[发明专利]一种大行程高精度微量控制伺服进给系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种大行程高精度微量控制伺服进给系统及控制方法，包括两个伺服电机、滑动丝杠副、位移检测装置、位置反馈模块、CNC运动控制器和PC机；其中第一伺服电机驱动丝杠做旋转运动，第二伺服电机驱动螺母做旋转运动，第一伺服电机、第二伺服电机各自通过一套伺服驱动系统驱动；工作台固定安装在滑动丝杠副的螺母轴承上，位移检测装置检测工作台的位移，且将检测的位移信号发送给位置反馈模块；位置反馈模块将信号反馈到CNC运动控制器中；运动控制器，根据PC机给定运动要求，使第一伺服电机、第二伺服电机的运动的指令给两个伺服电机的伺服驱动系统；通过所述滑动丝杠和螺母两个旋转运动的合成，实现工作台的微量进给控制。

技术领域

本发明涉及精密加工技术领域，属于超精密数控机床及高端机电装备超精密运动控制领域技术，具体涉及一种大行程高精度微量控制伺服进给系统。

背景技术

精密与超精密加工技术已经成为了国防与高新技术发展的技术支撑，随着产品的更新换代，许多高科技产品对零部件的加工精度要求越来越高，因此对精密和超精密机床的性能指标要求也在逐渐提高。然而,这种高精度运动控制的关键技术瓶颈之一是如何在加工过程中使工具或工件得到准确、稳定可靠地实现微量进给控制。

由于低速爬行现象的影响，常规的机电传动系统已经不再适用，当前实现微量位移控制的策略主要是依据智能材料的物理属性，如磁致伸缩、电致伸缩、热致伸缩以及机械力微量变形等原理获得微微量位移的。与滚珠丝杠副相比，滑动丝杠副加工简单、制造成本低，但由于丝杠和螺母之间无滚珠存在，丝杠和螺母之间的接触为面接触，摩擦力大，一般多用于低速场合，当速度过低时，滑动丝杠副因摩擦力大导致的低速爬行现象更加明显，严重制约了滑动丝杠副在高精密加工中的应用。

发明内容

本发明提供一种应用在滑动丝杠上的大行程微量运动控制伺服进给系统及其实现方法，提出了差速双驱动滑动丝杠高精度微量进给伺服系统，实现超精密、高精度加工中的精确微位移控制。可广泛用于各种高端精密数控装备和高精度运动控制下的精确定位、跟踪及检测等场。

本发明采用的技术方案如下：

一种大行程高精度微量控制伺服进给系统，包括第一伺服电机、第二伺服电机、滑动丝杠副、位移检测装置、位置反馈模块、CNC运动控制器、位移传感器和PC机；

其中第一伺服电机安装在滑动丝杠副的丝杠的一端，驱动所述的丝杠做旋转运动，第二伺服电机采用空心轴直驱电机，所述空心轴直驱电机套装在所述的丝杠上与滑动丝杠副的螺母相连，驱动所述的螺母做旋转运动，第一伺服电机、第二伺服电机各自通过一套伺服驱动系统驱动；

工作台通过螺母轴承座固定安装在所述的滑动丝杠副的螺母轴承上，所述的位移检测装置检测工作台的位移，且将检测的位移信号发送给位置反馈模块；所述的位置反馈模块将信号反馈到CNC运动控制器中；所述CNC运动控制器，根据PC机给定运动要求，按照设定的算法分配使第一伺服电机、第二伺服电机的运动的指令给两个电机的伺服驱动系统；通过所述滑动丝杠和螺母两个旋转运动的合成，实现工作台的微量进给控制。

作为进一步的技术方案，所述的滑动丝杠副是螺母驱动型结构，包括丝杠、螺母、螺母轴承部件；螺母与所述的丝杠配合，螺母轴承部件的内圈为丝杠螺母，外圈为连接法兰，所述连接法兰端面设有安装螺纹孔，所述连接法兰与螺母轴承座固定安装。

作为进一步的技术方案，螺母轴承部件内两列滚珠为背对背安装，可使螺母轴承既能承受轴向力又能承受径向力；所述滑动丝杠螺母的端面设有均布的螺孔，通过螺栓与空心轴直驱电机的输出轴相连。

作为进一步的技术方案，所述第二伺服电机固联在所述工作台支承座上，通过第二伺服电机传动和所述丝杠螺母副螺旋传动，实现所述工作台的直线移动。