1、精品文檔0、緒論本設計課題為：經濟型數控車床橫向進給系統設計 。因為我們沒有精良的 加工工具或者是自動化系數等各方面遠遠的不及西歐等國家。 所以我國的機械制 造業與他們的有著很大的差距的原因， 。制造業是關系到國際民生的大事，是富 民強國的必要因素， 我國要有更好的發展， 必須形成我們自己富有特色的現代化 制造體系。隨著時代的發展，科技的日新月異，數控技術的應用范圍日益擴大，數控機 床及其系統己成為現代化機器制造業中不可缺少的組成部分。 面對我國目前機床 擁有量少、 工業生產規模小的特點， 突出的任務是用較少的資金迅速改變機械工 業落后的生產面貌， 使之盡可能地提高自動化程度，保證加工質量，減

2、輕勞動強 度，提高經濟效益。“橫向進給系統”“主傳動系統”和“縱向進給系統”被稱為車床的三大核 心系統，其重要地位是不言而喻了。三大系統的精確性、準確性、必將影響加工 產品的性能。 而實現這一任務的有效的、 基本的途徑就是普及應用經濟型數控機 床，并對原有的機床進行數控改造。而這就是我們課題的目的。前提條件： 1. 床身上最大回轉直徑 ?400mm2. 快移速度 x 軸 4m/min3.定位精度 x 軸 0.035mm4.重復定位精度x軸0.0075mm 刀架0.010mm設計要求：設計課題要求： 橫向進給運動設計時， 電機與絲杠采用柔性結構， 電機選用伺服電機， 對電機的大小選擇進行驗證，

3、及對滾珠絲杠直徑和支承形式 選擇進行強度較核，設計精度達原始數據。本課題所設計的進給系統是針對經濟型中檔數控車床的， 該系統設計成功一 旦應用到生產實踐中， 將使工廠的生產的數字化水平加強，生產力水平顯著提 高 ，勞動強度減輕，經濟效益得到提高。根據自己三個多月來的設計過程，編寫了這本設計說明書 ， 其中，書 中肯定存在著相當的一些問題，期望領導、老師給予批評，指正。5歡迎。下載1、國內外發展概況及現狀介紹從上世紀五十年代數控技術開始發展到 1965年，數控裝置從最初的電子管 元件、晶體管元件、集成電路到目前使用比較普遍的小型計算機和微處理器共經 歷了五代的發展。世界主要工業國家的數控機床己進

4、入了指生產階段。數控機床的產量，擁有量，數控化率都在急速上升。我國從1958看開始研究數控機械加工技術，60年代針對壁錐，非圓齒輪等 復雜形狀的工件研制出了數控壁錐銑床， 數控非圓齒輪插齒機等設備，保證了加 工質量，減少了廢品，提高了效率，取得了良好的效果。70年代針對航空工業等加工復雜形狀零件的急需，從 1973年以來組織了數控機床攻關會戰，經過三 年努力，到1975年己研制出了 40多個品種300多臺數控機床。經過30年的努 力，我國數控機床和數控系統的研制也歷經了第一代電子管靈敏控、第二代晶體管數控及第三代集成電路數控。從 1975年到1979年，7年內累計生產數控機床 4108臺（其中

5、約3/4以上的數控線切割機床）。進入80年代，我國重新重視發展數控技術，采取了暫從國外引進控制機和伺服驅動系統，為國內主機配套 的方針。1981年，我國從日本FANVC公司引進了 FANVC系列、5系列、7系列 的數控系統和在直流伺服電機，直流主軸電機技術，并在北京機床研究所建立了數控設備廠。于1981年底開始驗收投產，1982年生產約40套系統，1982年 生產約100套系統，1985年生產約400套系統，伺服電機與主軸電機也配套生 產。這些系統是外國70年代的水平，功能較全，可靠性能比較高，這樣就使機 床行業發展數控機床有了可靠的基礎，使我國的主機品種與技術水平都有圈套的 發展與提高。經濟

6、型數控裝置有步進電機驅動的開環數控裝置、直流電機驅動的半閉環數控裝置和點位式經濟型數控裝置三種。對于數控車床改造一般選用步 電機驅動開環數控裝置。選擇時主要考慮以下性能：CPU類型、用戶容量、控制軸或聯動軸數、設定單位、插補類型、編程尺寸及編程標準，G M S、T、F功能、刀補功能、間隙補償功能及循環功能、顯示方式及顯示信息的形式。絕對編 程、增量編程、程序輸入方式以及報警、診斷等。根據需要選擇相應的性能。步進電機驅動單元的性能參數：步進電機性能參數及安裝尺寸，控制箱與電 機的接線型式。系統的快速度給速度、空載起動頻率，靜態轉矩，系統升頻降頻 時間，起動矩頻特性、起動慣頻特性、運行矩頻特性。驅

7、動電路的型式：高低壓 驅動電路、斬波驅動電路、調頻調壓驅動電路、細分驅動電路、電流檢測型功率 放大電路等。不同的電路型式、其工作性能不同，根據加工需要合理選擇。刀架控制與驅動系統主要考慮刀架型式，如四位或八位電動刀架，或轉塔六位刀架。定位精度及重復定位精度，換刀時間、刀具選擇時刀架的轉向、夾緊力。 刀桿尺寸及裝夾刀具結構型式等性能參數。我國己有少數產品開始進入國際市 場，還有幾種合作生產的數機床返銷國外。目前，我國除了能獨立地設計與生產精品文檔常規的數控機床外，還能生產五坐標數控銑床， 加工中心以及柔性制造系統， 如 北京機床研究所開發研制的 JCS-FMC=1 JCS=FMC-2柔性加工單元

8、，XH715型立 式加工中心，民明機床古物 THK4680 型全閉環精密加工中心，沈陽中捷友誼廠 的TK66100臥式銑削加工中心，青海第一機床廠的XH754臥式加工中心等。這一 切都說明， 我國的機床數控技術進入新的發展時期， 預計在不遠的將來會趕上或 超過世界先進國家水平。2 .總體方案論證2. 1選擇動力系統經濟型的數控機床動力系統可分為三類1 .步進電機式采用步進電機驅動與定位，是開環系統，同時限于造價，不再采用其它措 施補償位置誤差。由于目前功率步進電機力矩還不太大，所以機床的空選種 速度較低，一般用于半精加工。這種系統具有 2-3種插補功能，通過軟件控 制接口，可加工錐面，螺紋，簡

9、單外形的曲面等十分靈活。由于性價比較恰 當，一般中小型企業在技術力量和財力上都比較容易實現，因此在全國較容 易推廣，普及。2. 交流點位式采用交流電機變頻驅動，用光柵數字點位控制，與步進電機相比，提高了 定位精度。光柵分辨率可達0.001mm重復定位精度為0.005mm所以加工精 度較高。由于采用交流電機驅動，功率大，可進行大切屑量加工零件加工中， 效果尤為顯著。目前，交流點式系統只能加工柱面，不能加工曲面和螺紋功 能上有限，而且成本高，使性能價格比相對下降，一般用于大企業或專業化 工廠使用，國內用的很少。3. 半閉環連續控制式采用直流伺服電機驅動，以脈沖編碼器檢測位置，實現半閉環連續控制。

10、由于采用高性能直流伺服電機驅動，扭矩大，速度高，過載能力強，可進行 強力切削。當絲杠螺在 6mm左右時，快速可達89m/mi n,且不丟步，效率 高。該系統功能齊全，還帶有可編程序控制器，使強電計大大簡化。以上三種驅動方式而言，各有利弊。經過比較選擇直流伺服電機驅動因 為速度高，過載能力強，且擁有可編程序控制器，易學易用，在機床伺服控 制系統中，步進電機人微言輕執行單元，具有控制方便可靠，價格低，且適 合于開環控制等特點，因此在簡易數控機床中得到廣泛的應用。但由于步進 電機步距角、功率較小，存在振蕩等弱點的限制，在高精大功率應用場合并 不很合適，故考慮采用伺服電機控制。2.2選擇傳動裝置數控機

11、床半閉環進給系統中伺服電動機經齒輪副（或同步齒形帶副），滾珠精品文檔絲杠拖動工作臺。反饋裝置與電動機相聯， 發出反饋信號 （亦可把反饋裝置裝在 絲杠的端部）；伺服電機可直接與絲杠聯接數控機床的傳動裝置是將電動機的旋轉運動變為工作臺的直線運動的整個 機械傳動鏈及其附屬結構。包括齒輪減速機，絲杠螺母副，導軌、工作臺等。在 數控機床數字調節技術儀式，傳動裝置是伺服系統中的一個重要環節，因此， 數 控機床的傳動裝置與普通機床中傳動裝置上有重要差別， 故它的設計與通機床傳 動裝置的設計不同。 數控機床傳動裝置的設計要求除了有較高的定位精度外， 還 應具有良好的動態響應特性，即系統跟蹤指令信號的響應要快，

12、穩定性要好， 為 確保數控機床進給系統的傳動精度和工作穩定性， 在設計機械傳動裝置時， 通常 提出了無間隙， 低磨擦、低慣量、高剛度、高諧振頻率心臟有適應阻尼比的要求。設計任務要完成的設計是橫向進給系統的設計， 一般來說此種系統的傳動裝 置采用螺旋傳動。螺旋傳動主要用來把旋轉傳動變為直線運動，或把直線傳動變為旋轉運動。 其中，有傳遞能量為主的傳力螺旋， 有以傳遞運動為主， 并要求有較高的傳動精 度的傳動螺旋， 還有調節整零件相互位置的調整螺旋。 螺旋傳動機構又有滑動絲 杠螺母，滾珠絲杠螺母和液壓絲杠螺母機構之別。在經濟型數控機床的進給系統中， 螺旋傳動主要來實現精密的進給運動， 并 廣泛采用滾

13、珠絲杠副傳動機構。選用滾珠絲杠副傳動機構，因為此種機構有如下特點：1傳動效率高，磨擦損失小。滾珠絲杠副的傳動效率為n： 0.920.96 , 比常規的絲杠螺母副提高了 34倍（滑動絲杠效率為0.20.4）,因此， 功率消耗只相當于常規絲杠副的 1/4 1/3。2. 給予適當預緊， 可消除絲杠和螺母的螺紋間隙， 反向時就可以消除空 程死區。定位精度高，剛度好。3. 有可逆性， 可以從旋轉運動轉化為直線傳動， 也可以從直線傳動轉換 為旋轉運動，即絲杠和螺母都可以作為主動件。4. 磨損小，使用壽命長，精度保持性好。3 、具體設計說明3 1 橫向進給滾珠絲杠副的設計選擇：在一般情況下，設計滾珠絲杠時，必須知道下列條件：最大工作負載Fmax（或平均工作負載Fm作用下的使用壽命T,絲杠的工作長度L （或螺母的有效 行程），絲杠的轉速n （平均轉速n），滾道的硬度HRC及絲杠的運轉情況，然后 按下列步驟進行設計。1、計算作用在滾珠絲杠上的最大動負載 Ca的數值。2、從滾