数控机床主要有两种驱动装置:进给伺服驱动装置和主轴驱动装置。这两种驱动装置很大程度上决定了数控机床性能优劣。
1) 数控机床对进给伺服装置要求
a. 机械特性要求
要求伺服装置静态和动态速降小、刚度大。伺服系统刚度与机床机械构件刚度有相同意义,即外部干扰力(切削力、重力等外力)作用下,这些力从工作部件传到电机轴上产生转角位置变化。用C 表示单位外力矩作用下位移:
δ= △θ/T (1)
式中,△θ为工作部件角位移量,T为外加扰动力矩。要求δ很小,为零,即通电之后,伺服装置处于闭环状态,要求任何外力不使机床工作部件发生位移(限度以内)。数控机床加工中从插补运动过渡到某一轴直线运动或旋转运动,待工作轴伺服刚性不好,加工精度同样不到保证,这是显然。伺服刚性通常是以对扰动力矩响应来综合调节系统。
b. 快速相应要求
这轮廓加工,特别对曲率大加工对象进行高速加工时要求较严格。
c. 调速范围要求
这可以使数控机床适用于各种不同刀具、加工材质;适应于各种不同加工工艺。机床加工时,当工作部件处于停止状态,也即进给电机速度为零,但要求伺服电机仍然具有转矩,这样才能“锁住”工作部件;,进给伺服装置仍然处于“伺服”状态。从理论上说,进给驱动调速范围为无穷大。说,进给调速范围越大越好。比如FANUC15系统速度范围可达1,000,000,000:1。
d. 输出转矩要求
一定输出转矩,并要求一定过载转矩。机床进给机械负载性质主克服工作部件摩擦力和切削阻力,主“恒转矩”性质。
2) 数控机床对主轴驱动装置要求
a. 足够输出功率
数控机床主轴负载性质近似于“恒功率”,也就是当机床主轴转速高时,输出转矩较小;主轴转速低时, 输出转矩大; 即要求主轴驱动装置也要具有“恒功率”性质。当主轴电机工作额定功率、额定转速时,一般电机原理,不可能电机为额定功率下进行恒功率宽范围调速。,往往主轴机械部分需增加一或二档机械变速档,以提高低速转矩,扩大恒功率调速范围;降低额定输出功率,扩大恒功率调速范围。
b. 调速范围要求
为保证数控机床适用于各种不同刀具、加工材质,适应于各种不同加工工艺,要求主轴驱动装置具有一定调速范围。对主轴驱动装置,一般较低要求为1:100,高要求为1:1,000以上。
c. 速度精度要求
一般要求静差度小于5%,更高要求为小于1%。速降过大,则加工质量就会受影响,比如光洁度就不好。
d. 快速要求
主轴驱动装置也用定位功能上,这就要求它也具有一定快速性。
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