1.进给系统的基本要求

进给系统的精度、灵敏度、稳定性直接影响数控机床的定位和轮廓加工精度。从系统控制的角度看，决定进给系统性能的主要因素有系统的刚度、惯量、精度和动特性等。传动系统的刚度和惯量，直接影响到进给系统的切削能力和加减速性能；稳定性和灵敏度；传动部件的精度与系统的动态特性，决定了机床的轮廓加工和定位精度，在闭环控制系统中还影响系统的稳定性。

进给系统的刚度和惯量主要决定于机械传动系统的结构设计；进给与部件的加工制造、配套件质量有关；传动系统的间隙、摩擦死区等非线性因素，是影响系统精度和动态稳定性的主要原因。因此，数控机床对进给传动系统的要求主要包括如下几点。

（1）刚度高

数控机床的直线运动轴的定位精度和分辨率一般都要达到微米级，回转运动轴的定位精度和分辨率要达到角秒级，加上系统的加减速时间短、起制动转矩大，如果传动部件的刚度不足，必然会产生弹性变形，影响系统的加工精度、稳定性和快速性。加大滚珠丝杠的直径，对丝杠螺母副、支承部件进行预紧，对丝杠进行预拉伸等，都是提高传动系统刚度的有效措施。

（2）惯量小

当驱动电动机的加减速转矩不变时，进给系统的惯量直接决定了系统的加速度。数控机床是一种高效加工设备，它对进给系统的快速性要求较高，特别对于高速加工机床，为了在有限的行程内，使得运动轴达到每分钟数十米、甚至上百米的高速，进给系统的加减速需要达到或超过1g（9.8m/s²），因此，在满足系统刚度的前提下，其传动部件应尽可能减轻重量、缩小直径，以降低惯量、提高快速性。

（3）无间隙

传动部件的间隙是进给系统的主要非线性环节，它不但直接影响系统的定位精度，而且还影响系统的动态稳定性，因此，必须采取有效措施以消除传动系统的间隙。齿轮副、蜗轮蜗杆副的消隙，滚珠丝杠螺母副和支承轴承的预紧等都是消除传动系统间隙的常用措施。但是，需要注意的是：大多数传动部件的消隙措施都会增加系统的摩擦阻力、引起发热、甚至影响传动部件的使用寿命，故需要综合考虑各种因素，尽可能在不过多影响系统性能的前提下，使间隙降到最小值。

（4）低摩擦

进给系统的摩擦阻力不但会降低传动效率、导致发热；且还直接影响系统快速性。此外，由于动、静摩擦系数的变化，可能会导致传动部件的弹性变形而产生非线性的摩擦死区，从而影响系统的加工、定位精度，甚至引起低速爬行和动态不稳定。采用滚珠丝杠螺母副、静压丝杠螺母副、直线滚动导轨、静压导轨和塑料导轨等高效、低摩擦、高灵敏传动部件，可大大减少系统摩擦阻力，提高运动精度，避免低速爬行。

2.进给传动的基本形式

数控机床的进给运动可分为直线运动和圆周运动两类。实现直线进给运动主要有丝杠螺母副（通常为滚珠丝杠或静压丝杠）、齿轮/齿条副，以便将伺服电动机的旋转运动变成机床所需要的直线运动；在高速加工机床上，有时还可以采用直线电动机直接驱动。为了提高回转轴精度，数控机床的圆周进给运动一般都通过传统的蜗轮/蜗杆副实现，在高速加工机床上，有时还可以采用转台直接驱动电动机驱动。(www.daowen.com)

（1）滚珠丝杠螺母副

滚珠丝杠螺母副具有摩擦损耗低、传动效率高、动/静摩擦变化小、不易低速爬行及使用寿命长、精度保持性好等一系列优点，并可通过丝杠螺母的预紧消除间隙、提高传动刚度，因此，在数控机床上得到了极为广泛应用，它是目前中、小型数控机床最常见的传动形式。

滚珠丝杠螺母副具有运动的可逆性，传动系统不能自锁，它一方面能将旋转运动转换为直线运动，反过来也可能将直线运动转换为旋转运动，因此，当用于受重力作用的垂直进给轴时，进给系统必须安装制动器和重力平衡装置。此外，为了防止安装、使用时的螺母脱离丝杠滚道，机床还必须有超程保护。

（2）静压丝杠螺母副

静压丝杠螺母副可通过油压，在丝杠和螺母的接触面产生一层一定厚度、且有一定刚度的压力油膜，使丝杠和螺母由边界摩擦变为液体摩擦，通过油膜推动螺母移动。

静压丝杠螺母的摩擦系数仅为滚珠丝杠的1/10，其灵敏更高、间隙更小；同时，由于油膜层还具有吸振性，油液的流动散热效果，因此，其运动更平稳、热变形更小；此外，介于螺母与丝杠间的油膜层对丝杠的加工误差有“均化”作用，可以部分补偿丝杠本身的制造误差，提高传动系统的精度。静压丝杠螺母副的成本高，而且还需要配套高清洁度、高可靠性的供油系统，因此，多用于高精度加工的磨削类数控机床。

（3）静压蜗杆蜗条副和齿轮齿条副

大型数控机床不宜采用丝杠传动，因长丝杠的制造困难，且容易弯曲下垂，影响传动精度；同时其轴向刚度、扭转刚度也难提高，惯量偏大，因此，需要采用静压蜗杆蜗条副、齿轮齿条副等方式传动。

静压蜗杆蜗条副的工作原理与静压丝杠螺母副基本相同，蜗条实质上是螺母的一部分，蜗杆相当于一根短丝杠，由于蜗条理论上可以无限接长，故可以用于对定位精度、运动速度要求较高的落地式、龙门式等大型数控机床的进给驱动。

齿轮齿条传动一般用于工作行程很长或定位精度要求不高的大、中型数控机床进给传动，例如，龙门式数控火焰切割机床或大型数控镗铣床的进给传动、数控平面或导轨磨床的往复运动工作台的进给传动、数控龙门刨床的进给传动等。齿轮齿条传动具有结构简单、传动比大、刚度好、效率高、进给形式不受限制、安装调试方便等一系列优点，齿条理论上也可无限接长；但它与滚珠丝杠等传动方式相比，其传动不够平稳、定位精度较低，传动结构也不能实现自锁。为了提高传动系统的定位精度，用于数控机床进给传动的齿轮齿条传动系统需要进行“消隙”机构，消除齿轮侧隙。

（4）直线电动机和转台直接驱动

直线电动机和转台直接驱动是近年来发展起来的代表性技术之一，它已经被广泛用于现代高速、高精度机床。利用直线电动机和转台直接驱动电动机驱动直线轴和回转轴，可完全取消传动系统中将旋转运动变为直线运动的环节，从而大大简化机械传动系统的结构，实现所谓的“零传动”。使用直线电动机和转台直接驱动电动机的进给系统，可从根本上消除机械传动对精度、刚度、快速性、稳定性的影响，故可获得比传统进给驱动系统更高的定位精度、速度和加速度。