В современном производстве станки с ЧПУ стали ключевым технологическим оборудованием благодаря своим преимуществам, таким как высокая точность, высокая эффективность и высокая степень автоматизации. Система передачи подачи станков с ЧПУ обычно работает с сервосистемой подачи, которая играет решающую роль. По командным сообщениям, передаваемым от системы ЧПУ, он усиливает, а затем управляет движением исполнительных компонентов. Необходимо не только точно контролировать скорость подачи, но также точно контролировать положение и траекторию перемещения инструмента относительно заготовки.

Типичная система управляемой подачи с замкнутым контуром станка с ЧПУ в основном состоит из нескольких частей, таких как сравнение положений, компоненты усиления, приводные устройства, механизмы механической передачи подачи и элементы обратной связи обнаружения. Среди них механизм передачи механической подачи представляет собой всю цепь механической передачи, которая преобразует вращательное движение серводвигателя в линейное движение подачи рабочего стола и держателя инструмента, включая редукционные устройства, пары ходовых винтов и гаек, направляющие компоненты и их опорные части. Являясь важным звеном сервосистемы, механизм подачи станков с ЧПУ должен не только иметь высокую точность позиционирования, но и иметь хорошие характеристики динамического отклика. Реакция системы на сигналы инструкций отслеживания должна быть быстрой, а стабильность должна быть хорошей.

Для обеспечения точности передачи, устойчивости системы и динамических характеристик системы подачи вертикальных обрабатывающих центров к механизму подачи выдвигается ряд жестких требований:

I. Требование отсутствия пробелов
Разрыв передачи приведет к ошибке обратной мертвой зоны и повлияет на точность обработки. Чтобы максимально устранить зазор в трансмиссии, можно использовать такие методы, как использование соединительного вала с устранением зазора и пар трансмиссии с мерами по устранению зазора. Например, в паре ходовой винт и гайка метод предварительной нагрузки с помощью двойной гайки можно использовать для устранения зазора путем регулировки относительного положения между двумя гайками. В то же время для таких деталей, как зубчатые передачи, для устранения зазора и обеспечения точности передачи также можно использовать такие методы, как регулировка прокладок или упругих элементов.

II. Требование к низкому трению
Использование метода передачи с низким коэффициентом трения может снизить потери энергии, повысить эффективность передачи, а также помочь улучшить скорость реагирования и точность системы. Распространенные методы передачи с низким коэффициентом трения включают гидростатические направляющие, роликовые направляющие и шариковые винты.

Гидростатические направляющие образуют слой масляной пленки под давлением между поверхностями направляющих для достижения бесконтактного скольжения с чрезвычайно малым трением. В роликовых направляющих вместо скольжения используется вращение тел качения по направляющим, что значительно снижает трение. ШВП являются важными компонентами, которые преобразуют вращательное движение в линейное. Шарики катятся между ходовым винтом и гайкой с низким коэффициентом трения и высокой эффективностью передачи. Эти компоненты трансмиссии с низким коэффициентом трения могут эффективно снизить сопротивление механизма подачи во время движения и улучшить производительность системы.

III. Требование низкой инерции
Чтобы улучшить разрешение станка и максимально ускорить рабочий стол для достижения цели отслеживания инструкций, момент инерции, преобразуемый системой в приводной вал, должен быть как можно меньшим. Это требование может быть достигнуто путем подбора оптимального передаточного числа. Разумный выбор передаточного числа может уменьшить момент инерции системы, одновременно удовлетворяя требованиям скорости и ускорения движения рабочего стола. Например, при проектировании редукторного устройства в соответствии с фактическими потребностями можно выбрать подходящее передаточное число или передаточное число ременного шкива, чтобы согласовать выходную скорость серводвигателя со скоростью движения рабочего стола и одновременно уменьшить момент инерции.

Кроме того, можно принять концепцию облегченной конструкции и выбрать материалы с меньшим весом для изготовления компонентов трансмиссии. Например, использование легких материалов, таких как алюминиевый сплав, для изготовления пар ходовых винтов и гаек, а также направляющих компонентов, может снизить общую инерцию системы.

IV. Требование к высокой жесткости
Система передачи высокой жесткости может обеспечить устойчивость к внешним воздействиям во время процесса обработки и поддерживать стабильную точность обработки. Для повышения жесткости системы трансмиссии можно принять следующие меры:
Укоротите цепь трансмиссии. Уменьшение звеньев трансмиссии может уменьшить упругую деформацию системы и повысить жесткость. Например, использование метода непосредственного привода ходового винта двигателем экономит промежуточные звенья передачи, уменьшает погрешности передачи и упругие деформации, повышает жесткость системы.
Улучшите жесткость системы трансмиссии за счет предварительной нагрузки: для направляющих качения и пар ШВП можно использовать метод предварительной нагрузки для создания определенной предварительной нагрузки между телами качения и направляющими или ходовыми винтами для повышения жесткости системы. Опора ходового винта предназначена для фиксации с обоих концов и может иметь предварительно растянутую конструкцию. Применяя определенное предварительное натяжение к ходовому винту, можно противодействовать осевой силе во время работы и повысить жесткость ходового винта.

V. Требование высокой резонансной частоты
Высокая резонансная частота означает, что система может быстро вернуться в стабильное состояние при воздействии внешних помех и обладает хорошей виброустойчивостью. Чтобы улучшить резонансную частоту системы, можно начать следующие аспекты:
Оптимизируйте структурную конструкцию компонентов трансмиссии: разумно спроектируйте форму и размер компонентов трансмиссии, таких как ходовые винты и направляющие, чтобы улучшить их собственные частоты. Например, использование полого ходового винта может уменьшить вес и улучшить собственную частоту.
Выберите подходящие материалы: выберите материалы с высоким модулем упругости и низкой плотностью, такие как титановый сплав и т. д., которые могут улучшить жесткость и собственную частоту компонентов трансмиссии.
Увеличение демпфирования: Соответствующее увеличение демпфирования в системе может потреблять энергию вибрации, уменьшать резонансный пик и улучшать стабильность системы. Демпфирование системы можно увеличить за счет использования демпфирующих материалов и установки демпферов.

VI. Требование к соответствующему коэффициенту демпфирования
Соответствующий коэффициент демпфирования может обеспечить быструю стабилизацию системы после нарушения без чрезмерного ослабления вибрации. Чтобы получить соответствующий коэффициент демпфирования, управление коэффициентом демпфирования может быть достигнуто путем регулировки параметров системы, таких как параметры демпфера и коэффициент трения компонентов трансмиссии.

Таким образом, чтобы удовлетворить строгие требования станков с ЧПУ к механизмам передачи подачи, необходимо принять ряд мер по оптимизации. Эти меры могут не только повысить точность и эффективность обработки станков, но также повысить стабильность и надежность станков, оказывая мощную поддержку развитию современного производства.

В практическом применении также необходимо всесторонне учитывать различные факторы в соответствии с конкретными потребностями обработки и характеристиками станка и выбирать наиболее подходящий механизм передачи подачи и меры по оптимизации. В то же время, с непрерывным прогрессом науки и техники, постоянно появляются новые материалы, технологии и концепции проектирования, что также открывает широкое пространство для дальнейшего улучшения характеристик механизмов передачи подачи станков с ЧПУ. В будущем механизм передачи подачи станков с ЧПУ будет продолжать развиваться в направлении более высокой точности, более высокой скорости и более высокой надежности.