數控機床進給系統的精度分析

數控機床的伺服系統按其控制方式，可分為開環、半閉環和全閉環三類，現結合相關精度分析如下：

　　1.開環進給系統

       數控機床基本上不用開環進給系統。它雖然簡單，但如果負荷突然加大，或者脈沖頻率變化劇烈，則執行 不見得運動可能發生誤差，這就是常說的“失步”現象。

　　2.半閉環進給系統

　　半閉環系統的誤差，包括絲杠的導程誤差、絲杠軸承的軸向圓跳動、伺服系統的誤差和伺服系統閉環之外 ，還包括個機械環節彈性變形引起的誤差。

　�。�1）定位精度計算

　　在進給系統內，存在各種干擾因素如摩擦力、切削力及慣性力等。伺服系統在這些因素的作用下，必然產 生位置偏差。為了抵抗這些干擾，伺服電動機必須提供一定的輸出力矩。這個力矩與位置偏差之比，成為伺服剛度k_R，輸出量為伺服電動機的輸出轉矩，輸入為位置偏差角，單位為N·m/rad。伺服剛度k_R為單位位置偏差，電動機能產生多大的轉矩以克服外界的干擾，計算公式如下：

　　把這個伺服剛度k_R折算至移動部件：

　　式中  i ——電動機到絲杠的傳動比。

　　計算出移動部件的伺服剛度k'R,滾珠絲杠副的接觸剛度k_N，滾珠絲杠的最小拉壓剛度k_Kmin和絲杠軸承的軸 向接觸剛度k_T后，按彈簧串聯原則合成：

　　半閉環進給系統的定位精度實在無切削空載條件下檢驗的。因此，載荷只是導軌的摩擦力F_f，因Ff而引起 的誤差δ為：

δ=F_f/k_Σ

　　δ加上絲杠任意300mm內的導程公差和軸承的軸向跳動，不應超過要求的定位公差。

　�。�2）重復定位精度計算

　　如果伺服系統施加在移動部件上的力不超過導軌間的最大靜摩擦力F_st，則移動部件是不動的。靜摩擦力 除以系統綜合剛度，就是不靈敏區（死區）△�！骶褪亲畲笾貜投ㄎ徽`差：

△=±F_st/k_Σ

　�。�3）提高定位精度的途徑

　　經過計算，如果發現定位精度不夠，可以通過下列途徑來提高：①提高絲杠精度；②提高各環節的剛度。

　　應先考慮提高剛度較低的環節的剛度。如果伺服剛度較低，可適當加大系統增益K_s。但是剛度過大，可能 會引起系統振蕩。提高機械環節的剛度可以有下列途徑：適當加大絲杠直徑；增加滾珠的圈數和列數；改 一端軸向固定為兩端固定；改變推力角接觸軸承的組配方式。

　　如果上述措施都不奏效，則說明半閉環系統已不能滿足要求，應改用全閉環系統。

　　3.全閉環進給系統

　　各機械傳動環節都已包括在閉環之內，其誤差可由閉環系統糾正。閉環系統的誤差為反饋裝置（如光柵、 感應同步器等）的誤差和伺服系統的誤差，這是無法避免的。