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XK718數(shù)控銑床Y向交流伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)[摘要]:本文重要設(shè)計(jì)X718數(shù)控銑床Y向交流伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)某些,機(jī)械構(gòu)造采用交流伺服電機(jī)與滾珠絲杠直接相連方式,其控制方式采用交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)半閉環(huán)控制。在對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中,重要對(duì)滾珠絲杠螺母副和直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副進(jìn)行了計(jì)算、校核,保證了機(jī)械傳動(dòng)部件精度和剛度;通過計(jì)算,選取了電氣驅(qū)動(dòng)某些,涉及交流伺服電機(jī)和與之匹配伺服單元.滾動(dòng)直線導(dǎo)軌;滾珠絲杠螺母副選用漢江機(jī)床廠提供外循環(huán)雙螺母凸出式雙螺母對(duì)旋預(yù)緊滾珠絲杠。[核心詞]:半閉環(huán)控制,直線滾動(dòng)導(dǎo)軌;滾珠絲杠螺母副;交流伺服電機(jī);目錄X718數(shù)控銑床Y向交流伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1目錄 2引言 31.數(shù)控銑床概述 41.1數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生和發(fā)展 41.1.1數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生 41.1.2數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展 51.3數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢 91.4數(shù)控銑床重要功能及特點(diǎn) 91.5數(shù)控銑床分類和應(yīng)用: 101.5.1數(shù)控銑床分類: 101.5.2數(shù)控銑床應(yīng)用 102.數(shù)控銑床總體設(shè)計(jì) 112.1擬定立式數(shù)控銑床總體目的 112.2擬定機(jī)床總體布局 112.2.1機(jī)床運(yùn)動(dòng)分派 112.2.2機(jī)床構(gòu)造布局 112.2.3機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)、支承、導(dǎo)向方式 123.X718進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 123.1銑削工件時(shí)銑削力計(jì)算 133.1.1銑削抗力分析 133.1.2進(jìn)給工作臺(tái)工作載荷計(jì)算 143.1.3一方面初步估算工作臺(tái)重量 153.1.4銑削用量選取 153.1.5銑削力計(jì)算 163.2導(dǎo)軌設(shè)計(jì)與選型 173.2.1導(dǎo)軌概述 173.2.2滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副計(jì)算 193.3滾珠絲杠螺母副選型與計(jì)算 213.3.1滾珠絲杠螺母副概述 213.4電機(jī)設(shè)計(jì)選用 273.5進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析 293.6驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠連接 314.X718CNC數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………344.1控制系統(tǒng)總體方案擬定與控制系統(tǒng)選定………...345.位置檢測元件選取…………..365.1位置檢測元件概述……………………365.2位置檢測元件選取……………………365.3位置檢測元件參數(shù)簡介…………………37參照文獻(xiàn) 39引言制造業(yè)是一種國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要支柱,其發(fā)展水平標(biāo)志著該國或地區(qū)經(jīng)濟(jì)實(shí)力,科技水平,生活水準(zhǔn)和國防實(shí)力。國際市場競爭歸根究竟是各國制造生產(chǎn)能力及機(jī)械制造裝備競爭。隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展,機(jī)械產(chǎn)品性能和質(zhì)量提高。產(chǎn)品更新?lián)Q代也不斷加快。因而對(duì)機(jī)床不但規(guī)定迅速適應(yīng)產(chǎn)品零件換代有教高精度和生產(chǎn)率,并且應(yīng)有教高精度和生產(chǎn)率,生產(chǎn)需要促使數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生。隨著電子技術(shù),特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展,數(shù)控機(jī)床迅速發(fā)展起來。數(shù)控機(jī)床進(jìn)一步設(shè)計(jì)必要性可以解決形狀復(fù)雜小批零件加工問題,穩(wěn)定加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率。但是由于受其他條件限制,例如價(jià)格、精度等問題。因此設(shè)計(jì)改造數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)是刻不容緩。數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),其中涉及進(jìn)給系統(tǒng)軸向負(fù)載計(jì)算,導(dǎo)軌設(shè)計(jì)與選型,滾珠絲杠螺母副選型計(jì)算,進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析誤差計(jì)算,驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)選型計(jì)算,驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠連接等等。通過這次課程設(shè)計(jì),可以達(dá)到如下目:1,培養(yǎng)綜合運(yùn)用專業(yè)基本知識(shí)和專業(yè)技能來解決工程實(shí)際問題能力;2,強(qiáng)化工程實(shí)踐能力和意識(shí),提高本人綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力;3,使本人受到從事本專業(yè)工程技術(shù)和科學(xué)研究工作基本訓(xùn)練,提高工程繪圖、計(jì)算、數(shù)據(jù)解決、使用計(jì)算機(jī)、使用文獻(xiàn)資和手冊、文字表達(dá)等各方面能力;4,培養(yǎng)對(duì)的設(shè)計(jì)思想和工程經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn),理論聯(lián)系實(shí)際工作作風(fēng),嚴(yán)肅認(rèn)真科學(xué)態(tài)度以及積極向上團(tuán)隊(duì)合伙精神。 1.數(shù)控銑床概述數(shù)控銑床是一種加工功能很強(qiáng)數(shù)控機(jī)床,當(dāng)前迅速發(fā)展起來加工中心、柔性加工單元等都是在數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床基本上產(chǎn)生,兩者都離不開銑削方式。由于數(shù)控銑床工藝最復(fù)雜,需要解決問題諸多,因而,當(dāng)前人們在研究和開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)及自動(dòng)編程語言軟件時(shí),也始終把銑削加工作為重點(diǎn)。1.1數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生和發(fā)展隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展,機(jī)械產(chǎn)品日趨精密復(fù)雜,且規(guī)定頻繁改型,特別是在宇航、造船、軍事等領(lǐng)域所需機(jī)械零件,精度規(guī)定高,形狀復(fù)雜,批量小。加工此類產(chǎn)品需要經(jīng)常改裝或調(diào)節(jié)設(shè)備,普通機(jī)床或?qū)S没薅雀咦詣?dòng)化機(jī)床普通不能適應(yīng)這些規(guī)定。為理解決上述問題,一種新型機(jī)床——數(shù)控機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生。這種新型機(jī)床具備適應(yīng)性強(qiáng)、加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定和生產(chǎn)效率高等長處。她綜合應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、伺服驅(qū)動(dòng)、精密測量和新型機(jī)械構(gòu)造等多方面技術(shù)成果。1.1.1數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生世界上第一臺(tái)成功研制數(shù)控機(jī)床是一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床,于1952年由美國帕森斯公司和麻省理工學(xué)院合伙完畢。早在1948年,美國在研制加工直升機(jī)葉片輪廓檢查用樣板技工機(jī)床任務(wù)時(shí),就提出了研制數(shù)控機(jī)床初始設(shè)想。1949年,在美國空軍部門支持下,帕森斯公司正式接受委托,與麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室合伙,開始從事數(shù)控機(jī)床研制工作。通過三年時(shí)間研究,于1952年試制成功世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床實(shí)驗(yàn)性樣機(jī)。這是一臺(tái)采用脈沖乘法器原理直線插補(bǔ)三坐標(biāo)持續(xù)控制銑床。其控制裝置由各種電子管構(gòu)成,占用一種普通實(shí)驗(yàn)室那么大。這臺(tái)數(shù)控銑床誕生,標(biāo)志著機(jī)械制造數(shù)字控制時(shí)代開始。1.1.2數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展數(shù)控機(jī)床發(fā)展是隨著數(shù)控技術(shù)發(fā)展而發(fā)展。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展經(jīng)歷了電子管—分立式晶體管—小規(guī)模集成電路—大規(guī)模集成電路—小型計(jì)算機(jī)—超大規(guī)模集成電路—微機(jī)式數(shù)控系統(tǒng)等幾種發(fā)展階段。20世紀(jì)90年代以來,數(shù)控系統(tǒng)朝著以通用微機(jī)為基本、體系構(gòu)造開放和智能化方向發(fā)展。以上三代數(shù)控系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)硬件和軟件構(gòu)成,運(yùn)用存儲(chǔ)器里軟件控制系統(tǒng)工作,因而稱為CNC系統(tǒng)或軟件控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)容易擴(kuò)大功能,柔性好,可靠性高。1.2國內(nèi)數(shù)控技術(shù)發(fā)展概況1.2.1數(shù)控技術(shù)再國民經(jīng)濟(jì)中重要地位數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和過程進(jìn)行控制技術(shù),是20世紀(jì)后半葉最重要,發(fā)展最快工業(yè)技術(shù)之一,它以制造過程為對(duì)象,以信息技術(shù)為手段,以數(shù)字坐標(biāo)方式對(duì)運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行位置控制為重要特性,為單件小批量生產(chǎn)自動(dòng)化開辟了可行技術(shù)途徑,也為當(dāng)代柔性制造技術(shù)奠定了重要技術(shù)基本。數(shù)控機(jī)床是以數(shù)控技術(shù)為代表新技術(shù)對(duì)老式制造業(yè)和新興制造業(yè)滲入形成機(jī)電一體化產(chǎn)品,其技術(shù)覆蓋諸多領(lǐng)域。其中,精密機(jī)械制造技術(shù),信息解決、加工、傳播技術(shù),自動(dòng)控制技術(shù),伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù),傳感器及檢測技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)是數(shù)控技術(shù)涵蓋重要領(lǐng)域。數(shù)控機(jī)床還是運(yùn)用高新技術(shù)對(duì)老式產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改進(jìn)和提高重要載體。以信息化帶動(dòng)工業(yè)化,實(shí)現(xiàn)社會(huì)生產(chǎn)力跨越式發(fā)展,將在一定限度上取決于數(shù)控機(jī)床技術(shù)進(jìn)步。它代表著裝備工業(yè)技術(shù)水平和當(dāng)代化限度。而裝備工業(yè)技術(shù)水平和當(dāng)代化限度決定著整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)水平和當(dāng)代化限度,數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)(如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè))使能技術(shù)和重要裝備。數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心技術(shù)。當(dāng)前世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù),以提高制造能力和水平,提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場適應(yīng)能力和競爭能力。此外,世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家戰(zhàn)略物資,不但采用重大辦法來發(fā)展自己數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè),并且在“高、精、尖”數(shù)控核心技術(shù)和裝備方面對(duì)國內(nèi)實(shí)行封鎖和限制政策??傊?,大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國力和國家地位重要途徑。1.2.2國內(nèi)數(shù)控機(jī)床發(fā)展歷程與成就國內(nèi)從1958年開始研究數(shù)控機(jī)床,始終到20世紀(jì)60年代中期還處在研制、開發(fā)時(shí)期。當(dāng)時(shí),某些高校和科研單位研制出實(shí)驗(yàn)性樣機(jī),是從電子管數(shù)控系統(tǒng)起步。1965年開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)。從20世紀(jì)70年代起,數(shù)控技術(shù)在車、銑、銼、磨、齒輪加工、電加工等領(lǐng)域全面展開,加工中心在上海、北京研制成功。但是,由于元器件質(zhì)量差和產(chǎn)品制造工藝水平低等因素,數(shù)控系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性未得到解決,未能廣泛推廣。在這一時(shí)期,數(shù)控線切割機(jī)由于構(gòu)造簡樸、使用以便、價(jià)格低廉,在模具加工中得到推廣。直線控制、點(diǎn)位控制數(shù)控車床、數(shù)控銑床和加工中心開始在生產(chǎn)中應(yīng)用。20世紀(jì)80年代,國內(nèi)從日本FANUC公司引進(jìn)了3,5,6,7等系列數(shù)控系統(tǒng)和直流伺服電動(dòng)機(jī)、直流主軸伺服電動(dòng)機(jī)等制造技術(shù),還引進(jìn)了美國GE公司MCI系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)、德國SIEMENS公司VS系列晶閘管調(diào)速裝置,并進(jìn)行了商品化生產(chǎn)。這些系統(tǒng)功能齊全、可靠性高,得到了推廣應(yīng)用,推動(dòng)了國內(nèi)數(shù)控機(jī)床穩(wěn)定發(fā)展,使國內(nèi)數(shù)控機(jī)床在性能和質(zhì)量上產(chǎn)生了一種質(zhì)奔騰。在這期間,國內(nèi)在引進(jìn)、消化國外技術(shù)基本上進(jìn)行了大量開發(fā)工作。國內(nèi)數(shù)控機(jī)床品種有了較大發(fā)展,品種不斷增多,規(guī)格齊全。許多技術(shù)復(fù)雜大型數(shù)控機(jī)床、重型數(shù)控機(jī)床都相繼研制出來。為了跟蹤國外當(dāng)代制造技術(shù)發(fā)展,北京機(jī)床研究所還研制出了JCS-FMS-1型和JCS-FMS-2型柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng)。改革開放近30年來,國內(nèi)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)獲得了舉世矚目成就。特別是“十五”期間,數(shù)控機(jī)床發(fā)展進(jìn)人了快車道。國家關(guān)于部門記錄數(shù)字表白,“十五”是國內(nèi)機(jī)床工具行業(yè)發(fā)展最快五年。,國內(nèi)機(jī)床工具行業(yè)產(chǎn)品銷售收人1032億元,大概是507億元2倍,平均年增長約19%;,全國金屬切削機(jī)床產(chǎn)量為39萬臺(tái),大概是17萬臺(tái)2.3倍,平均年增長約23寫。機(jī)床工具行業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)品—數(shù)控機(jī)床發(fā)展速度遠(yuǎn)高于機(jī)床工具全行業(yè)平均發(fā)展速度。國產(chǎn)數(shù)控金屬切削機(jī)床年產(chǎn)量從“九五”籌劃末期幾千臺(tái),增長到17521臺(tái),'年24803臺(tái),36813臺(tái),51861臺(tái),其中產(chǎn)量大概是產(chǎn)量3.7倍,平均年增長約39%。金屬加工機(jī)床產(chǎn)值數(shù)控化率從26.2%提高到32.7%,形成了一批數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)主導(dǎo)公司,數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量超千臺(tái)公司有14家,其產(chǎn)量共計(jì)占全行業(yè)數(shù)控機(jī)床總產(chǎn)量50%以上,其中數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量最高一家公司年產(chǎn)量達(dá)6000多臺(tái)。持續(xù)幾年來數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量迅速上升,也帶動(dòng)了出口,全行業(yè)數(shù)控金屬加工機(jī)床出口14404臺(tái)。數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量已經(jīng)突破原國家經(jīng)貿(mào)委發(fā)布到全國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量達(dá)到25000^-30000臺(tái)奮斗目的。數(shù)控機(jī)床品種也從“九五”期間128種發(fā)展到當(dāng)前1500各種。國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品大某些達(dá)到了國際20世紀(jì)90年代初期或中期水平,為國家重點(diǎn)建設(shè)提供了一批高水平數(shù)控機(jī)床。不但如此,“十五”期間,國內(nèi)在高品位數(shù)控機(jī)床核心技術(shù)研究方面獲得重大突破。當(dāng)前,國內(nèi)在普及型數(shù)控機(jī)床技術(shù)上已經(jīng)成熟,還基本掌握了多(五)坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)核心技術(shù)。這不但打破了國外技術(shù)封鎖,并且使該技術(shù)進(jìn)人實(shí)用性階段。北京機(jī)電研究院為東方汽輪機(jī)廠開發(fā)五軸聯(lián)動(dòng)加工中心,已在東方汽輪機(jī)廠實(shí)際應(yīng)用,不但完全滿足了汽輪機(jī)葉片加工質(zhì)量規(guī)定,并且其加工效率可與進(jìn)口機(jī)床媲美,但其價(jià)格僅為進(jìn)口機(jī)床三分之一。復(fù)合加工技術(shù)研究也獲得很大成績,國內(nèi)研制成功五軸聯(lián)動(dòng)車銑復(fù)合加工中心、五軸五面加工中心、雙主軸車削中心等均已實(shí)現(xiàn)商品化。國內(nèi)高速加工技術(shù)研究與應(yīng)用獲得重要進(jìn)展。其中在直線電動(dòng)機(jī)應(yīng)用技術(shù)研究方面,基本掌握了負(fù)載變化擾動(dòng)、熱變形補(bǔ)償、隔磁和防護(hù)等某些核心技術(shù),彌補(bǔ)了國內(nèi)在直線電動(dòng)機(jī)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域空白,進(jìn)一步縮短了與國外差距。此外,國內(nèi)還完畢了10000^-18000r/min高速主軸單元產(chǎn)品開發(fā)和加工制造工藝研究,并在國產(chǎn)加工中心上應(yīng)用。超精密加工(亞微米)技術(shù)和裝備研究也獲得突破,北京機(jī)床研究所研制超精密加工和納米加工技術(shù)與裝備已達(dá)到世界領(lǐng)先水平,打破了國外對(duì)國內(nèi)技術(shù)封鎖。當(dāng)前,數(shù)控機(jī)床在國內(nèi)國民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)發(fā)揮著越來越重要作用,數(shù)控機(jī)床已經(jīng)成為公司技術(shù)改造一方面設(shè)備之一。國內(nèi)已經(jīng)成為數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)大國、消費(fèi)大國和進(jìn)口大國。國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)行業(yè)需要大量數(shù)控機(jī)床開發(fā)人才和應(yīng)用人才。1.2.3.國內(nèi)數(shù)控機(jī)床發(fā)展存在問題與對(duì)策當(dāng)前,國外數(shù)控技術(shù)發(fā)展不久,呈現(xiàn)出高速度、高精度、高可靠性、多軸控制、工藝復(fù)合、集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和環(huán)?;l(fā)展態(tài)勢。與國外數(shù)控技術(shù)發(fā)展相比,國內(nèi)數(shù)控技術(shù)發(fā)展依然存在著較大差距,重要體當(dāng)前如下四個(gè)方面。(1)在技術(shù)水平上,國外對(duì)加工中心研究已經(jīng)轉(zhuǎn)向高速、精密、多軸、復(fù)合、智能和環(huán)保等技術(shù)研究。國內(nèi)加工中心總體技術(shù)水平與國外同類產(chǎn)品先進(jìn)水平相比大概落后10^-,在“高、精、尖”技術(shù)方面則更大。(2)在產(chǎn)品構(gòu)造上,高品位市場(即高速、精密、多軸、復(fù)合加工中心市場)基本上被美國、日本和歐洲發(fā)達(dá)工業(yè)國家所壟斷,國內(nèi)開發(fā)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床、復(fù)合加工中心、高速加工中心等產(chǎn)品,雖然已經(jīng)投人使用,但多數(shù)產(chǎn)品與商品化尚有一段距離,并且在技術(shù)水平和性能參數(shù)上與歐、美、日等地產(chǎn)品尚有較大差距。低端市場(即普及型數(shù)控機(jī)床市場)受到周邊日本、韓國和國內(nèi)臺(tái)灣地區(qū)產(chǎn)品沖擊較大,形成激烈競爭。近年來,國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量小、進(jìn)口產(chǎn)品量大局面始終存在。(3)產(chǎn)品開發(fā)能力上,國內(nèi)生產(chǎn)公司缺少對(duì)產(chǎn)品競爭前數(shù)控技術(shù)深人研究與開發(fā),特別是對(duì)加工中心應(yīng)用領(lǐng)域拓展力度不強(qiáng),集中體當(dāng)前:產(chǎn)品開發(fā)能力較弱,對(duì)產(chǎn)品原則規(guī)范研究、制定滯后,技術(shù)創(chuàng)新能力不強(qiáng)。導(dǎo)致開發(fā)出產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)性不明顯,市場針對(duì)性不強(qiáng),缺少市場競爭力。(4)產(chǎn)業(yè)化水平上,市場占有率低,品種覆蓋率小。從總體上看,加工中心還沒有形成規(guī)模生產(chǎn);功能部件專業(yè)化生產(chǎn)水平及配套能力較低;產(chǎn)品質(zhì)量不高,重要體當(dāng)前可靠性不高,商品化限度局限性,核心功能部件沒有自己配套主渠道;數(shù)控系統(tǒng)推廣應(yīng)用還不夠等等。這些問題已經(jīng)引起了國家關(guān)于部門高度注重,并正在采用辦法加以改進(jìn)。6月,國務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)若干意見})(如下簡稱《意見》),裝備制造業(yè)得到了國家前所未有注重,《意見》將在三個(gè)方面重點(diǎn)下四點(diǎn):第一,加快開發(fā)高檔數(shù)控機(jī)床品種,縮短與世界先進(jìn)水平差距,提高國內(nèi)機(jī)床工具行業(yè)整體水平,對(duì)市場急需高檔數(shù)控機(jī)床品種,要集中力量,重點(diǎn)突破,加大科技投人,加強(qiáng)基本研究和開發(fā)研究,提高原始創(chuàng)新和集成創(chuàng)新能力,掌握一批高檔數(shù)控核心產(chǎn)品開發(fā)核心技術(shù),推出一批高檔數(shù)控機(jī)床品種,滿足重點(diǎn)顧客急需,精心哺育高檔數(shù)控機(jī)床市場。第二,積極增進(jìn)功能部件產(chǎn)業(yè)化,哺育一批功能部件龍頭公司,加大政策支持力度,重點(diǎn)發(fā)展高檔數(shù)控系統(tǒng)、高速主軸單元、精密滾動(dòng)功能部件、動(dòng)力刀架、精密轉(zhuǎn)臺(tái)、高速導(dǎo)軌防護(hù)裝置等高水平功能部件,加快產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,哺育國產(chǎn)品牌,實(shí)現(xiàn)功能部件與數(shù)控機(jī)床同步發(fā)展。第三,進(jìn)一步發(fā)展普及型數(shù)控機(jī)床,國內(nèi)普及型數(shù)控機(jī)床技術(shù)已經(jīng)成熟,產(chǎn)業(yè)化迫在眉捷,急需進(jìn)一步提高可靠性和質(zhì)量,及時(shí)供應(yīng)市場,提高產(chǎn)業(yè)集中度,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可靠、迅速地滿足市場,以提高制造能力和生產(chǎn)集中度為重點(diǎn),支持骨干公司迅速發(fā)展。第四,努力提高國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床市場占有率,是“十一五”期間行業(yè)發(fā)展重中之重,要從質(zhì)量、可靠性、服務(wù)等方面入手,創(chuàng)品牌、擴(kuò)市場、擋進(jìn)口、爭出口,爭取在五年內(nèi)使國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床國內(nèi)市場占有率有較大提高?!兑庖姟非兄辛藝鴥?nèi)數(shù)控機(jī)床發(fā)展中核心問題,為發(fā)展國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床提供了良好政策環(huán)境。毫無疑問,隨著《意見》貫徹實(shí)行,近年來困擾國內(nèi)機(jī)床工具行業(yè)發(fā)展數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化和自主開發(fā)能力偏低問題,將得到一定限度解決,國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床在國內(nèi)市場占有率長期不高局面將被扭轉(zhuǎn)。高等學(xué)校作為國家各類人才培養(yǎng)基地,為裝備制造業(yè)培養(yǎng)急需數(shù)控機(jī)床開發(fā)與應(yīng)用人才,是義不容辭責(zé)任。1.3數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢 隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展,制造技術(shù)進(jìn)步,以及社會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和品種多樣化規(guī)定越來越強(qiáng)烈。中、小批量生產(chǎn)比例明顯增長,規(guī)定當(dāng)代數(shù)控機(jī)床成為一種精密、高效、復(fù)合、集成功能和低成本自動(dòng)化加工設(shè)備。同步,為了滿足制造業(yè)向更高層次發(fā)展,為柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng),以及計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)提供基本設(shè)備,也規(guī)定數(shù)控機(jī)床向更高水平發(fā)展。當(dāng)前,數(shù)控機(jī)床技術(shù)呈現(xiàn)如下發(fā)展趨勢:(1)高精度化;(2)運(yùn)動(dòng)高速化;(3)柔性化;(4)高自動(dòng)化;(5)高可靠性;(6)智能化;(7)復(fù)合化;(8)網(wǎng)絡(luò)化;(9)開放式體系構(gòu)造。1.4數(shù)控銑床重要功能及特點(diǎn)數(shù)控銑床可分為立式、臥式和立臥兩用式數(shù)控銑床,各種銑床合用數(shù)控系統(tǒng)不同,其功能也不盡相似。除各有其特點(diǎn)之外,常具備下列重要功能:①點(diǎn)位控制功能;②持續(xù)輪廓控制功能;③刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償功能;④刀具長度補(bǔ)償功能;⑤鏡像加工功能;⑥固定循環(huán)功能;⑦特殊功能。具備自適應(yīng)功能數(shù)控銑床可以在加工過程中把感受到切削狀況變化,通過適應(yīng)性控制系統(tǒng)及時(shí)控制機(jī)床變化切削用量,使銑床及刀具始終保持最佳狀態(tài),從而可獲得較高切削效率和加工質(zhì)量,延長刀具使用壽命。數(shù)控銑床重要特點(diǎn):(1)高柔性及工序復(fù)合化;(2)加工精度高;(3)生產(chǎn)效率高;(4)減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度。1.5數(shù)控銑床分類和應(yīng)用:1.5.1數(shù)控銑床分類:按運(yùn)動(dòng)方式分:(1)點(diǎn)位控制數(shù)控銑床(2)直線控制數(shù)控銑床(3)輪廓控制數(shù)控銑床;按控制方式分:(1)開環(huán)控制數(shù)控銑床(2)閉環(huán)控制數(shù)控銑床(3)半閉環(huán)控制數(shù)控銑床;按主軸布局形式分:(1)立式數(shù)控銑床:(2)臥式數(shù)控銑床(3)立臥兩用式數(shù)控銑床等等1.5.2數(shù)控銑床應(yīng)用數(shù)控銑床重要用于加工平面和曲面輪廓零件,還可以加工復(fù)雜型面零件、樣板、模具、螺旋槽等。同步也可以進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸、锪和鏜孔加工,但因數(shù)控銑床不具自動(dòng)換刀功能,因此不能完畢復(fù)雜孔加工。數(shù)控銑床重要應(yīng)用于汽車制造業(yè)、模具制造業(yè)、機(jī)床制造業(yè)、航空航天業(yè)、造船業(yè)、軍事工業(yè)及其她行業(yè)2.數(shù)控銑床總體設(shè)計(jì)2.1擬定立式數(shù)控銑床總體目的本課題設(shè)計(jì)立式數(shù)控銑床可以銑削平面和溝槽,也可加工空間曲面;若將銑刀換成鉆頭或絞刀,則可加工光孔或螺紋孔。銑床重要技術(shù)參數(shù)如下:工作臺(tái)工作面尺寸(長寬)工作臺(tái)X向最大行程工作臺(tái)Y向最大行程工作臺(tái)T型槽數(shù)3工作臺(tái)T型槽寬18mm工作臺(tái)T型槽間距90mm迅速移動(dòng)速度(X、Y軸)6m/min最小辨別率0.005mm定位精度±0.015mm重復(fù)定位精度±0.006mm2.2擬定機(jī)床總體布局2.2.1機(jī)床運(yùn)動(dòng)分派本課題擬解決問題思路是參照XK7132型立式銑床和TH5632C型立式加工中心機(jī)床總體布局、機(jī)械傳動(dòng)某些、進(jìn)行優(yōu)化組合,設(shè)計(jì)出精度高、靈活性強(qiáng)立式數(shù)控銑床。由于工作臺(tái)尺寸較大,可加工較重或尺寸較高工件,故機(jī)床運(yùn)動(dòng)分派如下:主運(yùn)動(dòng):刀具旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);進(jìn)給運(yùn)動(dòng):工作臺(tái)X、Y方向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和銑刀頭帶著刀具Z方向垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng);2.2.2機(jī)床構(gòu)造布局本機(jī)床采用床身框式立柱“L”型構(gòu)造形式,主軸箱裝在框式立柱中間,設(shè)計(jì)成對(duì)稱形構(gòu)造。框式立柱布局要比單立柱少承受一種扭轉(zhuǎn)力矩和一種彎曲力矩,因而受力后變形較小,有助于提高加工精度;框式立柱布局受熱與熱變形是對(duì)稱,因而,熱變形對(duì)加工精度影響小。Y向滑座相對(duì)于機(jī)床床身作進(jìn)給運(yùn)動(dòng),X向座相對(duì)于Y向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng),工作臺(tái)固定在X向座上,工作臺(tái)不做垂直方向運(yùn)動(dòng);主軸箱沿框式立柱在沿垂直導(dǎo)軌上下移動(dòng)。由于機(jī)床尺寸較大,為了以便操作者操作與觀測,將人機(jī)界面設(shè)立為吊掛按鈕站。2.2.3機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)、支承、導(dǎo)向方式1.機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)方案機(jī)床X、Y方向進(jìn)給系統(tǒng)分別采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),通過電機(jī)與滾珠絲杠直接相連,將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)其傳動(dòng)機(jī)械裝置如圖2.1所示。這種傳動(dòng)方案采用負(fù)載能力強(qiáng)交流伺服電機(jī),直接通過絲杠帶動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)給,傳動(dòng)鏈短,剛度大,傳動(dòng)精度高,是當(dāng)代數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)重要構(gòu)成形式。圖2.1進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)械裝置2.機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)支承、導(dǎo)向方式。X方向進(jìn)給系統(tǒng)由Y方向進(jìn)給系統(tǒng)支承,采用一端固定、一端支撐方式支承,固定端選用一對(duì)背對(duì)背安裝角接觸球軸承,支撐端選用一對(duì)深溝球軸承。本機(jī)床屬于中型機(jī)床,導(dǎo)向方式采用矩形導(dǎo)軌,矩形導(dǎo)軌承載能力高,制造以便。本設(shè)計(jì)選用線性滾動(dòng)導(dǎo)軌。3.X716進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)在當(dāng)代數(shù)控機(jī)床中,為得到高速下平穩(wěn)運(yùn)營,并具備較高定位精度且防止爬行,規(guī)定進(jìn)給系統(tǒng)中機(jī)械傳動(dòng)裝置和元件具備較高敏捷度,低摩擦阻力和動(dòng)、靜摩擦系數(shù)之差以及高壽命等特點(diǎn),而滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾珠絲杠螺母副能較好滿足這些規(guī)定。因而本工作臺(tái)設(shè)計(jì)采用了滾動(dòng)導(dǎo)軌加滾珠絲杠螺母副組合。3.1銑削工件時(shí)銑削力計(jì)算3.1.1銑削抗力分析銑削運(yùn)動(dòng)特性:主運(yùn)動(dòng)為銑刀繞自身軸線高速旋轉(zhuǎn),進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為工作臺(tái)帶動(dòng)工件在垂直于銑刀軸線方向緩慢進(jìn)給(銑鍵槽時(shí),可使鍵槽銑刀沿軸線進(jìn)給)。銑刀類型諸多,但以圓柱銑刀和端銑刀為基本形式。圓柱銑刀和端銑刀切削某些都可以看做車刀刀頭演變,銑刀每一種刀齒相稱于一把車刀。它切削基本規(guī)律與車削相似,所不同是銑刀回轉(zhuǎn),刀齒數(shù)多。普通假定銑削時(shí)銑刀受到銑削抗力是作用在刀齒某點(diǎn)上,如圖1所示。設(shè)刀齒上受到銑削抗力合力為F,將F沿銑刀軸線、徑向和切向進(jìn)行分解,則分別為軸向銑削力F}、徑向銑削力F,和切向銑削力F二。切向銑削力F二是沿銑刀主運(yùn)動(dòng)方向分力,它消耗銑床主電動(dòng)機(jī)功率(即銑削功率)最多。因而,切向銑削力F二可按銑削功率(kW)或主電動(dòng)機(jī)功率(kw)算出。式中:v—機(jī)床主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速(主軸傳遞所有功率時(shí)最低切削速度,m/s);ηm—機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)效率,普通取,ηm~0.8。圖3.1銑削抗力及工作臺(tái)上載荷3.1.2進(jìn)給工作臺(tái)工作載荷計(jì)算作用在進(jìn)給工作臺(tái)上合力F′與銑刀刀齒受到銑削抗力F合力大小相似、方向相反,如圖所示。合力F′就是設(shè)計(jì)和校核工作臺(tái)進(jìn)給系統(tǒng)時(shí)要考慮工作載荷可以沿著銑床工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向分解為三個(gè)力:工作臺(tái)縱向進(jìn)給方向載荷F1,工作臺(tái)橫向進(jìn)給方向載荷Fc,工作臺(tái)垂直進(jìn)給方向載荷Fv。進(jìn)給工作臺(tái)工作載荷F1、Fc和Fv與切向銑削力Fz之間有一定經(jīng)驗(yàn)比值(見表1)。因而,計(jì)算出Fz后,即可計(jì)算出進(jìn)給工作臺(tái)工作載荷F1、Fc和Fv。表3.1工作臺(tái)工作載荷與切向鐵削力經(jīng)驗(yàn)比值從圖2-3可知,圓柱銑削時(shí),為待加工表面與已加工表面之間垂直距離;端銑時(shí),恰為工件寬度,不是待加工表面與已加工表面之間離。圖3.2順銑與逆銑圖3.2表達(dá)圓柱銑順銑和逆銑不同方式。順銑時(shí),縱向進(jìn)給方向載荷F1與進(jìn)給方向一致,垂直進(jìn)給方向載荷Fv向下,逆銑時(shí)方向相反。圖3.2表達(dá)對(duì)稱端銑和不對(duì)稱端銑。對(duì)稱端銑分有順銑和逆銑之分。在表1中,d。表達(dá)圓柱銑刀直徑或端銑刀直徑(mm),表達(dá)每齒進(jìn)給量(mm/齒),即銑刀每轉(zhuǎn)一種齒間角時(shí)工件與銑刀相對(duì)移動(dòng)量。每齒進(jìn)給量、每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f和工作臺(tái)進(jìn)給速度三者之間關(guān)系為mm/min式中:Z-銑刀齒數(shù);n-銑刀轉(zhuǎn)速(r/min)3.1.3一方面初步估算工作臺(tái)重量一方面要初步估算工作臺(tái)重量及銑削工件最大切削力才干進(jìn)行設(shè)計(jì)。X軸方向移動(dòng)工作臺(tái)尺寸:長寬高為90060080,重量約為3302.2N,最大行程630mm;Y軸方向移動(dòng)工作臺(tái)尺寸:長寬高為30030080,重量約為550.368N,最大行程400mm;設(shè)夾具及工件質(zhì)量約為200Kg,重量約為1960N;則XY工作臺(tái)總質(zhì)量約為480.83kg,總重量約為5812.573N(涉及夾具及工件)。3.1.4銑削用量選取銑削用量選取原則:一方面應(yīng)盡量取較大切削深度及切削寬度然后盡量取較大每齒進(jìn)給量,最后才盡量取較大銑削速度。粗銑時(shí)余量大,加工規(guī)定低,重要考慮銑刀耐用度及銑削力影響;而精銑時(shí)余量小,加工規(guī)定高,重要考慮加工質(zhì)量提高。1.銑削深度選?。?)當(dāng)工件表面規(guī)定光潔度為時(shí),普通銑削無硬皮鋼料時(shí),;銑削鑄鋼或鑄鐵時(shí)。(2)當(dāng)工件表面規(guī)定光潔度為時(shí),可分粗銑、半精銑、兩步銑削。粗銑后留余量。(3)當(dāng)工件表面規(guī)定光潔度為時(shí),可分粗銑、半精銑、精銑三步銑削。半精銑,精銑左右。2.每齒進(jìn)給量選取當(dāng)銑削深度選定后,盡量取較大每齒進(jìn)給量。粗銑時(shí)限制每齒進(jìn)給量是銑削力及銑刀容屑空間大小,當(dāng)工藝系統(tǒng)剛性俞好及銑刀齒數(shù)愈少時(shí),可獲得愈大;半精銑及精銑時(shí)限制每齒進(jìn)給量是工件表面光潔度。光潔度規(guī)定愈高,應(yīng)俞小。3.1.5銑削力計(jì)算銑床通慣用于銑削平面和溝槽。銑刀又分為圓柱銑刀、立銑刀、盤形銑刀、端銑刀、半圓弧銑刀、T形槽銑刀。其中用立銑刀銑削溝槽時(shí)銑削力最大,故按用立銑刀銑削溝槽時(shí)計(jì)算銑削力。銑削力與銑刀材料、銑刀類型、工件材料硬度、銑削寬度、銑削深度、每齒進(jìn)給量、銑刀直徑、銑刀齒數(shù)關(guān)于??砂础督饘偾邢髟砑皯?yīng)用》中公式進(jìn)行計(jì)算:銑削溝槽時(shí)采用粗齒高速鋼立銑刀,按工件材料為碳鋼來設(shè)計(jì)。查《金屬切削手冊》,選取銑削用量為銑刀直徑,銑刀齒數(shù),銑削寬度,每齒進(jìn)給量,銑削深度,銑刀切削速度。采用端面銑刀在主軸上計(jì)算轉(zhuǎn)速下進(jìn)行強(qiáng)力切削,主軸具備最大扭矩,并能傳遞主電動(dòng)機(jī)所有功率。由得: 故主切削力分解到Y(jié)方向上分力是:3.2導(dǎo)軌設(shè)計(jì)與選型3.2.1導(dǎo)軌概述導(dǎo)軌重要用來支撐和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件沿一定軌道運(yùn)動(dòng)。在導(dǎo)軌副中,運(yùn)動(dòng)一方稱為動(dòng)導(dǎo)軌,不動(dòng)一方稱為支承導(dǎo)軌。動(dòng)導(dǎo)軌相對(duì)于支承導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng),普通作直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。1.對(duì)導(dǎo)軌規(guī)定1)導(dǎo)向精度高導(dǎo)向精度重要是指引軌沿支承導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)直線度和圓度。影響導(dǎo)向精度重要因素有導(dǎo)軌幾何精度、導(dǎo)軌接觸精度、導(dǎo)軌構(gòu)造形式、動(dòng)導(dǎo)軌及支承導(dǎo)軌剛度和熱變形,尚有裝配質(zhì)量。導(dǎo)軌幾何精度綜合反映在靜止或低速下導(dǎo)軌導(dǎo)向精度。直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌檢查內(nèi)容重要是:導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)直線度,導(dǎo)軌在水平平面內(nèi)直線度,在水平面內(nèi)兩條導(dǎo)軌平行度。例如:導(dǎo)軌全長為20m龍門刨床,其直線度誤差為0.02/1000,在導(dǎo)軌全長范疇內(nèi)為0.08mm。圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌幾何精度檢查內(nèi)容與主軸回轉(zhuǎn)精度檢查辦法相類似,用導(dǎo)軌回轉(zhuǎn)時(shí)端面跳動(dòng)和徑向跳動(dòng)表達(dá)。例如:最大切削直為4m立車,其允差規(guī)定為0.05mm.2)耐磨性好及壽命長導(dǎo)軌耐磨性決定了導(dǎo)軌精度保持性。動(dòng)導(dǎo)軌沿支承導(dǎo)軌長期運(yùn)營會(huì)引起導(dǎo)軌不均勻磨損,破壞導(dǎo)軌導(dǎo)向精度,從而影響機(jī)床加工精度。例如:臥式車床鑄鐵導(dǎo)軌,若構(gòu)造欠佳、潤滑不良或維修不及時(shí),貝。接近床頭箱一段前導(dǎo)軌,每年磨損量達(dá)0.2-0.3mm,這樣就減少了刀架移動(dòng)直線度及對(duì)主軸平行度,加工精度也就下降了。與此同步,也增長了溜板箱中開合螺母與絲杠同軸度誤差,加劇了螺母與絲杠磨損。3)足夠剛度導(dǎo)軌要有足夠剛度,保證在載荷作用下不產(chǎn)生過大變形,從而保證各部件間相對(duì)位置和導(dǎo)向精度。4)低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性在低速運(yùn)動(dòng)時(shí),作為運(yùn)動(dòng)部件動(dòng)導(dǎo)軌易產(chǎn)生爬行。’進(jìn)給運(yùn)動(dòng)爬行將提高被加工表面表面粗糙度值,故規(guī)定導(dǎo)軌低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),不產(chǎn)生爬行,這對(duì)于高精度機(jī)床特別重要。5)工藝性好設(shè)計(jì)導(dǎo)軌時(shí),要注意到制造、調(diào)節(jié)和維護(hù)以便,力求構(gòu)造簡樸、工藝性和經(jīng)濟(jì)性好。2.對(duì)導(dǎo)軌技術(shù)規(guī)定1)導(dǎo)軌精度規(guī)定滑動(dòng)導(dǎo)軌,不論是V一平型還是平一平型,導(dǎo)軌面平面度普通取0.01-0.015mm,長度方向直線度普通取0.005-0.01mm;側(cè)導(dǎo)向面直線度取0.01-0.015mm,側(cè)導(dǎo)向面之間平行度取0.01-0.015mm,側(cè)導(dǎo)向面對(duì)導(dǎo)軌底面垂直度取0.005-0.01mm.鑲鋼導(dǎo)軌平面度必要控制在0.005-0.01mm如下,其平行度和垂直度控制在0.01mm如下。2)導(dǎo)軌熱解決數(shù)控機(jī)床開動(dòng)率普遍都很高,這就規(guī)定導(dǎo)軌具備較高耐磨性,以提高其精度保持性。為此,導(dǎo)軌大多需淬火解決。導(dǎo)軌淬火方式有中頻淬火、超音頻淬火、火焰淬火等,其中用較多是前兩種方式。鑄鐵導(dǎo)軌淬火硬度,普通為50-55HRC,個(gè)別規(guī)定57HRC;淬火層深度規(guī)定經(jīng)磨削后應(yīng)保存1.0-1.5mm.鑲鋼導(dǎo)軌,普通采用中頻淬火或滲氮淬火方式,淬火硬度為58-62HRC,滲氮層厚度為0.5mm.2.導(dǎo)軌類型和特點(diǎn)導(dǎo)軌分類辦法有各種:按運(yùn)動(dòng)軌跡可以分為直線導(dǎo)軌和圓導(dǎo)軌,按工作性質(zhì)可分為主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌、進(jìn)給導(dǎo)軌和調(diào)節(jié)導(dǎo)軌,按受力狀況可以分為開式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌,按摩擦性質(zhì)可以分為滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌。下面一方面簡介直線滑動(dòng)導(dǎo)軌關(guān)于內(nèi)容:1.直線滑動(dòng)導(dǎo)執(zhí)截面形狀直線滑動(dòng)導(dǎo)軌有若干個(gè)平面,從制造、裝配和檢查來說,平面數(shù)量應(yīng)盡量少。慣用直線滑動(dòng)導(dǎo)軌截面形狀有矩形、三角形、燕尾形和圓形,各個(gè)平面所起作用也各不相似。在矩形導(dǎo)軌和三角形導(dǎo)軌中,M面重要起支承作用,N面是保證直線移動(dòng)精度導(dǎo)向面,J面是防止運(yùn)動(dòng)附件抬起壓板面;在燕尾形導(dǎo)軌中,M面起導(dǎo)向和壓板作用,J面起支承作用。依照支承導(dǎo)軌凹凸?fàn)顟B(tài),又可以將導(dǎo)軌提成凸形導(dǎo)軌和凹形導(dǎo)軌。其中,凸三角形導(dǎo)軌稱為山形導(dǎo)軌,凹三角形導(dǎo)軌稱為v形導(dǎo)軌。凸形導(dǎo)軌不易存儲(chǔ)潤滑油,但易清除導(dǎo)軌面切屑等雜物。凹形導(dǎo)軌易存儲(chǔ)潤滑油,但易落人切屑和雜物,必要設(shè)防護(hù)裝置。3.2.2滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副計(jì)算1.作用于滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副載荷計(jì)算由于滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副特殊構(gòu)造,使其具備垂直向上、向下、左右和水平四個(gè)方向額定載荷相等,且額定載荷大,剛性好,三個(gè)方向抗顛覆力矩能力大特點(diǎn),滾動(dòng)導(dǎo)軌受力分析見圖3.3。下層工作臺(tái)承載重約為5812.573N343411W圖3.3滾動(dòng)導(dǎo)軌受力分析圖3.63.73.83.9將已知數(shù)據(jù)代入上式得:載荷成分段變化,其計(jì)算載荷:3.10式中:——相應(yīng)行程內(nèi)載荷;——分段行程;——全行程等于;2.滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副額定壽命(1)額定壽命計(jì)算公式為:3.1式中:L——額定壽命;C——額定動(dòng)載荷;——計(jì)算載荷;——溫度系數(shù)取1.0;——接觸系數(shù)取0.81;——精度系數(shù)取1.0;——載荷系數(shù)取1.5;——硬度系數(shù)取1.0;(2)壽命時(shí)間計(jì)算:當(dāng)行程長度一定,以小時(shí)為單位額定壽命:3.12式中:——行程長度;L——額定壽命;——每分鐘往復(fù)次數(shù);3.13普通狀況下,滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副預(yù)期壽命取0小時(shí),則:3.14由得3.15取則:查漢江機(jī)床公司生產(chǎn)HJ-D系列線性滾動(dòng)導(dǎo)軌產(chǎn)品樣本,其HJ-D系列中DA20A型滾動(dòng)導(dǎo)軌C=1260kgf=12.348KN,滿足規(guī)定。3.3滾珠絲杠螺母副選型與計(jì)算3.3.1滾珠絲杠螺母副概述數(shù)控機(jī)床給傳動(dòng)系統(tǒng)中,將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)辦法諸多,采用滾珠絲杠螺母副是慣用辦法之一。1.滾珠絲杠螺母副及工作原理及特點(diǎn)1)滾珠絲杠螺母副工作原理滾珠絲杠螺母副是直線運(yùn)動(dòng)與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能互相轉(zhuǎn)換新型傳動(dòng)裝置其構(gòu)造如圖3.4所示。在絲杠3和螺母1上均有半圓弧半圓弧形螺旋槽,當(dāng)它們套裝在一起時(shí)便形成了滾珠螺旋滾道。螺母上有滾珠回路管道4,將幾圈螺旋滾道兩端連接起來構(gòu)成封閉螺旋滾道,并在滾道內(nèi)裝滿滾珠2.當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí),滾珠在滾道內(nèi)既自轉(zhuǎn)又沿滾道循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng),因而迫使螺母(或滾珠絲杠)軸向移動(dòng)。2)滾珠絲杠螺母副特點(diǎn):(1)傳動(dòng)效率高,摩擦損失小。滾珠絲杠圖4滾珠絲杠螺母副構(gòu)造原理螺母副傳動(dòng)效率為0.92-0.96,比普通絲杠(梯形絲杠)高3-4倍。因而,功率消耗只相稱于普通絲杠1/4-1/3。(2)若予以恰當(dāng)預(yù)緊,可以消除絲杠和螺母之間螺紋間隙,反向時(shí)還可以消除空載死區(qū),從而使絲杠定位精度高,剛度好。(3)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),無爬行現(xiàn)象,傳動(dòng)精度高。(4)具備可逆性,既可以從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng),也可以從直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。也就是說,絲杠和螺母都可以作為積極件。(5)磨損小,使用壽命長。(6)制造工藝復(fù)雜。滾珠絲杠和螺母等元件加工精度規(guī)定高,表面粗糙度也規(guī)定高,故制導(dǎo)致本高。(7)不能自鎖。特別是垂直安裝絲杠,由于其自重和慣性力作用,下降時(shí)當(dāng)傳動(dòng)吻斷后,不能及時(shí)停止運(yùn)動(dòng),故需要增長制動(dòng)裝置。3.3.2滾珠絲杠螺母副選型與計(jì)算1.滾珠絲杠精度選取1)滾珠絲杠精度級(jí)別國標(biāo)GB/T17587.3-1998將滾珠絲杠分為定位滾珠絲杠副(P型)和傳動(dòng)滾珠絲杠副(T型)兩大類。滾珠絲杠精度級(jí)別分為7個(gè)級(jí)別,即1、2,3,4,5,7,10級(jí),1級(jí)精度最高,依次減少。(1)滾珠絲杠副精度指標(biāo)如下:①2二行程內(nèi)容許行程變動(dòng)量;②300mm行程內(nèi)容許行程變動(dòng)量;③有效行程內(nèi)目的行程公差;④有效行程內(nèi)容許行程變動(dòng)量;⑤有效行程內(nèi)補(bǔ)償值C.滾珠絲杠副各項(xiàng)精度指標(biāo)關(guān)系如圖3.5所示。圖3.5滾珠絲杠副各項(xiàng)精度指標(biāo)關(guān)系(2)2弧度內(nèi)行程變動(dòng)量和任意行程內(nèi)行程變動(dòng)量參見表3表2:2弧度內(nèi)行程變動(dòng)量和任意300mm行程內(nèi)行程變動(dòng)量(單位:)(3)有效行程內(nèi)目的行程公差e和容許行程變動(dòng)量Vup參見表2。表3有效行程內(nèi)目的行程公差,和容許行程變動(dòng)(單位)2)滾珠絲杠精度選取依照J(rèn)B/GQ1140-1989規(guī)定;坐標(biāo)軸反向值重要取決于該坐標(biāo)軸摩擦死區(qū)誤差乙值大小;而定位誤差一是取決于滾珠絲杠自身螺距誤差影響,二是取決于由傳動(dòng)系統(tǒng)剛度變化產(chǎn)生彈性變形而引起定位誤差6k影響。因而,坐標(biāo)軸摩擦死區(qū)誤差公值、滾珠絲杠自身螺距誤差和由傳動(dòng)系統(tǒng)剛度變化產(chǎn)生彈性變形而引起定位誤差、始終是滾珠絲杠精度選取根據(jù)。而對(duì)滾珠絲杠精度進(jìn)行種種計(jì)算都是為了求出值而展開。普通狀況下,滾珠絲杠精度選取按如下公式計(jì)算。(1)對(duì)于在開環(huán)系統(tǒng)中使用滾珠絲杠,有(2)對(duì)于在半閉環(huán)系統(tǒng)或可以進(jìn)行行程補(bǔ)償開環(huán)系統(tǒng)中使用滾珠絲杠,有0。80。8式中定位精度是指機(jī)床各坐標(biāo)軸定位精度值,為已知條件。依照上述兩式可以計(jì)算出滾珠絲杠和、值,然后可以依照表2-20和表2-21來擬定滾珠絲杠精度級(jí)別。2.滾珠絲杠螺母副支承方式及軸承選取為了滿足數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)高精度、高剛度需要,除了應(yīng)當(dāng)采用高精度、高剛度熱滾珠絲杠螺母副外,還必要充分注重支承設(shè)計(jì)。應(yīng)注意選用軸向剛度高、摩擦力矩小、運(yùn)轉(zhuǎn)精度高軸承,同步選用適當(dāng)支承方式,并保證支承座有足夠剛度。1)滾珠絲杠螺母副支承方式選取支承作用是限制兩端固定軸軸向竄動(dòng)。較短滾珠絲杠或豎直安裝滾珠絲杠,可以一端固定一端自由(無支承)。水平安裝滾珠絲杠較長時(shí),可以一端固定一端游動(dòng)。用于精密和高精度機(jī)床(涉及數(shù)控機(jī)床)滾珠絲杠副,為了提高滾珠絲杠拉壓剛度,可以兩端固定。為了減少滾珠絲杠因自重下垂和補(bǔ)償熱膨脹,兩端固定滾珠絲杠還可以進(jìn)行預(yù)拉伸。滾珠絲杠支承構(gòu)造形式可以分為三種類型(見表3.4)。表3.4中,“自由(代號(hào)O),指是無支承;“游動(dòng)”(代號(hào)S),指是徑向有約束,軸向無約束(例如裝有深溝球軸承、圓柱滾子軸承);”固定”(代號(hào)?!疐’),指是徑向和軸向均有約束(例如裝有雙向推力球軸承與深溝球軸承組合軸承、角接觸球軸承和圓錐滾子軸承)。普通狀況下,應(yīng)將固定端作為軸向位置基準(zhǔn),尺寸鏈和誤差計(jì)算都由此開始,并盡量以固定端為驅(qū)動(dòng)端。表3.4滾珠絲杠支承構(gòu)造形式2)所用軸承選取由于滾珠絲杠軸承所受載荷重要是軸向載荷,徑向除絲杠自重外,普通無外載荷。因而,對(duì)滾珠絲杠軸承規(guī)定是軸向精度和軸向剛度要高。此外,絲杠轉(zhuǎn)速普通不會(huì)很高,或高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間很短,因而發(fā)熱不是重要問題。數(shù)控.機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)規(guī)定運(yùn)動(dòng)靈活,對(duì)微小位移(絲杠微小轉(zhuǎn)角)要響應(yīng)敏捷。因而所用軸承摩擦力矩要盡量低。滾珠絲杠所用軸承類型依照滾珠絲杠螺母副支承方式不同而不同。普通狀況下,游動(dòng)軸承多用深溝球軸承。表3.5是某些軸承特點(diǎn)比較。表3.5各類滾動(dòng)軸承特點(diǎn)比較當(dāng)前,在以上各類軸承中用最多是表所列舉60度接觸角推力角接觸球軸承,另一方面是表所列舉滾針和推力滾子組合軸承。后者多用于大牽引力、規(guī)定高剛度大型、重型機(jī)床。3.4電機(jī)設(shè)計(jì)選用伺服電機(jī)選取,應(yīng)考慮三個(gè)規(guī)定:最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩,不得超過電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩;電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)與負(fù)載慣量相匹配(匹配條件可依照伺服電機(jī)樣本提供匹配條件,也以按照普通匹配規(guī)律);迅速移動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)矩不得超過伺服電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩。最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算所選伺服電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)不不大于最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩。最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩可依照下式計(jì)算。即其中,從前面計(jì)算已知最大進(jìn)給力,絲杠導(dǎo)程預(yù)緊力(額定動(dòng)載荷由以上查表可得46.5KN),則;依照哈爾濱軸承總廠《角接觸推力球軸承組配技術(shù)條件》得760306單個(gè)軸承摩擦力矩為0.32,故一對(duì)軸承摩擦力矩(),伺服電機(jī)與絲杠直接連接,其傳動(dòng)比i=1。則=(2)負(fù)載慣量計(jì)算伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)與負(fù)載慣量相匹配。負(fù)載慣量可按如下順序計(jì)算:工件,夾具及工作臺(tái)折算到電機(jī)軸上慣量,工件,夾具及工作臺(tái)最大質(zhì)量為480.83,可按下式計(jì)算絲杠加在電機(jī)軸上慣量,絲杠公稱直徑,長度,絲杠材料密度。依照下式計(jì)算=連軸器加上鎖緊螺母等慣量可直接查手冊得到=0.001()負(fù)載總慣量按照數(shù)控機(jī)床慣量匹配條件,,所選伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)在0.0054~0.021范疇之內(nèi)。依照上述計(jì)算可初步選規(guī)定伺服電機(jī)。如選用交流伺服電機(jī),可選型號(hào)為SGMSH30A□A型,其輸出功率為,其外形尺寸圖如圖3.6所示,其外形尺寸如表所示。相應(yīng)地,伺服驅(qū)動(dòng)器選取與電機(jī)相匹配SGMSH30A□A型號(hào)。圖3.6SGMSH型伺服電機(jī)外形尺寸圖3.5進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析在進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi),滾珠絲杠螺母副剛度是影響機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性最薄弱環(huán)節(jié),其拉壓剛度(又稱為縱向剛度)和扭轉(zhuǎn)剛度分別是引起機(jī)械系統(tǒng)縱向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)重要因素。為了保證所設(shè)計(jì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)具備較好迅速.響應(yīng)性能和較小跟蹤誤差,并且不會(huì)在變化輸人信號(hào)勉勵(lì)下產(chǎn)生共振,必要對(duì)其動(dòng)態(tài)特性加以分析,以找出影響系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性重要參數(shù)。1.縱向振動(dòng)在分析進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)縱向振動(dòng)時(shí),可以忽視電動(dòng)機(jī)和聯(lián)軸器(或減速器)影響,則由滾珠絲杠和機(jī)床執(zhí)行部件構(gòu)成縱向振動(dòng)系統(tǒng)可以簡化成如圖2-45所示動(dòng)力學(xué)模型,其動(dòng)力平衡方程可以表達(dá)為式中:-滾珠絲杠螺母副和機(jī)床執(zhí)行部件等效質(zhì)量(其中m,ms分別為機(jī)床執(zhí)行部件質(zhì)量和滾珠絲杠螺母副質(zhì)量);f—機(jī)床導(dǎo)軌勃性阻尼系數(shù);K?!獫L珠絲杠螺母副綜合拉壓剛度;y—機(jī)床執(zhí)行部件實(shí)際位移;x—電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)角折算到機(jī)床執(zhí)行部件上等效位移,即指令位移。圖3.7絲杠一工作臺(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)簡化動(dòng)力學(xué)模型對(duì)式進(jìn)行拉氏變換并整頓,得到系統(tǒng)傳遞函數(shù):將式化成二階系統(tǒng)原則形式,得顯然,這是一種二階振蕩系統(tǒng),依照自動(dòng)控制理論,當(dāng)系統(tǒng)容許有一定超調(diào)時(shí),可以取系統(tǒng)阻尼比=0.4-0.8(見圖3.7,圖中Km為系數(shù)),使系統(tǒng)在輸人信號(hào)變化或有外界擾動(dòng)時(shí),其輸出響應(yīng)可以較快地達(dá)到穩(wěn)定值;當(dāng)系統(tǒng)不容許有任何超調(diào)時(shí),可取1,使系統(tǒng)輸出響應(yīng)不浮現(xiàn)振蕩。加大系統(tǒng)最低固有頻率。二可以加快系統(tǒng)響應(yīng)速度,有助于避開輸人信號(hào)頻率范疇,防止共振產(chǎn)生。圖3.7二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線可見,影響縱向振動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性重要參數(shù)是系統(tǒng)最低固有頻率和阻尼比系統(tǒng)最低固有頻率與滾珠絲杠螺母副綜合拉壓剛度Ko和機(jī)床執(zhí)行部件質(zhì)量關(guān)于,增大Ko或減小,都可以提高。同步,阻尼比除了重要與導(dǎo)軌戮性阻尼系數(shù)f關(guān)于外,還與剛度Ko和質(zhì)量關(guān)于。因而,在構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)通過剛度Ko、質(zhì)量和導(dǎo)軌貓性阻尼系數(shù)f等參數(shù)合理匹配而使系統(tǒng)最低固有頻率和阻尼比獲得恰當(dāng)數(shù)值,以保證系統(tǒng)具備良好動(dòng)態(tài)特性。2.關(guān)于系統(tǒng)阻尼對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性影響系統(tǒng)阻尼對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性影響比較復(fù)雜。如果系統(tǒng)阻尼較大,將不利于系統(tǒng)定位精度提高,容易減少系統(tǒng)迅速響應(yīng)性,但可以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性,減小過渡過程中超調(diào)量,并減少振動(dòng)響應(yīng)幅值。當(dāng)前,許多伺服系統(tǒng)采用了滾動(dòng)導(dǎo)軌,實(shí)踐證明,滾動(dòng)導(dǎo)軌可以減小摩擦系數(shù),提高定位精度和低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性,但阻尼較小,常使系統(tǒng)穩(wěn)定速度減小。因此,在采用滾動(dòng)導(dǎo)軌構(gòu)造時(shí),應(yīng)注意采用其她辦法來控制阻尼大小。對(duì)系統(tǒng)阻尼影響最大是導(dǎo)軌阻尼。導(dǎo)軌阻尼特性比較復(fù)雜。除去與運(yùn)動(dòng)速度成正比勃性阻尼系數(shù)以外,導(dǎo)軌靜摩擦,隨運(yùn)動(dòng)方向不同而變化符號(hào)動(dòng)摩擦,以及導(dǎo)致負(fù)阻尼摩擦力下降特性等,都是非線性因素。將這些因素折算成等效薪性阻尼系數(shù)只是一種近似辦法。大量實(shí)驗(yàn)證明,無論靜摩擦系數(shù)還是動(dòng)摩擦系數(shù),與等效勃性阻尼系數(shù)之間都沒有簡樸關(guān)系。因而在設(shè)計(jì)時(shí),要給出詳細(xì)阻尼數(shù)據(jù)是困難。普通除了可以參照前人研究成果進(jìn)行定性分析外,應(yīng)通過詳細(xì)實(shí)驗(yàn)來獲取可靠數(shù)據(jù)。3.6驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠連接在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中,驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠連接是數(shù)控機(jī)床穩(wěn)定工作重要環(huán)節(jié)之一。當(dāng)前,在直線進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中,驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠連接方式重要有聯(lián)軸器、齒輪和同步帶。3.6.1聯(lián)軸器聯(lián)軸器是用來連接進(jìn)給機(jī)構(gòu)兩根軸使之一起回轉(zhuǎn)以傳遞扭矩和運(yùn)動(dòng)一種裝置。機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),被連接兩軸不能分離,只有停車后,將聯(lián)軸器拆開,兩軸才干脫開。當(dāng)前聯(lián)軸器類型繁多,有液壓式、電磁式和機(jī)械式。機(jī)械式聯(lián)軸器是應(yīng)用最廣泛一種,它借助于機(jī)械構(gòu)件互相間機(jī)械作用力來傳遞扭矩,大體可將聯(lián)軸器劃分為剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器兩大類。(1)剛性聯(lián)軸器可分為如下兩類。①固定式聯(lián)軸器,重要有套筒聯(lián)軸器、凸緣聯(lián)軸器和夾殼聯(lián)軸器等。②可移式聯(lián)軸器,重要有齒輪聯(lián)軸器、十字滑塊聯(lián)軸器和萬向聯(lián)軸器等。(2)彈性聯(lián)軸器可分為如下兩類。①金屬彈性件聯(lián)軸器,重要有簧片聯(lián)軸器、膜片聯(lián)軸器和波形管聯(lián)軸器等。②非金屬彈性聯(lián)軸器,重要有輪胎式聯(lián)軸器、整圈橡膠聯(lián)軸器和橡膠塊聯(lián)軸器。下面簡介幾種數(shù)控機(jī)床慣用聯(lián)軸器。1.套筒聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器(見圖3.8)由連接兩軸端套筒和連接套筒與軸連接件(鍵或銷)構(gòu)成。普通當(dāng)軸端直徑d80mm時(shí),套筒用35或45鋼制造;d>80mm時(shí),可用強(qiáng)度較高鑄鐵制造。套筒聯(lián)軸器各某些尺寸間關(guān)系如下:套筒長L3d;套筒外徑D=1.5d;銷子直徑=(0.3-0.25)d(對(duì)小聯(lián)軸器,取0.3;對(duì)大聯(lián)軸器,取0.25);銷子中心到套筒端部.距離e0.75d。圖3.8套筒聯(lián)物器圖(a)鍵連接;(b)銷連接圖3.9凸緣聯(lián)軸器(a)鍵連接;(b)銷連接此種聯(lián)軸器構(gòu)造簡樸,徑向尺寸小,但其裝拆困難(軸需作軸向移動(dòng)),且規(guī)定兩軸嚴(yán)格對(duì)中,不容許有徑向及角度偏差,因而使用上受到一定限制。3.6.2.凸緣聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器是把兩個(gè)帶有凸緣半聯(lián)軸器分別與兩軸連接,然后用螺栓把兩個(gè)半聯(lián)軸器連成一體,以傳遞動(dòng)力和扭矩(見圖3.9)。凸緣聯(lián)軸器尚有兩種對(duì)中辦法:一種是用一種半聯(lián)軸器上凸肩與另一種半聯(lián)軸器上凹槽相配合而對(duì)中(見圖3.9(a)),另一種則是共同與另一某些環(huán)相配合而對(duì)中(見圖3.9(b))。前者在裝拆時(shí)軸必要作軸向移動(dòng),后者則無此缺陷。連接螺栓可以采用半精制普通螺栓,此時(shí)螺栓桿與釘孔壁間存有間隙,扭矩靠半聯(lián)軸器結(jié)合面間摩擦力來傳遞(見圖3.9(b));也可采用鉸制孔用螺栓,此時(shí)螺栓桿與釘孔為過渡配合,靠螺栓桿承受擠壓與剪切來傳遞扭矩(見圖3.9(a))凸緣聯(lián)軸器可制成帶防護(hù)邊(見圖3.9(a))或不帶防護(hù)邊(見圖3.9(b))。凸緣聯(lián)軸器材料可用HT250或碳鋼,重載或圓周速度不不大于30m/s時(shí)應(yīng)用鑄鋼或鍛鋼。凸緣聯(lián)軸器對(duì)于所連接兩軸對(duì)中性規(guī)定很高,當(dāng)兩軸間有位移與傾斜存在時(shí),就在機(jī)件內(nèi)引起附加載荷,使工作狀況惡化,這是它重要缺陷。但由于其構(gòu)造簡樸、成本低以及可傳遞較大扭矩,故當(dāng)轉(zhuǎn)速低、無沖擊、軸剛度大以及對(duì)中性較好時(shí)亦常采用。4.CNC數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1控制系統(tǒng)總體方案擬定與控制系統(tǒng)選定1)數(shù)控系統(tǒng)選?。罕驹O(shè)計(jì)選用德國SIEMENS公司生產(chǎn)SINUMERIK802D系統(tǒng)進(jìn)行電氣某些設(shè)計(jì)。2)外圍電路設(shè)計(jì):外圍電路重要涉及主軸旋轉(zhuǎn)電路、坐標(biāo)軸進(jìn)給電路、換刀裝置電路、潤滑系統(tǒng)電路、冷卻系統(tǒng)電路等。3)主電路及供電電路設(shè)計(jì):主電路涉及電源進(jìn)線,總開關(guān),冷卻、潤滑、排屑、散熱電扇等輔助功能電機(jī)連接。4)控制電路設(shè)計(jì)重要完畢數(shù)控系統(tǒng)上、下電控制,主電路接觸器和電磁控制,以及三色燈控制。5)CNC電氣設(shè)計(jì)及PLC輸入/輸出電氣設(shè)計(jì)重要為CNC電氣連接與PLC輸入/輸出某些電氣設(shè)計(jì)系統(tǒng)選定選用SINUMERIK
802D。XD-40數(shù)控銑床是采用德國SINUMERIK
802D系統(tǒng)控制三軸機(jī)床,SINUMERIK802D將所有CNC、PLC、HMI和通訊任務(wù)集成于一種單一部件。免維護(hù)PC硬件集成了PROFIBUS接口用于驅(qū)動(dòng)和I/O模塊并具備速裝構(gòu)造超薄操作面板。作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)SIMODRIVE611具備模塊化設(shè)計(jì)和PROFIBUS接口,因而各軸驅(qū)動(dòng)功率獨(dú)立配備。SIMATIC
S7-200指令集可直接合用于機(jī)床。系統(tǒng)不但可以執(zhí)行普通SINUMERIK零件加工程序,并且可以使用非西門子G代碼。
SIEMENS
802D通過PROFIBUS聯(lián)接到SIMODRIVE611UE及I/O模塊PP72/48,機(jī)床各某些信號(hào)通過I/O模塊進(jìn)出PCU。4.2.1采用重要元部件a)SIEMENS802D型CNC控制系統(tǒng)、三軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)。b)主軸采用1PH7交流主軸電機(jī)及相應(yīng)驅(qū)動(dòng)裝置,或變頻主軸。c)全數(shù)控鍵盤(水平構(gòu)造)。d)通過PROFIBUS聯(lián)接I/O模塊PP72/48。e)通過PROFIBUS聯(lián)接SIMODRIVE611通用驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。f)電子手輪。5.位置檢測元件選取5.1位置檢測元件概述位置檢測裝置是數(shù)控機(jī)床重要構(gòu)成某些。在閉環(huán),半閉環(huán)系統(tǒng)中,它重要作用是檢測位移和速度,并發(fā)出反饋信號(hào),構(gòu)成閉環(huán)和半閉環(huán)控制。數(shù)控機(jī)床對(duì)位置檢測元件規(guī)定如下:工作可靠,抗干擾能力強(qiáng)。滿足精度規(guī)定和速度規(guī)定易于安裝,維護(hù)以便,適應(yīng)機(jī)床工作環(huán)境;成本低5.2位置檢測元件選取一、位移傳感器基本原理
光柵位移傳感器工作原理,是由一對(duì)光柵副中主光柵(即標(biāo)尺光柵)和副光柵(即批示光柵)進(jìn)行相對(duì)位移時(shí),在光干涉與衍射共同作用下產(chǎn)生黑白相間(或明暗相間)規(guī)則條紋圖形,稱之為莫爾條紋。通過光電器件轉(zhuǎn)換使黑白(或明暗)相似條紋轉(zhuǎn)換成正弦波變化電信號(hào),再通過放大器放大,整形電路整形后,得到兩路相差為90°正弦波或方波,送入光柵數(shù)顯表計(jì)數(shù)顯示。
二、位移傳
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