关注 | 数控铣床伺服系统的结构？

        1、数控铣床伺服。目前，FANUC系统常用的伺服放大器有a系列伺服单元、β/βi系列伺服单元和a/ai系列模块。
 

        伺服放大器的作用是接收系统（伺服轴板）的伺服信息传递信号，实施伺服电动机控制,并采集检测装置的反馈信号，实现伺服电动机闭环电流矢量控制及执行部件速度和位置的控制。
 

        2、数控铣床伺服电动机。电动机是进给电气执行部件，现代数控铣床进给伺服电动机普遍采用交流同步电动机，它由定子部分、转子部分和内装编码器组成。
 

        FANUC系统进给伺服电动机一般采用a/ai系列伺服电动机和β/βi系列伺服电动机。
 

        3、数控铣床机械传动部件。数控铣床进给伺服系统的机械传动部件将伺服电动机的旋转转变为工作台或刀架的直线运动，以实现进给运动。它主要包括伺服电动机与滚珠丝杠的连接装置、滚珠丝杠副及其固定或支承部件、导向元件和润滑辅助装置等，它的传动质量直接关系到机床的加工性能。
 

        （1）伺服电动机与滚珠丝杠的连接装置。目前，数控铣床伺服电动机与丝杠的连接形式有通过联轴器与丝杠连接、同步带连接和经过减速器连接三种形式，实际中根据机床的具体要求进行选择。
 

        （2）滚珠丝杠副。滚珠丝杠副传动系统是一个以钢球作为滚动媒介的滚动传动体系，它是在丝杠与螺母间加入钢球，将传统丝杠的滑动摩擦传动以钢球的滚动运动取代，实现旋转运动转换成直线运动或直线运动转换成旋转运动。
 

        滚珠丝杠副的特点如下：
 

        1）高传动效率。它的传动效率达到90%96%，是传统丝杠的24倍。这就使得它能以较小的力矩得到较大的推力。
 

        2）运动平稳。滚珠丝杠副传动为点接触运动，工作中摩擦阻力小、灵敏度高，启动时无抖动现象，低速无爬行现象，因此可精密地控制微量进给。
 

        3）传动精度高。滚珠丝杠副在运动中的温升较小，并可通过预紧消除轴向间隙，也可对丝杠进行预拉伸，以补偿热伸长，因此可以获得较高的定位精度和重复定位精度。
 

        4）高耐用性。钢球滚动接触处均经硬化（5863HRC）处理，并经精密磨削，运动过程纯属滚动，相对磨损其微，故具有较高的使用寿命和精度保持性。
 

        5）高可靠性。与其他传动机械、液压传动相比，滚珠丝杠副传动的故障率很低，维修保养也简单，只需进行一般的润滑和防尘即可。
 

        6）不能自锁。滚珠丝杠副的摩擦角小于1°，因此不能自锁。如果要完成滚珠丝杠副驱动升降运动，则必须有制动装置。
 

        数控铣床滚珠丝杠副的选择是由实际机床的进给最高速度、最大载荷及控制精度来决定的。
 

        （3）数控铣床直线滚动导轨。数控铣床导轨起导向和支承力作用，即支承运动部件并保证其能在外力的作用下准确地沿着规定方向运动。目前，数控铣床导轨普遍采用直线滚动导轨，其主要特点是：
 

        1）定位精度高，重现性好。直线导轨的滚动运动方式，摩擦因数特别小，尤其静摩擦力与动摩擦力的差距很小，即使在微量进给时也不会有空转打滑的现象，解析能力与重现性最佳，因此可以实现精密级的定位精度。
 

        2）低摩擦阻力，可长时间维持精度。直线导轨的滚动摩擦力可减小至滑动导轨摩擦阻力的1/401/20，尤其是润滑结构简单，润滑容易，润滑效果优良，摩擦接触面的损耗最低，因此可以长时间维持行走精度。
 

        （4）可承受四个方向的高载荷能力。由于滚动直线导轨副的滑块与导轨上通常有四列圆孤滚道，因此能承受四个方向的载荷和翻转力矩。导轨承受能力随滚迫中心距增大而加大。不同规格的滚动直线导轨有不同的承载能力，可根据所承受载荷的大小来选择。
 

        （5）适合高速化应用。摩擦阻力小的特性，对设备的驱动电动机转矩需求低，节省能源效果大，尤其是运动损耗小，温升效应低，可同时实现机械小型化与高速化需求。
 

        （6）组装容易并具有互换特性。直线导轨的安装只要在铣削或研磨加工的安装面上，以一定的组装步骤，即能重现直线导轨的加工密度，可降低传统刮研加工的时间与成本。此外它具有可互换的特性，可以将滑块任意配装在同型号的滑轨上，同时又可保持相同的顺畅度与精密度，机台组装容易，维修保养简单。
 

        （7）滚珠丝杠副安装方式
 

        1）固定一自由方式。丝杠一端固定，另一端自由。固定端轴承同时承受轴向力和径向力，这种支承方式用于行程小的短丝杠及低速、中精度场合。
 

        2）固定一支承方式。丝杠一端固定，另一端支承。固定端轴承同时承受轴向力和径向力；支承端轴承只承受径向力，而且能做微量的轴向浮动，可以避免或减少丝杠因自重而出现的弯曲，同时丝杠热变形可以自由地向一端伸长，适用于中等转速、高精度场合。
 

        3）固定一固定方式。丝杠两端均固定。固定端轴承都可以同时承受轴向力和径向力，这种支承方式可以对丝杠施加适当的预拉力，提高丝杠支承刚度，能够部分补偿丝杠的热变形，适用于高转速、高精度场合。
 

        （8）丝杠和导轨的润滑。润滑剂可提高耐磨性及传动效率，润滑剂可分为润滑油和润滑脂两大类。润滑油一般为全损耗系统用油，润滑脂可采用锂基润滑脂。润滑脂一般加在螺纹滚道和安装螺母的壳体空间内，而润滑油则经过壳体上的油孔注入缧母的空腔内。数控铣床采用润滑脂润滑时，每半年对丝杠上的润滑脂更换一次，清洗丝杠上的旧润滑脂，涂上新的润滑脂；采用润滑油润滑时，每次开机自动润滑一次，间隔一定时间（用户可调整）或按累计移动行程进行自动间歇润滑。
 

        4、数控铣床进给速度和位置检测装置。数控铣床的进给速度和位置检测装置，有伺服电动机内装编码器和分离型检测装置（如分离型编码器和光栅尺）两种形式。进给伺服系统的位置控制按有无分离型检测装置，分为半闭环控制和全闭环控制两种形式。
 

        （1）半闭环控制。所谓半闭环控制是指数控铣床的位置（如刀架的移动位置、工作台的移动位置）反馈为间接反馈，即用丝杠的转角作为位置反馈信号，而不是机床位置的直接反馈。进给伺服电动机的内装编码器的反馈信号即为速度反馈信号，同时又作为丝杠的位置反馈信号。
 

        （2）全闭环控制。如果数控铣床采用分离型位置检测装置作为位置反馈信号，则进给伺服控制形式为全闭环控制。在全闭环控制中，进给伺服系统的速度反馈信号来自伺服电动机的内装编码器信号，而位置反馈信号是来自分离型位置检测装置的信号。
 

        分离型位置检测装置有旋转式位置检测装置（如旋转编码器）和直线式位置检测装置（如光栅尺）两种。旋转式位置检测装置的进给伺服控制实质上属于半闭环控制，而直线式位置检测装置的进给伺服控制才属于全闭环控制。

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