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MVA6040加工中心X轴向进给系统设计 MVA6040加工中心X轴向进给系统设计

格式:word 上传:2022-06-24 19:03:50

《MVA6040加工中心X轴向进给系统设计》修改意见稿

1、“.....确定循环方式,进行校核保证精度选择并选择轴承的固定与夹紧方式为以下各方面的工作作好准备工作。伺服电动机的选择和校核在各种伺服电动机中选择最合适的电动机,初选型号进行负载惯量计算和电动机力矩计算,校核启动矩频特性运行矩频特性,最终选定电动机。系统润滑防尘及其他设计确定滚珠丝杠副轴承润滑方式及润滑脂类型对系统的防尘方式的选择。二〇二年十月三十日星期五对进给系统的要求及各部件的了解对加工中心进给系统的整体要求数控机床进给运动的传动精度灵敏度和稳定性直接影响到工作台的坐标精度和工件的轮廓精度。为此,数控机床的进给系统应充分注意减少摩擦力,提高传动精度和刚度,消除间隙以及减少运动件的惯量等。对于高速高精度数控机床尤其如此。加工中心对进给系统的要求集中在精度,稳定性和快速响应等方面。为了满足这种要求,首先要选择高性能的饲服电动机,同时也需要高质量的机械结构与之匹配......”

2、“.....进给传动连的的弹性会引起工作台运动时间上的滞后性。降低了系统的快速响应特性,因此要求进给系统有较高的传动精度及刚度。低摩擦阻力进给运动中的摩擦阻力会降低传动效率,并产生摩擦热,特别影响系统的快速响应特性。为了提高系统的快速响应特性,还必须减小运动件的摩擦阻力和动静摩擦之差,机械传动机构的摩擦阻力主要来自丝杠和导轨,再加工中心进给系统中为了降低摩擦阻力,普片采用滚珠丝杠螺母副,塑料导轨等。小的运动惯量传动元件的惯量对饲服机构的启动和制动特性都有影响,尤其是处于高速运动的元件,其惯性的影响更大。因此在满足部件刚度和强度的前提下,尽量的减少运动部件的质量,减小旋转零件的直径和质量,以减少运动部件的惯量。对丝杠的要求及认识滚珠丝杠副介绍滚珠丝杠副作为当代数控机床进给的主要传动机构,以其长寿命高刚度高效二〇二年十月三十日星期五率高灵敏度无间隙等显著特点而得以广泛应用,成为各类数控机床的重要配套部件,并已实现了标准化通用化商品化。近年来随着直线电机的出现......”

3、“.....但由于直线电机目前存在控制系统复杂,稳定性差及推力有限等缺点,因此并没有动摇滚珠丝杠作为数控机床首选传动定位元件的地位。为了满足数控机床的高速度高定位精度高平稳性和快速响应的要求,必须合理地选择滚珠丝杠副,并进行必要的校核计算。滚珠丝杠副的工作原理组成及特点滚珠丝杠副是种新型螺旋传动机构,其具有螺旋槽的丝杆与螺母之间装有中间传动元件滚珠。它由丝杠螺母滚珠和返向器等四部分组成。当丝杠转动时,带动滚珠沿螺纹滚道滚动,为防止滚珠从滚道中滚出,在螺母的螺旋槽两端设有回程引导装置,如返向器和挡珠器,它们与螺纹滚道形成循环回路,使滚珠在螺母滚道内既自转又沿滚道循环转动。滚珠丝杠副与滑动丝杠副相比较,它以滚动摩擦代替了滑动摩擦,具有以下特点摩擦损失小传动效率高。的摩擦损失小,其传动效率可达,约为滑动螺旋机构效率的倍磨损小寿命长。通常滚珠丝杠副的主要零件都经过淬硬,表面粗糙度较低,且滚动摩擦的磨损很小,因而具有良好的耐磨性,精度保持性能很好,工作寿命长轴向刚度高......”

4、“.....不影响运动的灵活性,从而可以获得较高的轴向刚度,而且可以通过预紧来提高轴向刚度摩擦阻力小运动平稳。由于是滚动摩擦,动静摩擦系数相差极小,其摩擦阻力几乎与速度无关,启动力矩与运动力矩近于相等。因而灵敏度高,运动较平稳,启动时无颤动,低速传动时无爬行现象不能自锁。由于滚珠丝杠副没有自锁能力,用于垂直升降传动系统时必须增设自锁装置或制动装置。具有传动的可逆性。由于滚珠丝杠副摩擦损失小,可以从旋转运动转换为直线运动,也可以从直线运动转换为旋转运动,即丝杠和螺母都可作为主动件,也可作为从动件。但是,与滑动丝杠副相比,滚珠丝杠副尚存在结构较复杂,工艺难度大,制造成二〇二年十月三十日星期五本高等缺点。滚珠丝杠副的结构形式根据螺纹滚道的截面形状滚珠的循环方式消除轴向间隙和调整预紧的方法不同,将滚珠丝杠副分成以下几种不同的结构型式道型面法向较常用的滚道型面为单圆弧和双圆弧两种。单圆弧滚道型面的特点是容易得到较高的精度。但接触角不容易控制,因而其传动效率承载能力和轴向刚度均不够稳定......”

5、“.....其传动效率承载能力和轴向刚度均较稳定。循环方式按照滚珠在整个循环过程中与丝杠表面的接触情况,循环方式可分为内循环和外循环两种。,未找到引用源。外循环外循环就是滚珠在循环过程中,不能始终保持与丝杠表面接触,即当滚珠从螺纹滚道终端返回到时会急剧下降,所以其最高工作转速般在。交流伺服电机为恒力矩输出,即在其额定转速般为或以内,都能输出额定转矩,在额定转速以上为恒功率输出。过载能力不同步进电机般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能立。以松下交流伺服系统为例,它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的三倍,可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力,在选型时为了克服这种惯性力矩,往往需要选取较大转矩的电机,而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩,便出现了力矩浪费的现象。运行性能不同步进电机的控制为开环控制,启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象,停止时转速过高易出现过冲的现象......”

6、“.....应处理好升降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制,驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样,内部构成位置环和速度环,般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象,控制性能更二〇二年十月三十日星期五好。速度响应性能不同步进电机从静止加速到工作转速般为每分钟几百转需要毫秒。交流伺服系统的加速性能较好,以松下交流伺服电机为例,从静止加速到其额定转速仅需几毫秒,可用于要求快速启停的控制场合。综上所述,交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以,在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求成本等多方面的因素,选用适当的控制电机。最大切削负载荷转矩由前面的计算,已知最大进给力加摩擦力为滚珠丝杠预紧转矩值可用下式估算最大切削负载转矩可用下式计算,其中丝杠上的最大轴向载荷,包口进给力和摩擦力,单位为丝杠导程,单位为进给转动系统总的机械效率,采用滚珠丝杠副时,般因滚珠丝杠预紧引起的附加摩擦转矩,单位为......”

7、“.....可忽略此项伺服电动机至丝杠的转动比二〇二年十月三十日星期五所选伺服电动机的额定转矩应大于此值。惯量匹配及计算负载惯量工作台的最大质量为。根据式式中个转动件的转动惯量,单位为个移动件和伺服电动机的转速,单位为各移动件的质量,单位为个移动件的速度,单位为。折算到电动机轴的负载惯量包括三部分,即联轴器和丝杠的转动,动作台的移动。挠性联轴器,加上锁紧螺母等的惯量约为丝杠直径长,惯量可按式式中直径,单位为长度,单位为密度,单位为,钢的由式中求得按式,即,即电动机的转子惯量应在范围之内。根据以上计算机可初选伺服电动机,如选北京数控设备厂的产品,直流伺服电动机可选型。选型二〇二年十月三十日星期五表型直流电动机参数符号数值单位连续额定电流连续额定转矩最大输出转矩允许最大电流转子惯量机械时间常数热时间常数最高转速额定转矩,大于最大切削负载转矩转子惯量。满足匹配要求......”

8、“.....机械时间常数,交流伺服电动机可选型。额定转矩转子惯量。均满足要求,其它主要参数为最大输出转矩,机械时间常数。空载加速转矩空载加速转矩发生在执行部件从静止以阶跃指令加速到快速最高速度时,这个转矩不得超过伺服电动机的最大输出转矩。空载加速时,主要克服的是惯量。如果选的是型直流伺服电动机,则总惯量最大加速转矩可根据式,计算的,故二〇二年十月三十日星期五的,故可以看出直流伺服电动机的,满足要求交流伺服电动机的略小于,也可以用,但加速时间略长机械转动装置刚度计算按结构图计算各部分折算至丝杠工作台的拉压刚度结果为联轴器。滚珠丝杠螺母的轴向接触刚度滚珠丝杠轴向拉压刚度螺母处于行程最远点时螺母处于行程最低点时轴承的轴向接触刚度按有预紧力计算螺母压刚度,轴承座刚度机械传动装置总的拉压刚度由计算结果可知,轴承的轴向劫持刚度最低......”

9、“.....由于机械传动装置刚度变化引起的定位误差为所以,可满足由于传动刚度变化引起的定位误差小于机床定位精度的要求。二〇二年十月三十日星期五伺服刚度计算按表中的公式计算马达轴上的伺服刚度由表查得宽调速直流电机的性能参数所以折到丝杠工作台上的拉压刚度值为由于伺服刚度的存在,整个伺服进给系统最终反映在丝杠工作台的综合拉压刚度应是处于闭环外的机械传动装置本身的拉压刚度与马达轴上的伺服刚度折算到丝杠工作台上的拉压刚度串联而成的弹性系统刚度,共最低值为最大死区误差所以,能实现单脉冲进给,即灵敏度高,满足定位要求。二〇二年十月三十日星期五结论综上所述,无论是开环,半开环还是闭环伺服进给系统,为了确保定位精度和工作的稳定性,在机械传动的设计上,都要求是无间隙低摩擦,低惯量,高刚度,高谐振以及适宜的阻尼比。为了达到这些要求,机械传动装置的设计应尽量采用低摩擦的传动副......”

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