c6140臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)(進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分計(jì)算)-資料下載頁
2025-06-29 18:07本頁面
【正文】 ；齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： ； ；電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小可忽略，因此轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：(3) 所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算；；；所以，快速空載啟動(dòng)所需轉(zhuǎn)矩：切削時(shí)需力矩： 快速進(jìn)給時(shí)所需力矩：。從上計(jì)算可，最大轉(zhuǎn)矩發(fā)生在快速進(jìn)給啟動(dòng)時(shí)：：數(shù)控機(jī)床根據(jù)定位精度的要求通常選用15級精度的滾珠絲杠，15級：項(xiàng)目符號有效行程lm/mm精度等級12345 目標(biāo)行程公差ep＜31568121623315~40079131825400~500810152027500~630911162230行程變動(dòng)量公差Vmp＜31568121623315~40068121725400~500710131926500~630711142129任意300mm內(nèi)行程變動(dòng)量V300p681216232πrad內(nèi)行程變動(dòng)量V2πp45678滾珠絲杠副的軸向間隙，是指負(fù)載時(shí)滾珠與滾道型面接觸的彈性變形所引起的螺母位移量和螺母原有間隙的總和。滾珠絲杠副的軸向間隙直接影響其傳動(dòng)剛度和傳動(dòng)精度，尤其是反向傳動(dòng)精度。因此，滾珠絲杠副除了對本身單一方面的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)精度有要求外，對其軸向間隙也有嚴(yán)格的要求。滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊，通常采用雙螺母預(yù)緊方式，其結(jié)構(gòu)型式有三種。基本原理是使兩個(gè)螺母間產(chǎn)生軸向位移，以達(dá)到消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力的目的。（1）墊片調(diào)隙式 。是通過改變墊片的厚度，使螺母產(chǎn)生軸向位移。這種結(jié)構(gòu)簡單可靠、剛性好，但調(diào)整費(fèi)時(shí)，且不能在工作中隨意調(diào)整。 雙螺母墊片式結(jié)構(gòu)圖（2）雙螺母調(diào)隙式 圖3—6所示為利用螺帽來實(shí)現(xiàn)預(yù)緊的結(jié)構(gòu)，兩個(gè)螺母以平鍵與外套相聯(lián)，鍵可限制螺母在外套內(nèi)移動(dòng)，其中右邊的一個(gè)螺母外伸部分有螺紋。用兩個(gè)鎖緊螺帽2能使螺母相對絲杠作軸向移動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)既緊湊，工作又可靠，調(diào)整也方便，故應(yīng)用較廣。但調(diào)整位移量不易精確控制。這種結(jié)構(gòu)既緊湊，工作又可靠，調(diào)整也方便，幫應(yīng)用較廣。但調(diào)整位移量不易精確控制，因此，預(yù)緊力也不能準(zhǔn)確控制。 雙螺母帽式結(jié)構(gòu)圖 雙螺母齒差式結(jié)構(gòu)圖（3）齒差調(diào)隙式 。在兩個(gè)螺母的凸緣上分別有齒數(shù)為ZZ2的齒輪，而且ZZ2與相應(yīng)的內(nèi)齒圈相嚙合。內(nèi)齒圈緊固在螺母座上，預(yù)緊時(shí)脫開內(nèi)齒圈，使兩個(gè)螺母同向轉(zhuǎn)過相同的齒數(shù)，然后再合上內(nèi)齒圈。兩螺線的軸向相對位置發(fā)生變化從而實(shí)現(xiàn)間隙的調(diào)整和施加預(yù)緊力。如果其中一個(gè)螺母轉(zhuǎn)過n個(gè)齒時(shí)則其軸向位移量為（Ph為絲杠導(dǎo)程，Z1為齒輪齒數(shù)）。如兩齒輪沿同方向各轉(zhuǎn)過n個(gè)齒時(shí)，其兩螺母間相對軸向位移量（Z2為另一齒輪齒數(shù)）或。例如：當(dāng)n=1，Z1=99，Z2=100，,即兩個(gè)螺母在軸向產(chǎn)生1的位移。這種調(diào)整方式的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但調(diào)整準(zhǔn)確可靠，精度較高。除上述三種雙螺母加預(yù)緊力的方式外，還有單螺母變導(dǎo)程自預(yù)緊和單螺母鋼球過盈預(yù)緊方式。為了保證步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)性能，要特別考慮負(fù)載慣性矩。當(dāng)所帶負(fù)載的慣性矩增大時(shí)，由于步進(jìn)電機(jī)是按電磁鐵吸力原理來動(dòng)作，所以當(dāng)慣性矩增大到某一值時(shí)，就會(huì)使步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生擅動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生啟動(dòng)不良效果，所以，使用步進(jìn)電機(jī)時(shí)盡量選小的負(fù)載。在本次設(shè)計(jì)過程中我們采用減速齒輪來聯(lián)結(jié)滾珠絲杠和步進(jìn)電機(jī)，以達(dá)到改變慣性矩的目的。同時(shí)，應(yīng)該盡可能地消除配對齒輪之間的間隙，否則就會(huì)產(chǎn)生使運(yùn)動(dòng)滯后的指示信號的誤差，對加工件的精度就會(huì)產(chǎn)生很大的影響。（1）減少或消除空程的必要性數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)精度，除了機(jī)床的幾何精度、絲桿精度影響外，又受其本身因素的影響，產(chǎn)生滯后現(xiàn)象而引起的間隙誤差。在這次設(shè)計(jì)改造過程中只能采用開環(huán)系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)不能對車床的誤差進(jìn)行修改，所以只能通過機(jī)械的方式對其各部分傳動(dòng)誤差進(jìn)行修改。（2） 消除方法本次設(shè)計(jì)采用雙片齒輪來達(dá)到消隙的目的，通常將一對齒輪的從動(dòng)齒制成兩片，其中一片固定在軸上，兩片之間裝有彈簧，彈簧力使兩片齒輪的齒廓分別與主動(dòng)齒輪的齒廓貼緊，從而完全消除了齒側(cè)間隙。臥式車床數(shù)控化改造應(yīng)將原車床的普通手動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架替換成自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架由數(shù)控系統(tǒng)控制，效率高，工藝性能可靠。根據(jù)所加工零件的工藝要求及車床控制方式確定自動(dòng)刀架的刀位數(shù)和刀架類型。數(shù)控車床的刀架是車床的重要組成部分。刀架用于夾持切削用的刀具，在一定程度上，刀架的結(jié)構(gòu)和性能體現(xiàn)了車床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)水平，所以有如下要求：(1)轉(zhuǎn)位準(zhǔn)確可靠，工作平穩(wěn)安全；(2)按最短線路就近選擇，轉(zhuǎn)位時(shí)間短；(3)重復(fù)定位精度高；(4)防水、防屑，密封性能優(yōu)良；(5)夾緊剛性高，適宜重負(fù)荷切削。當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀信號后，刀架控制器中繼電器動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)渦輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)螺桿升降機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)使上刀架上升,當(dāng)上刀架上升到一定高度時(shí)，離合轉(zhuǎn)盤起作用，帶動(dòng)上刀體旋轉(zhuǎn)。刀架上端的發(fā)信盤中對應(yīng)每個(gè)刀位都安裝一個(gè)霍爾傳感器元件，當(dāng)(1電動(dòng)機(jī)；2固定安裝絲杠；3安全離合器；4刀架)上刀體旋轉(zhuǎn)到某一刀位時(shí)，該刀架上霍爾元件輸出高電平。在上刀體旋轉(zhuǎn)過程中，發(fā)信盤不斷的向數(shù)控系統(tǒng)反饋刀位信號。數(shù)控系統(tǒng)將反饋刀位信號與指令刀位信號相比較，當(dāng)兩信號相同時(shí)，說明上刀體已旋轉(zhuǎn)到所選刀位。此時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)立即控制刀架控制繼電器使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，活動(dòng)銷反靠在反靠盤上初定位。在活動(dòng)銷反靠作用下，螺桿帶動(dòng)上刀體下降，直至齒牙盤嚙合，完成精定位，并通過渦輪蝸桿鎖緊螺母，使刀架緊固。向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出轉(zhuǎn)位完成信號，切斷電源，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，完成選刀過程。參考文獻(xiàn)[1] 林宋主編.《現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床》.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.[2] 方鍵主編.《機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.[3] 濮良貴主編.《機(jī)械設(shè)計(jì)》.北京：高等教育出版社，2001.[4] 李洪.《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1999.[5] 張俊生.《金屬切削機(jī)床與數(shù)控機(jī)床》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.[6] 熊光華.《數(shù)控機(jī)床》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20
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