[其他]簡易數控車床的伺服系統

無效

• 申請號: 85108092
• 申請日: 1985-11-06
• 公開（公告）號: CN85108092A
• 公開（公告）日: 1986-09-03
• 發明（設計）人: 許鍔銘;李慶庸;曹德忠;池去病;許亞磊;王選逵;于永利;陸錫度;張澤銘;王家華;湯鏞;解建成
• 申請（專利權）人: 煤炭工業部煤炭科學研究院常州科研試制中心
• 主分類號: G05B19/18
• 分類號: G05B19/18
• 代理公司: 煤炭部專利服務中心
• 代理人: 趙家廉

本發明是關于簡易數控車床的伺服系統。

現有的簡易數控車床均采用開環數字控制，它的工作原理可以用圖5來說明。微電腦控制部分將按工藝要求編制好的程序，控制大功率的角位移，經精密齒輪減速后，由滾珠絲杠轉換成直線位移，再由刀架完成切削加工。

當需要車削螺紋時，光電主軸脈沖發生器隨機向微電腦控制部分提供車床主軸轉速情況，微電腦利用輸入的主軸轉速信號來控制刀架直線位移量與主軸角位移量匹配，從而達到車削螺紋的目的。

顯而易見，上述開環數字控制中的伺服系統，采用的是大功率步進電機-滾珠絲杠以及光電主軸脈沖發生器。該伺服系統：其一，由于由角位移轉換成直線位移要經過齒輪減速，因而傳動鏈長，傳動鏈中因扭轉變形及間隙引起的誤差相應也大，因而只能作半精加工，滿足不了精加工的要求;再者作為大功率步進電機的驅動電源比較昂貴。其二，車削螺紋采用的是由主軸驅動的光電主軸發生器，故障率高，價格約為700～1000元，而制造該發生器中的主要零件-光欄板，要有專用設備將其等分為1024、2048、4096等各種等分，等分的精度要求高，這對于一般工廠難以實現。

本發明的目的是提供一種比較簡單，費用較少，精度較高，穩定可靠的伺服系統。

本發明的伺服系統的特點在于：采用匯率步進電機-脈沖油缸以及簡易光電主軸脈沖發生器;此外，為使數控穩定可靠，在微電腦與伺服系統的接口電路中裝有光電耦合器，并將電控箱安裝在車床的原走刀箱位置。因此，根據本發明而組成的簡易數控車床，其工作原理可以用圖6來說明。

微電腦控制部分將按工藝要求編制好的程序，控制小功率步進電機的角位移，通過聯軸節由脈沖油缸轉換成直線位移，再由刀架完成切削加工。

當需要車削螺紋時，簡易光電主軸脈沖發生器隨機向微電腦控制部分提供車床主軸轉速情況，微電腦利用輸入的主軸轉速信號來控制刀架直線位移量與主軸角位移量匹配，從而完成車削加工。

本發明的伺服系統：

小功率步進電機的型號為55BF004，用螺釘緊固在脈沖油缸的一端，通過聯軸節將角位移轉換成脈沖油缸活塞杠的直線位移，活塞桿用法蘭直接與縱拖板、橫拖板緊固，這樣，當步進電機執行程序時，步進電機的角位移轉換成脈沖油缸的直線位移，從而完成刀架進給運動。

脈沖油缸的型號為MCG-01A（資料發表在：《脈沖油缸及其應用》《組合機床》1982·12·），脈沖當量為0.01mm/Ω，在工作頻率為16Hz及2000Hz時，其進給速度分別為9.6mm/min和1200mm/min，油壓為50Kg·f/cm²時的最大推力可達1000～1400Kg·f。該型號參考了瑞士SIG（SIG electro-hydraulic linear amplifier《Machinery & Production Engineering》14·Jan·1976），但進行了新的結構性和工藝性改進，主要是應用了精組螺母副（資料發表在：《精組螺母副》清華大學精密儀器系1980·7），也就是說通過減小反饋絲桿的外徑和長度來減小步進電機的慣性負荷，以求能夠采用較小的步進電機而獲得較高的起動頻率，而對步進電機的驅動電源功率也可以降低。至于因絲桿縮短而導致的工作行程縮短部分，則由加長螺母予以補償，并以精密組合螺母的方式，從工藝上解決長螺母的制造問題。

反饋絲桿的外徑為8mm，導程為2.4mm，矩形扣，工作長度為24mm，配以外徑為5mm的接桿，總長為345mm，適用脈沖油缸的行程250mm。螺母由11段組成，每段長約26mm，11段螺母用粘接方法粘接起來，達到積累誤差和背隙的限度，裝入活塞桿的孔中并緊固，接桿與當環以及中孔滑閥的端面滑合，其端部則以六角柱面與聯軸節滑合。為了滑閥兩端的壓力能夠平衡，其間應有足夠的過油通路。這種短螺桿長螺母副從工藝上來看，似乎比長螺桿短螺母副復雜，但從其對于步進電機的慣性負荷和工作精度來說，則有其明顯的優越性，其慣性負荷僅為同行程的長螺桿短螺母副的20%，行程越長，其對比越明顯。從工藝上來說，接長后的長度公差及其選配合的累積誤差，可以根據需要而控制得很緊，不象細長螺桿那樣要決定于加工機床的精度，且行程越長，對比越明顯。

縱向脈沖油缸安裝在床身側面，活塞桿用法蘭與縱拖板聯接;橫向脈沖油缸安裝在縱拖板的凹槽間，活塞桿用法蘭與橫拖板聯接。脈沖油缸由液壓裝置供油，調定壓力為10Kg/cm²。