伺服电动机与进给丝杠的连接

伺服电动机与进给丝杠的连接

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摘要：

本文主要讲述了伺服电动机与进给丝杠的连接，通过对数控机床进给伺服系统的介绍，对简单结构进行认知，和对进给伺服系统的作用及组成的了解，进而引入对伺服电动机与进给丝杠的连接的详细叙述，通过对伺服电动机与进给丝杠的连接的三种方式展开对其的知识掌握，最后对其在社会工业发展中的实际应用的发展进行了解。

关键词：数控机床的伺服进给系统、伺服电动机、进给丝杠、特点、发展

Abstract：

This paper is mainly about the servo motor and a feed screw connection, through the introduction of CNC machine tool servo system, cognition of simple structure, and the feeding servo system of the function and composition of the understanding, and then introduce the servo motor and the feed screw connections are described in detail, expand the knowledge through the servo motor and the feed screw connection of the three ways, finally, the practical application in the industrial society in the development of the development of understanding.

Keywords：Servo feed system, servo motor, feed screw, characteristics and development of CNC machine tools

1 引言

目前,数控机床正朝着高精度、高速度、高可靠性以及智能化、数字化、绿色环保等方向发展。而我国数控机床在技术水平 ,性能和质量等方面与国外发达国家有很大差距。因此加快我国数控机床及其功能部件的发展速度是当务之急。高速数控机床进给系统一般依靠两种传动方式:高速精密滚珠丝杠副传动和直线

电机传动。其中滚珠丝杠副传动方式由于采用旋转电机，到联轴器，再经过滚珠丝杠螺母等一系列中间传动和变换环节,因此使得整个传动系统的刚度降低。

2 数控机床的进给伺服系统简介

数控机床的进给伺服系统是数控机床的重要组成部分，它由伺服电机、联轴节（或减速齿轮）、滚珠丝杠螺母副（含丝杠支承）、导轨副、传动工作台移动；或蜗杆蜗轮副传动数控回转工作台或分度工作台。

数控机床的进给伺服系统是一种位置随动与定位系统，它的作用是快速、准确地执行由数控系统发出的运动命令，精确地控制机床进给传动链的坐标运动。它的性能决定了数控机床的许多性能，如最高移动速度、轮廓跟随精度、定位精度等。

2.1 典型结构

图2-1是数控机床进给传动系统的典型结构：

1-伺服电机；2-联轴节；3-滚珠丝杠；

4-限位开关；5-工作台；6-轴承；7-导轨；8-磁尺；9-螺母

图2-1 伺服电机与丝杠直连的进给系统机械结构图图2-1是立式加工中心X和Y两坐标进给系统的机械结构图。伺服电机1与滚珠丝杠3通过联轴节2直连并直接驱动工作台5.直线运动采用滚动轴承，保证运动精度和动作的灵敏度。编码器一般安装在伺服电机轴上，成为一个整体单元。计算机控制系统协调两个运动坐标的位移和速度，完成平面轮廓的切削。

2.2 进给伺服系统的作用及组成

作用：数控机床的进给系统是伺服系统的主要组成部分，它接受数控系统发出的进给脉冲，经放大和转换后驱动执行元件实现预期的运动，即将伺服电动机的旋转运动转变为工作台的直线移动或回转运动。

图2-2 进给伺服系统的组成

2.3 电动机与丝杠的联接

组成：减速装置、转动变移动的丝杠螺母副、导向元件等。减速装置常采用齿轮机构和带轮机构，导向元件常采用导轨。

图2-3 电动机与丝杠的联接

3 伺服电动机与进给丝杠的联接的三种方式

3.1通过同步齿形带联接

同步带是靠啮合齿轮传动的新型带，它兼有带传动和链传动的优点。同步齿形带是以钢丝绳为强力层，外面用氯丁橡胶或聚氨酯包裹。由于强力层中的钢丝绳在承载后变形小，能保持齿形带的周节不变。因此带与带轮之间无相对滑动，能保持准确的传动比，亦即主、从动轮能做无滑差同步传动。这种带薄而轻，惯

性效应小，因而可用于高速传动，其圆周速度v 可达40m/s 。由于它不是靠摩擦传动，因此小带轮包角可减小，传动比i 可达10，传动效率也高达98%~99%。这种带的主要缺点是齿形带轮的制造复杂、成本高。

如图3-1所示，同步齿形有梯形和圆弧齿两类：

其中，模数制梯形齿是我国最先开发的同步带，现仍有使用，但不推荐用于新设计。周节制梯形齿已有国家标准（CB11616-89）。圆弧齿同步带只有行业标准，在机电行业中已有广泛的应用。

同步齿形带传动综合了带传动和链传动的优点，运动平稳，吸振好，噪声小。缺点是对中心距要求高，带和带轮制造工艺复杂，安装要求高。

同步齿形带带型从最轻型到超重型共分七种。选择同步齿形带时，首先根据要求传递的功率和小带轮的转速选择同步齿形带的带型和节距，然后根据要求传递的变速比确定小带轮和大带轮的直径。通常在带速和安装尺寸条件允许时，小带轮直径尽量取大一些；再根据初选轴间距计算带长，选取标准同步齿形带；最后确定带宽和带轮的结构和尺寸。

同步齿形带传动的主要失效形式是同步齿形带疲劳断裂、带齿剪切和压馈以及同步齿形带两侧和带齿的磨损，因而同步齿形带传动校核主要是限制单位齿宽的拉力，必要时还校对工作齿面的压力

3.2 通过齿轮联接

齿轮传动在伺服进给系统中的作用改变运动方向，降速、增大扭矩，适应不同丝杠螺距和不同脉冲当量的配比等。当在伺服电机和丝杠之间安装齿轮（直齿、斜齿、锥齿等）时，必然产生齿侧间隙，造成反向运动的死区，必须设法消除。目前消除齿侧间隙普遍采用双片齿轮结构，如图3-2（a ）、(b)

所示。将一对齿轮（a ）梯形齿

（b ）半圆弧齿 （c ）双圆弧齿 图3-1 同步带传动