MVA6040加工中心X轴向进给系统设计

摘要

本设计结合当今加工中心的发展，采用模块化的设计方法，结合现代机床动力学的原理，对MA6040教育型加工中心X轴向进给系统进行了详细的分析，提出了半闭环数控伺服进给系统中各种影响加工中心性能发挥的各种因素并提出了解决的方法。并且重点确保伺服系统能够实现转矩、速度和位置的精确控制，实现控制系统的目标定位精度为0.012/300mm。

作为数控系统与机床本体的“桥梁”，伺服技术直接影响零件加工的质量、生产率及工作可靠性等技术指标。若要求加工工件表面有较好的光洁度，则要求机床运动平稳，特别是在高速换向时的加减速控制，机床运动部件要有较高的运动精度和较小的惯性。目前伺服技术的发展形势比较乐观，交流驱动取代了直流驱动、数字控制取代了模拟控制，产生了交流数字驱动系统。同时DSP的推广和应用使伺服系统的计算速度进一步提高，采样时间减少、调试方便、柔性增强。

关键词：伺服系统；模块化；伺服电机

Abstract

The design of the development of today's machining centers, modular design method, combined with the principles of modern machine tool dynamics, the MA6040 education type X axis machining center-feed system for a detailed analysis of the semi-closed-loop digital servo-feed to the system affecting the performance of machining centers and a variety of factors play a solution. And focus to ensure that the servo system to achieve torque, speed and precise position control, control system to achieve the goal of positioning accuracy for 0.012/300mm.

CNC machine tools as a body with the "bridge", servo processing technology directly affects the quality of parts, productivity and reliability of technical indicators. If the request processing has a good surface finish, they are required to machine a smooth movement, especially in the high-speed for the acceleration and deceleration control when the machine moving parts to have higher accuracy and less movement of inertia. Servo technology is currently more optimistic about the situation, replace the AC Drive DC Drive, Digital Control replaces the analog control, resulting in the exchange of digital drive system. At the same time, the promotion and application of DSP servo system so that further enhance the computing speed, to reduce sampling time, debugging convenience, enhanced flexibility.

Key word: Servo system; modular; servo motor

内容摘要 (1)

关键词 (1)

Abstract (1)

Key word (1)

1、引言 (2)

1.1课题的背景 (2)

1.2本论文课题的目的和意义 (3)

1.3本论文所做的主要工作 (3)

2、对进给系统的要求及各部件的了解 (4)

2.1对加工中心进给系统的整体要求 (4)

2.2对丝杠的要求及认识 (4)

2.3对机床导轨的要求及认识 (7)

2.4对支撑部分的认识及要求 (8)

2.5对伺服系统的要求 (9)

3、进给系统方案的确定 (10)

3.1确定系统方案 (10)

4、滚珠丝杠螺母副的设计计算与防护 (11)

4.1精度的确定 (11)

4.2疲劳强度的计算 (12)

4.3传动效率 (13)

4.4支撑跨局的计算 (13)

4.5稳定性验算 (14)

4.6临界转速的校核 (14)

4.7滚珠丝杠副的Dn值 (15)

4.8预拉伸计算 (15)

4.9刚度验算 (16)

4.10防护与密封 (17)

4.11滚珠丝杠螺母副设计使用中应注意的问题 (17)

5、伺服电机 (18)

5.1伺服电机的原理 (18)

5.2伺服电机与步进电机的比较 (19)

5.3最大切削负载荷转距 (21)

5.4惯量匹配及计算负载惯量 (22)

5.5空载加速转距 (23)

5.6机械转动装置刚度计算 (24)

5.7伺服刚度计算 (25)

5.8最大压区误差 (25)

结论 (26)

致谢 (27)

参考文献 (28)

1 引言

1.1课题的背景

随着计算机技术和控制理论的应用和发展，机械加工工艺设备技术水平有了迅猛的发展。数控技术是机械加工技术、计算机技术、自动控制技术及精密检测技术等多学科紧密结合的新技术。它可以保证产品达到极高的加工精度和稳定的加工质量，操作过程易于实现自动化，生产效率高，生产准备周期短，可以节省大量专用工艺设备，特别是在适应机械产品迅速更新换代、小批量、多品种生产方面，各类数控设备、加工中心、柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS），以及计算机集成制造系统（CIMS）是数控技术发展的必然趋势。

运动部件的定位误差和进给速度直接影响到机床的加工精度和切削效率，因此它们是评定数控机床性能最重要的两个指标。研制高速高精度化数控机床是机械制造业发展的必然要求。机床运动部件（工作台、刀具等）的运动是由数控伺服系统来控制，其运行速度和位置精度的提高依赖于数控系统性能的提升。

数控进给伺服装置作为数控系统的主要运动部件，其重要性是显而易见的。如果说数控系统决定了数控机床的性能和可靠性，那么数控进给伺服装置就决定了数控机床的加工精度和质量。因此，数控进给伺服装置的研发是研究数控系统的关键和主要内容。

数控机床伺服系统是已机床移动部件的位置和速度为控制量的自动控制系统，又称随动系统、拖动系统或伺服机构。在数控机床上，伺服驱动系统接受来自插补装置或插补软件生成的进给脉冲指令，经过一定的信号变换及电压、功率放大，将其转化为机床工作台相对于切削刀具的运动。

伺服系统是数控装置和机床的联系环节，是实现切削刀具与工件间运动的进给驱动和执行机构，是数控机床的“四肢”。伺服系统的性能在很大程度上决定了数控机床的性能。例如，数控机床的最高移动速度、跟踪精度、定位精度等重要指标均取决于伺服系统的动态和静态性能。因此，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。

数控机床的伺服驱动系统按进给驱动和主轴驱动可分为：进给伺服系统和主轴

伺服系统；数控机床的进给伺服系统分为纵向和横向两种，我们这次的论文题目是X 方向进给系统设计。

1．2本论文课题的目的和意义

本课题通过对教育型加工中心X方向进给系统的设计，系统阐述了目前在数控机床上广泛采用的半闭环控制系统的设计过程，并努力采用各种方法提高和保证设计要求的定位精度及机床稳定性等。同时为其它同类数控机床产品定位精度保证和误差补偿提供了借鉴，并为数控机床生产企业解决生产技术难题．同时作为经济型数控机床普遍采用的一种形式对其进行设计在经济型数控机车日益普及的今天更加拥有现实意义。

总之，高速度精密化是数控技术未来的发展方向。但改进经济型数控加工中心进给系统的设计相对于单纯改用更加高级、精密的数控伺服系统来保证日益精密的零件加工精度，是一条经济合理而又可行的途径。因此，针对本项目的研究具有重要意义。

1.3本论文所做的主要工作

本课题针对数控进给伺服系统，通过对轴承的固定与夹紧方式、滚珠丝杠螺母副的设计与计算误差补偿措施，使该系统达到了设计的要求，在理论上已经基本解决了研究的数控进给伺服系统—X方向进给系统的设计问题。在完成本课题期间主要工作有以下几个方面：

（1）机械传动结构的设计、零部件选择

绘出X方向进给系统装配图及零件图；计算并选择了滚珠丝杠螺母副，确定循环方式，进行校核保证精度；选择并选择轴承的固定与夹紧方式为以下各方面的工作作好准备工作。

（2）伺服电动机的选择和校核

在各种伺服电动机中选择最合适的电动机，初选型号进行负载惯量计算和电动机力矩计算，校核启动矩频特性、运行矩频特性，最终选定电动机。

（3）系统润滑、防尘及其他设计

确定滚珠丝杠副、轴承润滑方式及润滑脂类型；对系统的防尘方式的选择。

2 对进给系统的要求及各部件的了解

2.1对加工中心进给系统的整体要求

数控机床进给运动的传动精度、灵敏度和稳定性直接影响到工作台的坐标精度和工件的轮廓精度。为此，数控机床的进给系统应充分注意减少摩擦力，提高传动精度和刚度，消除间隙以及减少运动件的惯量等。对于高速高精度数控机床尤其如此。加工中心对进给系统的要求集中在精度，稳定性和快速响应等方面。为了满足这种要求，首先要选择高性能的饲服电动机，同时也需要高质量的机械结构与之匹配，因此加工中心进给系统的机械机构应满足以下要求：

（1）高的传动精度及刚度

进给系统的驱动力矩很大，进给传动连的的弹性会引起工作台运动时间上的滞后性。降低了系统的快速响应特性，因此要求进给系统有较高的传动精度及刚度。（2）低摩擦阻力

进给运动中的摩擦阻力会降低传动效率，并产生摩擦热，特别影响系统的快速响应特性。为了提高系统的快速响应特性，还必须减小运动件的摩擦阻力和动静摩擦之差，机械传动机构的摩擦阻力主要来自丝杠和导轨，再加工中心进给系统中为了降低摩擦阻力，普片采用滚珠丝杠螺母副，塑料导轨等。

（3）小的运动惯量

传动元件的惯量对饲服机构的启动和制动特性都有影响，尤其是处于高速运动的元件，其惯性的影响更大。因此在满足部件刚度和强度的前提下，尽量的减少运动部件的质量，减小旋转零件的直径和质量，以减少运动部件的惯量。

2.2对丝杠的要求及认识

2.2.1 滚珠丝杠副介绍

滚珠丝杠副作为当代数控机床进给的主要传动机构，以其长寿命、高刚度、高效率、高灵敏度、无间隙等显著特点而得以广泛应用，成为各类数控机床的重要配套部

CNC 加工中心安全操作规程

CNC 加工中心安全操作规程一、操作者必须熟悉机床的结构，性能及传动系统，润滑部位，电气等基本知识和使用维护方法，操作者必须经过考核合格后，方可进行操作。二、工作前要做到： 1. 检查润滑系统储油部位的油量应符合规定； 2. 必须束紧服装、套袖、戴好工作帽、防护眼镜，工作时应检查各手柄位置的正确性，应使变换手柄保持在定位位置上，严禁戴围巾、手套、穿裙子、凉鞋、高跟鞋上岗操作。工作时严禁戴手套。 3. 检查机身、导轨以及各主要滑动面，如有障碍物、工具、粉尘杂质等，必须清理、擦拭干净、上油。 4. 检查工作台，导轨及主要滑动面有无新的拉、研、碰伤，如有应作好记录。 5. 检查安全防护、制动（止动）和换向等装置应齐全完好。 6. 检查操作阀门、开关等应处于非工作的位置上。是否灵活、准确、可靠。 7. 检查刀具应处于非工作位置。检查刀具及刀片是否松动，检查操作面板是否有异常。 8. 检查电器配电箱应关闭牢靠，电气接地良好。三、工作中认真做到： 1.坚守岗位，精心操作，不做与工作无关的事。因事离开机床时要

停车。 2.按工艺规定进行加工。不准任意加大进刀量、切削速度。不准超规范、超负荷、超重使用设备。 3.刀具、工件应装夹正确、紧固牢靠。装卸时不得碰伤设备。 4.不准在设备主轴锥孔，安装与其锥度或孔径不符、表面有刻痕和不清洁的顶针、刀套等。 5.对加工的首件要进行动作检查和防止刀具干涉的检查，按“空运转”的顺序进行。 6.保持刀具锋利，磨损应及时更换。 7.铣削刀具未离开工件，不准停车。 8.不准擅自拆卸机床上的安全防护装置，缺少安全防护装置的设备不准工作。 9.开车时，工作台不得放置工具或其它无关物件，操作者应注意不要使刀具与工作台撞击。 10.经常清除设备上的粉尘、油污，保持导轨面、滑动面、转动面、定位基准面清洁。 11.密切注意设备运转情况，润滑情况。如发现动作失灵、震动、发热、爬行、噪音、异味、碰伤等异常现象，应立即停车检查，排除故障后，方可继续工作。 12.设备发生事故时应立即按急停按钮，保持事故现场，报告维修部门分析处理。

进口五轴联动立式加工中心生产企业大全

进口五轴联动立式加工中心生产企业大全五轴联动立式加工中心是立式加工中心大类里比较高端的机型；立式加工中心正在向五轴联动、六轴联动方向发展，目前德国、瑞士、意大利、西班牙、台湾、日本的立式加工中心机都已发展成为五轴联动立式加工中心或六轴联动立式加工中心，其特点是转速高、精度高，可加工复杂工件。下面介绍一些进口五轴立式加工中心的生产企业：一、瑞士进口的五轴联动立式加工中心 1、瑞士FEHLMANN费尔曼五轴联动立式加工中心 2、瑞士威力铭?马黛尔WILLEMIN MACODEL 五轴联动立式加工中心 3、瑞士REIDEN雷登五轴联动立式加工中心

4、瑞士阿奇夏米尔五轴联动立式加工中心二、德国进口的五轴联动立式加工中心 1、德国斯宾纳SPINNER五轴联动立式加工中心 2、德国巨浪Chiron五轴联动立式加工中心 3、德国wemas威马斯五轴联动立式加工中心 4、德国ALZMETALL奥美特五轴联动立式加工中心 5、德国Fooke福科五轴联动立式加工中心 6、德国STAMA斯塔玛五轴联动立式加工中心 7、德国matec马泰克立式五轴加工中心 8、德国handtmann海德曼五轴联动立式加工中心 9、德国ACROLOC阿卡罗科五轴立式加工中心

10、德国KEPPLER凯普乐六轴联动立式加工中心 11、德国EDEL易代尔五轴/六轴联动立式加工中心 12、德国HEDELIUS赫德鲁斯五轴立式加工中心 13、德国PRIMACON普里马康高速立式五轴加工中心三、意大利进口的五轴联动立式加工中心 1、意大利FIDIA菲迪亚立式五轴联动加工中心 2、意大利parpas帕尔帕斯立式五轴联动加工中心 3、意大利MECOF美卡福五轴联动立式加工中心 4、意大利皮特卡纳基立式车铣复合五轴加工中心四、西班牙进口的五轴联动立式加工中心 1、西班牙MTE梅特五轴联动立式加工中心

机床夹紧、进给液压传动系统设计

液压传动课程设计中国矿业大学机电学院选修课

设计参数：不计惯性负载题目：在某专用机床上有一夹紧进给液压系统，完成工件的先夹紧后、后进给任务，工作原理如下：夹紧油缸：快进→慢进→达到夹紧力后启动进给油缸工作进给油缸：快进→慢进→达到进给终点→快速退回夹紧油缸快速退回。夹紧缸快进速度：0.05m/s 夹紧缸慢进速度：8mm/s 最大夹紧力：40KN 进给油缸快进速度：0.18m/s 进给油缸慢进速度：0.018m/s 最大切削力：120KN 夹紧缸行程：用行程开关调节（最大250mm）进给缸行程：用行程开关调节（最大1000mm）一、工况分析： 1．负载分析

已知最大夹紧力为40KN，则夹紧油缸工作最大负载 140 F KN = 已知最大切削力为120KN，则进给油缸工作最大负载 2120 F KN = 根据已知负载可画出负载循环图1(a) 根据已知快进、快退速度及工进时的速度范围可画出速度循环图1(b) 图1(a) 图1(b)

2.确定液压缸主要参数根据系统工作原理可知系统最大负载约为120KN 参照负载选择执行元件工作压力和主机类型选择执行元件工作压力最大负载宜选取18p MPa =。动力滑台要求快进、快退速度相等，选用单杆液压缸。此时液压缸无缸腔面积1A 与有缸腔面积2A 之比为2，即用活塞杆直径d 与活塞直径D 有d=的关系。为防止液压缸冲击，回油路应有背压2P ，暂时取MPa P 6.02=。从负载循环图上可知，工进时有最大负载，按此负载求液压缸尺寸。根据液压缸活塞力平衡关系可知： M e F A p A p η+= 2211 212A A = 其中，M η为液压缸效率，取95.0=M η 2 46 2 111046.8910)3.04(95.031448)2 (m p p F A M e -?=?-= - = η m A D 1067.014 .31046.894441 =??== -π m D d 075.0707.0== 将D 和d 按GB2348-30圆整就近取标准值，即

数控加工中心安全操作规程

数控加工中心安全操作规程 1、机床通电后，检查各开关、按钮和键是否正常、灵活及机床是否有异常情况，发现异常立即报告相关人员。 2、机床各坐标轴回零，空运转10-15min以上，方可操作。 3、操作前检查所有压力表，检查操作面板上的开关、指示灯以及安全装置是否正常。在需手工润滑的地方添加润滑油。 4、在手脉及手动进给时，一定要弄清正负方向，认准按键，方可操作。 5、自动换刀前，首先检查显示器显示的主轴上的刀位号，刀库对应的刀座上不能安装有刀，其次检查刀库是否乱刀（即刀库上的标号与控制器内的刀号不对应），避免主轴与刀柄相撞。 6、依工艺卡对应安装刀具到刀库上，检查是否定位好，并检查装置在主轴孔上的刀是否在主轴孔内拉紧。 7、对所要运行的程序要在计算机上模拟运行确认无误后，填写好“数控机加工任务单”，并由指导老师检查、审阅后，方可输入机床。 8、在运行任何程序之前，皆应对刀，使工件零点、编程零点重合，设置好刀补，并使刀具在工件的上表面以上。 9、进行加工前，确认工件、刀具是否已稳固锁紧。 10、操作机床前，应确认防护罩都锁紧。 11、禁止将任何工具或量具随意放置于机床移动部位或控制面板上。 12、导轨面、工作台严禁放置重物，如毛坯、手锤、扳手等，并严禁敲击。 13、加工中，须自始至终地监控机床的运行，发现异常情况应及时按下“急停开关”并报告相关人员，弄清异常原因，排除故障后方可重新运行加工。 14、不准带手套操作，严禁用气枪对人吹气及玩耍等。 15、操作者应佩带安全眼镜，穿戴适合操作的服装、安全鞋、安全帽及听力保护装置，禁止穿宽松外衣、佩戴戒指、手表等各种饰物。 16、当气动、制冷、润滑系统出现异常情况时，要立即切断电源，终止机床工作。 17、机床启动运转时，决不可将身体的任何部位靠近或放在机床的移动部件上。 18、机床运转时，禁止在机床上检查零件，排除故障，手动换刀。 19、机床零部件若有松动时，应立即进行调整，否则可能造成零部件脱落而酿成意外。 20、在机床以自动模式运行时，不要随意碰触任何按钮。 21、机床在自动运转过程中，严禁打开机床的防护门，以免发生危险． 22、测量工件、清除切屑、调整工件、装卸刀具等必须在停机状态进行，以免发生事故。 23、首件加工完成后，进行自检，自检合格后再送检．检验员判定合格后再生产，如果判定的产品不合格，及时报告现场管理，来进行调整。 24、操作人员要每一小时对产品进行自主检查，并填写检查表． 25、加工完毕，应把刀库中的刀具卸下，按调整卡或程序编号入库，并加好防锈油。 26、操作人员每天要对量具进行检查是否有损坏，是否能达到其测量要求，送检验员校验，才能使用． 27、严禁对机床参数的修改，以防机床不正确的运行，造成不必要的事故． 28、每天下班前要打扫干净工作场地，擦拭干净机床，应注意保持机床及控制设备的清洁，填日生产报表，做好交接班。 29、每天要提前10分钟，进入车间和对班人员进行交接，如发现问题要及时反映出来，让下一个班的人员知道，好正确处理． 30、关闭机床主电源前必须先关闭控制系统；非紧急状态不使用急停开关．切断系统电源，关好门窗后才能离开。

五轴精密加工中心的详细讲解

五轴精密加工中心的详细讲解五轴加工中心分为两类:一类是立式的，另一类是卧式的。深圳凯福精密制造的黄教授首先谈一下立式五轴加工中心是怎么实现精密铝合金零件加工的这类加工中心的回转轴有两种方式，一种是工作台回转轴。设置在床身上的工作台可以环绕X轴回转，定义为A轴，A轴一般工作范围+30度至-120度。工作台的中间还设有一个回转台，在图示的位置上环绕Z轴回转，定义为C轴，C轴都是360度回转。这样通过A 轴与C轴的组合，固定在工作台上的工件除了底面之外，其余的五个面都可以由立式主轴进行加工。A轴和C轴最小分度值一般为0.001度，这样又可以把工件细分成任意角度，加工出倾斜面、倾斜孔等。A轴和C轴如与XYZ三直线轴实现联动，就可加工出复杂的空间曲面，当然这需要高档的数控系统、伺服系统以及软件的支持。这种设置方式的优点是主轴的结构比较简单，主轴刚性非常好，制造成本比较低。但一般工作台不能设计太大，承重也较小，特别是当A轴回转大于等于90度时，工件切削时会对工作台带来很大的承载力矩。另一种是依靠立式主轴头的回转。主轴前端是一个回转头，能自行环绕Z轴360度，成为C轴，回转头上还带可环绕X轴旋转的A轴，一般可达±90度以上，实现上述同样的功能。这种设置方式的优点是主轴加工非常灵活，工作台也可以设计的非常大，客机庞大的机身、巨大的发动机壳都可以在这类加工中心上加工。这种设计还有一大优点：我们在使用球面铣刀加工曲面时，当刀具中心线垂直于加工面时，由于球面铣刀的顶点线速度为零，顶点切出的工件表面质量会很差，采用主轴回转的设计，令主轴相对工件转过一个角度，使球面铣刀避开顶点切削，保证有一定的线速度，可提高表面加工质量。这种结构非常受模具高精度曲面加工的欢迎，这是工作台回转式加工中心难以做到的。为了达到回转的高精度，高档的回转轴还配置了圆光栅尺反馈，分度精度都在几秒以内，当然这类主轴的回转结构比较复杂，制造成本也较高。立式加工中心的主轴重力向下，轴承高速空运转的径向受力是均等的，回转特性很好，因此可提高转速，一般高速可达1,2000r/min以上，实用的最高转速已达到4,0000转。主轴系统都配有循环冷却装置，循环冷却油带走高速回转产生的热量，通过制冷器降到合适的温度，再流回主轴系统。X、Y、Z三直线轴也可采用直线光栅尺反馈，双向定位精度在微米级以内。由于快速进给达到40～60m/min以上，X、Y、Z轴的滚珠丝杠大多采用中心式冷却，同主轴系统一样，由经过制冷的循环油流过滚珠丝杠的中心，带走热量。卧式五轴加工中心，它是怎么实现精密铝合金零件加工的呢？此类加工中心的回转轴也有两种方式，一种是卧式主轴摆动作为一个回转轴，再加上工作台的一个回转轴，实现五轴联动加工。这种设置方式简便灵活，如需要主轴立、卧转换，工作台只需分度定位，即可简单地配置为立、卧转换的三轴加工中心。由主轴立、卧转换配合工作台分度，对工件实现五面体加工，制造成本降低，又非常实用。也可对工作台设置数控轴，最小分度值0.001度，但不作联动，成为立、卧转换的四轴加工中心，适应不同加工要求，价格非常具有竞争力。另一种为传统的工作台回转轴，设置在床身上的工作台A轴一般工作范围+20度至-100度。工作台的中间也设有一个回转台B轴，B轴可双向360度回转。这种卧式五轴加工中心的联动特性比第一种方式好，常用于加工大型叶轮的复杂曲面。回转轴也可配置圆光栅尺反馈，分度精度达到几秒，当然这种回转轴结构比较复杂，价格也昂贵。目前卧式加工中心工作台可以做到大于1.25m2，对第一种五轴设置方式没有什么影响。但是第二种五轴设置方式比较困难，因为1.25m2的工作台做A轴的回转，还要与工作台中间的B轴回转台联动确实勉为其难。卧式加工中心的主轴转速一般在10,000rpm以上，由于

数控铣床进给系统的设计

目录摘要 ............................................................................................................................................... I Abstract .............................................................................................................................................II 第一章绪论 ..............................................................................................................................- 1 - 1.1 数控技术与数控机床 ...................................................................................................- 1 - 1.2 数控机床的特点及发展趋式 .......................................................................................- 1 - 1.3 数控铣床与其进给系统 ...............................................................................................- 3 - 1.4 总体设计方案的拟定 ...................................................................................................- 3 - 第二章机床横向进给系统机械部分计算与设计.....................................................................- 5 - 2.1 脉冲当量的选择与切削力的计算 ...............................................................................- 5 - 2.2滚珠丝杆螺母副的计算和选型 ....................................................................................- 6 - 2.3 伺服电机的选择 .........................................................................................................- 12 - 2.4 导轨的设计及滚珠丝杠螺母副间隙消除和预紧......................................................- 15 - 2.5联轴器的选用 ..............................................................................................................- 16 - 第三章三维实体造型设计及图纸生成 ..................................................................................- 17 - 3.1 工具软件UG的介绍..................................................................................................- 17 - 3.2 造型过程 .....................................................................................................................- 17 - 参考文献 ....................................................................................................................................- 21 - 致谢 ............................................................................................................................................- 22 -

数控机床进给系统设计

第一章、数控机床进给系统概述数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示：图1-1数控机床进给系统伺服由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。 1.1、伺服系统对伺服电机的要求（1）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。（2）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。（3）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，并具有尽可能小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。（4）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。数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。这也是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。 1.2、伺服系统的分类数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测反

馈环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统。机械传动部件和执行元件组成机械传动系统。检测元件与反馈电路组成检测系统。进给伺服系统按其控制方式不同可分为开环系统和闭环系统。闭环控制方式通常是具有位置反馈的伺服系统。根据位置检测装置所在位置的不同，闭环系统又分为半闭环系统和全闭环系统。半闭环系统具有将位置检测装置装在丝杠端头和装在电机轴端两种类型。前者把丝杠包括在位置环内，后者则完全置机械传动部件于位置环之外。全闭环系统的位置检测装置安装在工作台上，机械传动部件整个被包括在位置环之内。开环系统的定位精度比闭环系统低，但它结构简单、工作可靠、造价低廉。由于影响定位精度的机械传动装置的磨损、惯性及间隙的存在，故开环系统的精度和快速性较差。全闭环系统控制精度高、快速性能好，但由于机械传动部件在控制环内，所以系统的动态性能不仅取决于驱动装置的结构和参数，而且还与机械传动部件的刚度、阻尼特性、惯性、间隙和磨损等因素有很大关系，故必须对机电部件的结构参数进行综合考虑才能满足系统的要求。因此全闭环系统对机床的要求比较高，且造价也较昂贵。闭环系统中采用的位置检测装置有：脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、磁尺、光栅尺和激光干涉仪等。数控车床的进给伺服系统中常用的驱动装置是伺服电机。伺服电机有直流伺服电机和交流伺服电机之分。交流伺服电机由于具有可靠性高、基本上不需要维护和造价低等特点而被广泛采用。直流伺服电动机引入了机械换向装置。其成本高，故障多，维护困难，经常因碳刷产生的火花而影响生产，并对其他设备产生电磁干扰。同时机械换向器的换向能力，限制了电动机的容量和速度。电动机的电枢在转子上，使得电动机效率低，散热差。为了改善换向能力，减小电枢的漏感，转子变得短粗，影响了系统的动态性能。交流伺服已占据了机床进给伺服的主导地位，并随着新技术的发展而不断完善，具体体现在三个方面。一是系统功率驱动装置中的电力电子器件不断向高频化方向发展，智能化功率模块得到普及与应用；二是基于微处理器嵌入式平台技术的成熟，将促进先进控制算法的应用；三是网络化制造模式的推广及现场总线技术的成熟，将使基于网络的伺服控制成为可能。 1.3、主要设计任务参数车床控制精度：0.01mm（即为脉冲当量）；最大进给速度：V max=5m/min。最大加工直径为D =400mm，工作台及刀架重：110㎏；最大轴，向力=160㎏；导轨静摩擦系数=0.2； max 行程=1280mm；步进电机：110BF003；步距角：0.75°；电机转动惯量：J=1.8×10-2㎏.m2。

加工中心安全操作规程最新

加工中心安全操作规程 1、操作者必须熟悉加工中心的一般性能、结构、传动原理及控制程序，严禁超性能使用。 2、开机前对设备进行点检，重点检查注油机中有没有油，如果没有，将油加到注油机安全位置，检查主轴齿轮油是否在正确的油位。 3、开机时先开电气箱电源开关，再开操作面板电源开关，当电脑屏幕画面完全显示出来时，方可松警戒开关，机床通电后，检查各开关、按键是否正常、灵活，电压、气压、油压是否正常机床有无异常现象。 4、各坐标轴手动回零(机械原点)，回零时应注意机床主轴与工件离开一段距离，防止在回零时主轴或刀具与工件相撞，应先回Ｚ轴，后回Ｘ、Ｙ轴。 5、机床空运转十五分钟以上，以使机床达到热平衡状态。 6、程序输入后，应认真核对，保证无误；未装工件前，空运行一次程序，看程序能否顺利执行，刀具长度选取和夹具安装是否合理，有无超程现象。 7、正确测量和计算工件坐标系，运行前检查程序与工件是否一致，刀长补，半径补是否一致。 8、注意螺钉压板、工件是否妨碍刀具运动。 9、检查各刀具形状和尺寸是否符合加工工艺要求，是否碰撞工件和夹具；检查刀具是否完好。 10、运行前最后确定机床状态及各开关位置（进给倍率开关应为0）。 11、试切时，快速进给和切削进给速度倍率开关必须打到低档。 12、在程序运行中，要重点观察显示屏上的坐标显示，工作寄存器和缓冲寄存器显示，主（子）程序显示。

13、试切进刀时，在刀具运行至工件表面30～50mm处，必须在进给保持下，验证Z轴剩余坐标值和X、Y轴坐标值与程序数据是否一致。 14、检查每把刀柄在主轴孔中是否都能拉紧；每把刀首次使用时，必须先确定它的实际长度与所给刀具补偿值是否一致。 15、对一些有试切要求的刀具，采用“渐进”的方法，如镗孔，可先试镗一小段，检查合格后，再继续加工。使用刀具半径补偿功能时，可边试切边修改补偿值。 16、镗刀头尾部露出刀杆直径部分，必须小于刀尖露出刀杆直径部分。 17、加工中注意观查机床动作及进给方向与程序相符。 18、当工件坐标，刀具位置，剩余量三者相符后才能逐渐加大进给倍率开关。 19、当机床因报警而停机时，应先清除报警信息，将主轴安全移出加工位置确定排除故障后，恢复加工。 20、当正常加工时需要暂停程序前，就应先将倍率开关缓慢关至0位。 21、当发生紧急情况时，应迅速停止程序，必要时可使用紧急停止按钮。 22、中断程序后恢复加工时，应缓慢进给至原加工位置后，再逐渐恢复到正常切削速率。 23、程序修改后，对修改部分一定要仔细核对。 24、手动连续进给操作时，必须先检查各种开关所选择的位置是否正确，弄清正负方向，认准按键，然后再进行操作。 25、关机时先按下紧急开关，再操作面板电源，最后关电气柜电源。 26、做好机床清扫工作，保持清洁；认真执行交接班手续，填宄交接班运行记录表。

五轴加工中心简介(有用)

五轴加工中心简介立式（三轴）最有效的加工面仅为工件的顶面，卧式加工中心借助回转工作台，也只能完成工件的四面加工。目前高档的加工中心正朝着五轴（以及五轴以上）控制的方向发展，工件一次装夹就可完成五面体的加工。如配置上五轴联动的高档数控系统，还可以对复杂的空间曲面进行高精度加工。这类加工中心的回转轴有两种方式，一种是工作台回转轴。设置在床身上的工作台可以环绕X轴回转，定义为A轴，A轴一般工作范围+30度至-120度。工作台的中间还设有一个回转台，在图示的位置上环绕Z轴回转，定义为C轴，C 轴都是360度回转。这样通过A轴与C轴的组合，固定在工作台上的工件除了底面之外，其余的五个面都可以由立式主轴进行加工。A轴和C轴最小分度值一般为0.001度，这样又可以把工件细分成任意角度，加工出倾斜面、倾斜孔等。A 轴和C轴如与XYZ三直线轴实现联动，就可加工出复杂的空间曲面，当然这需要高档的数控系统、伺服系统以及软件的支持。这种设置方式的优点是主轴的结构比较简单，主轴刚性非常好，制造成本比较低。但一般工作台不能设计太大，承重也较小，特别是当A轴回转大于等于90度时，工件切削时会对工作台带来很大的承载力矩。另一种是依靠立式主轴头的回转。主轴前端是一个回转头，能自行环绕Z 轴360度，成为C轴，回转头上还带可环绕X轴旋转的A轴，一般可达±90度以上，实现上述同样的功能。这种设置方式的优点是主轴加工非常灵活，工作台也可以设计的非常大，客机庞大的机身、巨大的发动机壳都可以在这类加工中心上加工。这种设计还有一大优点：我们在使用球面加工曲面时，当中心线垂直于加工面时，由于球面铣刀的顶点线速度为零，顶点切出的工件表面质量会很差，采用主轴回转的设计，令主轴相对工件转过一个角度，使球面铣刀避开顶点切削，保证有一定的线速度，可提高表面加工质量。这种结构非常受高精度曲面加工的欢迎，这是工作台回转式加工中心难以做到的。为了达到回转的高精度，高档的回转轴还配置了圆光栅尺反馈，分度精度都在几秒以内，当然这类主轴的回转结构比较复杂，制造成本也较高。

JCS-018立式加工中心主轴箱及进给系统设计

摘要:本次设计通过对现有加工中心的分析研究,提出一种新的设计方案,其自动化程度更高,结构也相对比较简单.这一点在论文会得以体现.本方案中,主轴箱采用交流调速电机实现无级变速,在X、Y、Z三个方向上的进给运动均采用滚珠丝杠,而动力则由步进电动机通过调隙齿轮来传递,并且采用单片机进行数字控制. 控制系统采用MCS-51系列单片机,通过扩展程序存储器、数据存储器和I/O 接口实现硬件电路的设计.论文中也对软件系统的设计做出了相关说明. 关键词:交流调速电机滚珠丝杠步进电机单片机系统扩展

Abstract: This design tries a new method after the analyze and research of the exited machining center with the higher automatization degrees and the simpler configuration,which will be explained in the paper. In the method, AC adjustable-speed motor is used for the realization of the level shift in variable speed,and in the motion of, we all adopt ball bearing thread haulm for the X、Y、Z direction,The power of which is step by step electromotor transferred by gear that used for adjusting gaps.And more,we used singlechip for numerical control. The control system introduces MCS-51 series singlechip,and the realization of hardware circuit was accomplished by enlarging program memorizer、data memorizer and I/O meet meatus.Also,the paper explained the design for software system. Keywords: AC adjustable-speed motor、ball bearing thread haulm、the step by step electromotor、the enlarge for SCM system

VHT系列五轴联动立式车铣复合加工中心的设计

万方数据

２０１０年第１ｌ期?工艺与装备? 床的ｘ、ｙ、ｚ三个坐标的丝杠制成中心通孔，通人冷却水，并对冷却水实施温度控制，使其在额定的温升范围内变化。中空丝杠冷却技术可以降低丝杠在切削受力变形及快速移动过程中的热变形，保证机床处于高精度运转状态。同时配合使用高精度闭环控制光栅尺，进一步提高了定位精度。２．３双边重心驱动技术该系列立式车铣复合加工中心的ｙ轴为双驱动结构，ｚ轴为单驱动结构。相对于ｙ轴而言ｚ轴滑板质量较小且驱动力作用在中心位置，因此运动较平稳；而在运动过程中ｌ，轴需承载ｚ轴的重量，故其重心随Ｚ轴的运动而不断地变化；若Ｙ轴为单驱动结构，在驱动力的作用下将会产生俯仰力矩和偏转１．１，轴直线导轨２．立柱３．Ａ轴刀架滑板装置４．Ａ轴车铣７Ｊ塔力矩，在这两个力矩作用下，滑板在运动过程中将会５－中空滚珠丝杠副６?机内螺旋排屑装置７．【ⅡＪ转工作台８?ｘ轴转出现不可预知的变形和振动。为了减小这种不确定台底座９?底座的振动对加Ｔ的影响，基于重心驱动理论，采取了双图１立式车铣复合，Ｊｎ３－中心的总体结构图边驱动结构（图４）。双边驱动的特点是在立柱的两２关键技术侧对称施加驱动力，以便尽可能地减少驱动力臂产２．１轻量化设计生的影响。应用双边重心驱动技术，提高了机床运为达到立式车铣复合加工中心高速移动部件的速动鬯速度黧塑速度：篓短了加！时间，擎善了毒募加度和加速度，并兼顾系统的高刚度和轻质量要求，对体工质量和轮廓加工精度，延长了刀具的使用寿命心１。积大、驱动要求高的运动部件一立柱单元，以结构强度、刚度、固有频率等为约束，进行有限元分析及拓扑优化设计（见图２，图３），使结构在满足高刚度要求的前提下尽可能减轻移动的重量，以便减轻电机、液压系统、丝杠、滑台等驱动部件的功率、强度要求。优化设计后的立柱变形量减少２０％，重量减少２２０Ｋｇ。图２立柱有限元分析结果图３立柱拓扑优化前后的内部结构图２．２滚珠丝杠中空冷却技术在直线驱动轴上采用循环冷却技术的中空滚珠丝杠，使丝杠温升得到有效控制。基本原理是将机图４Ｙ轴双边重心驱动结构２．４双功能车铣转台工作台采用力矩电机直接驱动的双功能车铣转台，这种转台可以连续回转、实现立式车削功能，也可实现分度定位、铣削插补等功能。力矩电机直接驱动负载，省去了减速传动齿轮，把机床进给传动链的长度缩短为零，使其具有扭矩大、旋转平稳、转速高、效率高、结构简单、可靠性高等特点。由于直驱力矩电动机本身就是高发热元件，如果散热不好，极易形成热量累积，导致自身和关联部件的温升，引起机床的热变形。因此必须设计出高效的冷却系统将热量及时导出，否则将直接影响机床的加工精度、电机推力，甚至会烧毁电机。车铣转台的另一热源产生于轴承和电机转子的高速旋转。根据发热源和部件的热敏感性，在定子和转台本体之间设置了水冷循环系统，并在轴承附近安装了温度传感器，即可保持电机长时间工作温度变化小，从而保证转台的大力矩和高精度。万方数据

加工中心XY向进给系统结构设计

XX大学毕业设计(论文) 加工中心XY向进给系统结构设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日

摘要磨床可以加工各种表面，如内、外圆柱面和圆锥面、平面、渐开线齿廓面、螺旋面以及各种成形表面。磨床可进行荒加工、粗加工、精加工和超精加工，可以进行各种高硬、超硬材料的加工，还可以刃磨刀具和进行切断等，工艺范围十分广泛。磨床可以加工各种表面，如内、外圆柱面和圆锥面、平面、渐开线齿廓面、螺旋面以及各种成形表面。磨床的种类很多，按其工作性质可分为：外围磨床、内圆磨床、平面磨床，工具磨床以及一些专用磨床。如螺纹磨床、球面磨床、花键磨床、导轨磨床与无心磨床等。导轨磨床就是一种按照工作性质划分出来的磨床。本文主要是对导轨磨床进行设计与研究。关键词：导轨磨床，磨床，磨床设计

Abstract The grinder can process a variety of surfaces, such as inner, outer cylindrical surface and a conical surface, plane, tooth profile of involute spiral surface and various surface, forming surface. The grinder can be hogging machining, rough machining, finish machining and ultra precision machining, can be a variety of high hard, superhard materials processing, can also be grinding tool and cutting process, a very wide range of. The grinder can process a variety of surfaces, such as inner, outer cylindrical surface and a conical surface, plane, tooth profile of involute spiral surface and various surface, forming surface. Grinder of many types, according to the nature of their work can be divided into: external grinder, internal grinder, surface grinder, grinding machine tools and some special grinding machine. Thread grinder, grinding machine, such as spherical spline grinding machine, grinder and centerless grinder. Rail grinding machine is a kind of according to the nature of the work out of the grinder. This paper is mainly about the design and research of guideway grinder. Key Words:Rail grinding machine, grinding machine, grinding machine design

数控机床进给系统设计

第一章、数控机床进给系统概述数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示：图1-1数控机床进给系统伺服由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。 1.1、伺服系统对伺服电机的要求（1）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。（2）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。（3）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，并具有尽可能小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。（4）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。数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。这也是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。 1.2、伺服系统的分类数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测反馈环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统。机械传动部件和执行元件组成机械传动系统。检测元件与反馈电路组成检测系统。

五轴加工中心操作工技能等级标准

叶轮零件五轴加工中心操作技能等级标准（中级）一，岗位基础要求 ①经高（中）等职业技术院校机械制造类相关专业学习，从事数控加工机床操作2年以上工作经验。 ②经技工学校铣工专业学习，从事数控机床操作3年以上工作经验。 ③在本公司从事5轴数控机床操作两年以上，无重大质量事故的操作人员。二，基础理论要求 ①能够看懂一般复杂程度的机械零件图，工艺文件，明白各项技术要求的含义。 ②熟悉机械制造工艺，五轴机床操作原理，工件找正定位及加紧方法。 ③熟悉常用金属材料的切削特点，熟悉各种刀具的使用方法，适用工况，会根据切削状态适当调整刀具切削参数。 ④熟练掌握各种通用量具的校对和使用方法。 ⑤熟练掌握生产操作过程中的安全知识，对于紧急情况的处理办法。三，技能要求 ①机床操作。

熟悉机床的结构特点，功能配置，行程范围，载重能力，精度标准，转速范围，刀柄接口，数控系统，以及数据传输方式等；能够完全按照《机床使用手册》正确开关机，维保检点，准确按照既定方向手动移动各轴；使用红外探头进行加工原点的标定，使用激光对刀仪进行刀具的测量；（使用3D-Quickset校正回转轴中心坐标，使用标准刀对激光对刀仪进行校正，使用环规对红外探头进行校正，能够处理刀库单元的一般故障），熟练调入、调出、运行数控程序，并对程序进行合理的归档管理。 ②工件装夹定位和找正。能够准确理解工艺规程中给定的零件定位基准，严格按照工艺要求装夹，定位找正，压紧工件。细节过程（以标准叶轮为例，目前大部分叶轮加工定位的方法是“一面两孔法”）：安装工装底板在工作台中心，打表检测底板定位面跳动在0.02以内，如果跳动超差需要飞平定位面；按工艺要求钻铰定位销孔控制孔径孔距公差；钻铰工件毛坯上的定位销孔控制孔径孔距公差；以两定位销及工件底面定位安装零件；未压紧状态下表打顶部跳动和行位公差的端面以及叶轮最大外圆跳动，遇跳动超差需能够查找原因并通过塞尺调整；最终压紧状态下再次确认圆跳动和端面跳动是否达标。根据工艺要求设定机床加工的坐标零点，和角向零点。除掌握叶轮零件典型的装夹定位方法外，还要明白一般结构零件的定位原理，装夹方法，熟练使用各种夹具。 ③尺寸公差测量和表面质量控制

数控机床进给系统范文

数控机创进给系统数控机床的进给传动系统常用伺服进给系统来工作。伺服进给系统的作用是根据数控系统传来的指令信息，进行放大以后控制执行部件的运动，不仅控制进给运动的速度，同时还要精确控制刀具相对于工件的移动位置和轨迹。因此，数控机床进给系统，尤其是轮廓控制系统，必须对进给运动的位置和运动的速度两方面同时实现自动控制。数控机床进给系统的设计要求除了具有较高的定位精度之外，还应具有良好的动态响应特性，系统跟踪指令信号的响应要快，稳定性要好。一个典型的数控机床闭环控制的进给系统组成：位置比较、放大元件、驱动单元、机械传动装置和检测反馈元件等几部分。机械传动装置：是指将驱动源旋运动变为工作台直线运动的整个机械传动链，包括减速装置、丝杠螺母副等中间传动机构。第一节概述一、数控机床对进给传动系统的要求 1．减少摩擦阻力：在数控机床进给系统中，普遍采用滚珠丝杠螺母副、静压丝杠螺母副，滚动导轨、静压导轨和塑料导轨。 2．减少运动惯量 3．高的传动精度与定位精度设计中，通过在进给传动链中加入减速齿轮，以减小脉冲当量(即伺服系统接收一个指令脉冲驱动工作台移动的距离)，预紧传动滚珠丝杠，消除齿轮、蜗轮等传动件的间隙等办法，可达到提高传动精度和定位精度的目的。 4．宽的进给调速范围：伺服进给系统在承担全部工作负载的条件下，应具有很宽的调速范围，以适应各工件材料、尺寸和刀具等变化的需要，工作进给速度范围可达3～6000mm／min(调速范围1：2000)。 5．响应速度要快：所谓快响应特性是指进给系统对指令输入信号的响应速度及瞬态过程结束的迅速程度，即跟踪指令信号的响应要快；定位速度和轮廓切削进给速度要满足要求；工作台应能在规定的速度范围内灵敏而精确地跟踪指令，进行单步或连续移动，在运行时不出现丢步或多步现象 6．无间隙传动：进给系统的传动间隙一般指反向间隙，即反向死区误差，它存在于整个传动链的各传动副中，直接影响数控机床的加工精度。因此，应尽量消除传动间隙，减小反向死区误差。设计中可采用消除间隙的联轴节及有消除间隙措施的传动副等方法。 7．稳定性好、寿命长：稳定性是伺服进给系统能够正常工作的最基本的条件，特别是在低速进给情况下不产生爬行，并能适应外加负载的变化而不发生共振。所谓进给系统的寿命，主要指其保持数控机床传动精度和定位精度的时间长短，即各传动部件保持其原来制造精度的能力。 8．使用维护方便二、联轴器联轴器是用来连接进给机构的两根轴使之一起回转，以传递转矩和运动的一种装置。机器运转时，被连接的两轴不能分离，只有停车后，将联轴器拆开，两轴才能脱开。联轴器的类型：有液压式、电磁式和机械式；而机械式联轴器是应用最广泛的一种，它借助于机械构件相互间的机械作用力来传递转矩，