摘 要：文中介紹了伺服系統(tǒng)在軸承磨床上的應(yīng)用、原理、結(jié)構(gòu)、優(yōu)點(diǎn)，以及在軸承磨床使用中所能達(dá)到的精度、應(yīng)用前景． 關(guān)鍵詞：伺服系統(tǒng)；伺服電機(jī)；精度；進(jìn)給系統(tǒng) Abstract：The paper introduces the 印plieation，theory，structure and characteristic of serve system in bearinggrinder．It also describes the precision that bearing grinder can be reached and the future once the serve system is used． Key words：serve system；serve motor；precision；feeding system 　　隨著社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，軸承作為標(biāo)準(zhǔn)化的精密基礎(chǔ)件，用戶對(duì)其精度要求、噪音值要求和振動(dòng)值要求都很高．以前，軸承磨床上應(yīng)用的進(jìn)級(jí)系統(tǒng)是步進(jìn)電機(jī)、凸輪杠桿機(jī)構(gòu)，其進(jìn)給精度最高只能達(dá)到2um，有的甚至還達(dá)不到2um．這樣的結(jié)構(gòu)越來越不能適應(yīng)用戶的要求，而應(yīng)用伺服系統(tǒng)后的軸承磨床進(jìn)給精度很輕松就能達(dá)到0．5um，如果增加光柵定位機(jī)構(gòu)，甚至可以達(dá)到0．05um．因此，在現(xiàn)行的軸承磨床上使用伺服系統(tǒng)是必要的。 1 伺服系統(tǒng)的含義 　　“伺服”是一個(gè)外來詞，在英語中是“仆人”的意思．我們?cè)谕ǔＧ闆r下對(duì)其具體的定義是： 　　1）按所接受的指令要求的位置進(jìn)行定位． 　　2）按所接受的指令要求的速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)． 　　這就是我們通常所說的伺服系統(tǒng)．這樣的定義是根據(jù)其具體應(yīng)用環(huán)境的要求來進(jìn)行確定的，軸承磨床的進(jìn)給系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境就是既有定位方面的要求，又有運(yùn)動(dòng)速度方面的要求． 2 伺服系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu) 　　在軸承磨床上常用的伺服系統(tǒng)有兩種形式： 　　1）間接聯(lián)接式．伺服電機(jī)一減速器一同步帶輪一滾珠絲杠．用這種聯(lián)接方式其裝配和維修都稍微復(fù)雜，適用于定位精度要求不高的場(chǎng)合． 　　2）直接聯(lián)接式．伺服電機(jī)一聯(lián)軸器一滾珠絲杠，如圖所示（見圖1）．這種聯(lián)接方式裝配簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，　　維修便利，適用于空問位置較小，定位精度要求較高的情況．下面簡(jiǎn)述一下直接聯(lián)接式伺服系統(tǒng)的工作原理：伺服電機(jī)l2接受編碼器l3的指令旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)聯(lián)軸器1、滾珠絲杠6旋轉(zhuǎn)，滾珠絲杠的螺矩為S．因?yàn)槁?lián)軸器同時(shí)聯(lián)接了伺服電機(jī)和滾珠絲杠的軸端，且聯(lián)軸器本身無任何問隙，也無空回，所以伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)1周，滾珠絲杠也同樣旋轉(zhuǎn)1周，而工作臺(tái)拖板8與絲杠螺母座7是連接在一起的．因此，伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)l周，工作臺(tái)拖板在直線方向上運(yùn)動(dòng)的距離為滾珠絲杠的導(dǎo)程． 　　用在軸承磨床中的伺服系統(tǒng)要求工作臺(tái)拖板的定位精度至少為lum，那么，如何來實(shí)現(xiàn)這么高的定位精度呢? 　　一對(duì)角接觸球軸承11背靠背安裝，內(nèi)隔套9和外隔套l0需經(jīng)過精密研磨，鎖緊螺母3壓緊壓套4，鎖緊后不允許軸承有任何軸向竄動(dòng)．因?yàn)檫x用的是6 接觸角的絲杠專用軸承，可以承受較大的軸向載荷，所以右面的一套軸承可以完全承受磨削力及來自拖板的作用于軸線方向上的合載荷．聯(lián)接座固定于床身上，工作臺(tái)拖板與床身之間有直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，可以完全保證拖板運(yùn)動(dòng)時(shí)有足夠的剛性和很高的運(yùn)動(dòng)精度．用在軸承磨床中的伺服系統(tǒng)通常是第二種形式，因其符合用戶的實(shí)際要求． 3 伺服電機(jī)的優(yōu)點(diǎn) 　　1）旋轉(zhuǎn)速度高，進(jìn)給速度快．如圖所示的伺服系統(tǒng)中的小功率伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速通常在1000r／min～3000r／min． 之間，選用的滾珠絲杠是GD4005—3一P3，即絲杠直徑φ40mm，導(dǎo)程S：5mm，精度等級(jí)為P3級(jí)，運(yùn)動(dòng)速度為25mm／s．若選用3000r／min轉(zhuǎn)速，運(yùn)動(dòng)速度可以達(dá)到50rmn／s．為了減少單件軸承磨削時(shí)間，軸承磨床中有跳進(jìn)要求，要求在0．5s的時(shí)間內(nèi)，走完10mm的距離，即運(yùn)動(dòng)速度為20m／s．這樣高的運(yùn)動(dòng)速度完全可以滿足快跳的要求． 　　2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便．傳動(dòng)系統(tǒng)若出現(xiàn)故障，只需要擰下安裝伺服電機(jī)的四個(gè)螺釘，即可拿掉伺服電機(jī)，然后來維修傳動(dòng)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化到只有聯(lián)軸器一兩套角接觸球軸承一滾珠絲杠．實(shí)際上，這樣的一套傳動(dòng)系統(tǒng)一旦安裝完畢，精度保持性極佳，可以長(zhǎng)時(shí)間地保持機(jī)床的進(jìn)給精度． 　　3）精度定位性好．在安裝狀況良好、潤(rùn)滑良好的情況下，現(xiàn)在的傳動(dòng)系統(tǒng)可以達(dá)到0．5um的定位精度． 　　4）編碼方便．通過編碼器，直接與驅(qū)動(dòng)模塊連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)控化更加方便、快捷．編碼器可以準(zhǔn)確地記憶傳動(dòng)的速度和位置，在機(jī)床的整個(gè)運(yùn)行過程中，可以保證進(jìn)給的每一步都有記憶． 　　5）有過載保護(hù)．伺服電機(jī)本身具有載保護(hù)裝置，一旦負(fù)載過大，電流過大，伺服電機(jī)會(huì)自動(dòng)報(bào)警停機(jī)，可以有效地保證伺服電機(jī)這一精密部件的安全性． 　　伺服系統(tǒng)具有這么多的優(yōu)點(diǎn)，而目這些又是步進(jìn)電機(jī)所不具有的．尤其是對(duì)于采用定程磨削的軸承磨床，具有0．5um的定位精度，意味著軸承套圈成品尺寸散差在O．5um以內(nèi)，裝配軸承時(shí)，不再需要選配，大大節(jié)約了軸承的裝配效率，減少了管理費(fèi)用，降低了生產(chǎn)成本．所以，伺服系統(tǒng)必將越來越受到人們的偏愛． 4 與步進(jìn)電機(jī)、凸輪杠桿結(jié)構(gòu)的比較 　　1）結(jié)構(gòu)的比較．伺服系統(tǒng)裝配簡(jiǎn)單，維修方便，傳動(dòng)行程大．步進(jìn)電機(jī)、凸輪杠桿結(jié)構(gòu)安裝繁瑣，受凸輪升程的限制，傳動(dòng)行程小，還需要液壓頂緊油缸來跟蹤定位，受油缸定位精度的影響大，定位精度也只有2um，限制了精度的進(jìn)一步提高．而伺服系統(tǒng)的進(jìn)給精度可以達(dá)到0．5um． 　　2）對(duì)磨削品精度的比較．磨削品的精度受重復(fù)定位精度的影響很大，而步進(jìn)電機(jī)、凸輪杠桿結(jié)構(gòu)中凸輪表面硬度、撞塊表面硬度的不確定性，以及液壓系統(tǒng)油缸定位精度的不確定性，都影響磨削工件的尺寸精度．而伺服系統(tǒng)不存在這樣的問題． 　　3）成本的比較．伺服系統(tǒng)的成本比步進(jìn)電機(jī)、凸輪杠桿結(jié)構(gòu)約高出一萬元．但考慮到其操作簡(jiǎn)單，維修便利，增加了機(jī)床的穩(wěn)定性，降低了生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn)，雖然機(jī)床成本有所上升，但用戶是愿意接受的． 　　伺服系統(tǒng)作為高精度的進(jìn)給系統(tǒng)，在軸承磨床上的應(yīng)用已引起軸承磨削的一場(chǎng)革命．實(shí)踐會(huì)進(jìn)一步證明伺服系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用會(huì)帶來制造業(yè)的巨大變革． 參考文獻(xiàn)： [1]編者．機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二冊(cè)）[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1980． [2]編者．Σ系列SGM／SGDB伺服電機(jī)用戶手冊(cè)[M]．日本：安川電機(jī)株式會(huì)社出版社，1997．