数控机床双驱动直线进给系统性能测试试验台设计(3)
1.2 国内外的研究现状
1.2.1 国内外双驱动直线进给系统的主要研究方法。
1.2.2 国内外双驱动直线进给系统的研究现状
1.2.3 国内外双驱动直线进给系统的控制研究现状
1.2.3 国内外双丝杠的应用
最早提出双丝杠驱动技术的是日本的森精机公司,并且将这一技术应用到了他们的产品中，使得他们生产的机床能有效控制进给速度，提高了机床精度。随后，日本精工珠式会社(NSK)也开始生产双丝杠驱动的“TW系列”机床，并且由于设计技术的成熟，该系列机床具有极好的口碑。随着技术的进步，国外公司（如德国西门子、法国NUM等）设计的高精度双丝杠驱动直线进给系统都会加上机床同步控制模块，以保证双丝杠的同步性，延长寿命，提高精度。2008年日本东京举行的国际机床展览会上，大限公司展示的龙门式MC快速进给机床的驱动进给系统就采用了2个伺服电机带动丝杠同步驱动，这使得机床进给速度得以提升，大大减少了总加工的时间。
尽管国内学者对双丝杠驱动直线进给系统做了大量研究,但国内双驱动技术的应用依旧停留在起步阶段，在自主设计使用双丝杠驱动直线进给系统的机床时多数参考国外同类型的机床，即使设计出了采用双驱动直线进给系统的机床，也难以做到双丝杠同时驱动。而国外在这方面一直对我国采取技术封锁，多数双驱动的高档机床都限制出口到我国，例如双驱动的代表类机床——多轴联动类龙门机床，就一直属于限制出口我国的高档机床。这也迫使国内多家大型数控机床厂对其进行重点研究，在通过大量的试验与研发后，现阶段国内多家机床厂已经能将双丝杠驱动直线进给系统应用到数控机床中。例如南通科技投资集团有限公司自主研发的MCH63精密数控加工中心，就已经成功应用了重心驱动技术，实现了X、Y、Z三进给轴能同步双驱动的能力。2009年北京第一机床厂在收购了具有世界领先双驱动技术的德国Waldrich Coburg后，就将Waldrich Coburg的双驱动技术应用到超重型XKA2810530数控桥式龙门五轴联动车洗复合机床中，并取得了很好的加工效果。
1.3本文研究内容
本文主要的研究内容为依据双驱动直线进给系统的设计原理与设计方法，对给定的要求的双驱动直线进给系统进行选型与设计，并根据设计完成的双驱动直线进给系统的具体参数，设计相应的双驱动直线进给系统试验台，对试验台进行建模分析，选定合理方案。该试验台用于测量双驱动进给系统的温度，精度以及动态特性等参数。
2 双丝杠进给系统的设计
2.1设计要求
已知工作台最大载重2000kg，外形与加工工况已给定，工作台质量M=2000kg，快速进给速度 为48000mm/min，伺服电机的最高转速 为3000r/min，最大进给行程1000mm，要求使用寿命40000小时，最大切削力为5000N，定位精度为3 。
表2.1 双丝杠驱动直线进给系统设计条件
切削方式 轴向切削力
（N）
法向切削力
（N）
侧向切削力
（N）
进给速度
（ ）
强力切削 4000 2000 2000 2
一般切削 2000 1000 1000 8
快速进给 0 0 0 48
切削方式 轴向切削力
（N）
法向切削力
（N）
侧向切削力
（N）
进给速度 （ ）
根据大连理工大学戴曙的《数控机床进给系统设计》[26-27-28]，王爱玲的《现代数控机床的结构与设计》[29]可知，一个完整的直线进给系统包括了工作台、滚珠丝杠、滚动导轨、伺服电机、滚珠丝杠轴承以及联轴器构成，因此本文将照此顺序完成双驱动直线进给系统的设计。