数控机床进给系统设计样本

1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。机械制造装备设计数控铣床进给系统设计系别 :机电工程系专业 :机械设计制造及其自动化班级 : 082113姓名 :许现款学号 :指导教师 :王艳红日期 : -12-13数控机床进给系统设计资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。1 总体方案设计 . 对进给伺服系统的基本要求带有数字调节的进给驱动系统都属于伺服系统, 进给伺服系统不但是数控机床的一个重要组成部分,也是数控机床区别于一般机床的一个特殊部分。数控机床对进给伺服系统的性能指标可归纳为 :定位精度要高;跟踪指令信号响应要快;系统的稳定性要好。. 进给伺服

2、系统的设计要求机床的位置调节对进给伺服系统提出了很高的要求,其中在静态设计方面 :( 1)能够克服摩擦力和负载,当加工中最大切削力为0N 30000N时 , 电机轴上的转矩需要10N.m 40N.m;( 2)很小的进给移动量。当前最小分辨率为0.1 m ;( 3)高的静态扭转刚度 ;( 4)足够的调速范围 ;( 5)进给速度均匀 , 在速度很低是无爬行现象。在动态设计方面有:( 1)具有足够的加速和制动装矩,以便快速的完成启动和制动;( 2)具有良好的动态传递性能,以保证在加工中获得高的轨迹精度和满意的表面质量;( 3)负载引起的轨迹误差尽可能小。对数控机床机械传动部件则有以下要求:资料内容仅

3、供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。( 1)被加速的运动部件具有较高的惯量 ;( 2)高的刚度和良好的阻尼;( 3)传动部件在拉压刚度、扭转刚度、摩擦阻尼特性和间隙等方面具有尽可能小的非线性。. 总体方案进给伺服系统总体方框图如下图. 所示。 进给伺服系统机械部分设计进给伺服系统机械部分的计算与选型内容包括:确定脉冲当量 , 计算切削力 , 滚珠丝杆螺母副的设计、 计算与选型 , 齿轮传动计算 , 步进电机的计算和选型等。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。微机光功电率隔放离大光功电率隔放离大光功电率隔放离大向步进电机向步进电机向步进电机图 3.1 进

4、给伺服系统总体方框图 . 确定脉冲当量 , 计算切削力确定系统的脉冲当量脉冲当量是指一个进给脉冲使机床执行部件产生的进给量,它是衡量数控机床加工精度的一个重要参数,因此。脉冲当量应根据机床精度的要求来确定。对经济型数控机床来说,常采用脉冲当量为 0.01mm/脉冲 0.005mm/脉冲。在XK5040 的主要技术参数中要求横向、纵向脉冲当量为0.01mm。切削力计算资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。在进行进给系统的传动计算, 选用步进电机时, 都要用到切削力 ( 机床的主要负载 ). ( 1) 铣削抗刀分析铣削运动的特征是主运动为铣刀绕自身轴线高速回转,进给运动为工

5、作台带动工件在垂直于铣刀轴线方向缓慢进给( 键槽铣刀可沿轴线进给 ) 。铣刀的类型很多 ,但以圆柱铣刀和端面铣刀为基本形线。圆柱铣和端面铣刀的切削部分都可看做车刀刀头的演变,铣刀的每一个齿相当于一把车刀, 它的切削基本规律与车削相似。一般假定铣削时 , 铣刀的铣削抗力作用在刀齿上,如下图 2-6所示 : 设刀齿上受到的铣削抗力的合力为F, 将 F 沿铣刀轴线径向和切向进给分解 , 则分别为轴向铣削力FX 和径向铣削力 Fy 。切向铣削力 Fz 是沿铣刀主运动方向的分力,它消耗的铣床主电机功率最多。因此 , 切向铣削力能够按切削功率Pm ( kw)或主电机功率PE ( kw)计算 ,也能够按切削

6、用量进行计算。FZPm 103或 FZPE m 103 ( N )VV式中 : V 主轴传递全部功率时的最低切削速度 , m/s;m 机床主传动系统的效率。这里按切削用量进行计算。FZ9.81 22.6ae0.86a0f.72d0 0.86az ? Z式中 :ae 铣削接触深度, ( mm) ;a f 每齿进给量, ( mm/ 齿 ) ;资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。d0 铣刀直径, ( mm) ;a p 铣削深度, ( mm) ;Z 铣刀齿数。图 3.2铣削力及工作台上的载荷取 ae =2mm, a p =8mm, af=0.1mm/齿,d0 =8mm, Z=

7、4。则, Fz 9.81 22.6 ae0.86a0f.72d00.86apZ9.8122.620.860.10.728 0.8684410.35132 N( 2)进给工作台工作载荷的计算作用在进给工作台上的合力F 与铣刀刀齿的铣削抗力的余力F 大小相同方向相反,如图 2-6 所示 ,合力 F 就是设计和校核工作台进给系统的时要考虑的工作载荷,它能够沿着铣床工作台运动方向分解为三个力:工作台的纵向进给方向载荷FL ,工作台横向进给方向载荷FC和工作台垂直进给方向载荷FV。工作台工作载荷FL 、FC 和FV与铣刀的切向铣削力FZ 之间有一定的经验笔直比值(可查机电综合指导 表2-1),因此 ,求

8、出 FZ 后,即可计算出工作台工作载荷FL 、FC 和FV 。即:FL/ FZ1.2, FV/ FZ0.8, FC/ FZ0.4资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。则:FL =492.42 N,FV =328.28 N,FC =164.14 N. 齿轮传动比计算为满足脉冲当量的设计要求和增大转矩,同时也为了是传动系统负载惯量尽可能小,传动链中采用齿轮传动。已知脉冲当量p ( mm/ 脉冲 ) ,滚珠丝杠导程L0 ( mm) ,并初选步进电机步距角b 后,能够根据下式计算齿轮传动比:360 pib L0式中 :p 脉冲当量( mm/step) ;L0 滚珠丝杠的基本导程( mm) ;b 步进电机的步距角计算出传动比i 后,再根据降速级数决定采用一对或两对齿轮传动 ,再决定各对齿轮的齿数、模数、 和各项技术参数,