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加工中心的工作台和伺服进给系统设计.pdf

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加工中心的工作台和伺服进给系统设计.pdf

加工中心的工作台和伺服进给系统设计同济大学(200092)谢红上海建筑科学研究所高健【摘要】研究和开发高性能的伺服进给系统,始终是研究现代数控机床的关键之一。加工中心的很多重要指标均取决于驱动及位置控制系统的动态性能和静态性能。因此,本文除介绍了加工中心的工作台、滚珠丝杠副、伺服电机、滚动直线导轨的选择计算外,还作了伺服进给系统中的传动精度计算、丝杠拉压振动和扭转振动的验算。关键词工作台滚珠丝杠副滚动直线导轨固有频率加工中心工作台的进给运动是通过伺服驱动装置实现的。伺服驱动装置的性能,在很大程度上决定了机床的性能,因此,研究和开发高性能的伺服进给系统,始终是研究现代数控机床的关键之一。本文所介绍的加工中心为立式,其工作台可进行X和Y向直线运动,另外工作台上面可固定夹具式回转工作台(Z向转动),使用时,回转工作台如夹具固定在直线进给工作台的T形槽内,不用时即可拆下。文中除作了工作台、滚珠丝杠副、伺服电机、滚动直线导轨的设计计算外,还作了传动精度计算、丝杠拉压振动和扭转振动的固有频率验算。1工作台主要参数及结构111主要参数确定工作台面尺寸(长×宽×高):900×500×50,回转工作台面尺寸(直径×高):Φ320×220,材料为HT200总重量571kg。设定工作台进给速度为1~1500mm/min,快速进给速度15m/min,工作台X向工作行程为750mm,Y向工作行程为500mm,铣削最大直径为100mm。根据最大切削条件,加工高碳钢工件,查《机床设计手册》并计算得:总切削力为4900N,X向切削力为1715N,Y向切削力为4410N,Z向切削力为2573N。112滚珠丝杠副的设计计算在本设计中,电机和丝杠直接相连,传动比为1,选择电机的最高工作转速1500r/min,工作负载的数值可用进给牵引力的试验公式计算。选定导轨为滚动导轨,从而设定摩擦系数,可算出最大牵引力。表1滚珠丝杠副的计算结果导程mm工作负载N平均转速r/mm最大动载荷N支承跨距mm丝杠全长mm临界压缩负荷kn最大工作负载N临界转速r/min公称直径mm101332100038312120013003501984150050查机床手册,选用插管埋入式双螺母垫片预紧滚珠丝杠副,型号为CMD5010-3,其额定动载荷38547N,额定静载荷112798N,圈数×列数=115×2,丝杠螺母副的接触刚度16

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