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ck516立式數(shù)控車床z向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)-在線瀏覽

2024-08-09 19:00本頁面
  

【正文】 際情況,初步選定機(jī)床主要參數(shù)如下:床身上最大回轉(zhuǎn)直徑 mm 800 最大車削直徑 mm 600最大車削高度 mm 600主軸轉(zhuǎn)速范圍(四段無級(jí)) r/min 451000主軸孔前端錐度 mm 120主電機(jī)功率 kw 15X/Z軸伺服電機(jī) (1) 主運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)采用主軸箱與變速箱分離的傳動(dòng)布局。 (2) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)均采用半閉環(huán)伺服控制,因此在X、Z兩個(gè)方向上,進(jìn)給運(yùn)動(dòng)均采用滾珠絲杠螺母副,其動(dòng)力由伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器傳遞。(5) 機(jī)床其它零部件的選擇考慮到生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性,機(jī)床附件如油管、行程開關(guān)等,以及標(biāo)準(zhǔn)件如滾珠絲杠、軸承等均選擇外購形式。設(shè)計(jì)時(shí)要求電機(jī)與絲杠采用柔性連接,電機(jī)選用伺服電機(jī)對(duì)電機(jī)的大小選擇進(jìn)行驗(yàn)證,對(duì)滾珠絲杠直徑及支承形式選擇進(jìn)行強(qiáng)度較核。設(shè)計(jì)應(yīng)遵循先易后難、先局部后全局的規(guī)律,確定設(shè)計(jì)步驟時(shí),應(yīng)把整個(gè)CK516立式數(shù)控車床Z向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)分成若干個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行,待各系統(tǒng)基本合理后再互聯(lián)完成全系統(tǒng)工作。本課題所設(shè)計(jì)的進(jìn)給系統(tǒng)是針對(duì)經(jīng)濟(jì)型中檔數(shù)控車床的,該系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功一旦應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中,將給中小規(guī)模的加工廠輸入新的血液。第2章 縱向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案的確定 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的組成及其原理數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵組成部分。進(jìn)給傳動(dòng)部件一般認(rèn)為是從電機(jī)到工作臺(tái)之間的傳動(dòng)鏈。進(jìn)給傳動(dòng)部件的振動(dòng)會(huì)影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度?,F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床日益向著高速、高效率、高精度方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng),與普通機(jī)床不同。進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的性能在一定程度上決定了數(shù)控系統(tǒng)的性能,決定了數(shù)控機(jī)床的檔次,因此,在數(shù)控技術(shù)發(fā)展的歷程中,進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研制和發(fā)展總是放在首要的位置。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)是一種位置隨動(dòng)與定位系統(tǒng),它的作用是快速、準(zhǔn)確地執(zhí)行由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的運(yùn)動(dòng)命令,精確地控制機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)。開環(huán)伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床中最簡單的伺服系統(tǒng),執(zhí)行元件一般為步進(jìn)電機(jī)。但由于其結(jié)構(gòu)簡單,易于調(diào)整,在精度要求不太高的場合中得到較廣泛的應(yīng)用。閉環(huán)控制系統(tǒng)是采用直線型位置檢測裝置對(duì)數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)位移進(jìn)行直接測量并進(jìn)行反饋控制的位置伺服系統(tǒng)。半閉環(huán)控制系統(tǒng)的檢測裝置有兩種安裝方式:一種是把角位移檢測裝置安裝在絲杠末端;另一種是把角位移檢測裝置安裝在電動(dòng)機(jī)軸端。早期的數(shù)控機(jī)床采用電液伺服驅(qū)動(dòng)的較多,而現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床基本上都采用全電氣伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī):步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將脈沖信號(hào)變換成相應(yīng)的角位移(或線位移)的電磁裝置,是一種特殊的電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移量和輸入脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比,在時(shí)間上與輸入脈沖同步,因此只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)繞組通電的相序,便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動(dòng)方向。在電動(dòng)機(jī)定子上有A、B、C三對(duì)磁極,磁極上繞有線圈,分別稱之為A相、B相和C相,而轉(zhuǎn)子則是一個(gè)帶齒的鐵心,這種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)稱之為三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。直流伺服電動(dòng)機(jī)具有:①穩(wěn)定性好;②轉(zhuǎn)向取決于控制電壓的極性,控制電壓為零時(shí),轉(zhuǎn)子慣性很小,能立即停止; ③響應(yīng)迅速,機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性都是線性的,而且不存在“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象;④控制功率低,損耗小;⑤轉(zhuǎn)矩大;⑥機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性都是線性的,而且不存在“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象等特點(diǎn)。交流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是非線性的,電容移相控制時(shí)非線性更為嚴(yán)重,而且斜率隨控制電壓的變化而變化,這會(huì)給系統(tǒng)的穩(wěn)定和校正帶來困難。從而降低了系統(tǒng)品質(zhì)。除此之外交流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單,維護(hù)方便,運(yùn)行可靠,適宜于不易檢修的場合使用。加在電機(jī)軸上的負(fù)載主要有兩種:負(fù)載扭矩和負(fù)載慣量,其中負(fù)載扭矩包括切削扭矩和摩擦扭矩。加速扭矩應(yīng)考慮負(fù)載慣量和電機(jī)慣量的匹配,同時(shí)還應(yīng)考慮連續(xù)過載時(shí)間在所選電機(jī)的允許范圍內(nèi),負(fù)載快速運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)在電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速之內(nèi)。從上述三種電動(dòng)機(jī)的比較可知,直流伺服電動(dòng)機(jī)是自動(dòng)控制系統(tǒng)中具有很高的優(yōu)越性。脈沖增量插補(bǔ)是行程標(biāo)量插補(bǔ),每次插補(bǔ)結(jié)束產(chǎn)生一個(gè)行程增量,以脈沖的方式輸出。脈沖當(dāng)量是脈沖分配的基本單位,它是衡量數(shù)控機(jī)床加工精度的一個(gè)技術(shù)參數(shù)。根據(jù)機(jī)床精度要求確定脈沖當(dāng)量,縱向:。為此,數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)必須滿足:(1)傳動(dòng)精度高;(2)摩擦阻力??;(3)運(yùn)動(dòng)部件慣量小。在數(shù)控機(jī)床上,將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)裝置一般采用滾珠絲杠螺母副。其特點(diǎn)是:摩擦系數(shù)小,;平穩(wěn)性高;反向間隙??;但是,靜壓絲杠螺母副應(yīng)有一套供油系統(tǒng),而且對(duì)有的清潔度要求高,如果在運(yùn)動(dòng)中供油忽然中斷,將造成不良后果。滾珠絲杠螺母副與電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接的型式主要有三種::具有最大的扭轉(zhuǎn)剛度;傳動(dòng)機(jī)構(gòu)本身無間隙,傳動(dòng)精度高,而且結(jié)構(gòu)簡單,安裝、調(diào)整方便,適用于像中小型號(hào)的數(shù)控車床。 這種調(diào)整方法的優(yōu)點(diǎn)是可以在齒輪的齒厚和周節(jié)變化的情況下,保持齒輪的無間隙嚙合;但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,軸向尺寸大、傳動(dòng)剛度低、傳動(dòng)平穩(wěn)性較差,一般用于精度要求低的機(jī)床中。并且傳動(dòng)不打滑、不需要大的張緊力; 但是在同步齒形傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)材料的要求很高。 進(jìn)給系統(tǒng)的一些其它要求滾珠絲杠副和其他滾動(dòng)摩擦的傳動(dòng)器件一樣,應(yīng)避免硬質(zhì)灰塵或切屑污物進(jìn)入,因此必須裝有防護(hù)裝置。安裝時(shí)將防護(hù)罩的一端連接在滾珠螺母的側(cè)面,另一端固定在滾珠絲杠的支承座上。接觸式的彈性密封圈采用耐油橡膠或尼龍制成,其內(nèi)孔做成與絲杠螺紋滾道相配的形狀;接觸式密封圈的防塵效果好,但由于存在接觸壓力,使摩擦力矩略有增加。工作中應(yīng)避免碰擊防護(hù)裝置,防護(hù)裝置一有損壞應(yīng)及時(shí)更換。 第三章 伺服電動(dòng)機(jī)的具體計(jì)算選擇在第二章初步確定了進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的類型為:直流伺服電動(dòng)機(jī)。伺服電動(dòng)機(jī)的選擇是根據(jù)負(fù)載條件來進(jìn)行的,加在電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載有負(fù)載轉(zhuǎn)距和負(fù)載慣量兩種,負(fù)載轉(zhuǎn)距包括切削轉(zhuǎn)距和摩擦轉(zhuǎn)距。最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)距不得超過電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)距折算到電動(dòng)機(jī)軸上的最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)距。但也不是轉(zhuǎn)子慣量越大越好,因轉(zhuǎn)子慣量越大,總的慣量就越大,加速性能受影響。,轉(zhuǎn)距不得超過電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)距,當(dāng)執(zhí)行部件從靜止?fàn)顟B(tài)加速到最大移動(dòng)速度時(shí),所需要的轉(zhuǎn)距最大。根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)距的計(jì)算,切削轉(zhuǎn)距加上摩擦轉(zhuǎn)距,應(yīng)小于或等于電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)距。在空載時(shí),加速轉(zhuǎn)距應(yīng)等于最大轉(zhuǎn)距減去摩擦轉(zhuǎn)距,其差值等于全部慣量(電動(dòng)機(jī)+負(fù)載慣量)乘于加速度斜率。按電動(dòng)機(jī)的不同發(fā)熱情況,可以分為三種工作方式(或稱工作制),即連續(xù)工作方式、短時(shí)工作方式和斷續(xù)周期性工作方式。 電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定伺服電機(jī)是根據(jù)負(fù)載條件來選取的。負(fù)載扭矩應(yīng)小于所選擇電機(jī)的額定扭矩,負(fù)載扭矩與加速扭矩之和應(yīng)等于所選擇電機(jī)的最大扭矩。這樣可使電機(jī)在機(jī)床的伺服系統(tǒng)中工作性能得以充分發(fā)揮。 機(jī)床主要參數(shù)主切削力: P=150
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