半闭环数控车床进给部件设计【4张图纸-2A0】【优秀】

半闭环数控车床进给部件设计

51页 23000字数+说明书+任务书+开题报告+4张CAD图纸【详情如下】

X方向拖板A1图纸.dwg

X轴A0装配图图纸.dwg

Z方向拖板A1图纸.dwg

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半闭环数控车床进给部件设计开题报告.doc

半闭环数控车床进给部件设计说明书.doc

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摘要

　　　本文对数控车床进给部件系统的设计进行了重点论述，对该机构的主要组成部件：滚珠丝杠副、步进电机、传动齿轮等进行了设计计算与选型。其中对滚珠丝杠副、伺服电机的设计计算及选型作了详细论述。进行这一设计主要是为了进一步地提高数控车床进给机构的定位精度，重复定位精度，以使其能够可靠地运行，且能满足各项性能指标的要求，达到预期的结果，即满足设计任务书的要求。最后，本文还对典型零件进行了数控编程，并绘制了数控车床典型零件编程图、数控车床传动示意图、数控车床液压原理图以及该数控车床进给机构的装配图。此结构简单可靠，可应用于相似的各类数控车床上。当今的世界，制造业在经济发展中占有十分重要的地位，机械制造业更加是制造业中的支柱与核心。数控车床技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。

关键字：伺服进给、滚珠丝杠、数控。

目录

摘要…………………………………………………………………………………III

Abstract ……………………………………………………………………………IV

目录……………………………………………………………………………………V

1 绪论…………………………………………………………………………………1

2 双轴半闭环数控车床总体布局……………………………………………………3

3 伺服进给部件的方案比较和确定…………………………………………………5

3.1 数控系统的比较5

3.1.1 点位控制系统5

3.1.2 直线控制系统5

3.1.3 联系轨迹控制系统5

3.2 控制方式的选择5

3.2.1 开环系统5

3.2.2 半闭环系统6

3.2.3 闭环系统6

3.3 增量系统和绝对系统的比较6

3.3.1 增量系统7

3.3.2 绝对系统7

4 X向伺服进给部件的设计 …………………………………………………………9

4.1 伺服驱动装置的设计9

4.1.1 伺服驱动装置的特点9

4.1.2 伺服驱动装置9

4.2 交流伺服电机的设计10

4.2.1 交流伺服电机的类型的确定10

4.2.2 确定伺服电机的型号10

4.3 传动结构的设计10

4.3.1 伺服电机与进给丝杠的联接确定方案10

4.3.2 联轴器的比较选用10

4.3.3 滚珠丝杠副的特点11

4.3.4 滚珠丝杠副轴向间隙的调整和施加预紧力的方法11

4.3.5滚珠丝杠副支撑形式的确定12

4.3.6 滚珠丝杠副的设计选用13

4.3.7 丝杠轴承的选用13

4.4 导向机构的设计17

4.4.1导轨概述17

4.4.2 导轨的设计任务17

4.4.3方案比较确定17

4.4.4 导轨材料的选择18

4.4.5 直线滚动导轨副的精度选择18

4.4.6直线滚动导轨副型号的确定18

5 刀架的设计 ………………………………………………………………………19

5.1 数控车床刀架系统简介19

5.2 各种刀架的方案比较及选择20

5.2.1 排式刀架20

5.2.2 回转刀架20

5.2.3 带刀库的自动换刀装置20

5.3 几种典型回转刀架的选择与比较21

5.3.1 电机传动的回转刀架21

5.3.2 液压回转刀架21

5.3.3 用于车削中心的可安置动力刀具的转档刀架21

6 Z向伺服进给部件的设计…………………………………………………………27

6.1 方案选择与确定27

6.1.1 机械传动系统方案的选择27

6.1.2 丝杠的选择28

6.1.3 导轨的选择29

6.1.4 联轴器的选择29

6.1.5 伺服电机的选择30

6.1.6 确定方案31

6.2 伺服进给装置的设计31

6.2.1 悬臂处的滚珠丝杠副31

6.3 滚动直线导轨32

6.3.1结构与特征32

6.3.2滚动直线导轨的优点33

6.3.3导轨镶装结构33

6.4 机械系统设计分析34

6.4.1计算传动比i34

6.4.2系统刚度计算35

6.4.3固有频率计算35

6.5 锥环无键联轴器35

6.6 滚动轴承的选择36

6.6.1 常用滚动轴承的类型、特性和应用36

6.6.2滚动轴承类型选择36

6.6.3分析对比36

7 小结 ………………………………………………………………………………39

致谢 …………………………………………………………………………………41

参考文献 ……………………………………………………………………………43

2 双轴半闭环数控车床总体布局

　　　车床为机、电、液三位一体，按照人体工程学宜人化进行布局设计，全封闭防护，操作简便，使用方便。

机床采用卧式车身，45°倾斜道轨布局形式，以利于排屑。床身为整体高刚性结构。

矩形导轨，采用宽支撑窄导向的设计以增加运动的平稳性。

床身左端为主轴箱，其结构简单，无齿轮传动。主轴由交流调速主轴电机驱动，机床在低速下也具有高功率输出，恒功率区宽。

主轴轴承为超精密角接触球轴承和双列圆柱滚子轴承以保证主轴的刚度和精度。主轴轴承采用高润滑，温度低，热变形小。

机床纵向和横向运动均采用交流伺服电机，它们两者均直接采用消隙联轴器把电机与滚珠丝杠连接起来。纵向驱动直接安装在纵向床身道轨之间。

机床卡盘采用液压控制。液压夹紧油缸为高速卡盘液压缸。卡盘的松紧由控制面板上的按钮来控制。

机床尾座亦采用液压控制。通过液压油来控制尾座套筒的进退，它也是由控制面板上的按钮来控制的。

机床的床鞍溜板道轨上装有8位的电动轨塔刀架，具有分度转位快、平稳可靠、无渗漏等优点。

机床配有自动对刀仪，通过接触式传感器，可以快而准确的测出刀具安装时的偏差值，传输给计算机系统，在加工时可以进行刀具的自动补偿。

机床具有良好的扩展性，机床配有排屑器，实现自动排屑。机床配有防护外壳。

机床数控系统配有日本FANUC-6T CNC系统。

　　　驱动装置是使机械结构运动的装置。

　　　伺服驱动都是动力源，要设计好伺服驱动装置，首先应了解机电一体化系统对驱动装置的要求，要求一般为：

　　　A.高精度

　　　对高精度要求主要在两方面：一是要求驱动装置满足定位准确的要求，定位误差，特别是重复定位误差要小。二是要求跟随精度要求高，即在运动过程中，位置实际值与给定值的差值要小，也就是说，跟随误差要小，这是机电一体化伺服驱动装置的动态性能指标之一。

   B.快速响应，无超调

　　　也是对伺服驱动装置动态性能的要求，它也包括两个方面：一是在机电一体化系统的运动过程中，伺服系统可能会频繁的起动、制动、加速和减速。一般是要求伺服驱动装置从速度为零升到最高速，或从最高速度降到零，时间在200s以内，甚至有时要求在几十毫秒。同时，速度变化时，不应有超调。另一方面，当负载突变时，要求速度的恢复时间短，且无振荡。

　　　C.调速范围宽

　　　调速范围是指伺服驱动着装置所能提供的最高速度与最低速度（常常是最高转速与最低转速）之比：R＝N max/Nmin式中指额定负载的最高速度（或转速）和最低速度（或转速）。

　　　R----调速范围的含义如下：

　　　（1）R大，并在该调速范围内，要求速度均匀、稳定、无爬行。

　　　（2）无论是在高速还是低速驱动时，输出的力或转矩稳定。当速度变化时，驱动装置能平滑运行，力矩波动要小。在很低速驱动时，速度平稳，并能输出额定的力或力矩。

　　　（3）在零速时，一般希望驱动装置能够处于伺服“锁定”状态。

　　　D．快速的应变能力和较长时间的过载能力

　　　应能受频繁的起动、制动、反向运动、加速、减速的冲击。为满足低速大力矩的要求，应能承受较长时间的过载。