普通型車床縱向進給系統(tǒng)數(shù)控升級設計說明(編輯修改稿)
2025-05-05 23:50 本頁面
【文章內容簡介】 擇 對于數(shù)控機車的齒輪傳動，應采用設計、結構和工藝均較簡單，而且易獲得高精度的平行軸漸開線圓柱齒輪傳動。 通常，齒輪傳動鏈的傳動級數(shù)少一些較好，因為可以減少零部件的數(shù)目，簡化傳動鏈的結構，并且可以提高傳動精度，減少空程誤差，有利于提高傳動效率。故，在此選用漸開線圓柱斜齒輪單級傳動。一般模數(shù)取m=1~2，數(shù)控車取m=2.齒輪寬b=(3~6)mm為了消除齒側隙，寬度可加大到(6~10)mm. 所以：Z1=20 Z2=100d1=mZ1 d2=mZ1=220=40(mm) =2100=200(mm)da1=d1+2m=40+22 da2=d2+2m=200+22=44(mm) =204(mm)df1= df2== ==39(mm) =199(mm)b1=(6~10)m b2=(6~10)m取b1=16(mm) 取b2=14(mm)三、步進電動機的計算和選擇轉動慣量的計算⑴齒輪、軸、絲杠等圓柱體慣量計算M——圓柱體質量(kg)D——圓柱體直徑(cm)L——圓柱體長度或圓度(cm)滾珠絲杠的轉動慣量為：齒輪的轉動慣量為：（2）拖板運動慣量轉換到電動機軸上的轉動慣量v——工作臺移動速度(cm/min)n——絲杠轉速(r/min)G——工作臺質量(N)g——重力加速度()Lo——絲杠導程(cm)（3）傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總的轉動慣量 因為JL4Jm=4=cm2，所以該電機不合適，改選100BF004電機。Θb=, i=6/(360)=Z1=20, d1=40mm, Z2=iZ1=25, d2=50mm.Jz1=44103=, Jz2=.JL=, Jm=. JL4Jm.電機力矩的計算主要考慮快速空載起動時所需力矩M起，和最大切削負載時所需力矩 M切 1）空載起動時折算到電機軸上的加速力矩Mamax J——傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總等效轉動慣量()nmax——電機最大轉速(r/min)ta——運動部件從停止起動加速到最大速度所需時間(s)Vmax——運動部件最大快進速度(mm/min)運動部件最大快進速度Vmax=(m/min)=2400(mm/min)則電機的最大轉速為：電機從靜止加速到最大轉速需要30ms，空載起動時折算到電機軸上的加速力矩Mamax2）摩擦力矩 MfFo——導軌的摩擦力(N)Fz——垂直方向的切削力(N)G——運動部件的總重量(N)f——導軌摩擦系數(shù)i——齒輪降速比i=η——傳動鏈總效率，一般取η=~,取η=導軌的摩擦力 垂直方向的切削力Fy=2144(N), 導軌摩擦系數(shù)f‘=3）附加摩擦力矩 M0Fpo——滾珠絲杠預加負載（N），一般取進給率引力的1/3 , η0滾珠絲杠未預緊時的傳動效率，一般取η0≥, 由前面算得η0=。附加摩擦力矩 4）折算到電機軸上的切削負載力矩 Mt=Ft——進給方向最大切削力(N) 步進電機的選擇⑴首先根據最大靜態(tài)轉矩Mjmax初選電機型號 ML=Mo+Mt+Mf+Mamax=128+239++=461Nmm=查表得：, 因為ML=*=，所以該電機不合適，改選150BF002電機。一、 減速比的確定減速比為： i==σp——脈沖當量(mm/步)Lo——滾珠絲杠的基本導程(mm)α——步進電機的步距角由系統(tǒng)的定位精度要求可確定系統(tǒng)的脈沖當量為： σp =初選三相異步電動機的型號為150BF002,采用三相六拍工作方式，步距角為 α=。i===二、齒輪傳動比的確定傳動鏈的級數(shù)和各級傳動比的選擇 對于數(shù)控機車的齒輪傳動，應采用設計、結構和工藝均較簡單，而且易獲得高精度的平行軸漸開線圓柱齒輪傳動。 通常，齒輪傳動鏈的傳動級數(shù)少一些較好，因為可以減少零部件的數(shù)目，簡化傳動鏈的結構，并且可以提高傳動精度，減少空程誤差，有利于提高傳動效率。故，在此選用漸開線圓柱斜齒輪單級傳動。一般模數(shù)取m=1~2，數(shù)控車取m=2.齒輪寬b=(3~6)mm為了消除齒側隙，寬度可加大到(6~10)mm. 所以：Z1=36 Z2=60d1=mZ1 d2=mZ1=236=72(mm) =260=120(mm)da1=d1+2m=72+22 da2=d2+2m=120+22=76(mm) =124(mm)df1= df2== ==67(mm) =115(mm)b1=(6~12)mm b2=(6~12)mm取b1=12(mm) 取b2=8(mm)減少或消除空程誤差的方法 對斜齒圓柱齒輪采用軸向墊片調整法,修正或改變軸向調整墊片的厚度以減少側隙,但不能自動補償齒隙。三、步進電動機的計算和選擇轉動慣量的計算⑴齒輪、軸、絲杠等圓柱體慣量計算M——圓柱體質量(kg)D——圓柱體直徑(cm)L——圓柱體長度或圓度(cm)滾珠絲杠的轉動慣量為：齒輪的轉動慣量為：（2）拖板運動慣量轉換到電動機軸上的轉動慣量v——工作臺移動速度(cm/min)n——絲杠轉速(r/min)G——工作臺質量(N)g——重力加速度()Lo——絲杠導程(cm)（3）傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總的轉動慣量 電機力矩的計算主要考慮快速空載起動時所需力矩M起，和最大切削負載時所需力矩 M切 1）空載起動時折算到電機軸上的加速力矩Mamax J——傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總等效轉動慣量()nmax——電機最大轉速(r/min)ta——運動部件從停止起動加速到最大速度所需時間(s)Vmax——運動部件最大快進速度(mm/min)運動部件最大快進速度Vmax=(m/min)=2400(mm/min)則電機的最大轉速為：電機從靜止加速到最大轉速需要30ms，空載起動時折算到電機軸上的加速力矩Mamax則電機軸上的總等效轉動慣量JΣ=JL+J電機=+=( )2）摩擦力矩 MfFo——導軌的摩擦力(N)Fz——垂直方向的切削力(N)G——運動部件的總重量(N)f——導軌摩擦系數(shù)i——齒輪降速比i=η——傳動鏈總效率，一般取η=~,取η=導軌的摩擦力 垂直方向的切削力Fy=2144(N), 導軌摩擦系數(shù)f‘=3）附加摩擦力矩 M0Fpo——滾珠絲杠預加負載（N），一般取進給率引力的1/3 , η0滾珠絲杠未預緊時的傳動效率，一般取η0≥, 由前面算得η0=。附加摩擦力矩 4）折算到電機軸上的切削負載力矩 Mt=Ft——進給方向最大切削力(N) 快速空載起動時所需力矩 =++=()最大切削負載時所需力矩 =++=()步進電機的選擇⑴首先根據最大靜態(tài)轉矩Mjmax初選電機型號 步進電機的起動轉矩Mp=max[M起 M切]=()電機的啟動力矩與最大靜態(tài)轉矩之間具有下列關系：λ=選擇三相六拍步進電機，其λ=則：最大靜態(tài)轉矩 Mjmax===()預選型號為150BF002的步進電機的最大靜態(tài)轉矩為Mjmax=1372（）,其值大于求得的最大靜態(tài)轉矩，故所選電機的最大靜態(tài)轉矩能滿足要求。⑵計算電機工作頻率1） 最大空載起動頻率 fk= Vmax——運動部件最大快速進給速度(m/min)運動部件的最大快速進給速度Vmax=(m/min)則 fk==4000(step/s)fkfmax=8000(step/s),滿足要求.2)切削時的最大工作頻率Vs——最大切削進給速度(m/min)δp——脈沖當量(mm/step)最大切削進給速度Vs=Vmax==(m/min)則 fc==500(step/s)⑶校核步進電機1) 校核步進電機轉矩和慣量的匹配條件為了使步進電機具有良好的起動能力及較快的響速度，通常推薦傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的負載轉矩ML==()故所選步進電機具有良好的起動能力及較快的響速度。2) 校核起動轉矩頻率特性和運行轉矩頻率特性根據計算出的最大空載起動頻率和切削時最大工作頻率分別查出在此頻率下電機不失步是所允許的最大力
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