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浅谈双滚珠丝杠同步驱动的应用
来源: | 作者:HZ | 发布时间: 2022-07-25 | 112 次浏览 | 分享到:

前言

工具机的技术水平已经为国家生产力和工业实力的重要指标。在工具机的发展中,为提升加工系统的产能与加工质量,高速与高精度为成为关键,如何提升加工速度与加工精度已成为工具机发展的重要课题。提升工具机加工的生产效率,就必须要在有限的行程内提高速度,但随着速度的提升,驱动工作平台或者主轴的驱动力也必然随着增大,在高速进给时,瞬间的驱动力很容易引起振动现象的产生,一旦加工过程中有振动产生,便会导致加工精度的降低,进而影响到工件的加工质量,因此往往无法同时兼顾高速度与高精度的需求,要求加工精度的同时就无法提升加工速度。
    工具机瞬间加减速时的振动现象,起因主要来自于驱动系统的结构刚性及惯性匹配不佳所致,因此只要加强进给系统的结构刚性就可以有效的减少高速进给时所引起的振动。当进给系统的结构刚性增加时,往往会造成载台基座的质量增加,进给系统的质量越大时,所需要的驱动动力就必须相应加大,由于受限于机台的空间设计(如主轴马达的配置空间考虑等),使载台基座的质量受到限制。
<    由于上述的各项因素,工具机在驱动轴的设计上逐渐开始采用双螺杆的驱动架构,此方式不但可以增加进给系统的结构刚性,还可以减少因驱动力偏心所引起的力矩影响,双马达的驱动方式,除了可加强系统的驱动力外,也可提升系统的应答速度。
双轴同步驱动的优点:
    双轴驱动的应用通常是为了得到较大的负载能力或者针对大跨距的载卸系统所使用,因此在使用上的主要的需求并非着重在高速切削上。但随着相关技术的发展,工具机需求的速度与精度不断提升,双轴驱动的设计也开始应用于高速的加工中心上,用以抑制因高速进给时所产生的振动。总括目前双轴驱动的应用,主要有以下几项优点,以下将针对各项优点做更详细的讨论。
    (1) 抑制高速时的振动
    (2) 提高系统刚性,延长螺杆使用寿命
    (3) 提升系统响应
(1) 抑制高加减速时的振动
    如同前述所提的,于高速的应用下若要降低高加减速所引起的振动现象,提升进给系统的结构刚性是简易的解决方法,但由于往往受限于整体设计的零件与电控配置限制,使得载台基座的结构设计受限。一般常见的工具机进给系统配置如图一所示,X轴的载台设置于Y轴的鞍座上,由X轴与Y轴的连动来带动工件移动。于配置上,Y轴的螺杆会设置于鞍座的中间正下方位置,主要是会了避免驱动力偏离中心所造成的额外力矩影响,如图二所示。这样的配置方式,当X轴上载台的位置位于Y轴上鞍座的中间位置正上方时确实可以有效的降低偏心的影响,但当X轴上的载台移动到两端时,此时整体系统的质量中心位置便随着载台的移动而偏向其移动的方向,此时Y轴的驱动力便无法作用于系统的质量中心上,偏心力所产生的力矩便会影响到进给系统的稳定性。