【毕业设计】数控机床进给系统设计 ㊣ 精品文档 值得下载

械的负载特性和生产工艺对电动机的启动制动反转调速等要求，选择电动机类型。

根据负载转矩转速变化范围和启动频繁程度等要求，考虑电动机的温升限制超载能力额启动转矩，选择电动机功率，并确定冷却通风方式。

所选电动机功率应留有余量，负荷率般取。

根据使用场所的环境条件，如温度湿度灰尘雨水瓦斯以及腐蚀和易燃易爆气体等考虑必要的保护措施，选择电动机的结构型式。

根据企业的电网电压标准和对功率因素的要求，确定电动机的电压等级和类型。

根据生产机械的最高转速和对电力传动调速系统的过渡过程的要求，以及机械减速机构的复杂程度，选择电动机额定转速。

此外，还要考虑节能可靠性供货情况价格维护等等因素。

数控装置控制介质测量装置伺服系统机床电动机类型和结构型式的选择由于不同的机床要求不同的主轴输出性能旋转速度，输出功率，动态刚度，振动抑制等，因此，主轴选用标准与实际使用需要是紧密相关的。

总的来说，选择主轴驱动系统将在价格与性能之间找出种理想的折衷。

表简要给出了用户所期望的主轴驱动系统的性能。

下面将对各种交流主轴系统进行对比分析。

表理想主轴驱动系统性能项目内容高性能低速区要有足够的转矩宽恒功率范围，并在高速范围内保持定转矩高旋转精度高动态响应高加减速，起制动能力具有强鲁棒性，能适应环境条件和参数变化高效率，低噪声低价格低购买价格，低维护价格，低服务价格通用要求耐用性，可维护性，安全可靠性感应电机交流主轴驱动系统是当前商用主轴驱动系统的主流，其功率范围从零点几个到上百，广泛地应用于各种数控机床上。

进给伺服系统概述数控机床伺服系统的般结构如图所示图数控机床进给伺服系统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。

伺服系统对伺服电机的要求从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。

电机应具有大的较长时间的超载能力，以满足低速大转矩的要求。

般直流伺服电机要求在数分钟内超载倍而不损坏。

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。

电机应具有耐受以上的角加速度的能力，才能保证电机可在以内从静止启动到额定转速。

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回馈全部数字化软件处理数字，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，使控制精度和质量大大提高。

数控车床的进给传动系统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个特殊部分。

数控车床的伺服系统般由驱动控制单元驱动组件机械传动部件执行件和检测回馈环节等组成。

驱动控制单元和驱动组件组成伺服驱动系统。

机械传动部件和执行组件组成机械传动系统。

检测组件与回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死循环系统。

死循环控制方式通常是具有位置回馈的伺服系统。

根据位置检测装置所在位置的不同，死循环系统又分为半死循环系统和全死循环系统。

半死循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。

全死循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死循环系统低，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。

全死循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。

因此全死循环系统对机床的要求比较高，且造价也较昂贵。

死循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。

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减少传动惯量，但级数增加，使传动装置结构复杂，降低了传动效率，增大了噪声，同时也增大了传动间隙和摩擦损失，对伺服系统不利。

因此不能单纯根据转动惯量来选取传动级数，而应综合考虑来选取最佳的传动，而应综合考虑来选取最佳的传动级数和各级传动比。

在数控设备的进给驱动系统中，考虑到惯量扭矩或脉冲当量的要求，有时要在电动机到丝杠之间加入齿轮传动副，而齿轮等传动副存在的间隙，会使进给运动反向滞后于指令信号，造成反向死区而影响其传动精度和系统的稳定性。

因此，为了提高进给系统的传动精度，必须消除齿轮副的间隙。

本设计采用的是双片齿轮错齿调整法。

两片齿轮周向可调弹簧错齿消除间隙结构。

两个相同齿数的薄片齿轮与另个宽齿轮啮合，两薄片齿轮可相对回转。

在两个薄片齿轮的端面均匀分布着四个螺孔，分别装上凸耳。

其中个齿轮的端面还有另外四个通孔，凸耳可以在其中穿过，弹簧的两端分别钩在凸耳和调节螺钉上。

通过螺母调节弹簧的拉力，调节完后用螺母锁紧。

弹簧的拉力使薄片齿轮错位，即两个薄片齿轮的左右齿面分别贴在宽齿轮槽的左右齿面上，从而消除了齿侧间隙。

齿轮箱的设计齿轮箱主要把齿轮装入，通过轴连接电动机和丝杠。

主要结构是个方形的箱，然后要加工出些孔装轴丝杠端盖等等。

在右侧内壁也要加工个孔来支承轴承。

同时还要通过两个凸耳用螺栓与导轨联接。

床身及导轨对于数控机床来说，作为主要支承件的床身至关重要，其结构性能的好坏直接影响着机床的各项性能指针。

它支承着数控车床的床头箱，床鞍，刀架，尾座等部件，承受着切削力重力摩擦力等静态力和动态力的作用。

其结构的合理性和性能的好坏直接影响着数控车床的制造成本影响着车床各部件之间的相对位置精度和车床在工作中各运动部件的相对运动轨迹的准确性，从而影响着工件的加工质量还影响着车床所用刀具的耐用度，同时也影响着机床的工作效率和寿命等。

因此，床身特别是数控车床的床身具有足够的静态刚度和较高的刚度品质比良好的动态性能较小的热变形和内应力并易于加工制造，装配等，才能满足数控车床对床身的要求。

数控车床工作时，受切削力的作用，床身发生弯曲，其中，影响最大的是床身水平面内的弯曲。

因此，在床身不太长的情况下，主要应提高床身在水平面内的弯曲刚度。

所以，在设计床身时，采用与水平面倾斜的斜面床身。

这种结构的特点是在加工工件时，切屑和切削液可以从斜面的前方即床身的侧落下，就无需在床身上开排屑孔，这样，床身斜面就可以做成个完整的斜面。

切屑从工件上落到位于床身前面的排屑器中，再由排屑器将切屑排出。

这样，机床在工作中，排屑性能和散热性能要好，可以减少床身在工作中吸收由于切削产生的热量，从而减少床身的热变形，使机床更好地保持加工精度。

由于在床身上无需开排屑孔，就可以增加与底座连接的床身底面的整体性，从而可增加床身底面的刚性。

基于以上特点使得床身抵抗来自切削力在水平和垂直面内的分力所产生的弯曲变形能力，以及它们的合力产生的扭转变形能力显著增强。

从而大幅度提高了床身的抗弯和抗扭刚度。

床身在弯曲扭转载荷作用下，床身的变形与床身的截面的抗弯惯性矩和抗扭惯性矩有关。

材料截面相同，但形状不同的床身，截面的惯性矩相差很大。

截面积相同时，采用空形截面，加大外轮廓尺寸，在工艺允许的情况下，尽可能减小壁厚，可以大大提高截面的抗弯和抗扭刚度矩形截面的抗弯刚度高于圆形截面，但圆形截面的抗扭刚度较高封闭截面的刚度显著高于不封闭截面的刚度。

为此，在设计床身截面时，综合考虑以上因素，在满足使用工艺情况下，采用空心截面，加大轮廓，减小壁厚，采用全封闭的类似矩形的床身截面形式，同时，为了提高床身的抗扭刚度和床身的刚度重量比，在大截面内设计个较小的类似圆形截面。

床身与导轨为体，床身材料的选择应根据导轨的要求选择。

铸铁具有良好的减震性和耐磨性，易于铸造和加工。

床身材料采用机械性能优良的，其硬度强度较高，耐磨性较好，具有很好的减震性。

车床的导轨可分为滑动导轨和滚动导轨两种。

滑动导轨具有结构简单制造方便接触刚度大等优点。

但传统滑动导轨摩擦阻力大且磨损快，动静摩擦系数差别大，低速时易产生爬行现象。

目前，数控车床已不采用传统滑动导轨，而是采用带有耐磨粘贴带覆盖层的滑动导轨和新型塑料滑动导轨。

它们具有摩擦性能良好和使用寿命长等特点。

在动导轨上镶装塑料具有摩擦系数低耐磨性高抗撕伤能力强低速时不易爬行加工性和化学稳定性好工艺简单成本低等优点，在各类机床上都有应用，特别是用在精密数控和重型机床的动导轨上。

塑料导轨可与淬硬的铸造铁支承导轨和镶钢支承导轨组成对偶摩擦副。

机床导轨的质量在定程度上决定了机床的加工精度工作能力和使用寿命。

导轨的功用是导向和承载。

车床的床身导轨属于进给导轨，进给运动导轨的动导轨与支承的静导轨之间的相对运动速度较低。

直线运动滑动导轨截面形状主要有三角形矩形燕尾形和圆形，并可互相组合。

由于矩形导轨制造简单，刚度高，承载能力大，具有两个相垂直的导轨面。

且两个导轨面的误差不会相互影响，便于安装。

再将矩形整体倾斜后，侧面磨损能自动补偿，克服了矩形导轨侧面磨损不能自动补偿的缺陷，使其导向性更好。

本次设计我采用的是燕尾槽导轨。

镶条是用来调整矩形导轨和燕尾导轨的侧隙，以保证导轨面的正常接触。

镶条应放在导轨受力较小的侧。

压板用