畢業(yè)論文總體方案設(shè)計.doc

總體方案1、 課題：CK6150經(jīng)濟型數(shù)控車床進給系統(tǒng)及潤滑系統(tǒng)的設(shè)計2、 小組成員：劉偉、楊睿、徐宇紅、張飛鵬3、 總規(guī)劃：（1） 引言1. 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展2. 數(shù)控機床改造的必要性（2）數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)的分析1. 數(shù)控機床進給系統(tǒng)的作用數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)常用伺服進給系統(tǒng)來工作。伺服進給系統(tǒng)的作用是根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)傳來的指令信息，進行放大后控制執(zhí)行部件的運動，它不僅控制進給運動的速度，同時還要精確控制刀具相對于工件的移動位置和軌跡。因此，數(shù)控機床的進給系統(tǒng)，尤其是輪廓控制系統(tǒng)，必須對進給運動的位置和速度兩方面同時實現(xiàn)自動控制。2. 數(shù)控機床對進給傳動系統(tǒng)的要求摩擦阻力小運動慣量小傳動精度與定位精度高進給調(diào)速范圍寬響應(yīng)速度快無間隙傳動穩(wěn)定性好，壽命長使用維護要方便3. 進給傳動系統(tǒng)的組成一個典型的數(shù)控機床閉環(huán)控制進給系統(tǒng)，通常由位置比較、放大元件，驅(qū)動單元，機械傳動裝置和檢測反饋元件等組成，其中，機械傳動裝置是位置控制環(huán)中的重要環(huán)節(jié)。機械傳動裝置是指將驅(qū)動源旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)楣ぷ髋_直線運動的整個機械傳動鏈，包括減速裝置、聯(lián)軸器、絲杠螺母副等。減速裝置采用齒輪機構(gòu)和帶輪機構(gòu)，導向元件采用導軌。進給系統(tǒng)的精度、靈敏度和穩(wěn)定性，將直接影響工件的加工質(zhì)量。數(shù)控機床常見的進給傳動系統(tǒng)主要由電動機、聯(lián)軸器、滾珠是杠副、軸承等組成，由于電動機有步進電動機、直流伺服電動機、交流伺服電動機等幾種形式，因此，數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)有3種類型，即步進電動機伺服進給系統(tǒng)、直流伺服電動機進給系統(tǒng)、交流伺服電動機進給系統(tǒng)。（3）進給傳動系統(tǒng)的選型與設(shè)計（楊睿、張飛鵬負責）經(jīng)濟型的數(shù)控機床動力系統(tǒng)可分為三類1 步進電機式：采用步進電機驅(qū)動與定位，是開環(huán)系統(tǒng)，同時限于造價，不再采用其他措施補償位置誤差。由于目前功率步進電機力矩還不能太大，所以機床的空選檔速度較低，一般用于半精加工。這種系統(tǒng)具有2-3插補功能，通過軟件控制接口，可以加工錐面，螺紋，簡單外形的曲面等十分靈活。由于性價比較恰當，一般中小型企業(yè)在技術(shù)力量和財力上都比較容易實現(xiàn)，因此在全國較容易推廣和普及。二交流點位式：采用交流電機變頻驅(qū)動，用光柵數(shù)字點位控制，與步進電機相比，提高了定位精度。光柵分辨率可達0.001mm，重復(fù)定位精度為0.005mm，所以加工精度較高。由于采用交流電機驅(qū)動，功率大，可進行大切削量加工零件加工中心，效果尤為顯著。目前，交流點位式系統(tǒng)只能加工柱面，不能加工曲面和螺紋，功能上有限，而且成本高。使性價比相對下降，一般用于大企業(yè)或?qū)I(yè)化工廠使用，國內(nèi)用的很少。三半閉環(huán)連續(xù)控制式：采用直流伺服電動機驅(qū)動，以脈沖編碼器檢測位置，實現(xiàn)半閉環(huán)連續(xù)控制。由于采用高性能直流伺服電動機驅(qū)動，扭矩大，速度高，過載能力強，可以進行強力切削。當絲杠螺母在6mm左右時，快速可達89m/min，且不丟步，效率高。該系統(tǒng)功能齊全，還帶有可編程序控制器，使強操作大大簡化。就以上三種驅(qū)動方式而言，各有利弊。經(jīng)過比較選擇直流伺服電機驅(qū)動因為速度高，過載能力強，且擁有可編程序控制器，易學易用，在機床伺服控制系統(tǒng)中，步進電機開環(huán)執(zhí)行單元，具有控制方便可靠，價格低，且適合于開環(huán)控制等特點，因此在簡易數(shù)控機床中得到廣泛的應(yīng)用。但由于步進電機步距角、功率較小，存在振蕩等弱點的限制，在高精度大功率應(yīng)用場合并不很適合，故考慮采用伺服電機控制。（4）機械傳動裝置的選擇與設(shè)計（劉偉負責）數(shù)控機床的傳動裝置是將電動機的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)楣ぷ髋_的直線運動的整個機械傳動鏈及其附屬結(jié)構(gòu)。包括齒輪減速機，絲杠螺母副，導軌，工作臺等。在數(shù)控機床數(shù)字調(diào)節(jié)技術(shù)當中，傳動裝置是伺服系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)，因此，數(shù)控機床的傳動裝置與普通機床中傳動裝置上有重要差別，故它的設(shè)計與普通機床傳動裝置的設(shè)計不同。數(shù)控機床傳動裝置的設(shè)計要求除了有較高的定位精度外，還應(yīng)具有良好好的動態(tài)響應(yīng)特性，即系統(tǒng)跟蹤指令信號的響應(yīng)要快，穩(wěn)定性要好，為確保數(shù)控機床進給系統(tǒng)的傳動精度和工作穩(wěn)定性，在設(shè)計機械傳動裝置時，通常提出了無間隙，低摩擦，低慣量，高剛度，高諧振頻率有適應(yīng)阻尼比的要求。設(shè)計任務(wù)要完成的設(shè)計，一般來說此種系統(tǒng)的傳動裝置采用螺旋傳動。螺旋傳動主要用來把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，或把直線運動變?yōu)樾D(zhuǎn)運動。其中，有傳遞能量為主的傳力螺旋；有以傳遞運動為主，并要求有較高的傳動精度的傳動螺旋；還有調(diào)節(jié)零件相互位置的調(diào)整螺旋。螺旋傳動機構(gòu)又有滑動絲杠螺母，滾珠絲杠螺母和液壓絲杠螺母機構(gòu)。在經(jīng)濟型數(shù)控機床的進給系統(tǒng)中，螺旋傳動主要來實現(xiàn)精密的進給運動，并廣泛采用滾珠絲杠副傳動機構(gòu)。選用滾珠絲杠副傳動機構(gòu)，因此此種機構(gòu)有如下特點：a. 傳動效率高，摩擦損失小。滾珠絲杠副的傳動效率為：0.920.96，比常規(guī)的絲杠螺母副提高了34倍（滑動絲杠效率為0.20.4），因此，功率消耗只相當于常規(guī)絲杠副的1/41/3。b. 給予適當預(yù)緊，可消除絲杠和螺母的螺紋間隙，反向時就可以消除空程死區(qū)。定位精度高，剛度好。c. 有可逆性，可以從旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線傳動，也可以從直線傳動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動，即絲杠和螺母都可以作為主動件。d. 磨損小，使用壽命長，精度保持性好。（5）機床潤滑方式的選擇與設(shè)計（徐宇紅負責）潤滑方式總體來說分為手動潤滑和自動潤滑，前者在現(xiàn)代化的加工制造業(yè)中使用已變得越來越少。本課題的潤滑系統(tǒng)有六個潤滑點：床鞍的兩個導軌（2點）托板上的兩個導軌（2點）縱向進給絲杠螺母副的潤滑（1點）橫向滾珠絲杠副的潤滑（1點）VERSA電子程控潤滑器C型。由一套電子裝置控制電子齒輪泵，以時間或計數(shù)的周期方式工作，適用于單阻尼的潤滑系統(tǒng)。廣泛用于機械制造、紡織、沖壓、包裝機械、印刷機械等領(lǐng)域，是一種多用途，高性能的程控潤滑設(shè)備。因此選擇VERSA電子程控潤滑器能滿足潤滑系統(tǒng)的要求。4、 設(shè)計分工及進度安排序號進度要求負責人設(shè)計內(nèi)容11周劉偉了解車床的傳動、控制、加工性能，分析國內(nèi)外數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)、控制和加工要求。經(jīng)過分析、比較、計算，確定設(shè)計總體方案21周劉偉對進給傳動系統(tǒng)進行分析計算，選擇進給電機并確定進給傳動系統(tǒng)設(shè)計方案，完成進給傳動設(shè)計圖。305周張飛鵬選擇進給伺服裝置及潤滑系統(tǒng)05周楊睿完成伺服系統(tǒng)控制設(shè)計，并完成伺服系統(tǒng)控制原理圖。405周張飛鵬選