 电主轴，主轴变形，温度控制）
2.电动机通过V带或同步齿形带与主轴连接
3.电动机通过齿轮变速箱与主轴连接
进给运动系统模型
机床进给运动系统模型
滚珠丝杠的支承方式
一端固定（推力或角接触 轴承），一端自由，用于 短丝杠和竖直安装丝杠。
一端固定（推力或角接触轴 承），一端游动（向心轴承 ），较长的卧式丝杠安装。
两端固定（推力或角接触 轴承），此种方式对丝杠 的热变形较敏感，提高预 紧力可提高丝杠的轴向刚 度。
1、三位液压拨叉作用原理图
2、刀具自动夹紧装置和主轴定向装置
加工中心为了实现刀具在主轴上的自动装卸， 配置刀具自动夹紧装置，其作用是自动将刀具 夹紧和松开，以便机械手能在主轴上安装和取 走刀具。为了传递扭矩，主轴前端设置两个端 面键，与刀柄上的键槽配合。
数控机床的控制系统概述
数控机床的控制系统概述
数控装置是数控机床控制系统的核心设备，它主要包括数控系统的运
动控制部分、进给控制部分和插补控制部分。
运动控制部分负责控制数控
电机的启停、方向和速度，实现各个轴向的运动控制。
进给控制部分负责
控制机床进给部件的运动，例如进给速度、进给量和加速度等。
插补控制
部分负责将数学模型中的插补算法转化为机床运动的轨迹控制。
数控电机是数控机床控制系统的执行机构，它通过与数控装置的连接，根据装置发出的指令进行相应的动作。
数控电机一般分为进给电机和主轴
电机。
进给电机主要负责机床的工作台或刀架的运动，而主轴电机主要负
责驱动主轴的旋转。
传感器是数控机床控制系统中的重要组成部分，它的主要作用是感知
机床运动状态和工件加工情况，并将这些信息反馈给数控装置。
常见的传
感器有角度传感器、位移传感器、压力传感器等。
数控初始程序是数控机床控制系统的基础程序，它是一组控制指令和
参数的集合。
数控初始程序一般包括机床坐标系的建立、工件的基准定位、工件的装夹和刀具的选择等。
数控加工程序是数控机床控制系统的核心程序，它是通过编写数学模
型和加工工艺参数来指导机床进行加工操作的。
数控加工程序一般包括几
何描述、速度描述、加工工艺参数和刀具路径等。
总之，数控机床的控制系统是实现机床运动和加工工艺的核心部分。
它通过硬件设备和软件程序的协同作用，实现机床的高精度、高效率和高
质量的加工。
随着计算机技术的不断发展，数控机床的控制系统也在不断
创新和完善，为机床行业的发展提供了有力支持。
数控机床的数学模型与运动控制理论
数控机床的数学模型与运动控制理论数控机床是一种通过计算机控制的自动化机械设备，它能够根据预先编程的指令，精确地完成各种复杂的加工任务。
数控机床的核心是其数学模型和运动控制理论，它们的优化和应用对于提高机床的加工精度和效率具有重要意义。
一、数学模型数控机床的数学模型是描述机床运动规律和加工过程的数学方程组。
它包括几何模型、运动模型和力学模型。
几何模型是描述机床工作空间和工件形状的数学模型。
通过建立几何模型，可以确定机床坐标系和工件坐标系之间的转换关系，实现机床的坐标控制。
运动模型是描述机床轴向运动规律的数学模型。
它包括直线运动和旋转运动两种形式。
直线运动模型可以通过直线插补算法实现，而旋转运动模型则可以通过圆弧插补算法实现。
力学模型是描述机床切削力和刚度特性的数学模型。
它可以通过力学分析和有限元分析等方法建立。
力学模型可以用于优化机床结构和刀具轨迹，提高机床的加工质量和切削效率。
二、运动控制理论运动控制理论是指控制机床运动的理论和方法。
它包括运动规划、运动插补和运动控制三个方面。
运动规划是指根据加工要求，确定机床的轨迹和速度规划。
通过运动规划，可以实现机床的高速、高精度加工。
运动插补是指根据机床的数学模型和运动规划，计算机实时生成机床的轨迹和速度指令。
运动插补算法可以根据加工要求进行优化，提高机床的加工效率和质量。
运动控制是指根据机床的数学模型和运动指令，控制机床的运动和加工过程。
运动控制可以通过闭环控制和开环控制两种方式实现。
闭环控制可以根据机床的反馈信息进行实时调整，提高机床的运动精度和稳定性。
三、数控机床的应用数控机床的数学模型和运动控制理论在实际应用中具有广泛的应用价值。
首先，数学模型和运动控制理论可以用于优化机床结构和刀具轨迹，提高机床的加工精度和效率。
通过优化机床结构和刀具轨迹，可以减小机床的动态误差和静态误差，提高机床的加工质量和稳定性。
其次，数学模型和运动控制理论可以用于开发新的数控机床和加工工艺。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
数
第一节 概述
控
机 一、伺服系统的基本技术要求
床
4）调速范围宽
数控机床中，进给伺服系统的调速范围与伺服系统的
第 分辨率有关。 一般的调速范围要求在脉冲当量为0.001mm
四 时达到0-24m/min。
章 进
要求有较宽的无级调速范围，在低速时运行平稳无爬 行。
给
运
动
的
控
制
数
第一节 概述
控
机 床
二、分类
控
制
数 控
四、步进电动机的主要特性
机 5、矩频特性与动态转矩
床 矩频特性是描述步进电机连续稳定运行时输出转矩与连
续运行频率之间的关系，该特性上每一个频率对应的转
第
矩称为动态转矩。当步进电机正常运行时，若输入脉冲 频率逐渐增加，则电动机所能带动负载转矩将逐渐下降。
四 在使用时，一定要考虑动态转矩随连续运行频率的上升
的
控 ☆混合闭环控制系统：有开环补偿型和半闭环补偿型
制
数
第二节 步进驱动及开环进给控制
控
机 一、步进电动机的工作原理
床
步进电动机是一种把电脉冲转换成角位移的电动机。 用专用的驱动电源向步进电动机供给一系列的且有一定
规律的电脉冲信号，每输入一个电脉冲，步进电机就前
第 进一步，其角位移与脉冲数成正比，电机转速与脉冲频
第
四 章 进
伺服系统的精度是指输出量能复现输入量的精确程 度。在速度控制中，要求高的调速精度，比较强的抗负 载扰动能力。即对静、动态精度
运
稳定性是指系统在给定输入或外界干扰作用下，能
动 在短暂的调节过程后，达到新的或者恢复到原来的平衡
的 状态。 对伺服系统要求有较强的抗干扰能力，保证进
床
第 四 章 进 给 运 动 的 控 制
每次都是两 相通电，即 按 A，B→ B，C→ C，A→ A，B→…… 的顺序通电， 则称双三拍 方式，步距 角为30°。
数 控
一、步进电动机的工作原理
机 3、三相六拍控制
床
第 四 章 进 给 运 动 的 控 制
如果单三拍和双 三拍相间通电， 即按 A→A，B→B→ B，C→C→C， A→A→……顺序 通电， 称为三相六拍方 式。此时每输入 一个脉冲信号， 转子转过1/6齿 距，步距角为 15°。
数 控
三、步进电动机的进给控制
机 1、软件脉冲分配的控制——查表法
床
对于三相六拍环形分配器，每当接收到一个进给脉冲指
令，环形分配器软件根据下表所示真值表，按顺序及方向
第 控制输出接口将A、B、C的值输出即可。
四 章 进 给
步序 正转 反转
导电相
A AB
工作状态
CB A 001 011
运
B 010
动
的
K—系数，相邻两次通电相数相同，K＝1；
控
制
相邻两次通电相数不同，K＝2。
数 控
四、步进电动机的主要特性
机 2、矩角特性与最大静转矩
床
第
四
章
进 如果在电机轴上外加一个负载转矩Mz，转子 给 会偏离平衡位置向负载转矩方向转过一个角
运 度θ，角度θ称为失调角。有失调角之后，
动
步进电机就产生一个静态转矩（也称为电磁 转矩），这时静态转矩等于负载转矩。静态
床
作用：将环形分配器发出的TTL电平信号放大至几
安培到十几安培的电流，送至步进电动机的各绕组。
第
控制电路：单电压简单驱动、高低压切换驱动、
四 高压恒流斩波、调频调压、细分驱动等。
章
进
给
运
动
的
控
制
数 控
二、步进电动机的驱动电源
机 2、驱动放大电路
床
第
四
章
进
前置放大
给
特点：
通过提高驱动电 压加速电流的上升， 通过串联大功率电阻 限制稳态电流。
数 控
一、步进电动机的工作原理
机 4、结构
床 电机的定子和转子铁心通常由硅钢片
叠成。定子和转子均匀分布着很多小
第 四
齿。定子上有A、B、C三对磁极，
在相对应的磁极上绕有A、B、C三向 控制绕组。其几何轴线依次分别与转
章 子齿轴线错开。
进
给
运
动
的
控
制
展开图
结构图
数 控
二、步进电动机的驱动电源
机 床
电动机的负载转矩在各种工作情况下是不同的，如
第 快速空载起动时所需转矩、快速进给时所需的转矩、最
四 大切削负载时所需力矩等。
章 进 给 运 动
对于数控机床常用快速空载起动力矩作为选择步进 电动机的依据。
快速空载起动时所需力矩：
Mq=Ma+Mf+M0 要求:M≥Mq/λ，同时应保证最大切削负载力矩 ≤0.5倍Mjamx
运
但驱动电路体积
动
大，发热严重。
的
单电压简单驱动
控
制
数 控
二、步进电动机的驱动电源
机 2、驱动放大电路
床
前置放大
第
单稳
四
延时
章
进
给
运
前置放大
动
的
控
高低压驱动原理
制
特点：
高压充电， 低压维持。
数 控
二、步进电动机的驱动电源
机 3、细分驱动
床
将一个步距角细分成若干点步的驱动方式称细分驱
动。
第
特点：在不改动电动机结构参数的情况下，使步距
的 转矩与失调角θ的关系叫矩角特性，，近似
控
为正弦曲线。该矩角特性上的静态转矩最大 值称为最大静转矩。
制
数 控
四、步进电动机的主要特性
机 3、启动频率
床
空载时，步进电机由静止状态突然起动，并进入不失步
的正常运行的最高频率，称为启动频率或突跳频率，加给
步进电机的指令脉冲频率如大于启动频率，就不能正常工
反应式
☆步进电机驱动系统 混合式
第
四
☆直流伺服驱动系统：永磁直流伺服电动机
章
进
给
☆交流伺服驱动系统：永磁交流伺服电动机
运
动
的
控
制
数
第一节 概述
控
机 三、位置伺服驱动系统的开环、闭环控制
床 ☆开环控制系统
第 CNC 四
步进 驱动
步进 电机
章 ☆半闭环控制系统
进 给 CNC
伺服 驱动
伺服 电机
运 动
转速n测
章 而下降的特点。
进
给
运
Mq
动
的
控 制
O
f/Hz
矩频特性
数 控
四、步进电动机的选择
机
步进电机有步距角（涉及到相数）、静转矩、及电流
床
三大要素组成。一旦三大要素确定，步进电机的型号便确 定下来了。
第 1、确定电机类型。
四 2、选择脉冲当量、步距角。
章
进
开环控制系统中，脉冲当量是衡量机床加工精度的一个
进 2、作用：
给
接受数控装置发出的进给速度和位移指令信号，由伺服
运 驱动装置作一定的转换和放大后，经伺服电机（直流、交
动 流伺服电机、功率步进电机等）和机械传动机构，驱动机
的 床的工作台等执行部件实现工作进给或快速运动。
控
制
数
第一节 概述
控
机 一、进给伺服系统的给概念
床 3、基本技术要求
1）精度高
定子绕组按 A→B→C→A→… …的顺序轮流通 电，
转子顺时针转动， 按 A→C→B→A→… …的顺序通电， 则电动机转子逆 时针反向旋转。 每输入一个脉冲， 转子转过1/3齿距， 步距角为30°
步进电动机的转 速决定于控制绕 组与电源接通和 断开的脉冲变化
数 控
一、步进电动机的工作原理
机 2、三相双三拍控制
数
第一节 概述
控
机 三、位置伺服驱动系统的开环、闭环控制
床 ☆全闭环控制系统
x
伺服 伺服
第
CNC 驱动 电机
n
四 章
转速n测
量及反馈
进
直线位移x测量及反馈
给
位置检测装置安装在工作台上，直接反映工作台的直线
运
位移，位置控制精度比半闭环高，控制原理同半闭环。
动
由于受导轨摩擦系数、传动的润滑状况，传动间隙大小 等因素的影响，系统的稳定性不如半闭环。
控 给速度均匀、平稳。 稳定性直接影响数控加工的精度
制 和表面粗糙度。
数
第一节 概述
控
机 一、伺服系统的基本技术要求
床
3）快速响应
快速响应是伺服系统动态品质的重要指标，它反映了
第 系统的跟踪精度。为了保证轮廓切削形状精度和低的加 四 工表面粗糙度，要求伺服系统跟踪指令信号的响应要快。 章 这一方面要求过渡过程时间要短，一般在200ms以内，甚 进 至小于几十毫秒； 另一方面要求超调要小。 给 运 动 的 控 制
B C1 1 0
的
C 100
控
C A1 0 1
制
数 控
三、步进电动机的进给控制
机 2、速度控制 床 进给脉冲频率f→定子绕组通电/断电状态变化频率f →
步进电机转速ω →工作台的进给速度V。
第
V=60δf
四
章 硬件环分：控制CLK的频率，控制电动机的速度。
进 软件环分：控制相邻两次软件环分状态之间的延时时间，
运
动 的
环形分配器功能可由硬件或软件产生，硬件环形分 配器是根据步进电机的相数和控制方式设计的