1、“.....改造后的数控机床应有以下发展方向单的数字控制应向数控中心发展,数控机床总体布局更加合理,机床控制系统的控制和运算功能更进步加强,机床的伺服系统采用交流数字伺服系统代替直流伺服系统,编程更趋合理化,加工工艺更趋简单化机床的检测和监控系统要能实现自动化。第二章数控铣床进给传动装置设计要求数控机床伺机服进给系统是由伺服驱动电路伺服驱动装置。机械传动机构及执行部件组成。从位置控制的角度看,伺服系统有开环闭环半闭环之分。开环控制不需要位置检测与反馈闭环和半闭环制需要有位置位检测与反馈环节。伺服系统机械传动结构设计特点为确定伺服系统的定位精度和工作稳定性,在机构传动结构设计上都要求无间隙低摩擦高刚度高谐振以及适宜的阻尼比。为了达到这些要求,机械传动结构的设计中应尽量采用低摩擦传动副,如滚动导轨。静压导轨贴塑导轨滚珠丝杠等......”。
2、“.....其中最重要的是提高传动刚度和降低惯量。采用预紧消除间隙提高传动刚度,不仅不需要增大尺寸和惯量,而且也使传动刚度接近常数,这是伺机服进给系统机械结构设计中最突出的特点。纵向伺服进给系统设计的基本要求数控铣床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的,也可以是联动的。总之,数控机对进给系统的要求集中在精度稳定性和快速响应三个方面。为满足这些要求,首先需要高性能的伺服驱动电机,同时也需要高质量的机械结构与之匹配。为提高进给系统机械结构性能主要采取以下措施提高系统机械结构的传动刚度主要是从传动元件的刚度消除传动元件之间的间隙尽可能缩短进给传动链的长度采用预紧措施这几方面为出发点考虑。采用低而稳定的摩擦传动副因为数控铣床进给系统多采用刚度高摩擦因数小而稳定的滚动摩擦副,如滚珠丝杠螺母副直线滚动导轨等......”。
3、“.....由于在通常情况下传动系统机械结构的惯量总是大于要求的数值,故而在设计时为得到最佳的惯量匹配,总是希望传动系统中元件的质量和惯量要小些,降速比则要大些。提高传动件精度高质量的机械传动配合与高性能的伺服电动机使现代数控机床进给系统性能有了大幅度提高。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过载能力,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过载倍而不损坏。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......”。
4、“.....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,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。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。第三章总体设计方案论证将台型数控铣床改造成经济型中档精度数控铣床,改造目的主要是利用数控方法加工任意圆弧面和凸轮的曲面。要求原铣床的改动尽可以少,希望保留原操作机构,以便数控部分发生故障时仍能手工半自动操作。图为型立式铣床外形及传动系统......”。
5、“.....工作台的升降只能通过轴手动操作,纵向的机动是通过万向接头将运动传给轴而实现的。机的最大输出转矩。由此可见,型直流伺服电动机的,满足设计要求型交流伺服电动机的略小于,也可使用,但加速时间较长。经过比较从成本与造价方面考虑本题采用型交流伺服电动机。伺服系统增益通常取系统增益。对轮廓控制的加工中心机床可取较大值,如取。伺服系统的时间常数为的倒数,。如果选用型直流伺服电机,执行件工作台达到的最大加速度根据公式可知伺服系统要求达到的最大加速度发生在系统处于时间常数内,执行件的速度从增加到时,略大于,因而按照加速能力选择是适合的。如远小于,可以适当增大值,以提高系统的性能。精度验算本数控铣床要求的定位精度为,其丝杠的导程误差为。其余误差为伺服系统误差丝杠轴承的轴向跳动和在载荷作用下各机械环节弹性变形起的位移等。伺服刚度伺服刚度可根据下式子计算......”。
6、“.....它等于电动机的角速度与输入电压的比值。输入电压除少量消耗于电枢回路的阻抗外,大部分被反电动势所平衡。是伺服电动机的反电动势系数,为伺服电动机单位角速度所产生的反电动势。估算时,可以近似地认为输入电压等于反电动势。因而近似地可认为直流伺服电动机的转矩系数,因伺服系统增益,速度控制的开环增益,取反电动势系数,则电枢直流电阻。故折合到工作台部件的直线刚度滚珠丝杠的拉压刚度本题中的丝杠为端轴向定位结构。其最小拉压刚度发生在工作台螺母离定位点交接班远的位置。已知工作台的丝向行程为,当螺母移动到离定位点最近位置时,还应保留定的丝杠距离,假设为。因而丝杠最大距离。代入公式计得丝杠拉刚度式中,是丝杠底径,为丝杠名义直径减滚珠丝杠。本题目中故。为丝杠材料钢的弹性模量......”。
7、“.....则丝杠轴承的轴向刚度哈尔滨轴承总厂生产的型号轴承的钢球直径,钢珠数,接触角,预加载荷,轴向外载荷为导轨摩擦力,故轴向载荷为预加载荷与轴向外载荷之和,即丝杠轴承轴向载荷刚度可按下式求得,即滚珠丝杠螺母的接触刚度查样本手册得挠性联轴节扭转刚度查文献得折合到工作台部件的直线刚度为综合刚度计算出伺服刚度折算到工作台部件的直线刚度滚珠丝杠最小拉压刚度丝杠轴承轴向刚度滚珠丝杠螺母接触刚度折算到工作台部件直线刚度和联轴节扭转刚度后,按弹簧串联原则合成求得综合刚度,即故弹性变形数控铣床的定位精度是在不切削空载条件下检验的。故轴向载荷仅为导轨摩擦为。本题目的摩擦力,故因引起的弹性变形由以下公式可知定位误差验算本题目中滚珠丝杠在任意内的导程误差为,加上弹性变形,即。再加上些因素......”。
8、“.....能满足定位精度的设计要求。从以上计算可知,丝杠的拉压刚度是系统刚度的薄弱环节,其次是伺服刚度和轴承刚度。丝杠螺母间的接触和联轴节的扭亏为盈转刚度很高,其变形很小,可忽略不计。如果经过计算发现刚度不够,定位精度达不到设计要求,可把丝杠端轴向固定结构形式改为两端轴向定位结构,这是提高刚度的有效措施。其次,可适当提高系统增益和速度环开环增益,以提高伺服刚度也可采用多联组合的推力角接触球轴承组配方式或改用滚针双向推力圆柱滚子或滚珠组合轴承,以提高综合刚度。在影响定位误差的诸因素中,最大的项是丝杠的误差。如果定位精度要求较高,允许的定位误差值已接近级精度丝杠的值,则可采用数控系统的螺距自动补偿功能,对丝杠误差进行自动校正。若定位精度很高,采用高精度丝杠和螺距自动补偿措施后仍达不到设计要求,可考虑采用全闭环进给伺机服系统......”。
9、“.....使其尤其适合我国机床拥有量大,生产规模小的具体国情。数控机床以伺服电机直接驱动滚珠丝杠进行位置控制,减少了中间传动环节,改善了传动系统的动态特性,避免了多级传动带来的累积误差。经改造后的机床完全能进行加工外圆锥度螺纹端面等的自动控制,加工的零件精度高,尺寸致性好,自动化程度高,提高了原机床的生产效率,降低了劳动强度而且使用方便,改造费用低,采用数控技术对企业原有机床进行改造,即发展经济型的数控机床是当前工矿企业机床技术改造的有效途径。对于这次设计来说,总体安排很重要。这次设计由于总体安排刚开始的时候没有很合理的制定,所以工作量的实际大小与工作的具体性质不是很明确,以致在开始的几天里没有什么实质性的进展。在随后的工作过程中大家都注意了这点,所以进度勉强赶了上来,不过时间还是紧了点。但最终经过努力完成了设计任务。当然,由于本人经验有限,在设计与改造过程中难免有缺陷和欠虑的地方,有待今后不断的提高与完善......”。
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