建恩德

（北京建筑大学，北京 100044）

1 VDL 850 数控加工中心Z 向伺服机构设计

1.1 Z 向伺服机构方案论证

在知网、万方查阅大量资料和设计案例后，将总体设计方案确定如下：本设计采用数控系统进行控制，采用步进电机进行驱动，可以实现连续式进给，做到了结构尺寸小，可靠性好，传动平稳，精度高，噪音小，传动动力大，满足生产实际要求。

1.2 机床数控系统控制类型的选择

数控控制系统可分为：点位控制和连续控制两类，前者刀架在移动过程中不受力，后者刀架在移动过程中进行切削加工。本设计要求加工平面内连续加工，精度要求较高，刀具沿X轴、Y 轴、Z 轴坐标移动，精度直接决定了工件加工精度，又因Z向切割动作过程受力，因此选择连续控制方式。

确定传动方式时一般考虑两点要求：平稳、精度。因此本设计采用滚珠丝杠、斜齿轮等机构来保证传动过程的平稳性和高精度。另外，为了提高传动系统整体刚度，尽可能提高精度，对滚珠丝杠轴端设置紧固装置。考虑到进给量与步进电机分辨率不一致的问题，搭配一级减速机构。

本设计的数控铣床选用FANUC 数控系统，因本设计的侧重点为机械结构设计，故控制系统仅做选配。VDL 850 数控加工中心总体设计示意图如图1 所示。

图1 总体设计示意图

液压与气动的传动方式主要用在传动力大，控制精度要求不高的场合，如夹持机械手等。本设计项目为工程样机或精细零件的制作，精度要求极高，但执行机构作用力不大，因此为了尽量减小设备体积，降低机床制造成本，选用步进电机进行驱动。……