经济型数控车床横向进给系统设计
CA6140经济型数控车床横向进给系统设计

摘要此设计是经济型中档精度数控车床横向进给系统。
面对我国目前机床数量少、工业生产规模小的特点,突出的任务是用较少的资金迅速改变机械工业落后的面貌。
而数控车床(及其系统)已经成为现代机器制造业中不可缺少的组成部分。
所以,实现这一任务的有效的、基本的途径就是普及应用经济型数控机床。
进给系统是由伺服电机经滚珠丝杠拖动工作台来完成的所以设计涉及伺服电机的选择,滚珠丝杠设计等。
目前绝大部分的机床的横向进给均是采用滚珠丝杠来传递运动的,传动的精确性主要取决于丝杠支承形式,丝杠与伺服电机的联接方式。
在设计中充分考虑到这两个问题,并且,设计精度须达原始数据。
关键词:滚珠丝杠伺服电机横向进给AbstractThis design is the feeding operation of numerical control lathe with economic type of intermediate precisionIn view to the quantity of machine tools in our country is not enough and the scale of industrial production is little at present, the outstanding task is to change our mechanical industrial appearance with less fund in short order.And the numerical control lathe and its system have become an important part in modern manufacturing industry.So, to realize this task, the effective and the basic channel is to use this economic type of numerical control lathe widely.Feeding system goes normally with the ball screw which is droved by servo-motor dragging the workbench up and down.So, this design includes the option of servo motor, the design of ball screw and so on.Now, the landscape orientation feeding of most machine tools is offered by ball screw. The accuracy of the transmission depends on mainly the form of the screw supports and the way of how screw and servo-motor to be joined.Besides the precision of the design needs Bases the primal data.Consider these two questions in the design sufficient. Keyword:holler-type thread Servo motor landscape orientation目录0引言 (1)1 国内外发展概况及现状介绍 (2)2总体方案论证 (4)2.1选择传动系统 (4)2.2选择传动装置 (5)3具体设计说明 (6)3.1横向进给滚珠丝杠副的设计选择 (6)3.1.1确定滚珠丝杠的支承方式 (6)3.1.2滚珠丝杠副额定载荷 (7)3.1.3滚珠丝杠副主要参数的确定 (8)3.1.4滚珠丝杠与伺服电动机的联接 (12)3.2伺服电机型号选择 (15)3.2.1进给电机功率的确定 (15)3.2.2伺服电机型号 (15)3.2.3同步带轮的选择 (15)4结论 (17)5参考文献 (18)6设计工作小节 (19)7附件清单 (20)0、绪论本设计课题为:经济型数控车床横向进给系统设计。
数控车床横向进给机构的设计

数控车床横向进给机构的设计
1引言
随着现代企业对自动化水平的提高,数控车床作为机床设备的一种具
有自动化的功能,在机床设备中扮演着重要的角色。
数控车床机构安装和
加工的精度和效率是影响产品质量和生产效率的关键因素。
横向进给机构
是数控车床的主要机构,其正确的设计和制造将直接影响机床工作效率和
加工质量。
2横向进给机构要求
横向进给机构的设计要求受到主轴速度,加工效率,精度要求,主轴
不平衡量等因素的制约,它应具备以下几个功能:
(1)进给精度高,进给精度应保持在0.01mm以内,以达到加工要求。
(2)进给速度大。
进给速度应符合与主轴速度匹配的要求,以提高
加工效率。
(3)耐久性强。
机构部件应采用优质的材料,具有可靠的机械性能,在冲击载荷和温度等恶劣环境下能耐受长时间运转的要求。
(4)机构结构紧凑,要求机构结构紧凑,占用空间小,以节省机床
的空间,可以更好地安装和维护。
(5)带来的噪声应小,以便满足安全要求。
3横向进给机构基本结构
横向进给机构的基本结构由三个部分组成,即主轴、主轴驱动装置和
导轨。
(1)主轴是提供进给力的重要部件。
数控机床横向进给系统及结构设计

数控机床横向进给系统及结构设计数控机床横向进给系统及结构设计是数控机床中的一个重要部分,它直接影响到机床的加工精度、工作效率和生产成本。
在数控机床横向进给系统及结构设计中,需要考虑机床的加工要求、切削力的大小、进给速度的要求以及机床的稳定性等因素。
首先,数控机床横向进给系统的结构设计需要满足机床的刚性要求。
因为加工过程中会产生较大的切削力,所以机床的结构需要具有足够的刚性来抵抗这些力的影响,以保证机床的稳定性和加工精度。
一般来说,数控机床的横向进给系统常采用直线导轨或滚珠丝杠来进行传动,以增加机床的刚性。
其次,数控机床横向进给系统的设计需要考虑进给速度的要求。
在机床的加工过程中,进给速度对于加工效率和产品质量都有着重要的影响。
因此,在设计机床横向进给系统时,需要根据加工要求和机床的机械性能来确定进给速度的范围,并选择合适的传动机构和驱动装置,以保证机床能够稳定地工作。
另外,数控机床横向进给系统的机械结构设计还需要考虑工件夹持的方式和刀具的切削过程。
在数控机床加工中,工件夹持对于加工精度和工件表面质量有着重要的影响。
因此,在设计进给系统时需要选择合适的夹具形式,并确保夹持方式稳定可靠。
此外,在切削过程中,刀具的选择、刀具的切削参数以及刀具的冷却方式也需要考虑进去。
最后,数控机床横向进给系统还需要考虑到对于各种故障的容错性和维护性的要求。
在机床的运行过程中,可能会出现各种故障,而这些故障的解决和维护会对机床的稳定性和使用寿命产生影响。
因此,在设计进给系统时,需要考虑到对故障的容错性设计和维护的便利性,以保证机床能够稳定地运行。
综上所述,数控机床横向进给系统及结构设计是一个综合性的过程,需要考虑到机床的加工要求、切削力的大小、进给速度的要求以及机床的稳定性等因素。
通过合理的设计,可以使机床的进给系统更加稳定可靠,从而提高加工效率和产品质量。
数控车床横向进给机构的设计

0 引言该次毕业设计中,我很有幸分在“数控车床小组”,我所设计的课题为“数控车床横向进给机构的设计 (经济型中档精度数控机床)”。
进行这一设计主要是为了进一步地提高数控车床横向进给机构的定位精度、重复定位精度以及改造手动进给装置以使其能够可靠地运行。
而且,通过这次毕业设计也可以检验自己的学习情况,锻炼自己,对今后的学习和工作也有一定程度上的帮助。
信息时代的高新技术流向传统产业,引起后者的深刻变革。
作为传统产业之一的机械工业,在这场新技术革命冲击下,产品结构和生产系统结构都发生了质的跃变,微电子技术、微计算机技术的高速发展使信息、智能与机械装置和动力设备相结合,促使机械工业开始了一场大规模的机电一体化技术革命。
随着计算机技术、电子电力技术和传感器技术的发展,各先进国家的机电一体化产品层出不穷。
机床、汽车、仪表、家用电器、轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、冶金机械、化工机械以及工业机器人、智能机器人等许多门类产品每年都有新的进展。
机电一体化到各方面的技术已越来越受关注,它在改善人民生活、提高工作效率、节约能源、降低材料消耗、增强企业竞争力等方面起着极大的作用。
在机电一体化技术迅速发展的同时,运动控制技术作为其关键组成部分,也得到前所未有的大发展,国内外各个厂家相继推出运动控制的新技术、新产品。
主要有全闭环交流伺服驱动技术(Full Closed AC Servo)、直线电机驱动技术(Linear Motor Driving)、可编程序计算机控制器(Programmable Computer Controller,PCC)和运动控制卡(Motion Controlling Board)等几项具有代表性的新技术。
数控机床是一种高科技的机电一体化产品,是综合应用计算机技术、精密测量及现在机械制造技术等各种先进技术相结合的产物。
数控机床作为实现柔性制造系统、计算机集成制造系统和未来工厂自动化的基础已成为现在制造技术中不可缺少的生产手段,是机电一体化技术的重要组成部分。
数控车床横向进给系统设计

1、数控机床进给系统概述1.1 伺服进给系统概述数控机床的伺服进给系统由伺服驱动电路、伺服驱动装置、机械传动机构和执行部件组成。
它的作用是接收数控系统发出的进给速度和位移指令信号,由伺服驱动电路作转换和放大后,经伺服驱动装置(直流、交流伺服电动机,功率步进电机,电业脉冲马达等)和机械传动机构,驱动机床的工作台、主轴刀架等执行部件实现工作进给和快速移动。
数控机床的伺服进给系统与一般机床的进给系统有本质的差别,他能根据指令信号精确地控制执行部件的运动速度与位置,以及几个执行部件按一定运动规律所合成的运动轨迹。
1.2 伺服进给系统分类数控私服进给系统按有无位置检测和反馈进行分类,有以下三种:(1)开环伺服系统(2)半闭环伺服系统(3)闭环伺服系统1.3 伺服进给系统的基本要求(1)精度要求(2)响应速度(3)调速范围(4)低速、大转矩2、运动设计2.1传动方案拟定数控机床按控制方式分为开环、闭环、半闭环,由于采用直流式交流伺服电机的闭环控制方案,结构复杂,技术难度大,调试和维修困难,造价也高。
闭环控制可以达到很好的机床精度,能补偿机械传动系统中各种误差,消除间隙、干扰等对加工精度的影响,一般应用于要求高的数控设备中,由于数控车床加工精度不十分高,采用闭环系统的必要性不大。
若采用直流或交流伺服电机的半闭环控制,精度较闭环控制的查,但是稳定性好,成本较低,调试维修较容易;但是对于经济型数控机床来说必要性不大。
故在本次设计中,采用开环控制步进电机驱动。
确定设计任务后,初步拟定三种传动方案即1电机直接与丝杠相连;2电机通过同步带的传动带动丝杠转动;3电机通过齿轮传动带动丝杠转动。
步进电机具有如下优点 :(1)电动机的输出转角与输入的脉冲个数严格成正比,故控制输入步进电动机的脉冲个数就能控制位移量;(2)电动机的转速与输入的脉冲频率成正比,与要控制脉冲频率就能调节步进电动机的转速;(3)停止送入脉冲时,只要维持绕组内电流不变,电动机轴可以保持在某个固定位置上,不需要机械制动装置;(4)变通电相序即可以改变电动机的转向;(5)进电动机存在齿间相邻误差,但是不会产生累积误差;(6)进电动机转动惯量小,启动、停止迅速。
数控机床横向进给设计

数控机床横向进给设计一、机床工作台的运动方式数控机床的工作台有很多种不同的运动方式,如平动、回转、复合运动等。
其中,横向进给是一种常用的方式,即工作台在X轴方向移动。
根据工作台的结构和需求,可以选择不同的横向进给方式,如滑块导轨、滚珠丝杠等。
1.滑块导轨:滑块导轨是一种常用的线性导轨。
它由滑块和导轨两部分组成,滑块通过滑块架与工作台连接,导轨固定在床身上。
滑块导轨的优点是结构简单、刚度大、承载能力强,适用于高速、高精度的加工。
2.滚珠丝杠:滚珠丝杠是一种转动运动转换为直线运动的装置。
它由丝杠和螺母两部分组成,滚珠位于丝杠与螺母之间。
滚珠丝杠的优点是转动精度高、重复定位精度高、行程平稳,适用于高速、高负载的加工。
二、控制系统的选型和参数设置控制系统是数控机床的核心部分,它负责控制机床工作台的运动和加工工艺的执行。
在横向进给设计中,需要选择适合的控制系统,并设置相关参数。
1.控制系统选型:常见的数控机床控制系统有国产系统和国际知名品牌系统。
根据预算和需求,可以选择适合的系统。
国产系统价格相对较低,适合一般加工需求;国际知名品牌系统价格较高,但功能和稳定性更强。
2.参数设置:控制系统的参数设置直接影响机床的加工效果和运行稳定性。
在横向进给设计中,需要设置工作台的移动速度、加速度等参数。
根据工件材料和加工要求,可以进行合理的设置。
三、横向进给运动的控制方法在数控机床横向进给设计中,有多种控制方法可供选择。
常见的控制方法有位置控制、速度控制和力控制。
1.位置控制:位置控制是最常用的控制方法之一、通过设置工作台的位置坐标,控制工作台准确地移动到指定位置。
位置控制适用于需要精确定位的加工。
2.速度控制:速度控制是按照一定的速度进行工作台的移动。
可以通过设置移动速度来控制进给速度。
速度控制适用于需要快速加工的情况。
3.力控制:力控制是在加工过程中通过对工作台施加一定的力来控制加工负载。
可以根据力传感器的反馈信号来调整进给速度和工作台位置,实现精确控制。
数控车床横向进给系统设计

数控车床横向进给系统设计首先,进给速度和精度是横向进给系统设计的基本要求。
进给速度的决定因素通常是工件的加工要求和切削力的大小。
提高进给速度可以提高生产效率,但是要求机床结构和传动系统具有足够的刚性和稳定性,以保证加工质量。
进给精度的要求取决于工件尺寸和表面粗糙度要求,一般来说,进给精度越高,机床的价格也越高。
其次,驱动方式是横向进给系统设计的关键技术之一、常见的驱动方式有伺服电机驱动和液压驱动两种。
伺服电机驱动具有响应速度快、控制精度高、结构简单、易于实现自动化等优点,但是受限于电机的转矩和功率限制,适用于中小型机床。
液压驱动具有输出功率大、能承受高负载和高速的特点,适用于大型和超大型机床,并且可以实现多轴联动控制。
接下来,传动方式是横向进给系统设计的另一个重要方面。
常见的传动方式有螺杆传动、滚珠丝杠传动和齿轮传动等。
螺杆传动是一种常用的形式,具有结构简单、传动精度高的优点,适用于精密加工。
滚珠丝杠传动具有传动效率高、刚性好、寿命长等特点,适用于高速和大负载条件下的加工。
齿轮传动适用于大负载和高扭矩条件下的加工,但是噪音大、寿命短、精度不高。
然后,控制算法是横向进给系统设计的核心。
数控车床横向进给系统通过控制算法实现加工工件的各种要求。
常见的控制算法有位置控制、速度控制和力控制等。
位置控制是最基本的控制方式,通过控制伺服电机的位置来实现工件的加工。
速度控制可以根据工件的加工要求和机床的性能选择合适的进给速度。
力控制是一种较为复杂的控制方式,可以根据切削力的大小来调整进给速度,以达到加工的要求。
此外,反馈系统也是横向进给系统设计的重要组成部分。
反馈系统可以实时监测加工过程中的位置、速度和力等参数,并将其反馈给控制系统,通过控制算法来调整伺服电机的输出信号,以实现加工过程的控制。
常见的反馈设备有编码器、线性位移传感器、力传感器等。
最后,系统优化是横向进给系统设计的重要环节。
系统优化可以从结构和参数优化两个方面进行,通过改进机床的结构和参数,提高刚性和稳定性,减小振动和误差,以实现更高的加工精度和效率。
数控车床横向进给机构的设计

数控车床横向进给机构的设计数控车床横向进给机构是数控车床中的一个重要组成部分,它的设计质量直接影响数控车床的加工精度和效率。
下面将针对数控车床横向进给机构的设计进行详细的介绍,涵盖机构的类型选择、结构设计、传动方式和控制系统等方面。
1.机构类型选择:数控车床横向进给机构常见的类型有液压机械式、液压液压式以及电动机械式等。
液压机械式机构结构简单,但存在液压缸阻尼大,加工设备容易产生震动的缺点。
液压液压式机构较为常见,其结构复杂但具有较好的进给平稳性。
电动机械式机构结构简单、响应速度快,但容易出现因为接触不良而导致的冲击及振动。
根据实际需求,在设计中应选择适合的机构类型。
2.结构设计:数控车床横向进给机构主要由进给轴、导轨、滚珠螺杆、螺母等组成。
进给轴负责传动力,并保证传动平稳性。
导轨用于引导进给轴的运动方向,保证其运动的准确性。
滚珠螺杆和螺母是横向进给机构的主要传动部件,用于将转动运动转化为线性运动。
在结构设计中,应注意进给轴与导轨、滚珠螺杆与螺母之间的配合精度,确保传动平稳性和精度。
同时,合理选择结构材料,保证机构的刚性和稳定性。
3.传动方式:在传动方式的选择中,应根据实际需求和工作环境的要求综合考虑,选择合适的传动方式。
4.控制系统:在控制系统的设计中,应确保控制精度和稳定性,使数控车床能够稳定、精确地进行横向进给运动。
综上所述,数控车床横向进给机构的设计应综合考虑机构类型选择、结构设计、传动方式和控制系统等方面。
只有合理选择机构类型、优化结构设计、选择合适的传动方式和控制系统,才能设计出性能良好的数控车床横向进给机构,提高加工精度和效率。
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0、绪论本设计课题为:经济型数控车床横向进给系统设计 。
因为我们没有精良的 加工工具或者是自动化系数等各方面远远的不及西欧等国家。
所以我国的机械制 造业与他们的有着很大的差距的原因,。
制造业是关系到国际民生的大事,是富 民强国的必要因素,我国要有更好的发展,必须形成我们自己富有特色的现代化 制造体系。
随着时代的发展,科技的日新月异,数控技术的应用范围日益扩大,数控机 床及其系统己成为现代化机器制造业中不可缺少的组成部分。
面对我国目前机床 拥有量少、工业生产规模小的特点,突出的任务是用较少的资金迅速改变机械工 业落后的生产面貌,使之尽可能地提高自动化程度,保证加工质量,减轻劳动强 度,提高经济效益。
“横向进给系统”“主传动系统”和“纵向进给系统”被称为车床的三大核 心系统,其重要地位是不言而喻了。
三大系统的精确性、准确性、必将影响加工 产品的性能。
而实现这一任务的有效的、基本的途径就是普及应用经济型数控机 床,并对原有的机床进行数控改造。
而这就是我们课题的目的。
前提条件:1.床身上最大回转直径Ø400mm2.快移速度x轴4m/min3.定位精度 x 轴0.035mm4.重复定位精度x轴0.0075mm,刀架 0.010mm设计要求: 设计课题要求: 横向进给运动设计时, 电机与丝杠采用柔性结构, 电机选用伺服电机,对电机的大小选择进行验证,及对滚珠丝杠直径和支承形式 选择进行强度较核,设计精度达原始数据。
本课题所设计的进给系统是针对经济型中档数控车床的, 该系统设计成功一 旦应用到生产实践中, 将使工厂的生产的数字化水平加强,生产力水平显著提 高 ,劳动强度减轻,经济效益得到提高。
根据自己三个多月来的设计过程,编写了这本《设计说明书》, 其中,书 中肯定存在着相当的一些问题,期望领导、老师给予批评,指正。
1、国内外发展概况及现状介绍从上世纪五十年代数控技术开始发展到1965 年,数控装置从最初的电子管 元件、晶体管元件、集成电路到目前使用比较普遍的小型计算机和微处理器共经 历了五代的发展。
世界主要工业国家的数控机床己进入了指生产阶段。
数控机床 的产量,拥有量,数控化率都在急速上升。
我国从1958看开始研究数控机械加工技术,60年代针对壁锥,非圆齿轮等 复杂形状的工件研制出了数控壁锥铣床,数控非圆齿轮插齿机等设备,保证了加 工质量,减少了废品,提高了效率,取得了良好的效果。
70 年代针对航空工业 等加工复杂形状零件的急需,从 1973 年以来组织了数控机床攻关会战,经过三 年努力,到 1975 年己研制出了 40 多个品种 300 多台数控机床。
经过 30 年的努 力,我国数控机床和数控系统的研制也历经了第一代电子管灵敏控、第二代晶体 管数控及第三代集成电路数控。
从1975年到1979年,7年内累计生产数控机床 4108台(其中约3/4以上的数控线切割机床)。
进入80年代,我国重新重视发 展数控技术,采取了暂从国外引进控制机和伺服驱动系统,为国内主机配套 的方针。
1981 年,我国从日本 FANVC 公司引进了 FANVC3 系列、5 系列、7 系列 的数控系统和在直流伺服电机,直流主轴电机 技术,并在北京机床研究所建立 了数控设备厂。
于 1981 年底开始验收投产,1982 年生产约 40 套系统,1982 年 生产约 100 套系统,1985 年生产约 400 套系统,伺服电机与主轴电机也配套生 产。
这些系统是外国 70 年代的水平,功能较全,可靠性能比较高,这样就使机 床行业发展数控机床有了可靠的基础, 使我国的主机品种与技术水平都有圈套的 发展与提高。
经济型数控装置有步进电机驱动的开环数控装置、直流电机驱动 的半闭环数控装置和点位式经济型数控装置三种。
对于数控车床改造一般选用步 电机驱动开环数控装置。
选择时主要考虑以下性能:CPU 类型、用户容量、控 制轴或联动轴数、设定单位、插补类型、编程尺寸及编程标准,G、M、S、T、 F功能、刀补功能、间隙补偿功能及循环功能、显示方式及显示信息的形式。
绝 对编程、增量编程、程序输入方式以及报警、诊断等。
根据需要选择相应的性能。
步进电机驱动单元的性能参数:步进电机性能参数及安装尺寸,控制箱与电 机的接线型式。
系统的快速度给速度、空载起动频率,静态转矩,系统升频降频 时间,起动矩频特性、起动惯频特性、运行矩频特性。
驱动电路的型式:高低压 驱动电路、斩波驱动电路、调频调压驱动电路、细分驱动电路、电流检测型功率 放大电路等。
不同的电路型式、其工作性能不同,根据加工需要合理选择。
刀架控制与驱动系统主要考虑刀架型式,如四位或八位电动刀架,或转塔六 位刀架。
定位精度及重复定位精度,换刀时间、刀具选择时刀架的转向、夹紧力。
刀杆尺寸及装夹刀具结构型式等性能参数。
我国己有少数产品开始进入国际市 场,还有几种合作生产的数机床返销国外。
目前,我国除了能独立地设计与生产常规的数控机床外,还能生产五坐标数控铣床,加工中心以及柔性制造系统,如 北京机床研究所开发研制的 JCS-FMC=1,JCS=FMC-2 柔性加工单元,XH715 型立 式加工中心,民明机床古物 THK4680 型全闭环精密加工中心,沈阳中捷友谊厂 的TK66100卧式铣削加工中心,青海第一机床厂的XH754卧式加工中心等。
这一 切都说明,我国的机床数控技术进入新的发展时期,预计在不远的将来会赶上或 超过世界先进国家水平。
2.总体方案论证2.1 选择动力系统经济型的数控机床动力系统可分为三类1.步进电机式采用步进电机驱动与定位,是开环系统,同时限于造价,不再采用其它措 施补偿位置误差。
由于目前功率步进电机力矩还不太大,所以机床的空选种 速度较低,一般用于半精加工。
这种系统具有 2-3 种插补功能,通过软件控 制接口,可加工锥面,螺纹,简单外形的曲面等十分灵活。
由于性价比较恰 当,一般中小型企业在技术力量和财力上都比较容易实现,因此在全国较容 易推广,普及。
2.交流点位式采用交流电机变频驱动,用光栅数字点位控制,与步进电机相比,提高了 定位精度。
光栅分辨率可达0.001mm,重复定位精度为0.005mm,所以加工精 度较高。
由于采用交流电机驱动,功率大,可进行大切屑量加工零件加工中, 效果尤为显著。
目前,交流点式系统只能加工柱面,不能加工曲面和螺纹功 能上有限,而且成本高,使性能价格比相对下降,一般用于大企业或专业化 工厂使用,国内用的很少。
3.半闭环连续控制式采用直流伺服电机驱动,以脉冲编码器检测位置,实现半闭环连续控制。
由于采用高性能直流伺服电机驱动,扭矩大,速度高,过载能力强,可进行 强力切削。
当丝杠螺在 6mm 左右时,快速可达 8~9m/min,且不丢步,效率 高。
该系统功能齐全,还带有可编程序控制器,使强电计大大简化。
以上三种驱动方式而言,各有利弊。
经过比较选择直流伺服电机驱动因 为速度高,过载能力强,且拥有可编程序控制器,易学易用,在机床伺服控 制系统中,步进电机人微言轻执行单元,具有控制方便可靠,价格低,且适 合于开环控制等特点,因此在简易数控机床中得到广泛的应用。
但由于步进 电机步距角、功率较小,存在振荡等弱点的限制,在高精大功率应用场合并 不很合适,故考虑采用伺服电机控制。
2.2 选择传动装置数控机床半闭环进给系统中伺服电动机经齿轮副(或同步齿形带副),滚珠丝杠拖动工作台。
反馈装置与电动机相联,发出反馈信号(亦可把反馈装置装在 丝杠的端部);伺服电机可直接与丝杠联接数控机床的传动装置是将电动机的旋转运动变为工作台的直线运动的整个 机械传动链及其附属结构。
包括齿轮减速机,丝杠螺母副,导轨、工作台等。
在 数控机床数字调节技术仪式,传动装置是伺服系统中的一个重要环节,因此,数 控机床的传动装置与普通机床中传动装置上有重要差别, 故它的设计与通机床传 动装置的设计不同。
数控机床传动装置的设计要求除了有较高的定位精度外,还 应具有良好的动态响应特性,即系统跟踪指令信号的响应要快,稳定性要好,为 确保数控机床进给系统的传动精度和工作稳定性,在设计机械传动装置时,通常 提出了无间隙,低磨擦、低惯量、高刚度、高谐振频率心脏有适应阻尼比的要求。
设计任务要完成的设计是横向进给系统的设计, 一般来说此种系统的传动装 置采用螺旋传动。
螺旋传动主要用来把旋转传动变为直线运动,或把直线传动变为旋转运动。
其中,有传递能量为主的传力螺旋,有以传递运动为主,并要求有较高的传动精 度的传动螺旋,还有调节整零件相互位置的调整螺旋。
螺旋传动机构又有滑动丝 杠螺母,滚珠丝杠螺母和液压丝杠螺母机构之别。
在经济型数控机床的进给系统中,螺旋传动主要来实现精密的进给运动,并 广泛采用滚珠丝杠副传动机构。
选用滚珠丝杠副传动机构,因为此种机构有如下特点:1. 传动效率高, 磨擦损失小。
滚珠丝杠副的传动效率为η: 0.92~0.96,比常规的丝杠螺母副提高了3~4倍(滑动丝杠效率为0.2 ~0.4),因此, 功率消耗只相当于常规丝杠副的1/4 ~1/3。
2. 给予适当预紧,可消除丝杠和螺母的螺纹间隙,反向时就可以消除空程死区。
定位精度高,刚度好。
3. 有可逆性,可以从旋转运动转化为直线传动,也可以从直线传动转换为旋转运动,即丝杠和螺母都可以作为主动件。
4. 磨损小,使用寿命长,精度保持性好。
3 、具体设计说明3.1 横向进给滚珠丝杠副的设计选择:在一般情况下,设计滚珠丝杠时,必须知道下列条件:最大工作负载 Fmax (或平均工作负载 Fm)作用下的使用寿命 T,丝杠的工作长度 L(或螺母的有 效行程),丝杠的转速n(平均转速 n),滚道的硬度HRC及丝杠的运转情况,然 后按下列步骤进行设计。
1、 计算作用在滚珠丝杠上的最大动负载Ca 的数值。
2、 从滚珠丝杠设计标准中,找出相应尺寸系列对应的最大动载荷Ca的相近 值,并初选型号。
3、 根据具体工作要求,对于结果尺寸、循环方式、调隙方法及传动效率等 方面的要求,从初选的几个型号中再挑选出比较合适的公称直径 d0、导程 L0、 滚珠列数k、滚珠圈数 j等确定某一型号。
4、 根据所选出的型号,列出(或算出)其主要参数的数值;验算其刚度及 稳定性系数是否满足要求。
若不满足要求,则需要另选其它型号,再做上述的计 算和验算直至满足要求为止。
3.1.1 确定滚珠丝杠的支承方式:一、滚珠丝杠常用的支承方式见下图。
图a为一端轴向固定一端自由,常用于短丝杠和竖直安装的丝杠。
图为一端 固定一端简支,常用于较长的卧式安装丝杠。
图c为两端固定,常用于长丝杠或 高转速、要求高速精度、高刚度的地方。
这种方式还可以预拉伸。
这种安装方式 虽优点显著,但工艺比较困难。