数控车床伺服进给系统精度研究

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1、数控车床伺服进给系统精度研究作考：李志江來源：《现代职业教育•屮职屮专》2015年第02期［摘耍］伺服电机精密定位系统是山控制系统与差动轮系统进行组合而成的一种变速传动系统。通过伺服电机内部设置传输参数，可以实现准确的速度和增大调速范围，还能够增加伺服电机的承载能力。所以，伺服电机精密定位系统在一定程度上有着较为广阔的应用前最。通过对伺服电机精密定位系统的运动学进行分析与研究，推导出了不同组合类型装置的传动比、调速范围等运动学关系式；详细分析了装置内功率流流向、是否存在封闭循环功率以及封闭循环功率方向的问题，给出了不同组合类

2、型装置内部的功率流计算方法；利用啮合功率法对装置的传动效率进行分析，最后推导出装置的传动参数和传动效率之间的关系式。［关键词］数控车床；系统；精度［中图分类号］TP18［文献标志码］A［文章编号］2096-0603(2015)05-0005-05以往在设计伺服电机时，经常采用变速直流电动机，不但成本高，占地面积大，而且变速范围往往不能满足工作需要。因此，本文参照有关资料设计了一种控制式差动伺服电机精密定位技术。试制完成后用变量油泵作为负载，在各种高速和载荷下进行了三小时的现场实验，除发现皮带盘连接处漏油及调节手轮在摩擦扭矩作

3、用下有自转现象外，其他主要性能完全符合设计要求。这种控制式差动伺服电机精密定位技术的主要特点是调速范围大，可以在运转状态下连续从反转调节到正转，而且运转平稳，结构紧凑［1］。一、数控车床伺服进给系统伺服电机精密定位系统是通过带传动或齿轮传动系统调节伺服电机，其中，机械伺服电机和皮带伺服电机应用最为广泛。皮带伺服电机又分为平皮带和V形皮带伺服电机。其工作原理如图1所示，当主动轮转动时，使用机械张力器、锥轮、运动和力之间的摩擦力将动力从主动轮传递到从动轮上，通过操纵机构可以改变滑轮、锥形的工作状态以及改变驱动工作，实现变速半径。

4、无级变速传动和定传动比、有级变速传动相比，它能够根据工作需要在一定范围内连续变换速度，以适应输出转速和外界负荷变化的要求，而且功率特性好，因此，在现代机械传动领域内占有重要地位［2］。近年来，为了扩大无级变速传动的调速比(范围)、传动功率和过零调速，控制式无级变速传动——用伺服电机精密定位技术作为封闭二自由度差动轮系的两个基本构件而组成的单自山度行星伺服电机己成为研究热点，通常称Z为封闭行星伺服电机。这种系统中大部分功率流经差动轮系，而只有小部分功率流经伺服电机［3］。此外，车用伺服电机和伺服电机的稳速问题也是研究热点。伺服

5、电机精密定位系统是由基本伺服电机对差动轮系统进行控制，从而构成一种组合式变速传动系统。电机皮带经过三角变速齿轮箱，输出功率得到进一步提高，经过斜齿轮、皮带和凸轮轴进行规范的流程操作，通过齿轮箱的两套滑模变齿轮机构的调节，达到变速的效果，通过对输入轴的转速控制，变换输岀轴的动力和转速，将调速过程限制在一个多段变速范围内，以获得不同的输岀转速，然后在凸轮轴实现转速的变化，以满足现实生产操作中的各种要求。差动伺服电机行星齿轮传动齿数分配及定轴齿轮传动齿数分配是控制式差动变速传动设计的难点。目前，伺服电机精密定位系统的配齿设计还没有

6、具体简便的方法。木文通过对伺服电机精密定位系统的齿数分配方法及计算进行研究，提出了一种实用的配齿计算方法。伺服电机精密定位系统主耍应用如下：(1)为适应工艺参数多变或输出转速连续变化的要求，运转中需经常地改变速度，但不应在某一固定速度下长期运转，如机床、卷绕机、车辆和搅拌机等;(2)探求最佳工作速度，如试验机、自动线等；(3)几台机器或一台机器的几个部分协调运转；(4)缓慢启动以合理利用动力，通过调速以快速越过共振区；(5)车辆变速箱，可节省燃料约9%,缩短加速时间，简化操作。采用无级变速传动有利于简化变速传动结构、提高生产

7、率和产品质量、合理利用动力和节能、实现遥控及自动控制，同时也减轻了操作人员的劳动强度。伺服电机精密定位系统由机械伺服电机和差动行星齿轮机构组合而成，它具有扩大伺服电机的调速范围，或者扩大伺服电机的传递功率、提高调速精度等优点。二、数控车床伺服进给系统精度研究与优化如图1所示，为了实现电气控制的需要，本次的系统设计主要包括了如下五个部分：(1)控制面板模块；(2)姿态传输模块；(3)系统主控模块；(4)伺服控制模块；(5)编码盘计数模块。详情如图1所示：在系统工作之前，用户可以通过控制面板來设定系统的初始值，而在开始工作之后，

8、则可以通过以太网接收远程指令，对天线的姿态进行调整，同时系统还能够接受码盘计数信息，这些信息经过计算处理之后，能够得出误差信号，将这些误差信号转换形成特定频率的脉冲信号，从而通过对电机驱动器的调控，达到控制天线的俯仰角和方位调整的冃的。与此同时，当系统在工作的时候，用户还能够通过控制面板对