1、數(shù)控銑床伺服驅(qū)動器。目前,FANUC系統(tǒng)常用的伺服放大器有a系列伺服單元、β/βi系列伺服單元和a/ai系列模塊。
伺服放大器的作用是接收系統(tǒng)(伺服軸板)的伺服信息傳遞信號,實施伺服電動機控制,并采集檢測裝置的反饋信號,實現(xiàn)伺服電動機閉環(huán)電流矢量控制及執(zhí)行部件速度和位置的控制。
2、數(shù)控銑床伺服電動機。電動機是進(jìn)給伺服系統(tǒng)電氣執(zhí)行部件,現(xiàn)代數(shù)控銑床進(jìn)給伺服電動機普遍采用交流同步電動機,它由定子部分、轉(zhuǎn)子部分和內(nèi)裝編碼器組成。
FANUC系統(tǒng)進(jìn)給伺服電動機一般采用a/ai系列伺服電動機和β/βi系列伺服電動機。
3、數(shù)控銑床機械傳動部件。數(shù)控銑床進(jìn)給伺服系統(tǒng)的機械傳動部件將伺服電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ髋_或刀架的直線運動,以實現(xiàn)進(jìn)給運動。它主要包括伺服電動機與滾珠絲杠的連接裝置、滾珠絲杠副及其固定或支承部件、導(dǎo)向元件和潤滑輔助裝置等,它的傳動質(zhì)量直接關(guān)系到機床的加工性能。
(1)伺服電動機與滾珠絲杠的連接裝置。目前,數(shù)控銑床伺服電動機與絲杠的連接形式有通過聯(lián)軸器與絲杠連接、同步帶連接和經(jīng)過減速器連接三種形式,實際中根據(jù)機床的具體要
求進(jìn)行選擇。
(2)滾珠絲杠副。滾珠絲杠副傳動系統(tǒng)是一個以鋼球作為滾動媒介的滾動傳動體系,它是在絲杠與螺母間加入鋼球,將傳統(tǒng)絲杠的滑動摩擦傳動以鋼球的滾動運動取代,實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動或直線運動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動。
滾珠絲杠副的特點如下:
1)高傳動效率。它的傳動效率達(dá)到90%?96%,是傳統(tǒng)絲杠的2?4倍。這就使得它能以較小的力矩得到較大的推力。
2)運動平穩(wěn)。滾珠絲杠副傳動為點接觸運動,工作中摩擦阻力小、靈敏度高,啟動時無抖動現(xiàn)象,低速無爬行現(xiàn)象,因此可精密地控制微量進(jìn)給。
3)傳動精度高。滾珠絲杠副在運動中的溫升較小,并可通過預(yù)緊消除軸向間隙,也可對絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸,以補償熱伸長,因此可以獲得較高的定位精度和重復(fù)定位精度。
4)高耐用性。鋼球滾動接觸處均經(jīng)硬化(58?63HRC)處理,并經(jīng)精密磨削,運動過程純屬滾動,相對磨損其微,故具有較高的使用壽命和精度保持性。
5)高可靠性。與其他傳動機械、液壓傳動相比,滾珠絲杠副傳動的故障率很低,維修保養(yǎng)也簡單,只需進(jìn)行一般的潤滑和防塵即可。
6)不能自鎖。滾珠絲杠副的摩擦角小于1°,因此不能自鎖。如果要完成滾珠絲杠副驅(qū)動升降運動,則必須有制動裝置。
數(shù)控銑床滾珠絲杠副的選擇是由實際機床的進(jìn)給最高速度、最大載荷及控制精度來決定的。
(3)數(shù)控銑床直線滾動導(dǎo)軌。數(shù)控銑床導(dǎo)軌起導(dǎo)向和支承力作用,即支承運動部件并保證其能在外力的作用下準(zhǔn)確地沿著規(guī)定方向運動。目前,數(shù)控銑床導(dǎo)軌普遍采用直線滾動導(dǎo)軌,其主要特點是:
1)定位精度高,重現(xiàn)性好。直線導(dǎo)軌的滾動運動方式,摩擦因數(shù)特別小,尤其靜摩擦力與動摩擦力的差距很小,即使在微量進(jìn)給時也不會有空轉(zhuǎn)打滑的現(xiàn)象,解析能力與重現(xiàn)性最佳,因此可以實現(xiàn)精密級的定位精度。
2)低摩擦阻力,可長時間維持精度。直線導(dǎo)軌的滾動摩擦力可減小至滑動導(dǎo)軌摩擦阻力的1/40?1/20,尤其是潤滑結(jié)構(gòu)簡單,潤滑容易,潤滑效果優(yōu)良,摩擦接觸面的損耗最低,因此可以長時間維持行走精度。
(4)可承受四個方向的高載荷能力。由于滾動直線導(dǎo)軌副的滑塊與導(dǎo)軌上通常有四列圓孤滾道,因此能承受四個方向的載荷和翻轉(zhuǎn)力矩。導(dǎo)軌承受能力隨滾迫中心距增大而加大。不同規(guī)格的滾動直線導(dǎo)軌有不同的承載能力,可根據(jù)所承受載荷的大小來選擇。
(5)適合高速化應(yīng)用。摩擦阻力小的特性,對設(shè)備的驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)矩需求低,節(jié)省能源效果大,尤其是運動損耗小,溫升效應(yīng)低,可同時實現(xiàn)機械小型化與高速化需求。
(6)組裝容易并具有互換特性。直線導(dǎo)軌的安裝只要在銑削或研磨加工的安裝面上,以一定的組裝步驟,即能重現(xiàn)直線導(dǎo)軌的加工密度,可降低傳統(tǒng)刮研加工的時間與成本。此外它具有可互換的特性,可以將滑塊任意配裝在同型號的滑軌上,同時又可保持相同的順暢度與精密度,機臺組裝容易,維修保養(yǎng)簡單。
(7)滾珠絲杠副安裝方式
1)固定一自由方式。絲杠一端固定,另一端自由。固定端軸承同時承受軸向力和徑向力,這種支承方式用于行程小的短絲杠及低速、中精度場合。
2)固定一支承方式。絲杠一端固定,另一端支承。固定端軸承同時承受軸向力和徑向力;支承端軸承只承受徑向力,而且能做微量的軸向浮動,可以避免或減少絲杠因自重而出現(xiàn)的彎曲,同時絲杠熱變形可以自由地向一端伸長,適用于中等轉(zhuǎn)速、高精度場合。
3)固定一固定方式。絲杠兩端均固定。固定端軸承都可以同時承受軸向力和徑向力,這種支承方式可以對絲杠施加適當(dāng)?shù)念A(yù)拉力,提高絲杠支承剛度,能夠部分補償絲杠的熱變形,適用于高轉(zhuǎn)速、高精度場合。
(8)絲杠和導(dǎo)軌的潤滑。潤滑劑可提高耐磨性及傳動效率,潤滑劑可分為潤滑油和潤滑脂兩大類。潤滑油一般為全損耗系統(tǒng)用油,潤滑脂可采用鋰基潤滑脂。潤滑脂一般加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間內(nèi),而潤滑油則經(jīng)過殼體上的油孔注入縲母的空腔內(nèi)。數(shù)控銑床采用潤滑脂潤滑時,每半年對絲杠上的潤滑脂更換一次,清洗絲杠上的舊潤滑脂,涂上新的潤滑脂;采用潤滑油潤滑時,每次開機自動潤滑一次,間隔一定時間(用戶可調(diào)整)或按累計移動行程進(jìn)行自動間歇潤滑。
4、數(shù)控銑床進(jìn)給速度和位置檢測裝置。數(shù)控銑床的進(jìn)給速度和位置檢測裝置,有伺服電動機內(nèi)裝編碼器和分離型檢測裝置(如分離型編碼器和光柵尺)兩種形式。進(jìn)給伺服系統(tǒng)的位置控制按有無分離型檢測裝置,分為半閉環(huán)控制和全閉環(huán)控制兩種形式。
(1)半閉環(huán)控制。所謂半閉環(huán)控制是指數(shù)控銑床的位置(如刀架的移動位置、工作臺的移動位置)反饋為間接反饋,即用絲杠的轉(zhuǎn)角作為位置反饋信號,而不是機床位置的直接反饋。進(jìn)給伺服電動機的內(nèi)裝編碼器的反饋信號即為速度反饋信號,同時又作為絲杠的位置反饋信號。
(2)全閉環(huán)控制。如果數(shù)控銑床采用分離型位置檢測裝置作為位置反饋信號,則進(jìn)給伺服控制形式為全閉環(huán)控制。在全閉環(huán)控制中,進(jìn)給伺服系統(tǒng)的速度反饋信號來自伺服電動機的內(nèi)裝編碼器信號,而位置反饋信號是來自分離型位置檢測裝置的信號。
分離型位置檢測裝置有旋轉(zhuǎn)式位置檢測裝置(如旋轉(zhuǎn)編碼器)和直線式位置檢測裝置(如光柵尺)兩種。旋轉(zhuǎn)式位置檢測裝置的進(jìn)給伺服控制實質(zhì)上屬于半閉環(huán)控制,而直線式位置檢測裝置的進(jìn)給伺服控制才屬于全閉環(huán)控制。