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数控机床机械结构的特点和要求:改善运动件的摩
数控机床工作台(或拖板)的位移量是以脉冲当量为最小单位的,通常又要求能以极低的速度运动(如在对刀、工件找正时),为了使工作台能对数控装置发出的指令做出准确响应,就必须采取相应的措施。目前常用的滑动导轨、滚动导轨和静压导轨在摩擦阻尼特性方面存在着明显的差别。它们的摩擦力和运动速度的关系如图4-5所示。

图4-5摩擦力和运动速度的关系


(1)滑动导轨,如图4-5(a)。如果启动时的作用力克服不了数值较大的静摩擦力,被传动的工作台并不能立即运动,作用力只能使一连串的传动元件(如步进电机、齿轮、丝杠及螺母等)产生弹性变形,并储存能量。当作用力超过静摩擦力时,弹性变形恢复,使工作台突然向前运动,惯性使工作台冲过了平衡点而偏离了给定位置。这种由于静、动摩擦力转变,使工作台产生停滞或加速运动的现象,称为“爬行”现象。因此,作为数控机床的导轨,必须采取相应措施使静摩擦力尽可能接近动摩擦力。
(2)滚动导轨和静压导轨,如图4-5(b)、(c)。由于滚动导轨和静压导轨的静摩擦力较小,而且接近于动摩擦力,还由于润滑油的作用,使它们的摩擦力随着速度的提高而增大,这就有效地避免了低速爬行,从而提高了定位的精度和运动平稳性。因此数控机床广泛采用滚动导轨和静压导轨。
(3)滚珠丝杠传动。在进给系统中用滚珠丝杠代替滑动丝杠也可以改善运动件的摩擦特性。目前数控机床几乎无例外地采用了滚珠丝杠传动。
(4)采用无间隙传动副。数控机床的加工精度在很大程度上取决于进给传动链的精度,传动链中传动元件之间的间隙无疑会影响机床的定位精度及重复定位精度。除了减少传动齿轮和滚珠丝杠的加工误差之外,另—个重要措施是采用无间隙传动副。对于滚珠丝杠螺距的累积误差,通常采用脉冲补偿装置进行螺距补偿。

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