数控车床横向进给机构设计

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《数控车床横向进给机构设计》修改意见稿

1、“.....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场大规模的机电体化技术革命。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......”。

2、“.....主要有全闭环交流伺服驱动技术直线电机驱动技术可编程序计算机控制器，和运动控制卡等几项具有代表性的新技术。数控机床是种高科技的机电体化产品,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,是机电体化技术的重要组成部分。随着科学技术的迅速发展,数控技术的应用范围日益扩大。数控机床已成为现在机械制造业中的主要技术装备。数控机床作为机电体化的典型产品，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。经济型中档精度数控车床主要用于对中小型轴类盘类以及螺纹零件的加工，这些零件加工工艺要求机床应完成的工作内容有控制主轴正反转和实现其不同切削速度的主轴变速刀架能实现纵向和横向的进给运动......”。

3、“.....应保证主轴转转，刀架移动个被加工螺纹的螺距或导程。数控车床的进给系统包括横向进给系统轴和纵向进给系统轴,它们是由伺服电机经同步齿形带传动,驱动滚珠丝杠螺母副机构,来实现刀架的运动。根据数控卧式车床精度检验,机床的位置精度包括重复定位精度反向偏差和定位精度。当机床的中心距时,其重复定位精度轴.,轴.反向偏差轴为.,轴为.定位精度轴为.,轴为.。可以看出,进给轴设计与主轴设计相比,具有相同的重要性。因而,进给轴的设计应从动静两方面充分考虑,位置精度才能达到该标准的要求。对于轴，由于其位置误差值复映在零件加工尺寸上为直径值，故放大了倍，轴移动质量不大，要求的快移速度较低，因而要求轴应有更高的位置精度。因轴滚珠杠直径比轴小，长度短，并且采用降速传动，使得折算在轴电机上的转动惯量减小。因此，轴的设计应着重以达到所要求的位置精度为主要矛盾进行设计，而选用的电机扭矩比轴小些。为了达到这目标......”。

4、“.....从设计上解决。在数控车床进给系统的设计中,根据横向纵向的不同精度要求,不同移动质量及转动惯量等特点,分别解决设计中的主要矛盾。以期望设计结果能满足各项性能指标的要求,达到预期的结果,即满足设计任务书的要求。限于编者水平，书中错误和不妥之处在所难免，殷切期望读者批评指正。总体设计方案.总体设计方案论证与普通机床相比,数控机床进给系统的设计要求除了具有较高的定位精度外,还具有良好的动态响应特性。为了确保数控机床的传动精度和工作平稳性,在设计机械了机构时,通常还应提出无间隙低摩擦高刚度以及有适宜的阻尼比要求等。为了达到这些要求,在机械传动设计中,主要采取如下措施尽量采用低摩擦的传动副选用最佳的降速比尽量缩短传动链以及用预紧的方法提高传动系统的刚度尽量消除传动间隙,减少反向行程误差。数控车床的总体总体设计方案示意图如下图所示本设计数控车床要求设计为中档精度机床,为此提出以下两种设计方案设计方案该方案的进给装置及动作原理如下机床的横向进给机构由床鞍，滚珠丝杠副......”。

5、“.....滑板，连接套，步进电机等部分组成。由步进电机通过连接套带动滚珠丝杠副至螺母座，实现滑板的横向机动进给。在滚珠丝杠的前端加螺孔，用内六角螺钉及套与之连接，这样用内六角扳手可实现滑板的横向手动进给运动。设计方案二该方案的进给装置及动作原理如下车床的横向进给机构由床鞍,滚珠丝杠副,螺母座,横滑板,同步带轮,交流伺服电机等部分组成,见设计装配图。由交流伺服电机经同步齿形带传动,驱动滚珠丝杠副至螺母座,实现横滑板的横向机动进给,来实现刀架的运动。在该方案中,在滚珠丝杠的前端加了个固定销,床鞍上改进了支座,增加了滚花手柄,在滚花手柄的前端用个开口槽及内孔与滚珠丝杠相连,支座下用个开槽平端紧定螺钉与滚花手柄上的两圆槽相连作定位作用。当需手动进给时,滚花手柄的开口槽就插到滚珠丝杠的固定销中,将螺钉紧到手柄的相应圆槽中,这样转动滚花手柄就可带动滚珠丝杠实现手动进给。当不用手动进给时,松开螺钉,将滚花手柄出,使开口槽与滚珠丝杠的固定销分开,再将螺钉紧到手柄的相应圆槽中......”。

6、“.....在方案中,由于在机动进给时,套仍在转动,不安全。用内六角扳手时,在作螺纹的反向运动时,会使内六角螺钉松动,而不能使手动进给可靠进行。在方案二中,在机动进给时,滚花手柄不再转动,使车床的安全可靠性得以加强。同时,这样做也使得在车床检验后的工作过程中,不至于被他人转动手柄而破坏现场工作状态。在方案中,采用步进电机,起精度受到定程度上的限制。因为本设计要求中档精度,所以在方案二中改用交流伺服电机,以提高相应的精度。并且在方案二中以同步带传动代替方案中的连接套,其益处在参考文献页中可以见到,这里就不再重复了。.总体设计方案的确定经总体设计方案的比较和论证后,确定的经济型中档精度数控车床横向进给机构设计的总体方案示意图如装配图所示。该横向进给机构既可以进行机动进给,也可以进行手动进给。该横向进给机构采用交流伺服电机驱动,经同步齿形带传动,驱动滚珠丝杠转动,从而实现数控车床的横向进给运动。刀架采用型列电动刀架......”。

7、“.....绘制横向进给机构的装配图以及各零件图等。.已知条件床身上最大回转直径加工最大工件长度快移速度轴,轴定位精度轴.,轴.重复定位精度轴.,轴.数控车床工作台质量根据图形尺寸粗略计算横向进给切削力的确定根据参考文献查出式中进给系统所需电机功率主传动电机功率。已知为.,取比例系数为,则由公式可得根据参考文献查出η•式中η进给系统效率,其范围为,取η.进给速度,查出取由公式•.为了安全起见,取安全系数为.,则.滚珠丝杠副的设计滚珠丝杠副已经标准化,因此滚珠丝杠副的设计归结为滚珠丝杠副型号的选择。般情况下,设计滚珠丝杠时,已知条件为最大工作负载或平均工作负载作用下的使用寿命,丝杠的工作长度或螺母的有效行程,丝杠的转速或平均转速,滚道的硬度及丝杠的运转情况......”。

8、“.....并初选几个型号根据具体工作要求，对于结构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出比较合适的直径导程滚珠列数等，确定型号根据所选的型号,列出或计算出其主要参数的数值,计算传动效率,并验算刚度及稳定系数是否满足要求。如不满足要求,则另选其他型号,再作上述计算和验算,直至满足要求为止。设计计算简况选用系列滚珠丝杠副。系列滚珠丝杠副主要参数的确定按预期寿命及轴向载荷进行选择转式中额定动载荷般情况下可以用平均轴向载荷予以代替式中最大轴向载荷最小轴向载荷。所以对于机车和精密机械通常取转则计算出,可通过查表得到对应的滚珠丝杠副的尺寸,选取型号滚珠丝杠副,基本直径为,大径位.,丝杠导程为,滚珠直径为.,滚珠列数为四列。对选用的滚珠丝杠副的参数进行核算轴向压缩载荷对各种支承条件下所支承的最大轴向载荷,是否会超过临界载荷而失去稳定性,造成稳定失效,因此对保持丝杠不失去稳定性的轴向压缩载荷进行验算......”。

9、“.....所以则.式中为许用稳定安全系数,当丝杠垂直安置时.,水平安置时为最大轴向压缩载荷。由以上计算可知条件满足。极限转速的计算为使丝杠副在高速运转时不发生共振现象,应对其极限转速进行核算。当丝杠发生共振时的转速称为临界转速,以表示•式中为公称直径为滚珠直径为支承结构系数,形式.。极限转速应满足.因为,所以条件满足。滚珠丝杠副的预加负载为了消除螺母与丝杠间的轴向间隙,提高滚珠丝杠副的刚度与定位精度,在丝杠和螺母间施加负载,其预加负载的大小为临界转速的核算丝杠的名义直径查参考文献图.,支承为“固定固定”支承长度,查参考文献图.,与的交线点在左侧,所以安全。效率计算查参考文献η式中螺纹的螺旋升角,可参考文献.表,取摩擦角,。所以则η刚度检验查参考文献,式中弹性摸量,.工作负载,滚珠丝杠横截面积,•滚珠直径切变摸量，.滚珠丝杠截面惯性矩，.代入公式得.查参考文献表和表，级精度为，七级精度，八级精度......”。