數控機床主要有兩種驅動裝置:進給伺服驅動裝置和主軸驅動裝置。這兩種驅動裝置很大程度上決定了數控機床性能優劣。
1) 數控機床對進給伺服裝置要求
a. 機械特性要求
要求伺服裝置靜態和動態速降小、剛度大。伺服系統剛度與機床機械構件剛度有相同意義,即外部干擾力(切削力、重力等外力)作用下,這些力從工作部件傳到電機軸上產生轉角位置變化。用C 表示單位外力矩作用下位移:
δ= △θ/T (1)
式中,△θ為工作部件角位移量,T為外加擾動力矩。要求δ很小,為零,即通電之后,伺服裝置處于閉環狀態,要求任何外力不使機床工作部件發生位移(限度以內)。數控機床加工中從插補運動過渡到某一軸直線運動或旋轉運動,待工作軸伺服剛性不好,加工精度同樣不到保證,這是顯然。伺服剛性通常是以對擾動力矩響應來綜合調節系統。
b. 快速相應要求
這輪廓加工,特別對曲率大加工對象進行高速加工時要求較嚴格。
c. 調速范圍要求
這可以使數控機床適用于各種不同刀具、加工材質;適應于各種不同加工工藝。機床加工時,當工作部件處于停止狀態,也即進給電機速度為零,但要求伺服電機仍然具有轉矩,這樣才能“鎖住”工作部件;,進給伺服裝置仍然處于“伺服”狀態。從理論上說,進給驅動調速范圍為無窮大。說,進給調速范圍越大越好。比如FANUC15系統速度范圍可達1,000,000,000:1。
d. 輸出轉矩要求
一定輸出轉矩,并要求一定過載轉矩。機床進給機械負載性質主克服工作部件摩擦力和切削阻力,主“恒轉矩”性質。
2) 數控機床對主軸驅動裝置要求
a. 足夠輸出功率
數控機床主軸負載性質近似于“恒功率”,也就是當機床主軸轉速高時,輸出轉矩較小;主軸轉速低時, 輸出轉矩大; 即要求主軸驅動裝置也要具有“恒功率”性質。當主軸電機工作額定功率、額定轉速時,一般電機原理,不可能電機為額定功率下進行恒功率寬范圍調速。,往往主軸機械部分需增加一或二檔機械變速檔,以提高低速轉矩,擴大恒功率調速范圍;降低額定輸出功率,擴大恒功率調速范圍。
b. 調速范圍要求
為保證數控機床適用于各種不同刀具、加工材質,適應于各種不同加工工藝,要求主軸驅動裝置具有一定調速范圍。對主軸驅動裝置,一般較低要求為1:100,高要求為1:1,000以上。
c. 速度精度要求
一般要求靜差度小于5%,更高要求為小于1%。速降過大,則加工質量就會受影響,比如光潔度就不好。
d. 快速要求
主軸驅動裝置也用定位功能上,這就要求它也具有一定快速性。
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