锯片刀具工具磨床进给系统设计.doc

XXXXXX毕业设计说明书题目：锯片刀具工具磨床进给系统设计摘要随着现代科技的发展，机械制造业面临着高速度、高精度的新的挑战，高速进给系统成为高速高精度工具磨床的关键环节之一。由于进给系统刚度低、惯量大，难以获得高进给速度和高加速度，为了提高高速高精度工具磨床的定位精度和传动精度，除了正确设计、选择进给系统部件，精确计算其强度、稳定性、和驱动力矩外，还要对进给系统的刚度进行合理设计，减少因刚度引起的失动量，以确保加工定位精度。由于某些原因，没有上传完整的毕业设计（完整的应包括毕业设计说明书、相关图纸CAD/PROE、中英文文献及翻译等），此文档也稍微删除了一部分内容（目录及某些关键内容）如需要的朋友，请联系我的叩扣:2215891151进给系统是数控装置和机床机械传动部件间的联系环节，是工具磨床的重要组成部分。它包含机械、电子、电机（早期产品还包含液压）等各个部件，并涉及到强点与弱点的控制，是一个比较复杂的控制系统。锯片刀具工具磨床的性能很大程度上取决于进给伺服系统的，因此研究和开发高性能的伺服进给系统，是锯片刀具工具磨床的设计成败的关键之一。本文对锯片刀具工具磨床的进给系统进行了详细分析和计算设计，对其伺服电机也进行了选择和计算，对进给系统的精度和刚度进行了验算，保证了可靠性。关键词：锯片刀具工具磨床进给系统数控AbstractWiththedevelopmentofmoderntechnology,machinofactureindustrynewchallengeofhighspeedandhigh-precision,highspeedbecomesoneofthekeylinksintoolgrinderofhigh-precision.Duetothefeedingsystemwithlowsteelgrade,highinertia,itsdifficulttogethigh-feedingandacceleratedspeed.inordertoenhancepositioningandspreadingprecisionofhighspeedandprecisiontoolgrinder,excepttheexactdesigning,selectingcomponentsoffeedingsystem,calculatingitsstrength,stabilityanddrivemomentprecisely,alsothereasonabledesigntothestrengthoffeedingsystem,reducinglosemomentumcausedbystrength,toensurethepositioningpreciseduringprocessing.Feedingsystemistheconnectionbetweenthecomponentsofnumericalcontroldeviceandtoolmechanicaldevice,alsotheimportantpartsoftoolgrinder.Itsacomplexcontrolsystem,whichcontainsthecomponentpartsofmachinery,electron,dynamo(thepreviousonecontainshydraumatic),referringtothecontrolofstrengthensandweakness.Thepropertyoftoolgrinderssawbithighlydependsonfeedingservosystem,soresearchinganddevelopinghighpropertyfeedingservosystem,isthekeytosuccessorfailureoftoolgrinderssawbitdesign.Thistextanalysesindetailanddesignscalculationtothetoolgrinderssawbit,alsochoosesandcalculatestotheservomotor,makescheckingcomputationstothepreciseandstrengthtofeedingsystem,ensuresreliability.Keywords:toolgrinderssawbitfeedingsystemnumericalcontrol第一章概述1.1锯片刀具工具磨床的简介现在市场上国产锯片磨齿机占了很大份额，改变了前些年进口机（主要是台湾机）的一统天下格局。国内锯片刀具工具磨床又被称为锯片磨齿机，一般采用固定电机与砂轮组合体对锯片进行磨削，这种结构的磨齿机实现了机械磨锯片的高效运行，包括一导轨座、一砂轮工作装置、一齿轮工作装置以及一拨齿装置，砂轮工作装置包括一传动电机和一砂轮，传动电机带动砂轮转动，导轨座与拨齿装置均安装在工作台上，其特征在于：在所述的砂轮工作装置与导轨座之间设置一用于在纵向上调转动电机纵向角度的调节座，在所述的调节座上设置一可调节其水平位置角度的角度调节机构，可以对砂轮进行各个方向的角度调整。1.2锯片刀具工具磨床的工作原理与种类连续磨齿：连续磨削的磨齿机，砂轮为蜗杆形，称为蜗杆砂轮磨齿机，砂轮相当于滚刀，相对工件作展成运动，磨出渐开线。工件作轴向直线往复运动，以磨削直齿圆柱齿轮的轮齿，如果作倾斜运动，就可磨削斜齿圆柱齿轮。砂轮的转速很高，展成链不能用机械方法联系砂轮和工件。目前常用的方法有两种：（1）用两个同步电动机分别拖动砂轮主轴和工件主轴，用挂轮换置；一种用数控的方法，即在砂轮主轴上装脉冲发生器，发出与主轴旋转成正比的的脉冲，脉冲经数控系统调制后经伺服系统和伺服电动机驱动工件主轴，在工件主轴上装反馈信号发生器。（2）分度磨齿：这类磨齿机根据砂轮形状又可分为蝶形砂轮型、大平面砂轮型和锥形砂轮型三种。它们都是利用齿条和齿轮的啮合原理，用砂轮代替齿条来磨削齿轮。齿条的齿廓是直线，形状简单，易于保证砂轮的修整精度。加工时被切齿轮在想象中的齿条上滚动。每往复滚动一次，完成一个或两个齿面的磨削。因此需多次分度才能磨完全部齿面。1.3锯片刀具工具磨床进给系统的深入研究进给系统是数控装置和机床机械传动部件间的联系环节，是数控磨床的重要组成部分。它包含机械、电子、电机(早期产品还包含液压)等各种部件，并涉及到强电与弱电控制，是一个比较复杂的控制系统。提高伺服系统的技术性能和可靠性，对于数控磨床具有重大意义，研究与开发高性能的伺服系统一直是现代数控机床的关键技术之一进给传动系统承担了数控磨床砂轮进给的定位，以及进给系统的传动精度、灵敏度和稳定性，它直接影响被加工件的最后轮廓精度和加工精度。进给单元包括伺服驱动部件、滚动单元、位置监测单元等。要求进给单元运转灵活，分辨率高，定位精度高，没有爬行，既要适合加工锯片时的快速进给，又要有较大的加速度，又要有足够大的推力，刚性高，动态响应快，定位精度好。数控机床普遍采用旋转电机(交直流伺服电机)与滚动丝杠组合的轴向进给方案。1.3.1传动系统的选择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.机床进给系统采用直线电动机直接驱动与原旋转电动机传动方式的最大区别是取消了从电动机到工作台（拖板）之间的一切机械中间传动环节。即把机床进给传动链的长度缩短为零。故这种传动方式即称“直接驱动”。带来了原旋转电动机驱动方式无法达到的性能指标和一定优点。但也带来了新的矛盾和问题。它有响应速度快、精度高、传动刚度高、推力平稳、速度快、加减速过程短等优点。但也存在着滑台要保持高刚度的同时还要轻、环境要求、冷却问题、隔磁及防护问题等。所以要综合考虑价格方面直线电机的价格要高出很多，这也是限制直线电机被更广泛应用的原因。并且直线电机在提供同样转矩时的能耗是“旋转伺服电机+滚珠丝杠”一倍以上，旋转伺服电机+滚珠丝杠”属于节能、增力型传动部件，直线电机可靠性受控制系统稳定性影响，对周边的影响很大必须采取有效隔磁与防护措施，隔断强磁场对滚动导轨的影响和对铁屑磁尘的吸附。从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r/min或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能的时间常数和启动电压。电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。电机应能随频繁启动、制动和反转。随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化、软件处理数字PID，使用灵活，柔性好。数字伺服系统采用了许多新的控制技术和改进伺服性能的措施，使控制精度和品质大大提高。所以根据对比直线电机传动系统和滚珠丝杠传动系统，并依据于要加工的元件和要求和设计要求，我们最终选择伺服电机+滚珠丝杠的结构（如图1.1）。