数控机床进给系统的精度分析
数控机床的伺服系统按其控制方式，可分为开环、半闭环和全闭环三类，现结合相关精度分析如下：
1.开环进给系统
数控机床基本上不用开环进给系统。它虽然简单，但如果负荷突然加大，或者脉冲频率变化剧烈，则执行不见得运动可能发生误差，这就是常说的“失步”现象。
2.半闭环进给系统
半闭环系统的误差，包括丝杠的导程误差、丝杠轴承的轴向圆跳动、伺服系统的误差和伺服系统闭环之外，还包括个机械环节弹性变形引起的误差。
(1)定位精度计算
在进给系统内，存在各种干扰因素如摩擦力、切削力及惯性力等。伺服系统在这些因素的作用下，必然产生位置偏差。为了抵抗这些干扰，伺服电动机必须提供一定的输出力矩。这个力矩与位置偏差之比，成为伺服刚度kr，输出量为伺服电动机的输出转矩，输入为位置偏差角，单位为n·m/rad。伺服刚度kr为单位位置偏差，电动机能产生多大的转矩以克服外界的干扰，计算公式如下：
把这个伺服刚度kr折算至移动部件：
式中i——电动机到丝杠的传动比。
计算出移动部件的伺服刚度k'r,滚珠丝杠副的接触刚度kn，滚珠丝杠的zui小拉压刚度kkmin和丝杠轴承的轴向接触刚度kt后，按弹簧串联原则合成：
半闭环进给系统的定位精度实在无切削空载条件下检验的。因此，载荷只是导轨的摩擦力ff，因ff而引起的误差δ为：
δ=ff/kσ
δ加上丝杠任意300mm内的导程公差和轴承的轴向跳动，不应超过要求的定位公差。
(2)重复定位精度计算
如果伺服系统施加在移动部件上的力不超过导轨间的zui大静摩擦力fst，则移动部件是不动的。静摩擦力除以系统综合刚度，就是不灵敏区(死区)△。△就是zui大重复定位误差：
△=±fst/kσ
(3)提高定位精度的途径
经过计算，如果发现定位精度不够，可以通过下列途径来提高：①提高丝杠精度；②提高各环节的刚度。
应先考虑提高刚度较低的环节的刚度。如果伺服刚度较低，可适当加大系统增益ks。但是刚度过大，可能会引起系统振荡。提高机械环节的刚度可以有下列途径：适当加大丝杠直径；增加滚珠的圈数和列数；改一端轴向固定为两端固定；改变推力角接触轴承的组配方式。
如果上述措施都不奏效，则说明半闭环系统已不能满足要求，应改用全闭环系统。
3.全闭环进给系统
各机械传动环节都已包括在闭环之内，其误差可由闭环系统纠正。闭环系统的误差为反馈装置(如光栅、感应同步器等)的误差和伺服系统的误差，这是无法避免的。
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数控机床基本上不用开环进给系统。它虽然简单，但如果负荷突然加大，或者脉冲频率变化剧烈，则执行不见得运动可能发生误差，这就是常说的“失步”现象。
2.半闭环进给系统
半闭环系统的误差，包括丝杠的导程误差、丝杠轴承的轴向圆跳动、伺服系统的误差和伺服系统闭环之外，还包括个机械环节弹性变形引起的误差。
(1)定位精度计算
在进给系统内，存在各种干扰因素如摩擦力、切削力及惯性力等。伺服系统在这些因素的作用下，必然产生位置偏差。为了抵抗这些干扰，伺服电动机必须提供一定的输出力矩。这个力矩与位置偏差之比，成为伺服刚度kr，输出量为伺服电动机的输出转矩，输入为位置偏差角，单位为n·m/rad。伺服刚度kr为单位位置偏差，电动机能产生多大的转矩以克服外界的干扰，计算公式如下：
把这个伺服刚度kr折算至移动部件：
式中i——电动机到丝杠的传动比。
计算出移动部件的伺服刚度k'r,滚珠丝杠副的接触刚度kn，滚珠丝杠的zui小拉压刚度kkmin和丝杠轴承的轴向接触刚度kt后，按弹簧串联原则合成：
半闭环进给系统的定位精度实在无切削空载条件下检验的。因此，载荷只是导轨的摩擦力ff，因ff而引起的误差δ为：
δ=ff/kσ
δ加上丝杠任意300mm内的导程公差和轴承的轴向跳动，不应超过要求的定位公差。
(2)重复定位精度计算
如果伺服系统施加在移动部件上的力不超过导轨间的zui大静摩擦力fst，则移动部件是不动的。静摩擦力除以系统综合刚度，就是不灵敏区(死区)△。△就是zui大重复定位误差：
△=±fst/kσ
(3)提高定位精度的途径
经过计算，如果发现定位精度不够，可以通过下列途径来提高：①提高丝杠精度；②提高各环节的刚度。
应先考虑提高刚度较低的环节的刚度。如果伺服刚度较低，可适当加大系统增益ks。但是刚度过大，可能会引起系统振荡。提高机械环节的刚度可以有下列途径：适当加大丝杠直径；增加滚珠的圈数和列数；改一端轴向固定为两端固定；改变推力角接触轴承的组配方式。
如果上述措施都不奏效，则说明半闭环系统已不能满足要求，应改用全闭环系统。
3.全闭环进给系统
各机械传动环节都已包括在闭环之内，其误差可由闭环系统纠正。闭环系统的误差为反馈装置(如光栅、感应同步器等)的误差和伺服系统的误差，这是无法避免的。
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