橫向進(jìn)給計(jì)算.doc

該次畢業(yè)設(shè)計(jì)中,我很有幸分在“數(shù)控車床小組”,我所設(shè)計(jì)的課題為“數(shù)控車床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) (經(jīng)濟(jì)型中檔精度數(shù)控機(jī)床)”。進(jìn)行這一設(shè)計(jì)主要是為了進(jìn)一步地提高數(shù)控車床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的定位精度、重復(fù)定位精度以及改造手動進(jìn)給裝置以使其能夠可靠地運(yùn)行。而且,通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也可以檢驗(yàn)自己的學(xué)習(xí)情況,鍛煉自己,對今后的學(xué)習(xí)和工作也有一定程度上的幫助。信息時代的高新技術(shù)流向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，引起后者的深刻變革。作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)之一的機(jī)械工業(yè)，在這場新技術(shù)革命沖擊下，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都發(fā)生了質(zhì)的躍變，微電子技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展使信息、智能與機(jī)械裝置和動力設(shè)備相結(jié)合，促使機(jī)械工業(yè)開始了一場大規(guī)模的機(jī)電一體化技術(shù)革命。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子電力技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，各先進(jìn)國家的機(jī)電一體化產(chǎn)品層出不窮。機(jī)床、汽車、儀表、家用電器、輕工機(jī)械、紡織機(jī)械、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、冶金機(jī)械、化工機(jī)械以及工業(yè)機(jī)器人、智能機(jī)器人等許多門類產(chǎn)品每年都有新的進(jìn)展。機(jī)電一體化到各方面的技術(shù)已越來越受關(guān)注，它在改善人民生活、提高工作效率、節(jié)約能源、降低材料消耗、增強(qiáng)企業(yè)競爭力等方面起著極大的作用。在機(jī)電一體化技術(shù)迅速發(fā)展的同時，運(yùn)動控制技術(shù)作為其關(guān)鍵組成部分，也得到前所未有的大發(fā)展，國內(nèi)外各個廠家相繼推出運(yùn)動控制的新技術(shù)、新產(chǎn)品。主要有全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動技術(shù)（Full Closed AC Servo）、直線電機(jī)驅(qū)動技術(shù)（Linear Motor Driving）、可編程序計(jì)算機(jī)控制器（Programmable Computer Controller，PCC）和運(yùn)動控制卡（Motion Controlling Board）等幾項(xiàng)具有代表性的新技術(shù)。數(shù)控機(jī)床是一種高科技的機(jī)電一體化產(chǎn)品,是綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、精密測量及現(xiàn)在機(jī)械制造技術(shù)等各種先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。數(shù)控機(jī)床作為實(shí)現(xiàn)柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)和未來工廠自動化的基礎(chǔ)已成為現(xiàn)在制造技術(shù)中不可缺少的生產(chǎn)手段,是機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成部分。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。數(shù)控機(jī)床已成為現(xiàn)在機(jī)械制造業(yè)中的主要技術(shù)裝備。數(shù)控機(jī)床作為機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，在機(jī)械制造業(yè)中發(fā)揮著巨大的作用，很好地解決了現(xiàn)代機(jī)械制造中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密、批量小、多變零件的加工問題，且能穩(wěn)定產(chǎn)品的加工質(zhì)量，大幅度地提高生產(chǎn)效率。經(jīng)濟(jì)型中檔精度數(shù)控車床主要用于對中小型軸類、盤類以及螺紋零件的加工，這些零件加工工藝要求機(jī)床應(yīng)完成的工作內(nèi)容有：控制主軸正反轉(zhuǎn)和實(shí)現(xiàn)其不同切削速度的主軸變速；刀架能實(shí)現(xiàn)縱向和橫向的進(jìn)給運(yùn)動，并具備在換刀點(diǎn)自動改變四個刀位完成選擇刀具；冷卻泵、潤滑泵的啟停；加工螺紋時，應(yīng)保證主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架移動一個被加工螺紋的螺距或?qū)С獭?數(shù)控車床的進(jìn)給系統(tǒng)包括橫向進(jìn)給系統(tǒng)(X軸)和縱向進(jìn)給系統(tǒng)(Y軸),它們是由伺服電機(jī)經(jīng)同步齒形帶傳動,驅(qū)動滾珠絲杠螺母副機(jī)構(gòu),來實(shí)現(xiàn)刀架的運(yùn)動。根據(jù)GB/T16462-1996數(shù)控臥式車床精度檢驗(yàn),機(jī)床的位置精度包括重復(fù)定位精度、反向偏差和定位精度。當(dāng)機(jī)床的中心距DC=3000mm時,其重復(fù)定位精度X軸0.007mm,Z軸0.020mm;反向偏差X軸為0.006mm,Z軸為0.012mm;定位精度X軸為0.016mm,Z軸為0.050mm?？梢钥闯?進(jìn)給軸設(shè)計(jì)與主軸設(shè)計(jì)相比,具有相同的重要性。因而,進(jìn)給軸的設(shè)計(jì)應(yīng)從動、靜兩方面充分考慮,位置精度才能達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)的要求。 對于X軸，由于其位置誤差值復(fù)映在零件加工尺寸上為直徑值，故放大了2倍，X軸移動質(zhì)量不大，要求的快移速度較低，因而要求X軸應(yīng)有更高的位置精度。因X軸滾珠杠直徑比Z軸小，長度短，并且采用降速傳動，使得折算在X軸電機(jī)上的轉(zhuǎn)動慣量減小。因此，X軸的設(shè)計(jì)應(yīng)著重以達(dá)到所要求的位置精度為主要矛盾進(jìn)行設(shè)計(jì)，而選用的電機(jī)扭矩比Z軸小些。為了達(dá)到這目標(biāo)，X軸應(yīng)從提高重復(fù)定位精度、反向偏差及定位精度三個方面，從設(shè)計(jì)上解決。在數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,根據(jù)橫向、縱向的不同精度要求,不同移動質(zhì)量及轉(zhuǎn)動慣量等特點(diǎn),分別解決設(shè)計(jì)中的主要矛盾。以期望設(shè)計(jì)結(jié)果能滿足各項(xiàng)性能指標(biāo)的要求,達(dá)到預(yù)期的結(jié)果,即滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求。限于編者水平，書中錯誤和不妥之處在所難免，殷切期望讀者批評指正。 1、 總體設(shè)計(jì)方案1.1總體設(shè)計(jì)方案論證與普通機(jī)床相比,數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求除了具有較高的定位精度外,還具有良好的動態(tài)響應(yīng)特性。為了確保數(shù)控機(jī)床的傳動精度和工作平穩(wěn)性,在設(shè)計(jì)機(jī)械了機(jī)構(gòu)時,通常還應(yīng)提出無間隙、低摩擦、高剛度以及有適宜的阻尼比要求等。為了達(dá)到這些要求,在機(jī)械傳動設(shè)計(jì)中,主要采取如下措施:1、盡量采用低摩擦的傳動副;2、選用最佳的降速比;3、盡量縮短傳動鏈以及用預(yù)緊的方法提高傳動系統(tǒng)的剛度;4、盡量消除傳動間隙,減少反向行程誤差。數(shù)控車床的總體總體設(shè)計(jì)方案示意圖如下圖所示：本設(shè)計(jì)數(shù)控車床要求設(shè)計(jì)為中檔精度機(jī)床,為此提出以下兩種設(shè)計(jì)方案:設(shè)計(jì)方案一:該方案的進(jìn)給裝置及動作原理如下:機(jī)床的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)由：床鞍，滾珠絲杠副，螺母座，滑板，連接套，步進(jìn)電機(jī)等部分組成。由步進(jìn)電機(jī)通過連接套帶動滾珠絲杠副至螺母座，實(shí)現(xiàn)滑板的橫向機(jī)動進(jìn)給。在滾珠絲杠的前端加一螺孔，用內(nèi)六角螺釘及套與之連接，這樣用內(nèi)六角扳手可實(shí)現(xiàn)滑板的橫向手動進(jìn)給運(yùn)動。設(shè)計(jì)方案二:該方案的進(jìn)給裝置及動作原理如下:車床的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)由床鞍4,滾珠絲杠副5,螺母座6,橫滑板7,同步帶輪12、19,交流伺服電機(jī)64等部分組成,見設(shè)計(jì)裝配圖001。由交流伺服電機(jī)64經(jīng)同步齒形帶傳動,驅(qū)動滾珠絲杠副5至螺母座6,實(shí)現(xiàn)橫滑板7的橫向機(jī)動進(jìn)給,來實(shí)現(xiàn)刀架的運(yùn)動。在該方案中,在滾珠絲杠的前端加了一個固定銷46,床鞍上改進(jìn)了支座3,增加了滾花手柄2,在滾花手柄2的前端用一個開口槽及內(nèi)孔與滾珠絲杠相連, 支座3下用一個開槽平端緊定螺釘45與滾花手柄2上的兩圓槽相連作定位作用。當(dāng)需手動進(jìn)給時, 滾花手柄2的開口槽就插到滾珠絲杠的固定銷46中,將螺釘45緊到手柄2的相應(yīng)圓槽中,這樣轉(zhuǎn)動滾花手柄2就可帶動滾珠絲杠實(shí)現(xiàn)手動進(jìn)給。當(dāng)不用手動進(jìn)給時,松開螺釘45,將滾花手柄2出,使開口槽與滾珠絲杠的固定銷分開,再將螺釘45緊到手柄2的相應(yīng)圓槽中,此時手柄2與滾珠絲杠脫開了。在方案一中,由于在機(jī)動進(jìn)給時,套8仍在轉(zhuǎn)動,不安全。用內(nèi)六角扳手時,在作螺紋的反向運(yùn)動時,會使內(nèi)六角螺釘松動,而不能使手動進(jìn)給可靠進(jìn)行。在方案二中,在機(jī)動進(jìn)給時, 滾花手柄不再轉(zhuǎn)動,使車床的安全可靠性得以加強(qiáng)。同時,這樣做也使得在車床檢驗(yàn)后的工作過程中,不至于被他人轉(zhuǎn)動手柄而破壞現(xiàn)場工作狀態(tài)。在方案一中,采用步進(jìn)電機(jī),起精度受到一定程度上的限制。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)要求中檔精度,所以在方案二中改用交流伺服電機(jī),以提高相應(yīng)的精度。并且在方案二中以同步帶傳動代替方案一中的連接套,其益處在參考文獻(xiàn)4106-107頁中可以見到,這里就不再重復(fù)了。1.2總體設(shè)計(jì)方案的確定經(jīng)總體設(shè)計(jì)方案的比較和論證后,確定的經(jīng)濟(jì)型中檔精度數(shù)控車床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體方案示意圖如裝配圖001所示。該橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)既可以進(jìn)行機(jī)動進(jìn)給,也可以進(jìn)行手動進(jìn)給。該橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動, 經(jīng)同步齒形帶傳動,驅(qū)動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控車床的橫向進(jìn)給運(yùn)動。刀架采用LD-1型列電動刀架。2橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算的主要內(nèi)容有: 滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)計(jì)算及選型、同步帶的設(shè)計(jì)計(jì)算與選型、同步帶輪的選擇、交流伺服電機(jī)的計(jì)算及選型、導(dǎo)軌副的選擇、自動轉(zhuǎn)位刀架的選擇。繪制橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的裝配圖以及各零件圖等。2.1已知條件(1)、床身上最大回轉(zhuǎn)直徑:400mm；(2)、加工最大工件長度:1000mm；(3)、快移速度:X軸 4m/min,Z軸 8m/min；(4)、定位精度:X軸 0.035mm, Z軸 0.04mm； (5)、重復(fù)定位精度:X軸 0.0075mm, Z軸 0.01mm；(6)、數(shù)控車床工作臺質(zhì)量W:根據(jù)圖形尺寸粗略計(jì)算W=60Kg；(7)、橫向進(jìn)給切削力Fx的確定:根據(jù)參考文獻(xiàn)5查出: Pdf/ Pa =35%5 11式中: Pdf進(jìn)給系統(tǒng)所需電機(jī)功率; Pa主傳動電機(jī)功率。已知Pa為5.5Kw,取比例系數(shù)為5%,則由公式11可得： Pdf= Pa5%=5.55%=0.275Kw 根據(jù)參考文獻(xiàn)查出: F=61200fPdf/Vf5 12式中: f進(jìn)給系統(tǒng)效率,其范圍為0.150.20,取f=0.20; Vf進(jìn)給速度,m/min;查出: Vf=(1/21/3)Vixmax5 13 取Vf=1/3 Vixmax 由公式12： Fx=612000.200.275/(41/3) =2524.5(w) 為了安全起見,取安全系數(shù)為1.85,則:Fx=2524.51.854680N 2.2滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)滾珠絲杠副已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,因此滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)歸結(jié)為滾珠絲杠副型號的選擇。一般情況下,設(shè)計(jì)滾珠絲杠時,已知條件為:最大工作負(fù)載Fd(或平均工作負(fù)載Fm)作用下的使用壽命,絲杠的工作長度(或螺母的有效行程),絲杠的轉(zhuǎn)速(或平均轉(zhuǎn)速),滾道的硬度及絲杠的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。2.2.1 設(shè)計(jì)步驟通常的設(shè)計(jì)步驟為:A、計(jì)算作用在滾珠絲杠上的最大動載荷;B、從滾珠絲杠列表指出相應(yīng)最大動負(fù)載的近似值,并初選幾個型號;C、根據(jù)具體工作要求，對于結(jié)構(gòu)尺寸、循環(huán)方式、調(diào)隙方法及傳動效率等方面的要求，從初選的幾個型號中再挑出比較合適的直徑、導(dǎo)程、滾珠列數(shù)等，確定某一型號；D、根據(jù)所選的型號,列出或計(jì)算出其主要參數(shù)的數(shù)值,計(jì)算傳動效率,并驗(yàn)算剛度及穩(wěn)定系數(shù)是否滿足要求。如不滿足要求,則另選其他型號,再作上述計(jì)算和驗(yàn)算,直至滿足要求為止。2.2.2 設(shè)計(jì)計(jì)算簡況選用CPG系列滾珠絲杠副。A、 CPG系列滾珠絲杠副主要參數(shù)的確定:按預(yù)期壽命Ln及軸向載荷Fa進(jìn)行選擇: Ln=(Ca/Fa)106(轉(zhuǎn))11 21式中: Ca額定動載荷; 一般情況下Fa可以用平均軸向載荷Fm予以代替:Fm=(2Fmax+Fmin)/3 11 22式中: Fmax最大軸向載荷;Fmin最小軸向載荷。Fmax=mg+F11 23=609.8+4680=5268N Fmin=mg=609.8=588N 所以：Fm=(2Fmax+Fmin)/3=3078N 對于機(jī)車和精密機(jī)械通常取Ln=20106(轉(zhuǎn)) 11則:： Ca=(20)1/3Fm=2.71Fm11=8341.38N 24 計(jì)算出Ca,可通過查表得到對應(yīng)的滾珠絲杠副的尺寸,選取2505-4型號滾珠絲杠副,基本直徑為25mm,大徑位24.5mm,絲杠導(dǎo)程L0為5mm, 滾珠直徑為3.175mm, 滾珠列數(shù)為四列。B、對選用的滾珠絲杠副的參數(shù)進(jìn)行核算a、軸向壓縮載荷F:對各種支承條件下所支承的最大軸向載荷,是否會超過臨界載荷而失去穩(wěn)定性,造成穩(wěn)定失效,因此對保持絲杠不失去穩(wěn)定性的軸向壓縮載荷進(jìn)行驗(yàn)算。滾珠絲杠受壓力作用后在彈性范圍內(nèi)的臨界穩(wěn)定載荷Fc由下式計(jì)算:Fc=m(d0-db)4/Ls2 11 25式中:m為支承系數(shù);G-J形式:m=20104(N/mm2);d0為公稱直徑(mm);db為滾珠直徑(mm);Ls為絲杠軸的支承距離(mm)。所以: Fc=20104(25-3.175)4/5552 =1.47105 N則: Fc/F=1.47105/5268n 式中: n為許用穩(wěn)定安全系數(shù),當(dāng)絲杠垂直安置時n=2.5,水平安置時n=4; F為最大軸向壓縮載荷。由以上計(jì)算可知條件滿足。a、 極限轉(zhuǎn)速的計(jì)算: 為使絲杠副在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時不發(fā)生共振現(xiàn)象,應(yīng)對其極限轉(zhuǎn)速進(jìn)行核算。當(dāng)絲杠發(fā)生共振時的轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速,以Nc表示: Nc=121106(d0-db)K1/2/L2 11 26式中: d0為公稱直徑(mm); db為滾珠直徑(mm); K為支承結(jié)構(gòu)系數(shù), G-J形式: K=2.5。 極限轉(zhuǎn)速n應(yīng)滿足: n0.8 Nc11=0.81.36104=1.08104r/min 27 n0=v/(2) 11 28=4000/(2)=6.4102r/min 因?yàn)?n0n,所以條件滿足。b、滾珠絲杠副的預(yù)加負(fù)載:為了消除螺母與絲杠間的軸向間隙,提高滾珠絲杠副的剛度與定位精度,在絲杠和螺母間施加負(fù)載Fp,其預(yù)加負(fù)載的大小為:Fp= Ca/1011=834Nc、 臨界轉(zhuǎn)速的核算:絲杠的名義直徑：d0=25mm；nmax=vmax/L05=200r/min 29查參考文獻(xiàn)5圖5.7-91,支承為“固定-固定”支承長度L=1568mm, 查參考文獻(xiàn)5圖5.7-91, L與n的交線點(diǎn)在d0=25mm左側(cè),所以安全。d、 效率計(jì)算:查參考文獻(xiàn)：=tan/tan(+) 5 210 式中: 螺紋的螺旋升角,可參考文獻(xiàn)55.7-41表,取=3o3; 摩擦角, tan=0.0030.004。所以: =1345則: =tan3o3/ tan(3o3+1345)=93% e、 剛度檢驗(yàn):查參考文獻(xiàn):=100F/(EA)+50T/(GJc), 5m/m 211 式中: E彈性摸量,E=2.1102GPa;F工作負(fù)載, F=4680 N ; A滾珠絲杠橫截面積, A=/4（d0-db）2=（25-3.175）2=3.37cm2;db滾珠直徑(mm);G切變摸量，G=8.410GPa;Jc滾珠絲杠截面慣性矩，Jc=2.2710-7m4;代入公式211得： =10.3m/m查參考文獻(xiàn)5表5-10和表5-17，B級精度為40m/300mm，七級精度=15m，八級精度=30m，所以2005-5型絲杠的剛度是足夠的。由于選用滾珠絲杠的直徑為25mm,支承方式為G-J型，所以穩(wěn)定性不成問題。2.3同步帶的設(shè)計(jì)計(jì)算2.3.1 設(shè)計(jì)計(jì)算簡況A、根據(jù)同步帶傳動的工作條件確定傳動的設(shè)計(jì)功率:Pd=KPm4 212 K=1.41.5取K=1.6則代入公式212得： Pd=1.61.5=2.4KwB、確定帶的型號和節(jié)距，根據(jù)設(shè)計(jì)功率Pd和小帶輪轉(zhuǎn)速n1由同步帶選型圖中確定所需采用帶的型號和節(jié)距分別為L型，節(jié)距=9.525mm。同步帶選型圖選自美國同步帶傳動標(biāo)準(zhǔn)ANS11RMA IP-24-1983,如參考文獻(xiàn)4圖6-2所示。 C、選擇帶輪齒數(shù)Z1和Z2:根據(jù)型號及小帶輪轉(zhuǎn)速n1，查參考文獻(xiàn)4表6-1所列帶輪最小許用齒數(shù)，確定一帶輪齒數(shù)為：Z1=32，另一帶輪齒數(shù)為：Z2=132=32。D、帶輪節(jié)圓直徑： d1=TbZ1/4 213=9.52532/=97 d2=TbZ2/4 214=9.52532/=97 E、確定同步帶的節(jié)線長度帶的節(jié)線長度Lp可根據(jù)帶圍繞兩帶輪的周長計(jì)算得出：Lp=2Acos+(d1+d2)/2+(d1-d2)/3604 215 =2125cos0+97=554。58mm 圓整為554。式中：A為兩傳動輪的中心距；如參考文獻(xiàn)4圖6-3所示。F、計(jì)算同步帶齒數(shù)Zb： 金融頻道申請認(rèn)證！ 財(cái)富值雙倍 檢索優(yōu)先 專屬展現(xiàn) 同行交流 數(shù)控機(jī)床橫向進(jìn)給設(shè)計(jì).21、國內(nèi)外發(fā)展概況及現(xiàn)狀介紹從上世紀(jì)五十年代數(shù)控技術(shù)開始發(fā)展到1965年，數(shù)控裝置從最初的電子管元件、晶體管元件、集成電路到目前使用比較普遍的小型計(jì)算機(jī)和微處理器共經(jīng)歷了五代的發(fā)展。世界主要工業(yè)國家的數(shù)控機(jī)床己進(jìn)入了指生產(chǎn)階段。數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量，擁有量，數(shù)控化率都在急速上升。我國從1958看開始研究數(shù)控機(jī)械加工技術(shù)，60年代針對壁錐，非圓齒輪等復(fù)雜形狀的工件研制出了數(shù)控壁錐銑床，數(shù)控非圓齒輪插齒機(jī)等設(shè)備，保證了加工質(zhì)量，減少了廢品，提高了效率，取得了良好的效果。70年代針對航空工業(yè)等加工復(fù)雜形狀零件的急需，從1973年以來組織了數(shù)控機(jī)床攻關(guān)會戰(zhàn)，經(jīng)過三年努力，到1975年己研制出了40多個品種300多臺數(shù)控機(jī)床。經(jīng)過30年的努力，我國數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的研制也歷經(jīng)了第一代電子管靈敏控、第二代晶體管數(shù)控及第三代集成電路數(shù)控。從1975年到1979年，7年內(nèi)累計(jì)生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床4108臺（其中約3/4以上的數(shù)控線切割機(jī)床）。進(jìn)入80年代，我國重新重視發(fā)展數(shù)控技術(shù)，采取了暫從國外引進(jìn)控制機(jī)和伺服驅(qū)動系統(tǒng)，為國內(nèi)主機(jī)配套的方針。1981年，我國從日本FANVC公司引進(jìn)了FANVC3系列、5系列、7系列的數(shù)控系統(tǒng)和在直流伺服電機(jī)，直流主軸電機(jī)技術(shù)，并在北京機(jī)床研究所建立了數(shù)控設(shè)備廠。于1981年底開始驗(yàn)收投產(chǎn)，1982年生產(chǎn)約40套系統(tǒng)，1982年生產(chǎn)約100套系統(tǒng)，1985年生產(chǎn)約400套系統(tǒng)，伺服電機(jī)與主軸電機(jī)也配套生產(chǎn)。這些系統(tǒng)是外國70年代的水平，功能較全，可靠性能比較高，這樣就使機(jī)床行業(yè)發(fā)展數(shù)控機(jī)床有了可靠的基礎(chǔ)，使我國的主機(jī)品種與技術(shù)水平都有圈套的發(fā)展與提高。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控裝置有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的開環(huán)數(shù)控裝置、直流電機(jī)驅(qū)動的半閉環(huán)數(shù)控裝置和點(diǎn)位式經(jīng)濟(jì)型數(shù)控裝置三種。對于數(shù)控車床改造一般選用步電機(jī)驅(qū)動開環(huán)數(shù)控裝置。選擇時主要考慮以下性能：CPU類型、用戶容量、控制軸或聯(lián)動軸數(shù)、設(shè)定單位、插補(bǔ)類型、編程尺寸及編程標(biāo)準(zhǔn)，G、M、S、T、F功能、刀補(bǔ)功能、間隙補(bǔ)償功能及循環(huán)功能、顯示方式及顯示信息的形式。絕對編程、增量編程、程序輸入方式以及報(bào)警、診斷等。根據(jù)需要選擇相應(yīng)的性能。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動單元的性能參數(shù)：步進(jìn)電機(jī)性能參數(shù)及安裝尺寸，控制箱與電機(jī)的接線型式。系統(tǒng)的快速度給速度、空載起動頻率，靜態(tài)轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)升頻降頻時間，起動矩頻特性、起動慣頻特性、運(yùn)行矩頻特性。驅(qū)動電路的型式：高低壓驅(qū)動電路、斬波驅(qū)動電路、調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動電路、細(xì)分驅(qū)動電路、電流檢測型功率放大電路等。不同的電路型式、其工作性能不同，根據(jù)加工需要合理選擇。刀架控制與驅(qū)動系統(tǒng)主要考慮刀架型式，如四位或八位電動刀架，或轉(zhuǎn)塔六位刀架。定位精度及重復(fù)定位精度，換刀時間、刀具選擇時刀架的轉(zhuǎn)向、夾緊力。刀桿尺寸及裝夾刀具結(jié)構(gòu)型式等性能參數(shù)。我國己有少數(shù)產(chǎn)品開始進(jìn)入國際市場，還有幾種合作生產(chǎn)的數(shù)機(jī)床返銷國外。目前，我國除了能獨(dú)立地設(shè)計(jì)與生產(chǎn) 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書20043常規(guī)的數(shù)控機(jī)床外，還能生產(chǎn)五坐標(biāo)數(shù)控銑床，加工中心以及柔性制造系統(tǒng)，如北京機(jī)床研究所開發(fā)研制的JCS-FMC=1，JCS=FMC-2柔性加工單元，XH715型立式加工中心，民明機(jī)床古物THK4680型全閉環(huán)精密加工中心，沈陽中捷友誼廠的TK66100臥式銑削加工中心，青海第一機(jī)床廠的XH754臥式加工中心等。這一切都說明，我國的機(jī)床數(shù)控技術(shù)進(jìn)入新的發(fā)展時期，預(yù)計(jì)在不遠(yuǎn)的將來會趕上或超過世界先進(jìn)國家水平。 數(shù)控機(jī)床橫向進(jìn)給設(shè)計(jì).42總體方案論證21選擇動力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控機(jī)床動力系統(tǒng)可分為三類1步進(jìn)電機(jī)式采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動與定位，是開環(huán)系統(tǒng)，同時限于造價，不再采用其它措施補(bǔ)償位置誤差。由于目前功率步進(jìn)電機(jī)力矩還不太大，所以機(jī)床的空選種速度較低，一般用于半精加工。這種系統(tǒng)具有2-3種插補(bǔ)功能，通過軟件控制接口，可加工錐面，螺紋，簡單外形的曲面等十分靈活。由于性價比較恰當(dāng)，一般中小型企業(yè)在技術(shù)力量和財(cái)力上都比較容易實(shí)現(xiàn)，因此在全國較容易推廣，普及。2交流點(diǎn)位式采用交流電機(jī)變頻驅(qū)動，用光柵數(shù)字點(diǎn)位控制，與步進(jìn)電機(jī)相比，提高了定位精度。光柵分辨率可達(dá)0.001mm，重復(fù)定位精度為0.005mm，所以加工精度較高。由于采用交流電機(jī)驅(qū)動，功率大，可進(jìn)行大切屑量加工零件加工中，效果尤為顯著。目前，交流點(diǎn)式系統(tǒng)只能加工柱面，不能加工曲面和螺紋功能上有限，而且成本高，使性能價格比相對下降，一般用于大企業(yè)或?qū)I(yè)化工廠使用，國內(nèi)用的很少。3半閉環(huán)連續(xù)控制式采用直流伺服電機(jī)驅(qū)動，以脈沖編碼器檢測位置，實(shí)現(xiàn)半閉環(huán)連續(xù)控制。由于采用高性能直流伺服電機(jī)驅(qū)動，扭矩大，速度高，過載能力強(qiáng)，可進(jìn)行強(qiáng)力切削。當(dāng)絲杠螺在6mm左右時，快速可達(dá)89m/min，且不丟步，效率高。該系統(tǒng)功能齊全，還帶有可編程序控制器，使強(qiáng)電計(jì)大大簡化。以上三種驅(qū)動方式而言，各有利弊。經(jīng)過比較選擇直流伺服電機(jī)驅(qū)動因?yàn)樗俣雀?，過載能力強(qiáng)，且擁有可編程序控制器，易學(xué)易用，在機(jī)床伺服控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)人微言輕執(zhí)行單元，具有控制方便可靠，價格低，且適合于開環(huán)控制等特點(diǎn)，因此在簡易數(shù)控機(jī)床中得到廣泛的應(yīng)用。但由于步進(jìn)電機(jī)步距角、功率較小，存在振蕩等弱點(diǎn)的限制，在高精大功率應(yīng)用場合并不很合適，故考慮采用伺服電機(jī)控制。2.2選擇傳動裝置數(shù)控機(jī)床半閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)中伺服電動機(jī)經(jīng)齒輪副（或同步齒形帶副），滾珠 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書20045絲杠拖動工作臺。反饋裝置與電動機(jī)相聯(lián)，發(fā)出反饋信號（亦可把反饋裝置裝在絲杠的端部）；伺服電機(jī)可直接與絲杠聯(lián)接數(shù)控機(jī)床的傳動裝置是將電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)楣ぷ髋_的直線運(yùn)動的整個機(jī)械傳動鏈及其附屬結(jié)構(gòu)。包括齒輪減速機(jī)，絲杠螺母副，導(dǎo)軌、工作臺等。在數(shù)控機(jī)床數(shù)字調(diào)節(jié)技術(shù)儀式，傳動裝置是伺服系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)，因此，數(shù)控機(jī)床的傳動裝置與普通機(jī)床中傳動裝置上有重要差別，故它的設(shè)計(jì)與通機(jī)床傳動裝置的設(shè)計(jì)不同。數(shù)控機(jī)床傳動裝置的設(shè)計(jì)要求除了有較高的定位精度外，還應(yīng)具有良好的動態(tài)響應(yīng)特性，即系統(tǒng)跟蹤指令信號的響應(yīng)要快，穩(wěn)定性要好，為確保數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)