數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的精度分析

數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)按其控制方式，可分為開環(huán)、半閉環(huán)和全閉環(huán)三類，現(xiàn)結(jié)合相關(guān)精度分析如下：

　　1.開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)

       數(shù)控機(jī)床基本上不用開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)。它雖然簡(jiǎn)單，但如果負(fù)荷突然加大，或者脈沖頻率變化劇烈，則執(zhí)行 不見得運(yùn)動(dòng)可能發(fā)生誤差，這就是常說(shuō)的“失步”現(xiàn)象。

　　2.半閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)

　　半閉環(huán)系統(tǒng)的誤差，包括絲杠的導(dǎo)程誤差、絲杠軸承的軸向圓跳動(dòng)、伺服系統(tǒng)的誤差和伺服系統(tǒng)閉環(huán)之外 ，還包括個(gè)機(jī)械環(huán)節(jié)彈性變形引起的誤差。

　�。�1）定位精度計(jì)算

　　在進(jìn)給系統(tǒng)內(nèi)，存在各種干擾因素如摩擦力、切削力及慣性力等。伺服系統(tǒng)在這些因素的作用下，必然產(chǎn) 生位置偏差。為了抵抗這些干擾，伺服電動(dòng)機(jī)必須提供一定的輸出力矩。這個(gè)力矩與位置偏差之比，成為伺服剛度k_R，輸出量為伺服電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，輸入為位置偏差角，單位為N·m/rad。伺服剛度k_R為單位位置偏差，電動(dòng)機(jī)能產(chǎn)生多大的轉(zhuǎn)矩以克服外界的干擾，計(jì)算公式如下：

　　把這個(gè)伺服剛度k_R折算至移動(dòng)部件：

　　式中  i ——電動(dòng)機(jī)到絲杠的傳動(dòng)比。

　　計(jì)算出移動(dòng)部件的伺服剛度k'R,滾珠絲杠副的接觸剛度k_N，滾珠絲杠的最小拉壓剛度k_Kmin和絲杠軸承的軸 向接觸剛度k_T后，按彈簧串聯(lián)原則合成：

　　半閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度實(shí)在無(wú)切削空載條件下檢驗(yàn)的。因此，載荷只是導(dǎo)軌的摩擦力F_f，因Ff而引起 的誤差δ為：

δ=F_f/k_Σ

　　δ加上絲杠任意300mm內(nèi)的導(dǎo)程公差和軸承的軸向跳動(dòng)，不應(yīng)超過(guò)要求的定位公差。

　�。�2）重復(fù)定位精度計(jì)算

　　如果伺服系統(tǒng)施加在移動(dòng)部件上的力不超過(guò)導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力F_st，則移動(dòng)部件是不動(dòng)的。靜摩擦力 除以系統(tǒng)綜合剛度，就是不靈敏區(qū)（死區(qū)）△�！骶褪亲畲笾貜�(fù)定位誤差：

△=±F_st/k_Σ

　�。�3）提高定位精度的途徑

　　經(jīng)過(guò)計(jì)算，如果發(fā)現(xiàn)定位精度不夠，可以通過(guò)下列途徑來(lái)提高：①提高絲杠精度；②提高各環(huán)節(jié)的剛度。

　　應(yīng)先考慮提高剛度較低的環(huán)節(jié)的剛度。如果伺服剛度較低，可適當(dāng)加大系統(tǒng)增益K_s。但是剛度過(guò)大，可能 會(huì)引起系統(tǒng)振蕩。提高機(jī)械環(huán)節(jié)的剛度可以有下列途徑：適當(dāng)加大絲杠直徑；增加滾珠的圈數(shù)和列數(shù)；改 一端軸向固定為兩端固定；改變推力角接觸軸承的組配方式。

　　如果上述措施都不奏效，則說(shuō)明半閉環(huán)系統(tǒng)已不能滿足要求，應(yīng)改用全閉環(huán)系統(tǒng)。

　　3.全閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)

　　各機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)都已包括在閉環(huán)之內(nèi)，其誤差可由閉環(huán)系統(tǒng)糾正。閉環(huán)系統(tǒng)的誤差為反饋裝置（如光柵、 感應(yīng)同步器等）的誤差和伺服系統(tǒng)的誤差，這是無(wú)法避免的。