提高数控机床的运动精度和定位精度措施之一——减少运动件的摩擦和消除传动间隙

数控机床的运动精度和定位精度不仅受到机床零部件的加工精度、装配精度、刚度及热变形的影响，而且与运动件的摩擦特性有关。

数控机床工作台(或拖板)的位移量是以脉冲当量作为它的最小单位，通常要求既能以高速又能以极低的速度运动。为了使工作台能对数控装置的指令作出准确的响应，就必须采取相应的措施。

目前使用的滑动导轨、滚动导轨和静压导轨在摩擦阻尼特性方面存在着明显的差别。它们的摩擦力和运动速度的关系如图2—7所示。对于一般滑动导轨(图7—9a)，如果启动时作用力克服不了数值较大的静摩擦力，这时被传动的工作台并不能立即运动，作用力只能使一连串的传动元件(如步进电机、齿轮、丝杠及螺母等)产生弹性变形，并储存了能量。当作用力超过静摩擦力时，弹性变形恢复，使工作台突然向前运动。这时由静摩擦力变为动摩擦力，其数值就明显减小，使工作台产生加速运动。由于工作台的惯性，使它冲过了平衡点而使工作台偏离了给定的位置。由图7—9b、图7—9c可见，由于滚动导轨和静压导轨的静摩擦力较小，而且很接近于动摩擦力，加上润滑油的作用，使它们的摩擦力随着速度的提高而增大，这就有效地避免了人们十分关心的所谓“低速爬行”，从而提高了定位精度和运动平稳性。因此数控机床普遍采用滚动导轨和静压导轨。

滚动导轨块是近三十年发展起来的新型支承元件。由标准导轨块构成的滚动导轨效率高、灵敏性好、寿命长、润滑简单及装拆方便等优点，因此广泛应用于数控机床及其他机械。

由于滚动导轨和静压导轨降低了摩擦力，相应地减小了进给系统所需要的驱动扭矩，因此可以使用较小功率的驱动电动机。在轮廓控制系统中，由于减小了电动机尺寸和惯性矩，这就显著地改善了系统的动态特性。

在点位直线或轮廓控制的数控机床上加工零件时，它经常受到变化的切削力，如果传动装置有间隙或刚性不足，则过小的摩擦阻力反而是有害的，因为它将会产生振动。针对这一情况，除了提高传动刚度之外，还可以采用滑动—滚动混合导轨，以改善系统的阻尼特性。

除了滚动导轨和静压导轨以外，近二十多年来广泛采用了由聚四氟乙烯制成的贴塑导轨，它具有更为良好的摩擦特性、耐磨性和吸振作用。

在进给系统中用滚珠丝杠代替滑动丝杠也可以收到同样的效果，目前数控机床几乎无一例外地采用了滚珠丝杠传动。

数控机床(尤其是开环系统的数控机床)的加工精度在很大程度上取决于进给传动链的精度。除了减少传动齿轮和滚珠丝杠的加工误差之外，另一个重要措施是采用无间隙传动副，用同步带传动代替齿轮已成为一种趋势。对于滚珠丝杠螺距的累积误差，通常采用脉冲补偿装置进行螺距精度补偿。