数控车床纵向进给传动系统设计(含全套CAD图纸)
CK6140数控车床进给系统设计(全套图纸+论文)
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摘要CK6140型数控机床,主运动系统采用1.26和1.58两种公比的混合公比传动系统,并用双速电机驱动,结构简单转速范围广。
合理地确定有关结构参数及动力参数,并对传动轴、齿轮、键等进行粗算及检验计算。
粗选步进电机及滚珠丝杠,构成开环控制系统。
关键词:数控;机床;开环控制第1章绪论1.1数控机床的发展趋势我国数控机床产量持续高速增长,根据市场需求和技术发展趋势,应重点推进高效、精密为核心的数控机床“”级工程,加强民展性能、高可靠性数控功能部件,积极开展复合加工机床、超精密数控机床和可重构制造系统的工程化研究等机械加工装备产业、构建数字化企业的重要基础,镄的民展一直备受人们关注。
数控机床以其卓越的柔性的自动化的性能、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目。
它开创了机械产品向机电一体化发展的先河,因此数控技术成为先进成为先进制造技术的一项核心技术。
通过持续的开发研究以及对信息技术的深化应用,促进了数控机床性能和质量的进一步提升,使数控机床成为国民经济和国防建设发展的重要制造装备。
近6年来,我国数控金切机床(简称数控机床)产量一直以年均增长超过30%速度发展。
据初步统计,2004年数控机床的产量为51860台,事比增长40.8%,数控机床的消费量约74000台,事比增长32%。
数控机床需求的旺盛也促进了2004年内建的三资和民营机床厂以及数控机床品种的明显增加。
与此同时,甸进口的数控机床数量也在逐年同步增加,而且进口数控机床的消费额的增长趋势更快。
2004年数控机床的进口数量同比年增长30%,而进口消费额的增长却达52%,从而导致国产数控机床在国内市场消费额中的所占比例已不足30%。
之所以出现这一现象,其主要原因在于国内市场对技术和附加值高的高效、精密和高性能大型、重型数控机床需求增长,需要靠进口解决。
振兴我国数控机床市场占有率应着重于剖析数控机床及由其组成的制造系统(生产线)的技术现况及民展趋势,探讨使其能适应变批量,多品种、高质量、低成本以及具有快速响应的柔性和符合环保的未来生产模式的解决方案。
CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计
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__届毕业(设计)论文题目CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计专业班级学号学生姓名随笔客指导教师指导教师职称学院名称机电工程学院完成日期: 2014 年 5 月 25日CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计CK6140 CNC lathe main drive system and feed servo system design学生姓名指导教师摘要本文介绍了CK6140数控车床的组成及工作原理,对数控机床的主要组成部分:机床主轴箱,进给伺服系统及主轴PLC控制进行了总体的设计及其详细设计。
数控机床是现代机电一体化的典型产品,对提高零件的加工质量和加工效率具有较好的作用。
在本次设计中,主要完成了以下工作:根据给出的要求,首先确定设计要求给出的已知条件确定电机的型号和功率,传动系统的布局,变速方式,开停方式,换向方式,制动方式及齿轮的排列与布置。
然后根据转速范围及级数确定它的转速图、各齿轮的齿数和传动系统简图。
在根据已确定传动比来确定带传动。
通过轴的初步设计,进行齿轮的设计和校核。
选取相应的轴承和键,进行轴的具体设计和校核,键和轴承的设计和校核。
最后进行装配图和各个零件图的绘制,完成主轴箱的设计。
然后完成伺服系统的设计。
在对进给伺服系统进行设计时,要确定进给传动系统的传动方式及控制系统的形式。
设计中,选择进给伺服系统为开环控制系统。
通过给定的参数选择好步进电机的步距角可确定传动齿轮的传动比及滚珠丝杆的导程。
设计的进给伺服系统能够满足设计任务的要求。
关键词:数控机床主轴箱进给伺服系统AbstractThis thesis introduced the constitution and working principle of CK6140 machine tool,the primarily parts of NC machine tool designed:including proceeds the total design and detailed design. NC machine tool is a modern machine to give or get an electric shock the integral whole the typical model of technique the processing of product, right exaltation spare parts the quantity with process the efficiency to have the good function. In this design,primarily completed following work.According to the timetable to design. First identified design requirements given the known conditions determine the type and electrical power, drivetrain system layout, speed change, stop the way for the way braking and gear configuration and the way layout. Based on rotational speed and scope of the class to determine its rotational speed maps, the various gear and drivetrain system Chishu sketch. In accordance with established transmission belt transmission than to determine. Through axle of the preliminary design, gear design and verification. The bearings and get used to a specific axle design and verification, design and verification keys and bearings. Final assembly of the various parts and mapping. Completed the design of headstock.Then completing the design of the servomechanism system. In designing of servo system, we can determine driving mode of driving system and controlling mode of controllingsystem,choosing the servo system for opening wreath control the system.Passing the parameter to settle the choice the good step the step for the electrical engineering the distance cape can make sure to spread to move the spreading of wheel gear to move the radio the roll the bead silk the think stick's lead. Design of into give the servo system can satisfy to designthe request of the mission.Keywords:NC Machine Tool;Axis Housing;Servomechanism目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章卧式数控车床简介 (1)1.1数控车床简介 (1)1.2 CK6140介绍及设计说明 (2)1.3设计任务 (3)第二章 CK6140总体设计计算 (6)2.1总体设计要求 (6)2.2机床的总体布局的确定 (7)2.3换向方向的选择 (7)2.4开停方式选择 (8)2.5 制动方式选择 (8)2.6 齿轮布置与排布 (8)2.7 变速方式选择 (9)2.8进给系统的组成及选用 (10)第三章主变速箱总体设计 (12)3.1电机的选用 (12)3.2传动方案的拟定 (15)3.3确定各级的转速.................................... 错误!未定义书签。
数控车床主轴传动系统的研究与设计(含CAD图纸+答辩ppt)
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数控车床主轴传动系统的研究与设计(开题报告)一、本课题的研究目的和意义:数控机床是用数控指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。
它广泛应用于机械制造和自动化领域,数控机床的应用不但给传统的制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控机床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。
二、文献综述(国内外研究情况及其发展):国内数控技术发展现状:我国数控技术起步于20世纪50年代末期,经历了初期的封闭式开发阶段,“六五”、“七五”期间的消化吸收、引进技术阶段,“八五”期间建立国产化体系阶段,“九五”期间产业化阶段,现已基本掌握了现代数控技术,建立了数控开发、生产基地,培养了一批数控专业人才,初步形成了自己的数控产业。
但是由于系统技术含量低,产生的附加值少,不具备与进口系统进行全面抗衡的能力,只在低端市场占有·,还不能为我国数控产业起到支撑的作用,与国外相比,还有不小的差距。
主要问题有以下几方面: (1)技术创新成分低、消化吸收能力不足目前我国数控技术的研究主要还是依照国外开发的一些模三、本课题的主要研究内容(提纲)和成果形式:本课题主要研究数控车床主轴传动系统;对主轴传动系统中主轴箱进行设计;完成所设计主轴箱的零件图、装配图,分别为A3和A0图纸。
四、拟解决的关键问题:1、车床主传动变速系统的设计;主传动功率、运动的调速范围。
2、主轴组件的设计;了解主轴主件的性能要求、主轴主件的刚度计算、主轴轴承及其润滑与密封等。
1、五、车床主传动系统分级变速箱的设计:(1)分级变速箱的设计;(2)主电动机恒功率调速范围及额定功率的选定;2、主轴主件的确定:对主轴主件的性能要求:(1)回转精度(2)刚度(3)抗振性(4)温升(5)耐磨确定主轴主件的类型:(1)只作旋转运动的主轴组件;(2)既有旋转运动又有轴向调整移动的主轴组件;(4)既有旋转运动又有径向进给运动的主轴部件;(5)主轴作旋转运动又做行星运动的主轴部件;(英文文献)STEP-NC – The STEP compliant NC Programming InterfaceEvaluation and Improvement of the modern InterfaceAbstractConventional programming of numerical controlled machine tools is generally based on G-Codes (ISO 6983).This sequential programming language does contain simple commands for single movement and switching operations but cannot support more complex geometries or logical structures. Therefore it does no longer satisfy the requirements of modern NC technology. In the ISO standard 14649 (DIS) a new interface has thus been developed for the exchange of information between CAD/CAM systems and NC controllers. Its object-oriented design and the use of data elements of the widely disseminated STEP standard (ISO 10303) support comprehensive bi-directional data exchange whilst using common databases. Furthermore it facilitates the extens ion of modern NC controls’ functionality and simplifies NC programming and modification by virtue of its feature-oriented data model. Mainly the separation of operation and geometry and the logical means for working step sequencing in the data model do support a more structured and task oriented NC programming. Within an IMS project the European ESPRIT Project STEP-NC and the US Super Model Project do join in order to validate and to improve the existing data model of ISO 14649 for milling and to prepare models for additional technologies as there are turning, wood and glass cutting, rapid prototyping etc.1 INTRODUCTIONIn modern industrial production the exchange of product data assumes ever-greater significance. Companies that wish to react flexibly, quickly and inexpensively to a new market situation must make information available as soon as possible in all areas, and must ensure that it can also be processed. Data conversions, costly follow-up processing of incomplete data and misinterpretations mean loss of time and consequently of money. Furthermore product quality and productivity also depend on an optimised production. It is thus a common interest of all large companies who are manufacturing and developing on a global scale at various locations to have unified powerful data formats and data interfaces all the way down from the planning to the production. While there are several new formats available for the exchange of geometry (IGES, STEP, etc.), the shop floor still deals with many paper drawings and poor NC programming interfaces, designed more than 40 years ago. Especially the part programming based on ISO 6983, also known as G and M Codes, is a bottleneck and forces the operator to often redo work already done in the planning department. A part programme compliant to ISO 6983 does only contain a small subset of the information available in the CAD/CAM system. Its sequence of simple linear and circular movements and instructions is not sufficient to support more complex machine functionalities, a modern graphical work piece visualisation or the modification of a complex NC programme at shop floor level. By improvements during the last years, a large number ofextensions were generated to enable today’s numeric controls (NC) to realise powerful advanc ed functionalities like tilted tools on freeform surfaces or online process control mechanisms. Some of these extensions have been standardised, others are control-, machine tool vendor or end-user specific. As a result the NC programme is not useful for information exchange between the process planning department and the shop floor, but a list of instructions specific to produce one part on one machine tool.。
数控技术课程设计-数控车床横向和纵向进给系统设计(全套图纸) .
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目录1机床课程设计的目的 (1)2纵向进给系统的设计计算 (2)2.1主切削力及其切削分力计算 (3)2.2导轨摩擦力的计算 (3)2.3计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力 (3)2.4确定进给传动链的传动比i和传动级数 (3)2.5滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算 (4)2.6滚珠丝杠螺母副承载能力校核 (5)2.7计算机械传动的刚度 (6)2.8驱动电机的选型与计算 (7)2.9机械传动系统的动态分析 (9)2.10机械传动系统的误差计算与分析 (10)2.11确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 (10)3进给系统的结构设计 (11)3.1滚珠丝杠螺母副的设计 (11)总结与体会 (12)致谢词 (12)参考文献 (13)摘 要1数控技术课程设计的目的通过本课程设计的训练,使学生在完成数控机床及金属切削机床的结构课程学习之后,让学生能够运用所学的知识,独立完成数控机床传动系统的设计,从而使学生进一步加深和巩固对所学知识的理解和掌握,并提高学生的分析、设计能力,同时巩固《金属切削机床》课程的部分知识。
全套图纸,加1538937061.运用所学理论及知识,进行数控机床部分机械结构设计,培养学生综合设计能力;2.掌握数控机床传动系统的设计方法和步骤;3.掌握设计的基本技能,具备查阅和运用标准、手册、图册等有关技术资料的能力;4.基本掌握编写技术文件的能力。
2纵向进给系统的设计计算设计参数如下:工作台工作台质量 kg m T 600= 最大加工受力N F W 1500=快进速度s m v f /2.0max =工进速度 s m v v /1.0= 最大加速度 2max /2.1s m a = 工作台导轨摩擦力 N F R 5.2= 工作行程m s W 7.0=减速机构丝杠螺母机构(图2),已知数据如下:图2 丝杠螺母机构轴承轴向刚度 800/L K N m μ=丝杠螺母刚度 800/M K N m μ= 螺母支座刚度 1000/TM K N m μ=丝杠传动效率 0.9sp η=丝杠长度 0.5sp L m=丝杠轴承、丝杠螺母摩擦力矩, 2.5R sp M N m = 轴承平均间距 1550L mm = 导程10sp h mm =最大转速常数 60000A = 支承方式 双推—双推伺服电机电机转子惯量320.0510M J kg m -=⨯2.1主切削力及其切削分力计算取机床的机械效率0.8η=,/1w z F F =,/0.35c z F F =,/0.2v z F F =则有 1500z w F kF N N ==工作台横向进给方向载荷c F 和工作台垂直进给方向载荷v F 为0.350.351500525c z F F N N ==⨯= 0.20.21500300v z F F N N ==⨯=2.2导轨摩擦力的计算导轨受到垂向切削分力300v F N =,纵向切削分力c F =525N ,移动部件的全部质量(包括机床夹具和工件的质量)m=600kg ,查表得镶条紧固力2000g f N =,取导轨动摩擦系数0.15μ=,则 ()g v c F W f F F μμ=+++0.15(3002000300525)=⨯+++468.75N =计算在不切削状态下的导轨摩擦力0F μ和0F0()0.15(3002000)345g F W f N μμ=+=⨯+= 00()0.2(3002000)460g F W f N μ=+=⨯+=2.3计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力计算最大轴向负载力max a Fmax (300468.75)768.75a y F F F N N μ=+=+= 计算最小轴向负载力min a Fmin 0345a F F N μ==2.4确定进给传动链的传动比i 和传动级数取步进电动机的步距角 1.5α=︒,滚珠丝杠的基本导程010L mm =,进给传动链的脉冲当量0.004/p mm P δ=,则有0 1.51010.423603600.004p L i αδ⨯===⨯ 根据结构需要,确定各传动齿轮的齿数分别为120z =、2208z =,模数m=2,齿宽b=20mm 。
机电一体化课程C6140数控车床纵向进给传动机构..
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C6140卧式车床纵向进给系统数控化改造设计设计说明书一、绪论31.机床数控改造的意义32.数控改造的主要内容33.车床数控改造的必要性与可行性4二、课题任务及要求41.题目:C6140卧式车床纵向进给系统数控化改造设计4 2.主要技术要求4三、进给系统的改造与设计方案5四、纵向进给系统的设计计算51.脉冲当量的确定52.切削力的计算53.滚珠丝杆螺母副的计算和选型64.同步带减速箱的设计75.步进电机的计算与选型96.同步带传递功率的校核13五、绘制进给系统的装配图13六、控制系统的硬件电路设计14七、步进电机驱动电源选用17八、总结19一、绪论1.机床数控改造的意义普通卧式车床应用广泛,约占车床类总数的65%。
卧式车床主轴转速和进给量的调整范围大,工艺范围广,能进行多种表面的加工。
但其结构也有不足之处,如刚度低,抗震性差,传动件间存在间隙,精度不足,且受操作人员技能的限制较大。
而数控机床作为机电一体化的典型产品,在机械制造业中发挥着巨大的作用,很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、尺寸多变零件的加工问题,且能稳定产品的加工质量,大幅度地提高生产效率。
但从目前企业面临的情况看,因数控机床价格较贵,一次性投资较大而使中小型企业心有余而力不足。
而机床的数控化改造由于其投资少、周期短,改造后能满足企业生产的需要,并且能有效地利用机床的剩余价值,成为中小型企业的首选。
a.节省资金机床的数控改造同购置新机床费相比,一般可节省40% ~ 60% 的费用,大型及特殊设备尤为明显。
一般机床改造只需花新机床购置费的1/3,即使将原机床的结构进行彻底改造升级,也只需花费购买新机床60% 的费用,并可以利用车间现有的基础。
b.性能稳定可靠因原机床各基础件经过长期时效,几乎不会产生应力变形而影响精度。
c.提高生产效率机床经数控改造后,即可实现加工的自动化,效率可比传统机床提高3~7 倍。
对复杂零件而言,难度越高,功效提高得越多。
CK6140数控卧式车床纵向进给机构设计概述
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第2章CK6140数控卧式车床纵向进给机构设计纵向进给传动系统主要由纵向滑板和纵向滚珠丝杠组成。
其纵向滑板安装在床身的导轨上,它可以沿床身导轨纵向移动。
导轨的截面形状是三角形导轨和平面导轨的组合。
在滑动导轨上图一层特殊的塑料层,动静摩擦系数相接近,摩擦系数小。
为了防止由于切削力作用而使滑板颠覆,纵向滑板的前后装有压板,压板与床身接触部分的表面上也涂有塑料层。
在滑板导轨部分的端面上装有橡胶挡板,它用钢板和螺钉固定,当纵向滑板运动时,将床身导轨表面上的切屑、灰尘物刮掉,不使杂物进入到导轨表面之间,以减少导轨的磨损。
2.1ck6140数控卧式车床结构1.通用机床的规格和类型有系列型作为设计时应该遵照的基础。
因此,对这些基本知识和资料作些简要介绍。
(1)机床本体数控车床由于切削用量大、连续加工发热量大等因素对加工精度有一定影响,加工中又是自动控制,不能像在普通车床那样由人工进行调整、补偿,所以其设计要求比普通机床更严格,制造要求更精密,采用了许多新结构,以加强刚性、减小热变形、提高加工精度。
(2)数控装置数控装置是数控系统的核心,主要包括微处理器CPU、存储器、局部总线、外围逻辑电路以及与数控系统的其他组成部分联系的各种接口等。
数控机床的数控系统完全由软件处理输入信息,可处理逻辑电路难以处理的复杂信息,使数字控制系统的性能大大提高。
(3)输入/输出设备键盘、磁盘机等是数控机床的典型输入设备。
除此以外,还可以用串联通信的方式输入。
(4)伺服单元伺服单元是数控装置和机床本体的联系环节,它将来自数控装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。
根据接受指令的不同,伺服单元有数字式和模拟式之分,而模拟伺服单元按电源种类又可分为直流伺服和交流伺服。
(5)驱动装置驱动装置把经过发大的指令信号转变为机械运动,通过机械传动部件驱动机床主轴、刀架、工作台等精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动,最后加工出图纸所要求的零件和伺服单元相对应,驱动装置有步进电动机、直流伺服电机和交流伺服电机等。
经济型数控机床纵向进给系统设计
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经济型数控机床纵向进给系统设计摘要鉴于我国目前资金短缺,工业生产规模小的特点,用较小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,保证生产质量,减轻劳动强度,提高经济效益,而实现这一任务有效的,基本的途径就是普及及应用经济型数控机床。
随着科学技术的飞速发展,机械产品的性能和质量不断提高,产品的更新换代也不断加快。
随之而来对机床的加工精度和生产率的要求也不断提高。
在这种形势下传统的旧式机床越来越不能适应新的要求。
随着电子技术的发展,把计算机技术引入机床中的数控机床技术得到了飞速发展。
当前,我国各大企业为了扩大生产,提高产品质量,从而对数控机床的需要日益增加。
然而对中小企业来说大批量地购进先进,功能复杂,价格昂贵的数控机床是不太现实的同时也是不必要的,但是,为了达到新的加工标准又必须采用数控机床,在这种形势下,经济型数控机床以其较高的性价比越来越受到企业的青睐和机床生产厂家的重视。
经济型数控车床CJK6140采用由8051芯片为主构成开环控制系统;其进给系统是步进电机通过消隙齿轮箱,带动滚珠丝杠转动,从而实现工作台沿机床导轨的水平移动。
经济型数控车床CJK6140具有加工精度高,稳定性好,生产效率高,工作可靠,价格低等优点。
关键词: 数控机床,8051,单片机,工作台Numerical control lathe length feed system designABSTACTWith the development of social production science and technology. It is essential for a machine not only to have high precision and high production and high production capability, but also to adjust to the rapid change of production. In this condition, numerical control machine was invented and put into practice. Furthermore, the more numerical control machines become advanced. In order to expand production and improve the quality of products, the big groups in our country demand more NC machine day after day. However it is not realistic and necessary for medium and small industry to buy advanced and expensive NC machines. The economic NC machines win more and more industry favors. The economic NC machine-CJK6140 adopts open loop control system. Through rotation of the lead screw, this is driven by a gear box, the working table moves in parallel along the NC machine’s lead rail.KEY WORD:Numerical control engine bed,8031,monolithic integrated circuits,work table目录摘要 (I)ABSTACT (II)第1章绪论 (1)1.1数控机床的产生和发展 (1)1.2数控车床的工作原理 (2)1.3.设计方案的确立 (2)第2章机械部分的设计计算 (3)2.1丝杠的设计与计算 (3)2.1.1切削力的计算 (3)2.2 滚珠丝杠的设计计算 (3)2.3齿轮箱减速器设计部分 (5)2.3.1传动比i (5)2.3.2 齿面接触强度设计计算 (6)2.3.3 齿根弯曲强度设计 (8)2.3.4 设计计算 (9)2.4 其他机械设计部分 (9)2.4.1减速箱最小输出轴的计算 (9)2.4.2轴承的选择 (10)2.5步进电机的选择 (10)2.5.1计算减速器的传动比I (10)2.5.2确定步进电机动力参数 (10)第3章数控系统设计 (13)3.1 数控系统硬件电路 (13)3.1.1 基本硬件组成 (13)3.1.2 硬件配套及基本结构 (13)3.1.3 接口线路 (14)3.1.4光电隔离电路 (14)3.1.5 功率放大电路 (15)3.1.6 辅助电路 (15)第4章软件设计 (16)4.1 C6140数控车床主要的技术参数及功能 (16)4.2 软件结构 (17)第5章使用说明书 (21)5.1 机床的使用和说明 (21)5.2 机床的保养和维护 (21)5.3 机床重要零部件的维护和保养 (21)第6章总结 (22)致谢 (23)参考文献 (24)第1章绪论1.1数控机床的产生和发展数控机床经济型改造,实质是机械工程技术与微电子技术的结合。
【设计全套含CAD图】X万能升降台铣床数控化改造总体及纵向进给伺服系统设计
![【设计全套含CAD图】X万能升降台铣床数控化改造总体及纵向进给伺服系统设计](https://img.taocdn.com/s3/m/00ac005c31b765ce050814e7.png)
封面作者:Pan Hongliang仅供个人学习毕业设计任务书学生姓名学号继续教育学院2012年4月须知1. 毕业论文题目原则上要求一人一题,最多三人一题。
2. 题目类型包括:工程设计(G)、科学研究(K)、软件工程(R)、技术开发(J)四类。
3. 题目来源包括:科研(K)、传统(C)、委托(W)、自拟(Z)。
毕业设计任务书题目:X6132万能升降台铣床数控化改造总体及纵向进给伺服系统设计学生姓名:学号:需要CAD图纸加QQ 414951605题目类型: G 指导教师:胡世军一.设计参数1、工作台尺寸(长×宽): 1250mm×320mm2、工作台最大行程:纵向 800mm 横向 300mm 垂直 400mm3、快速移动速度: 10m/min4、工作台定位精度 x、y、z ±0.03mm;5、工作台重复定位精度 x、y、z ±0.02mm;6、纵向、横向及垂直进给为微机控制,采用步进电机或直流伺服电机驱动,滚珠丝杠传动,脉冲当量0.010mm/脉冲。
7、实现功能:铣削平面、斜面、沟槽、齿轮等。
8、操作要求:起动、点动、单步运行、自动循环、暂停、停止二.设计内容及及要求(一)设计说明书1、数控机床发展概述(1)数控机床及其特点。
(2)数控机床的工艺范围及加工精度。
(3)数控机床的经济分析。
(4)数控机床的发展趋向。
2、数控机床总体方案的制订及比较3、确定切削用量及选择刀具4、传动系统图的设计计算5、纵向进给伺服系统装配图的设计计算(二)、图纸部分1、机床尺寸联系图 A0一张2、机床传动系统图 A0一张3、纵向进给伺服系统装配图 A0一张(三)基本要求:能按时独立完成毕业设计规定的全部内容,方案选择正确,论据充分,对设计中的主要问题分析深入,解决合理,有独立见解,能很好运用所学理论和提供的资料解决设计中的问题,能独立查阅和正确引用中外文参考资料,说明书文字通顺、清楚、选用数据论证合理、计算准确,图面整洁。
数控车床纵向进给系统传动的方案设计(doc 15页)
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数控车床纵向进给系统传动的方案设计(doc 15页)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。
第二章、数控车床纵向进给系统传动的方案设计数控机床进给驱动对位置精度、快速响应特性、调速范围等有较高的要求。
实现进给驱动的电机主要有三种:步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。
目前,步进电机只适应用于经济型数控机床,直流伺服电机在我国正广泛使用,交流伺服电机作为比较理想的驱动元件已成为发展趋势。
数控机床的进给系统当采用不同的驱动元件时,其进给机构可能会有所不同。
电机与丝杠间的联接主要有三种形式,如图2-1所示。
卧式车床数控化改造设计—纵向进给系统设计另外有完整图纸
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目录1 绪论 (1)1.1 国内外数控机床的发展现状 (1)1.2 数控系统的发展趋势 (2)1.3 普通机床数控改造的意义 (3)1.4 本文的设计任务 (3)2 C6140普通车床数控改造的总体方案设计 (5)2.1 C6140普通车床介绍 (5)2.2 总体方案的确定 (6)2.3 机械系统的改造设计方案 (8)3 纵向进给系统的详细设计与计算 (13)3.1 脉冲当量的确定 (13)3.2 切削力的计算 (13)3.3 滚珠丝杠螺母副的设计及计算 (14)3.4 齿轮传动的计算 (18)3.5 步进电动机的选择 (19)4 传动间隙的调整与预紧及导轨的设计 (22)4.1 滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预紧 (22)4.2 进给系统传动齿轮间隙的消除 (23)4.3 数控改造C6140车床导轨设计 (24)5 数控系统硬件电路设计和软件设计 (28)5.1 数控系统基本硬件组成 (28)5.2 单板机控制系统的设计 (28)5.3 软件设计 (31)结束语 (33)致谢 (34)参考文献 (35)1 绪论1.1 国内外数控机床的发展现状1.1.1 国内数控机床的发展现状近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升,在大中企业已有较多的使用,在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。
在这些数控机床中,除少量机床以FMS模式集成使用外,大都处于单机运行状态,并且相当部分处于使用效率不高,管理方式落后的状态。
2001年,我国机床工业产值已进入世界第5名,机床消费额在世界排名上升到第3位,达47.39亿美元,仅次于美国的53.67亿美元,消费额比上一年增长25%。
但由于国产数控机床不能满足市场的需求,使我国机床的进口额呈逐年上升态势,2001年进口机床跃升至世界第2位,达24.06亿美元,比上年增长27.3%。
近年来我国出口额增幅较大的数控机床有数控车床、数控磨床、数控特种加工机床、数控剪板机、数控成形折弯机、数控压铸机等,普通机床有钻床、锯床、插床、拉床、组合机床、液压压力机、木工机床等。
数控车床纵向进给系统设计
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杠的校核并进行精度等验算,并对伺服电机进行计算与校核。
滚珠丝杠副的计算及选型
由公式
t= /
式中:
——Z向快速进给速度,mm/min;
i ——传动比,因电机与滚珠丝杠副直接联接,i取1;
——驱动电机最高转速,r/min。
得导程t=8mm
滚珠丝杠副的载荷及转速计算
工作载荷F是指数控机床工作时,实际作用在滚珠丝杠上的轴 向作用力,其数值可用下列进给作用力的实验公式计算:
式中: ∆a——重复定位精度,0.005mm
∆c——定位精度,0.01mm
取δm为0.0014=1.43μm
估算滚珠丝杠副的底径
≥α =0.078
= 23.9mm
式中:α——支承方式系数,安装方式为一端固定,另一端游动时为0.078
——估算的滚珠丝杠最大允许轴向变形量;
——导轨静摩擦力
L——两个固定支承点中心之间的距离,1337.5mm
≥ =P
可知所要选择的角接触球轴承的工作情况为:
丝杠螺母轴用一对角接触球轴承背对背方式支承,另一端用深沟球轴承支承。 当转速50r/min,轴向载荷7000N,有冲击,轴颈为直径40mm,轴承预期使 用寿命20000h,可靠度90%,脂润滑。根据这些情况可进行角接触轴承型号 的选择计算。
根据以上数据选择轴承的型号为760208TN1
所以对数控机床的研究是非常重要的
本课题的内容
在数控机床中,进给系统是数控装置和机床的中间联接环节, 是数控系统的重要组成部分,数控机床的进给系统分为机械 部分和伺服系统部分,本文将对两个部分分别进行设计计算。
本课题提出的意义
中国的数控机床制作行业虽然发展迅猛,但是在某些领域和国际先进水平 相比还是有不小的差距,所以研究和发展数控机床是很必要的。在数控机 床中,进给系统是数控装置和机床的中间联接环节,是数控系统的重要组 成部分。通常设计进给系统时必须满足一定的要求,才能保证进给系统的 定位精度和静态、动态性能,从而确保机床的加工精确度。现代数控机床 向着高速、高效率和高精度的方向发展,进给系统的设计要求也就越来越 高,因此深入研究数控机床进给系统的机构特性,这对数控机床性能的提 高具有重要的意义。
【毕业设计全套含CAD图论文】X6130万能升降台铣床数控化改造总体及纵向进给伺服系统设计
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【毕业设计全套含CAD图论文】X6130万能升降台铣床数控化改造总体及纵向进给伺服系统设计学生姓名学号继续教育学院2012年4月6 HG20201-2000 construction installation engineering construction standard 7, HG ... Pressure gauges, using an installed spark arrestorfor acetylene cylinders, illegal carrying, using gas cylinders, each operator fined 20 Yuan. Gas bottle without the hot sun exposure measures, responsibilities of team a fine of 50 Yuan. (7) at height and the opening and provisional protective measures have been taken, the responsible unit fined 200 Yuan, construction person in charge a fine of 50 Yuan. (8) no permit to work and the job in accordance with the provisions, on the job unit fined 300 yuan, the unit will charge a fine of 100 Yuan. 7.5.3 accident penalties (1) injuries fatalities directly punished 1~2 million. Direct responsibility for the accident and havethe corresponding responsibility of leadership, such as concerning administrative sanctions, should be brought to the company or the relevant Department. (2) personal injury accident occurred, the direct punishment 0.5-10,000 yuan, responsible for the direct responsibilityfor the accident and the responsibility of leadership, such as concerning administrative sanctions should be dealt with by thepersonnel Department of the company. (3) personal injury accident occurs, the direct punishment 500-1000, who is directly responsible for the accident responsibility, give notice of criticism and 50-100 economic sanctions against them. (4) to conceal the accident, reported without undue delay or false, to inform the administrative leadership of the criticism, resulting in serious consequences, the pursuit须知1. 毕业论文题目原则上要求一人一题~最多三人一题。
经济型数控车床进给传动机构设计(有全套图纸)
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目录摘要 (2)1前言 (3)2数控车床设计概述 (4)3机械部分设计和计算 (5)3.1纵向进给系统的设计计算 (5)3.1.1纵向进给系统的设计 (5)3.1.2主切削力计算 (6)3.1.3滚珠丝杆的设计计算 (7)3.1.4齿轮及转矩的有关计算 (9)3.2横向进给系统的设计计算 (12)3.2.1横向进给系统的设计 (12)3.2.2主切削力计算 (12)3.2.3滚珠丝杆的设计计算 (13)3.2.4齿轮及转矩的有关计算 (15)3.3步进电机的选择 (18)4.进给系统结构的设计 (18)4.1床身及导轨的设计 (18)4.2滚珠丝杆螺母副的设计 (21)4.3齿轮传动副的设计 (23)4.4齿轮箱的设计 (24)总结与体会 (26)致谢词 (27)参考文献 (38)数控车床进给传动机构设计说明书中文摘要目前,我国数控系统和数控车床正处于由研究开发阶段向推广应用阶段过渡的关键时刻,而CA6140数控车床是最常用的数控车床之一。
而CA6140数控车床的进给传动机构是该型车床的关键部件之一。
本设计即根据CA6140数控车床技术规格和主要机构对横向和纵向进给机构进行设计。
在设计的时候具体进行了详细的各部件的选型和计算,比如:机床功率和电动机选用,滚珠丝杆副选用与计算校核,方案设计即提出纵向和横向进给机构的设计方案,进行有关轴和齿轮强度、刚度校核,进行相关参数选择以及必要的参数校核计算等。
关键词:车床、数控、传动系统AbstractAt present,China's CNC system and CNC lathe is now in the research and the development stage to promote the use of phase transition critical moment,CNC Lathe and CA6140are most commonly used one CNC lathe.The design of CNC lathes under CA6140technical specifications and the main body of the horizontal and vertical feed mechanism design.Designed at a time when the specific detail of the various components of selection and terms,such as:machine tools and electrical power to choose from,Ball screw selection and calculation of calibration,program design that is made vertical and horizontal feeding mechanism of the design,On the shaft and gear strength,rigidity checking,select the relevant parameters as well as the necessary parameters,such as checking the calculation. Keywords:lathes,CNC,drive system1前言我国目前机床总量380余万台,而其中数控机床总数只有11.34万台,即我国机床数控化率不到3%。
数控机床进给传动系统19页
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数控机床进给模块之机械部件装配一.进给传动系统图纵向和横向进给传动系统图二.系统图的主要构造和功用电动机:1. 步进电动机步进电动机是一种将电脉冲信号转换成机械角位移的驱动元件。
步进电动机是一种特殊的电动机,一般电动机通电后都是连续转动的,而步进电动机则有定位与运转两种状态。
当有一个电脉冲输入时,步进电动机就回转一个固定的角度,这角度称为步距角,一个步距角就是一步,所以这种电动机称为步进电动机。
又由于它输入的是脉冲电流,也称作脉冲电动机。
当电脉冲连续不断地输入,步进电动机便跟随脉冲一步一步地转动,步进电动机的角位移量和输入的脉冲个数严格成正比例,在时间上与输入脉冲同步。
因此,只需控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组的通电顺序,便可获得所需转角、转速和方向。
在无脉冲输入时,步进电动机的转子保持原有位置,处于定位状态。
步进电动机的调速范围广、惯量小、灵敏度高、输出转角能够控制,而且有一定的精度,常用作开环进给伺服系统的驱动元件。
与闭坏系统相比,它没有位置速度反馈回路,控制系统简单,成本大大降低,与机床配接容易,使用方便,因而在对精度、速度要求不十分高的中小型数控机床上得到了广泛地应用。
2. 直流伺服电动机由于数控机床对进给伺服驱动装置的要求较高,而直流电动机具有良好的调速特性,因此在半闭坏、闭坏伺服控制系统中,得到较广泛地使用。
直流进给伺服电动机就其工作原理来说,虽然与普通直流电动机相同。
然而,由于机械加工的特殊要求,一般的直流电动机是不能满足需要的。
首先,一般直流电动机转子的转动惯量过大,而其输出转矩则相对较小。
这样,它的动态特性就比较差,尤其在低速运转条件下,这个缺点就更突出。
在进给伺服机构中使用的是经过改进结构,提高其特性的大功率直流伺服电动机,主要有以下两种类型:(1)小惯量直流电动机。
主要结构特点是其转子的转动惯量尽可能小,因此在结构上与普通电动机的最大不同是转子做成细长形且光滑无槽。
以此表现为转子的转动惯量小,仅为普通直流电动机的1/10左右。
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XXXX大学课程设计说明书学生姓名:学号:学院:专业:题目:数控车床纵向进给系统设计指导教师:职称:职称:任务书学院专业班级学生:题目:数控车床纵向进给系统设计课程设计从20** 年12 月22 日起到20** 年 1 月 5 日1、课程设计的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等):课程设计的内容:(1)设计数控车床纵向进给系统传动设计;结构设计;主要零件设计(选择一个主要零件轴或齿轮)(2)编写设计说明书主要内容包括:机床的用途及主要技术参数,数控车床纵向进给系统传动的方案设计、动力计算、结构设计、零件设计、结果分析、设计体会及今后的改进等设计过程设计要求:车床控制精度:0.01mm(即为脉冲当量);最大进给速度:V max=5m/min。
设计参数:最大加工直径为D max=400mm,工作台及刀架重:110㎏;最大轴向力=160㎏;导轨静摩擦系数=0.2;行程=1280mm;步进电机:110BF003;步距角:0.75°;电机转动惯量:J=1.8×10-2㎏.cm.s-2;主要参考资料:机床课程设计指导书,挂图,机床设计手册、数控机床等教材2、对课程设计成果的要求〔包括图表、实物等硬件要求〕:(1)图纸进给系统装配图A1一张;消隙齿轮箱装配图A1 一张;(2)说明书方案设计、运动设计、结构设计、零件设计、结果分析、体会及今后的改进、参考资料3目录一、数控机床进给系统概述 (1)二、主要设计任务参数 (3)三、数控车床纵向进给系统传动的方案设计 (3)1、纵向进给系统设计的基本要求 (3)1、带有齿轮传动的进给运动................................... (3)2、经同步带轮传动的进给运动 (4)3、电机通过联轴器直接与丝杠联接 (5)四、运动设计 (5)1、降速比计算 (5)2、减速齿轮的确定 (6)五、丝杠螺母机构的选择与计算 (6)1、动载强度计算 (6)2、静强度计算 (7)3、临界转速校核 (8)4、额定寿命的校核 (8)六、动力计算 (8)1、传动件转动惯量的计算 (8)2、电动机力矩的计算 (9)七、丝杠螺母机构的传动刚度计算 (10)八、结构设计 (11)1、滚珠丝杠的支承 (11)2、滚珠丝杠螺母副间隙消除和预紧 (12)九、主要结构性能及特点的分析 (12)十、总结与体会 (13)参考文献 (14)一、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相对于传统机床,数控机床有以下明显的优越性:(1) 提高生产率。
数控机床能缩短生产准备时间,增加切削加工时间的比率。
采用最佳参数和最佳走刀路线,缩短加工时间,从而提高生产率。
(2) 数控机床可以提高零件的加工精度,稳定产品质量。
由于它是按照程序自动加工不需要人工干预,其加工精度还可以利用软件进行校正及补偿,故可以获得比机床本身精度还要高的精度和重复精度。
(3) 有广泛的适应性和较大的灵活性。
通过改变程序,就可以加工新产品的零件,能够完成很多普通机床难以完成或者根本不能加工的复杂型面零件的加工。
(4) 可以实现一机多用。
一些数控机床,可以自动换刀,一次装卡后,几乎能完成零件的全部加工部位的加工,节省了设备和厂房面积。
(5) 可以进行精确的成本计算和生产进度安排,减少在制品,加速资金周转,提高经济效益。
(6) 不需要专用夹具。
采用普通的通用夹具就能满足数控加工的要求。
节省了专用夹具设计制造和存放的费用。
(7) 大大减轻了工人的劳动强度[2]。
因此,采用数控机床,可以降低工人的劳动强度,节省劳动力(一个人可以看测量装置管多台机床),减少工装,缩短新产品试制周期和生产周期,可对市场需求作出快速反应。
此外,机床数控化还是推行FMC(柔性制造单元)、FMS(柔性制造系统)以及CIMS(计算机集成制造系统)等企业信息化改造的基础。
数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。
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。
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。
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。
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。
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。
二、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max摩擦系数=0.2;行程=1280mm;步进电机:110BF003;步距角:0.75°;电机转动惯量:J=1.8×10-2㎏.cm.s-2;三、数控车床纵向进给系统传动的方案设计用数控机床加工零件时,首先应将加工零件的几何信息和工艺信息变成加工程序,由输入部分送入数控装置,经过数控装置的处理、运算,按各坐标轴的分量送到各轴的驱动电路,经过转换、放大进行伺服电动机的驱动,带动各轴运动,并进行反馈控制,使刀具和工件及其他辅助装置严格地按照加工程序规定的顺序、轨迹和参数有条件不紊乱地作,从而加工出零件的全部轮廓。
数控机床具有很好的柔性,当加工对象变换时,只需重新编制加工程序即可,原来的程序可存储备用,不必像组合机床那样需要针对新加工零件重新设计机床,致使生产准备时间过长。
经济型数控车床,对于保证和提高被加工零件的精度,主要依靠两方面来实现:一是系统的控制精度;二是机床本身的机械传动精度。
数控车床的进给传动系统,由于必须对进给位移的位置和速度同时实现自动控制。
所以,数控车床与普通卧式车床相比应具有有更好的精度.以确保机械传动系统的传动精度和工作平稳性。
数控改造对机械传动系统的要求为:(1)尽量采用低摩擦的传动副。
如滚动导轨和滚珠丝杠螺母副,以减小摩擦力。
(2)选用最佳的降速比,为达到数控机床所要求的脉冲当量,使运动位移尽可能加速达到跟踪指今。
(3)尽量缩短传动链以及用预紧的办法提高传动系统的刚度。
(4)尽量消除传动间隙,以减小反向行程误差。
如采用消除间隙的联轴节和消除传动齿轮间隙的机构等。
(5)尽景满足低振动和高可靠性方面的要求。
为此应选择间隙小、传动精度高高、运动平稳、效率高以及传递扭矩大的传动元件。
从应用的方面考虑,结合目前国内大多数的情况,可采用更换滚珠丝杠来代替原机床上的T型丝杠。
也可对原车床上T型丝杠加以修复,但此时必须相应修配与与此相配合的螺母,尽量减小其间隙,提高配合精度。
数控机床进给驱动对位置精度、快速响应特性、调速范围等有较高的要求。
实现进给驱动的电机主要有三种:步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。
目前,步进电机只适应用于经济型数控机床,直流伺服电机在我国正广泛使用,交流伺服电机作为比较理想的驱动元件已成为发展趋势。
数控机床的进给系统当采用不同的驱动元件时,其进给机构可能会有所不同。
电机与丝杠间的联接主要有三种形式,如图1-1所示。
1纵向伺服进给系统设计的基本要求数控机床的进给系统必须保证由数控装置发出的控制指令转换成速度符合要求的相应角位移或直线位移,带动运动部件运动。
根据工件加工的需要,在机床上各运动坐标的数字控制可以是相互独立的,也可以是联动的。
总之,数控机床对进给系统的要求集中在精度、稳定、和快速响应三个方面。
为满足这种要求,首先需要高性能的伺服驱动电动机,同时也需要高质量的机械结构与之匹配。