1、數控銑床伺服驅動(dòng)器。目前,FANUC系統常用的伺服放大器有a系列伺服單元、β/βi系列伺服單元和a/ai系列模塊。
伺服放大器的作用是接收系統(伺服軸板)的伺服信息傳遞信號,實(shí)施伺服電動(dòng)機控制,并采集檢測裝置的反饋信號,實(shí)現伺服電動(dòng)機閉環(huán)電流矢量控制及執行部件速度和位置的控制。
2、數控銑床伺服電動(dòng)機。電動(dòng)機是進(jìn)給伺服系統電氣執行部件,現代數控銑床進(jìn)給伺服電動(dòng)機普遍采用交流同步電動(dòng)機,它由定子部分、轉子部分和內裝編碼器組成。
FANUC系統進(jìn)給伺服電動(dòng)機一般采用a/ai系列伺服電動(dòng)機和β/βi系列伺服電動(dòng)機。
3、數控銑床機械傳動(dòng)部件。數控銑床進(jìn)給伺服系統的機械傳動(dòng)部件將伺服電動(dòng)機的旋轉運動(dòng)轉變?yōu)楣ぷ髋_或刀架的直線(xiàn)運動(dòng),以實(shí)現進(jìn)給運動(dòng)。它主要包括伺服電動(dòng)機與滾珠絲杠的連接裝置、滾珠絲杠副及其固定或支承部件、導向元件和潤滑輔助裝置等,它的傳動(dòng)質(zhì)量直接關(guān)系到機床的加工性能。
(1)伺服電動(dòng)機與滾珠絲杠的連接裝置。目前,數控銑床伺服電動(dòng)機與絲杠的連接形式有通過(guò)聯(lián)軸器與絲杠連接、同步帶連接和經(jīng)過(guò)減速器連接三種形式,實(shí)際中根據機床的具體要
求進(jìn)行選擇。
(2)滾珠絲杠副。滾珠絲杠副傳動(dòng)系統是一個(gè)以鋼球作為滾動(dòng)媒介的滾動(dòng)傳動(dòng)體系,它是在絲杠與螺母間加入鋼球,將傳統絲杠的滑動(dòng)摩擦傳動(dòng)以鋼球的滾動(dòng)運動(dòng)取代,實(shí)現旋轉運動(dòng)轉換成直線(xiàn)運動(dòng)或直線(xiàn)運動(dòng)轉換成旋轉運動(dòng)。
滾珠絲杠副的特點(diǎn)如下:
1)高傳動(dòng)效率。它的傳動(dòng)效率達到90%?96%,是傳統絲杠的2?4倍。這就使得它能以較小的力矩得到較大的推力。
2)運動(dòng)平穩。滾珠絲杠副傳動(dòng)為點(diǎn)接觸運動(dòng),工作中摩擦阻力小、靈敏度高,啟動(dòng)時(shí)無(wú)抖動(dòng)現象,低速無(wú)爬行現象,因此可精密地控制微量進(jìn)給。
3)傳動(dòng)精度高。滾珠絲杠副在運動(dòng)中的溫升較小,并可通過(guò)預緊消除軸向間隙,也可對絲杠進(jìn)行預拉伸,以補償熱伸長(cháng),因此可以獲得較高的定位精度和重復定位精度。
4)高耐用性。鋼球滾動(dòng)接觸處均經(jīng)硬化(58?63HRC)處理,并經(jīng)精密磨削,運動(dòng)過(guò)程純屬滾動(dòng),相對磨損其微,故具有較高的使用壽命和精度保持性。
5)高可靠性。與其他傳動(dòng)機械、液壓傳動(dòng)相比,滾珠絲杠副傳動(dòng)的故障率很低,維修保養也簡(jiǎn)單,只需進(jìn)行一般的潤滑和防塵即可。
6)不能自鎖。滾珠絲杠副的摩擦角小于1°,因此不能自鎖。如果要完成滾珠絲杠副驅動(dòng)升降運動(dòng),則必須有制動(dòng)裝置。
數控銑床滾珠絲杠副的選擇是由實(shí)際機床的進(jìn)給最高速度、最大載荷及控制精度來(lái)決定的。
(3)數控銑床直線(xiàn)滾動(dòng)導軌。數控銑床導軌起導向和支承力作用,即支承運動(dòng)部件并保證其能在外力的作用下準確地沿著(zhù)規定方向運動(dòng)。目前,數控銑床導軌普遍采用直線(xiàn)滾動(dòng)導軌,其主要特點(diǎn)是:
1)定位精度高,重現性好。直線(xiàn)導軌的滾動(dòng)運動(dòng)方式,摩擦因數特別小,尤其靜摩擦力與動(dòng)摩擦力的差距很小,即使在微量進(jìn)給時(shí)也不會(huì )有空轉打滑的現象,解析能力與重現性最佳,因此可以實(shí)現精密級的定位精度。
2)低摩擦阻力,可長(cháng)時(shí)間維持精度。直線(xiàn)導軌的滾動(dòng)摩擦力可減小至滑動(dòng)導軌摩擦阻力的1/40?1/20,尤其是潤滑結構簡(jiǎn)單,潤滑容易,潤滑效果優(yōu)良,摩擦接觸面的損耗最低,因此可以長(cháng)時(shí)間維持行走精度。
(4)可承受四個(gè)方向的高載荷能力。由于滾動(dòng)直線(xiàn)導軌副的滑塊與導軌上通常有四列圓孤滾道,因此能承受四個(gè)方向的載荷和翻轉力矩。導軌承受能力隨滾迫中心距增大而加大。不同規格的滾動(dòng)直線(xiàn)導軌有不同的承載能力,可根據所承受載荷的大小來(lái)選擇。
(5)適合高速化應用。摩擦阻力小的特性,對設備的驅動(dòng)電動(dòng)機轉矩需求低,節省能源效果大,尤其是運動(dòng)損耗小,溫升效應低,可同時(shí)實(shí)現機械小型化與高速化需求。
(6)組裝容易并具有互換特性。直線(xiàn)導軌的安裝只要在銑削或研磨加工的安裝面上,以一定的組裝步驟,即能重現直線(xiàn)導軌的加工密度,可降低傳統刮研加工的時(shí)間與成本。此外它具有可互換的特性,可以將滑塊任意配裝在同型號的滑軌上,同時(shí)又可保持相同的順暢度與精密度,機臺組裝容易,維修保養簡(jiǎn)單。
(7)滾珠絲杠副安裝方式
1)固定一自由方式。絲杠一端固定,另一端自由。固定端軸承同時(shí)承受軸向力和徑向力,這種支承方式用于行程小的短絲杠及低速、中精度場(chǎng)合。
2)固定一支承方式。絲杠一端固定,另一端支承。固定端軸承同時(shí)承受軸向力和徑向力;支承端軸承只承受徑向力,而且能做微量的軸向浮動(dòng),可以避免或減少絲杠因自重而出現的彎曲,同時(shí)絲杠熱變形可以自由地向一端伸長(cháng),適用于中等轉速、高精度場(chǎng)合。
3)固定一固定方式。絲杠兩端均固定。固定端軸承都可以同時(shí)承受軸向力和徑向力,這種支承方式可以對絲杠施加適當的預拉力,提高絲杠支承剛度,能夠部分補償絲杠的熱變形,適用于高轉速、高精度場(chǎng)合。
(8)絲杠和導軌的潤滑。潤滑劑可提高耐磨性及傳動(dòng)效率,潤滑劑可分為潤滑油和潤滑脂兩大類(lèi)。潤滑油一般為全損耗系統用油,潤滑脂可采用鋰基潤滑脂。潤滑脂一般加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間內,而潤滑油則經(jīng)過(guò)殼體上的油孔注入縲母的空腔內。數控銑床采用潤滑脂潤滑時(shí),每半年對絲杠上的潤滑脂更換一次,清洗絲杠上的舊潤滑脂,涂上新的潤滑脂;采用潤滑油潤滑時(shí),每次開(kāi)機自動(dòng)潤滑一次,間隔一定時(shí)間(用戶(hù)可調整)或按累計移動(dòng)行程進(jìn)行自動(dòng)間歇潤滑。
4、數控銑床進(jìn)給速度和位置檢測裝置。數控銑床的進(jìn)給速度和位置檢測裝置,有伺服電動(dòng)機內裝編碼器和分離型檢測裝置(如分離型編碼器和光柵尺)兩種形式。進(jìn)給伺服系統的位置控制按有無(wú)分離型檢測裝置,分為半閉環(huán)控制和全閉環(huán)控制兩種形式。
(1)半閉環(huán)控制。所謂半閉環(huán)控制是指數控銑床的位置(如刀架的移動(dòng)位置、工作臺的移動(dòng)位置)反饋為間接反饋,即用絲杠的轉角作為位置反饋信號,而不是機床位置的直接反饋。進(jìn)給伺服電動(dòng)機的內裝編碼器的反饋信號即為速度反饋信號,同時(shí)又作為絲杠的位置反饋信號。
(2)全閉環(huán)控制。如果數控銑床采用分離型位置檢測裝置作為位置反饋信號,則進(jìn)給伺服控制形式為全閉環(huán)控制。在全閉環(huán)控制中,進(jìn)給伺服系統的速度反饋信號來(lái)自伺服電動(dòng)機的內裝編碼器信號,而位置反饋信號是來(lái)自分離型位置檢測裝置的信號。
分離型位置檢測裝置有旋轉式位置檢測裝置(如旋轉編碼器)和直線(xiàn)式位置檢測裝置(如光柵尺)兩種。旋轉式位置檢測裝置的進(jìn)給伺服控制實(shí)質(zhì)上屬于半閉環(huán)控制,而直線(xiàn)式位置檢測裝置的進(jìn)給伺服控制才屬于全閉環(huán)控制。
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