數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床（Computer numerical control machine tools）的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運(yùn)算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機(jī)床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機(jī)床，代表了現(xiàn)代機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。

　　本文主要介紹數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)，分別從它的組成、作用等 方面來詳解解說。

　　數(shù)控機(jī)床對進(jìn)給傳動系統(tǒng)的組成

　　進(jìn)給傳動系統(tǒng)的作用：進(jìn)給傳動系統(tǒng)將伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行部件的直線運(yùn)動或回轉(zhuǎn)運(yùn)動。

　　進(jìn)給傳動系統(tǒng)的組成：由伺服電機(jī)及檢測元件、傳動機(jī)構(gòu)、運(yùn)動變換機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、執(zhí)行件等組成。

　　進(jìn)給傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求

　　進(jìn)給傳動系統(tǒng)主要用來實(shí)現(xiàn)機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動和輔助運(yùn)動。進(jìn)給傳動系統(tǒng)一般由動力源、變速機(jī)構(gòu)、換向機(jī)構(gòu)、運(yùn)動分配機(jī)構(gòu)、過載保護(hù)機(jī)構(gòu)、運(yùn)動轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)和執(zhí)行件等組成。

　　進(jìn)給傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求：

　　1）具有足夠的靜剛度和動剛度；

　　2）具有良好的快速響應(yīng)性，運(yùn)動平穩(wěn)；

　　3）抗振性好；

　　4）具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍和進(jìn)給量；

　　5）傳動精度和定位精度要高；

　　6）結(jié)構(gòu)簡單，易于調(diào)整維修，操縱靈活輕便。

　　機(jī)械進(jìn)給傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

　　1）進(jìn)給傳動是恒轉(zhuǎn)矩傳動；

　　2）系統(tǒng)中各傳動件的計(jì)算轉(zhuǎn)速是其最高轉(zhuǎn)速；

　　3）進(jìn)給傳動的轉(zhuǎn)速圖應(yīng)為前疏后密的結(jié)構(gòu)；

　　4）進(jìn)給傳動系統(tǒng)變速組的變速范圍較大；

　　5）進(jìn)給傳動系統(tǒng)采用傳動間隙消除機(jī)構(gòu)；

　　6）采用快速行程傳動；

　　7）微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)的采用。

　　電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)

　　電氣伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置和機(jī)床之間的聯(lián)系環(huán)節(jié)，是以機(jī)械位置或角度作為控制對象的自動控制系統(tǒng)，其作用是接受來自數(shù)控裝置發(fā)出的進(jìn)給脈沖，經(jīng)變換和放大后驅(qū)動工作臺按規(guī)定的速度和距離移動。

　　電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)由伺服驅(qū)動部件和機(jī)械傳動部件組成。伺服驅(qū)動部件如步進(jìn)電動機(jī)、直流伺服電動機(jī)、交流伺服電動機(jī)等，機(jī)械傳動部件如齒輪、滾珠絲杠螺母等。其功能是控制機(jī)床各坐標(biāo)軸的進(jìn)給運(yùn)動。電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)可分為開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)三種類型。

　　對進(jìn)給驅(qū)動部件的基本要求：

　　1）調(diào)速范圍寬，低速運(yùn)行平穩(wěn)，無爬行。

　　2）快速響應(yīng)性好。

　　3）抗負(fù)載振動能力強(qiáng)。

　　4）可承受頻繁起動、制動和反轉(zhuǎn)。

　　5）振動和噪聲小，可靠性高，壽命長。

　　6）調(diào)整、維修方便。

　　進(jìn)給驅(qū)動部件的類型：

　　1）步進(jìn)電動機(jī)（脈沖電動機(jī)）；

　　2）直流伺服電動機(jī)；

　　3）交流伺服電動機(jī)；

　　4）直線伺服電動機(jī)。

　　電氣伺服進(jìn)給傳動系統(tǒng)中的機(jī)械傳動部件設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求：

　　1）機(jī)械傳動部件要采用低摩擦傳動；

　　2）伺服系統(tǒng)和機(jī)械傳動系統(tǒng)匹配要合適；

　　3）選擇最佳降速比來降低慣量；

　　4）采用預(yù)緊方法來提高整個系統(tǒng)剛度；

　　5）消除傳動間隙，提高運(yùn)動平穩(wěn)性和定位精度。

　　數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

　　數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動采用無級調(diào)速的伺服驅(qū)動方式，大大簡化了驅(qū)動變速箱的結(jié)構(gòu)。通常進(jìn)給系統(tǒng)是由一到兩級齒輪或帶輪傳動副和滾珠絲杠螺母副、或齒輪齒條副、或蝸輪蝸桿副所組成。數(shù)控機(jī)床要求進(jìn)給系統(tǒng)具有高精度、高穩(wěn)定性和快速響應(yīng)等能力。為了滿足這樣的要求，首先需要高性能的伺服驅(qū)動電機(jī)，同時還要高質(zhì)量的機(jī)械機(jī)構(gòu)。

　　數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)是將伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行部件的直線運(yùn)動或回轉(zhuǎn)運(yùn)動。由于數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動是完全由數(shù)字控制的，工件的加工精度與進(jìn)給系統(tǒng)的傳動精度、靈敏度和穩(wěn)定性密切相關(guān)。必須考慮以下幾方面：

　　1、盡量減少運(yùn)動件的摩擦阻力

　　傳動機(jī)構(gòu)的摩擦阻力，主要來自絲杠螺母副和導(dǎo)軌。在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中，為了減小摩擦阻力，消除低速進(jìn)給爬行現(xiàn)象，提高整個伺服進(jìn)給系統(tǒng)的穩(wěn)定性，廣泛采用剛度高、摩擦系數(shù)小且穩(wěn)定的滾動摩擦副，如滾珠絲杠螺母副、直線滾動導(dǎo)軌。有些滑動摩擦副，如帶塑料層的滑動導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌，由于其具有摩擦系數(shù)小、阻尼大的特點(diǎn)，也廣為數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)所采用。

　　2、提高傳動精度和剛度

　　進(jìn)給系統(tǒng)的傳動精度和剛度，與滾珠絲杠螺母副、蝸輪蝸桿副及其支承構(gòu)件的剛度有密切的關(guān)系。為此，不僅要保證每個零件的加工精度，還要提高滾珠絲桿螺母副（直線進(jìn)給系統(tǒng)）、蝸輪蝸桿副（圓周進(jìn)給系統(tǒng)）的傳動精度。另外，在進(jìn)給傳動鏈中加入減速齒輪傳動副，也可以減小脈沖當(dāng)量，提高傳動精度；對滾珠絲杠螺母副和軸承支承進(jìn)行預(yù)緊，消除齒輪、蝸輪蝸桿等傳動件間的間隙等措施來提高進(jìn)給精度和剛度。

　　3、減少各運(yùn)動部件的慣量

　　運(yùn)動部件，尤其是高速運(yùn)轉(zhuǎn)的部件，其慣量對進(jìn)給系統(tǒng)的啟動和制動特性有很大的影響，在滿足傳動強(qiáng)度和剛度要求的前提下，應(yīng)盡可能減小運(yùn)動部件的慣量。

　　4、系統(tǒng)要有適度阻尼

　　阻尼一方面會降低進(jìn)給伺服系統(tǒng)的快速響應(yīng)特性，但同時又可增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當(dāng)剛度不足時，運(yùn)動件之間的適量阻尼可消除工作臺低速爬行，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　5、穩(wěn)定性好、壽命長

　　穩(wěn)定性是伺服進(jìn)給系統(tǒng)能正常工作的基本條件，系統(tǒng)的穩(wěn)定性包括在低速進(jìn)給時不產(chǎn)生爬行、在交變載荷下不發(fā)生共振。穩(wěn)定性與系統(tǒng)的慣性、剛性、阻尼及增益等多個因素有關(guān)。進(jìn)給系統(tǒng)的壽命，是指保持?jǐn)?shù)控機(jī)床傳動精度和定位精度的時間。在設(shè)計(jì)時，應(yīng)合理選擇各傳動件的材料、熱處理方法及加工工藝，并采用適宜的潤滑方式和防護(hù)措施，以延長壽命。

　　6、使用維護(hù)方便

　　數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于維護(hù)和保養(yǎng)，最大限度地減少維修工作量，以提高機(jī)床的利用率。