数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 二、讲稿 第三章数控机床的进给伺服系统 第七节进给伺服系统的机械传动部件 数控机床的进给运动是数字控制的直接对象，无论是点位控制、直线控制，还是轮 廓控制，进给系统的定位精度、快速响应特性和稳定性直接影响被加工件的轮廓精度（形 状和尺寸精度)、位置精度和表面粗糙度。无论是开环、半闭环或闭环进给伺服系统， 为了确保系统定位精度、快速响应特性和稳定性要求，在机械传动装置设计上，都力求 无间隙、低摩擦、低惯性、高传动刚度和适宜的阻尼比。 一、数控机床对进给伺服系统机械传动部件的要求 1.消除传动系统中的传动间隙 传动系统中的间隙引起一个直接的时间滞后，使工作台（执行件）不能马上跟随指令 运动，造成系统快速响应特性变差。同时，对开环伺服进给系统，所有传动环节的间隙 都造成工作台的定位误差：对于半闭环伺服进给系统，测量环节之后的传动环节间隙也 造成工作台定位误差；对于闭环伺服进给系统，定位精度主要决取于测量环节的测量精 度，但传动间隙会增加系统工作不稳定的倾向。在进给系统设计时，广泛采用具有消除 传动间隙措施的传动机构，对支承轴承和滚动丝杠螺母副用间隙调整机构来消除间隙和 预紧。 2.提高传动刚度 传动链在负载作用下的弹性变形会引起工作台运动的时间滞后，降低系统的快速响 应特性，而且弹性变形能释放时会引起进给的超越。因此，刚性不足的传动链不仅随动 误差大，而且易产生工作台速度或位移的不稳定振荡，使系统稳定性下降。在设计中， 应避免传动链出现刚度薄弱环节，对系统刚度影响大的传动副，如滚动丝杠，要进行刚 度计算，保证在参数设计时的刚度要求，对滚动丝杠及其支承轴承进行预紧可有效地提 高刚度。 3.减少运动件的摩擦阻力 传动件的摩擦阻力使传动效率降低，减小了传递给工作台的扭矩和驱动力，并引起 传动件发热和热变形，由此降低传动精度。静摩擦系数和动摩擦系数之差是进给系统产 生摩擦自激振动（即爬行现象）的根源。减小运动件的摩擦，尤其是减小丝杠传动和工作 台导轨相对运动的摩擦，是提高定位精度、消除低速进给爬行、提高整个伺服进给系统 稳定性的重要途径。在数控机床上广泛采用滚动丝杠和滚动导轨，以及塑料贴面导轨和 静压导轨，来减少运动件的摩擦阻力，提高伺服进给系统的性能。 4.减小运动惯量 进给系统中各元件的惯量对进给系统的启动和制动特性有直接的影响，尤其是处于 高速运转的零件，其惯性影响更大。在满足传动刚度的条件下，应尽可能的采用减小运 动惯量的结构，缩小传动件尺寸，并把传动比合理分配，把传动件合理配置。 兰州交通大学机电工程学院 数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 2 二、讲稿 第三章 数控机床的进给伺服系统 第七节 进给伺服系统的机械传动部件 数控机床的进给运动是数字控制的直接对象，无论是点位控制、直线控制，还是轮 廓控制，进给系统的定位精度、快速响应特性和稳定性直接影响被加工件的轮廓精度(形 状和尺寸精度)、位置精度和表面粗糙度。无论是开环、半闭环或闭环进给伺服系统， 为了确保系统定位精度、快速响应特性和稳定性要求，在机械传动装置设计上，都力求 无间隙、低摩擦、低惯性、高传动刚度和适宜的阻尼比。 一、数控机床对进给伺服系统机械传动部件的要求 1．消除传动系统中的传动间隙 传动系统中的间隙引起一个直接的时间滞后，使工作台(执行件)不能马上跟随指令 运动，造成系统快速响应特性变差。同时，对开环伺服进给系统，所有传动环节的间隙 都造成工作台的定位误差；对于半闭环伺服进给系统，测量环节之后的传动环节间隙也 造成工作台定位误差；对于闭环伺服进给系统，定位精度主要决取于测量环节的测量精 度，但传动间隙会增加系统工作不稳定的倾向。在进给系统设计时，广泛采用具有消除 传动间隙措施的传动机构，对支承轴承和滚动丝杠螺母副用间隙调整机构来消除间隙和 预紧。 2．提高传动刚度 传动链在负载作用下的弹性变形会引起工作台运动的时间滞后，降低系统的快速响 应特性，而且弹性变形能释放时会引起进给的超越。因此，刚性不足的传动链不仅随动 误差大，而且易产生工作台速度或位移的不稳定振荡，使系统稳定性下降。在设计中， 应避免传动链出现刚度薄弱环节，对系统刚度影响大的传动副，如滚动丝杠，要进行刚 度计算，保证在参数设计时的刚度要求，对滚动丝杠及其支承轴承进行预紧可有效地提 高刚度。 3．减少运动件的摩擦阻力 传动件的摩擦阻力使传动效率降低，减小了传递给工作台的扭矩和驱动力，并引起 传动件发热和热变形，由此降低传动精度。静摩擦系数和动摩擦系数之差是进给系统产 生摩擦自激振动(即爬行现象)的根源。减小运动件的摩擦，尤其是减小丝杠传动和工作 台导轨相对运动的摩擦，是提高定位精度、消除低速进给爬行、提高整个伺服进给系统 稳定性的重要途径。在数控机床上广泛采用滚动丝杠和滚动导轨，以及塑料贴面导轨和 静压导轨，来减少运动件的摩擦阻力，提高伺服进给系统的性能。 4．减小运动惯量 进给系统中各元件的惯量对进给系统的启动和制动特性有直接的影响，尤其是处于 高速运转的零件，其惯性影响更大。在满足传动刚度的条件下，应尽可能的采用减小运 动惯量的结构，缩小传动件尺寸，并把传动比合理分配，把传动件合理配置