数控车床伺服进给系统结构设计毕业论文 联系客服

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检测装置有两种安装方式:一种是把角位移检测装置安装在丝杠末端;另一种是把角位移检测装置安装在电动机轴端。

数控机床要求达到预定的精度要求以外,根据需求,并且考虑到经济的效益,还要求具有良好的稳定性和快速响应能力。基于这些要求,本设计采用闭环控制方式,包含位置反馈环合速度反馈环闭环控制能够较好地减小误差,有利于提高机床性能.

2.4 进给系统的传动要求及传动类型的选择

2.4.1 进给系统的传动要求

数控机床进给传动装置的精度、灵敏度和稳定性,将直接影响工件的加工精度。为此,数控机床的进给传动系统必须满足:(1)传动精度高;(2)摩擦阻力小;(3)运动部件惯量小。

2.4.2 传动类型的选择

数控机床进给传动系统的基本传动方式常用的有两种:滚珠丝杠螺母副和静压丝杠螺母副。

1、滚珠丝杠螺母副

在数控机床上,将回转运动与直线运动相互转换的传动装置一般采用滚珠丝杠螺母副。其特点是:传动效率高,一般为η=0.92~0.98;传动灵敏,摩擦力小,不易产生爬行;使用寿命长;具有可逆性,不仅可以将旋转运动转变为直线运动,亦可将直线运动变成旋转运动;轴向运动精度高,施加预紧力后,可消除轴向间隙,反向时无空行程;因此,在数控机床上得到了广泛的应用,是目前中、小型数控机床的常见的传动方式。

2、静压丝杠螺母副

其特点是:摩擦系数小,仅为0.0005,;平稳性高;反向间隙小;但是,静压丝杠螺母副应有一套供油系统,而且对有的清洁度要求高,如果在运动中供油忽然中断,将造成不良后果。

由以上比较,根据要求,纵向进给传动系统和横向进给传动系统都采用滚珠丝杠螺母副的传动方式。

2.5 电机与丝杠联接方式的选择

滚珠丝杠螺母副与电动机的联接的型式主要有三种: 1、联轴器直接联接

这是一种最简单的连接型式.这种结构型式的优点是:具有最大的扭转刚度;传动机

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构本身无间隙,传动精度高,而且结构简单,安装、调整方便,适用于像中小型号的数控车床。联轴器采用挠性联轴器,它能补偿因同轴度及垂直度误差引起的―干涉‖现象.采用这种挠性联轴器把电动机与丝杠直接联接,,不仅可以简化结构,减少噪声,而且可以消除传动间隙,能减少中间环节带来的传动误差,提高传动刚度。

2、通过齿轮联接

这种调整方法的优点是可以在齿轮的齿厚和周节变化的情况下,保持齿轮的无间隙啮合;但是结构比较复杂,轴向尺寸大、传动刚度低、传动平稳性较差,一般用于精度要求低的机床中。

3、通过同步齿形带联接

同步齿轮带传动具有带传动和链传动的共同优点,与齿轮传动相比它结构更简单,制造成本更低,安装调整更方便。并且传动不打滑、不需要大的张紧力; 但是在同步齿形传动设计时对材料的要求很高。

在满足机床要求的前提下,通过对比本课题Z轴采用通过联轴器联接电机与丝杠副,这是一种简单的联接形式具有大的扭转刚度,制造成本低,传动精度高,而且结构简单,安装调整方便。

X轴采用同步带连接电动机与丝杠副的方式,同步齿轮带传动具有带传动和链传动的共同优点,与齿轮传动相比它结构更简单,制造成本更低,安装调整更方便。

2.6 进给传动方案设计

本车床具有较高的精度要求,为了保证精度,在选用精密元器件和精密数控系统的同时,应尽量减小传动链,并需要保证较高的刚度,提高传动系统效率,以减小温升的影响。用滚珠丝杠螺母副直连电机传动的方案。并采用“双推—支承”丝杠支承方式。“双推—支承”方式能够避免丝杠自重引起的弯曲,以及高速回转时自由端的晃动,符合本设计的设计条件。X、Z两轴分别用独立电机驱动。

滚珠丝杠螺母副是一种将旋转运动转化为直线运动的理想传动件,因其具有螺纹丝杠无法比拟的优点,被广泛应用于各行业,更是普通数控机床、精密机床不可或缺的零部件。兼具高效率、高精度、可逆性的特点。滚珠丝杠螺母副具有驱动力矩小、精度高、可实现微进给、无侧隙、刚度高、告诉等优点。

对于驱动电机,由于系统要求精度高,不宜采用步进电机驱动,因此选用交流伺服电机。

数控机床的伺服系统是连接数控系统和机床主体的重要部分,在设计中,在伺服方

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式上选择最广泛应用的半闭环方式。采用螺旋传动,计算滚珠丝杠副尺寸规格,接着进行丝杠的校核并进行精度等验算,根据计算的扭矩选择伺服电机。

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3 数控车床伺服进给系统X轴选型

伺服进给系统主要技术参数:

进给运动行程 X轴:350mm Z轴:950mm

进给速度范围 X轴:1-5000mm/min Z轴:1-5000mm/min 快速移动速度 X轴:12m/min Z轴:12m/min

定位精度 X轴:0.008mm/300mm Z轴:0.008mm/300mm

3.1 滚珠丝杆机构的计算选型

3.11 载荷的确定

载荷确定由solidworks重量计算功能确定,如右图3.1所示 X轴:W=124.8kg*9.8N/kg=1223.04N

图3.1 滑块重量确定

查常用材料的摩擦系数,铸铁-铸铁在有润滑的静摩擦系数是0.18,导轨接触面的摩擦阻力f?0.18?1223.04N?220.15N

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