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伺服电机与滚珠丝杠联结方式

作者:乐鱼买球平台 来源:乐鱼信誉平台 时间:2022-09-28 09:04:00

  数控机床的进给伺服系统是数控机床的重要组成部分,它由伺服电机、联轴节(或减速齿轮)、滚珠丝杠螺母副(含丝杠支承)、导轨副、传动工作台移动;或蜗杆蜗轮副传动数控回转工作台或分度工作台。

  数控机床的进给伺服系统是一种位置随动与定位系统,它的作用是快速、准确地执行由数控系统发出的运动命令,精确地控制机床进给传动链的坐标运动。它的性能决定了数控机床的许多性能,如最高移动速度、轮廓跟随精度、定位精度等。

  1、同步带是靠啮合齿轮传动的新型带,它兼有带传动和链传动的优点。同步齿形带是以钢丝绳为强力层,外面用氯丁橡胶或聚氨酯包裹。由于强力层中的钢丝绳在承载后变形小,能保持齿形带的周节不变。因此带与带轮之间无相对滑动,能保持准确的传动比,亦即主、从动轮能做无滑差同步传动。这种带薄而轻,惯性效应小,因而可用于高速传动,其圆周速度v可达40m/s。由于它不是靠摩擦传动,因此小带轮包角可减小,传动比i可达10,传动效率也高达98%~99%。这种带的主要缺点是齿形带轮的制造复杂、成本高。

  其中,模数制梯形齿是我国最先开发的同步带,现仍有使用,但不推荐用于新设计。周节制梯形齿已有国家标准(CB11616-89)。圆弧齿同步带只有行业标准,在机电行业中已有广泛的应用。

  同步齿形带传动综合了带传动和链传动的优点,运动平稳,吸振好,噪声小。缺点是对中心距要求高,带和带轮制造工艺复杂,安装要求高。

  同步齿形带带型从最轻型到超重型共分七种。选择同步齿形带时,首先根据要求传递的功率和小带轮的转速选择同步齿形带的带型和节距,然后根据要求传递的变速比确定小带轮和大带轮的直径。通常在带速和安装尺寸条件允许时,小带轮直径尽量取大一些;再根据初选轴间距计算带长,选取标准同步齿形带;最后确定带宽和带轮的结构和尺寸。

  同步齿形带传动的主要失效形式是同步齿形带疲劳断裂、带齿剪切和压馈以及同步齿形带两侧和带齿的磨损,因而同步齿形带传动校核主要是限制单位齿宽的拉力,必要时还校对工作齿面的压力。

  齿轮传动在伺服进给系统中的作用改变运动方向,降速、增大扭矩,适应不同滚珠丝杠螺距和不同脉冲当量的配比等。当在伺服电机和滚珠丝杠之间安装齿轮(直齿、斜齿、锥齿等)时,必然产生齿侧间隙,造成反向运动的死区,必须设法消除。

  目前消除齿侧间隙普遍采用双片齿轮结构,如图(a)、(b)所示。将一对齿轮中的大齿轮分为1、2两个部分,并分别与螺钉3、4固定,再将弹簧5与3、4联接起来,这样齿轮1、2两部分的齿轮自然错开,达到自动消除齿侧间隙的目的。如图为斜齿轮传动消隙结构。它是将一个斜齿轮分为两个薄片,分别与宽齿轮1的齿轮左、右侧面贴紧,消除了间隙。齿侧间隙△与垫片增减量△t的关系可用下式表示为

  这种方法结构简单,但调整费事,也不能自动补偿间隙。图(c)所示锥齿轮消除间隙的原理也与图(a)的直齿圆柱齿轮相同。

  当齿轮与轴联接时,键两侧的间隙也必须设法消除,其措施如图所示。图(a)为双键消除间隙,用紧定螺钉顶紧;图(b)将其中一个键灌环氧树脂,但不易拆卸维修。

  由于伺服电机性能的提高,目前许多场合都采用伺服电机与滚珠丝杠直接相连。以增量式光电编码器为例,当光电编码器与伺服电机及滚珠丝杠直联时,随着伺服电动机的转动,产生序列脉冲输出,脉冲的频率将随着转速的快慢而升降。

  其一是图(a)用锥销联接,为防止振松,用螺母加垫圈锁紧。图(b)将锥销放在侧边,故可承受较大的剪切力。图(c)为套筒中心线的两个锥销。套筒联接尺寸小,转动惯量小。图(d)为十字滑块联轴节,接头槽口需研配,适合负载较小的传动。

  图(e)是现在广泛采用的直接联接电机轴和滚珠丝杠的挠性联轴节。这种联轴节的工作原理是:联轴节的左半部装在电机轴上,当拧紧螺钉2时,件3和件5相互靠近,挤压内锥环17、外锥环4,使外锥环内径缩小,内锥环外径胀大,使件5与电机轴1形成无键连接。右半部也同样形成无键联接。左半部通过弹性钢片组15的两个对角孔与螺栓6、球面垫圈7、8相联。图中表明球面垫圈8与右半部件9没有任何联接关系。同样,弹簧钢片组15的另外两个对角孔通过球面垫圈14、16、螺栓13与右半部联接,垫圈16与件5也没有任何联接关系。

  这样依靠弹性钢片组对角联接(即挠性)传递扭矩,且与电机轴和滚珠丝杠都无键联接,便是挠性联轴节的工作原理。

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