經濟型數(shù)控車床進給伺服系統(tǒng)設計
經濟型數(shù)控車床進給伺服系統(tǒng)設計,經濟型,數(shù)控車床,進給,伺服系統(tǒng),設計
第 三 章 機 械 部 分 設 計第三章 機 械 部 分 設 計縱向進給系統(tǒng)的設計與計算1、縱向進給系統(tǒng)的設計 經濟型數(shù)控車床的改造一般是步進電機經減速驅動絲杠,螺母固定在溜板箱上,帶動刀架左右移動。步進電機的布置,可放在絲杠的任一端。對車床改造來說外觀不必項產品設計要求的那么高,而從改造方便,使用方面來考慮。一般都把步進電機放在縱向絲杠的右端。2、縱向進給系統(tǒng)的設計計算,已知條件:加工最大直徑:在床面上 400mm 在床鞍上: 210mm 最大加工長度: 1000mm 溜板及刀架重力: 縱向 800N 刀架快速速度: 縱向 2.4 mm/min 最大進給速度: 縱向 0.6mm/min 主電機功率 7.5kw啟動加速時間 30ms機床定位精度 0.015mm此機床進給伺服系統(tǒng)脈沖當量選擇:根據機床精度要求確定脈沖當量,縱向:0.01mm/step, 橫向:0.005 mm/step (半徑)3.1計算切削力縱車外圓主切削力F(N)按經驗公式估算:F=0.67D=0.67400=5360 車窗創(chuàng)身上加工最大直徑,單位為mm按切削力各分力比例:F:F:F=1:0.25:0.4F=53600.25=1340 F=53600.4=2144F走刀方向的切削分力(N);F垂直走刀方向的切削分力(N)。3.2滾珠絲杠螺母副的計算和選型滾珠絲杠副傳動低效率高,摩擦損失小;啟動力矩小,運動平穩(wěn),無爬行現(xiàn)象,傳動精度高,同步性好,磨損小,使用壽命長,精度保持型好等優(yōu)點。在經濟型數(shù)控機床的進給系統(tǒng)中,廣泛采用滾珠絲杠副傳動機構來實現(xiàn)精密進給運動??v向進給絲杠設計如下:1.計算進給率引力F(N)縱向進給為綜合性導軌F=K+f(+G) =1.151340+0.16(5360+800)=2530(N) 式中 K-考慮顛復力矩影響的實驗系數(shù),綜合導軌為1.15; f-滑動導軌摩擦系數(shù):0.150.18 G-溜板及刀架重力 :800N2.計算最大動負載c c=f F L= n=-滾珠絲杠導程,初選為6mm;最大切削力下的進給速度,可取最高進給速度的,此處為0.6m/min;T使用壽命,按15000h;運轉系數(shù),按一般運轉取 =1.21.5;L壽命,以轉為1單位。n=50r/minL=45c=fF=10798.7N3、滾珠絲杠螺母副的選型查閱系列外循環(huán)滾珠絲杠副系列尺寸,可選用 4006外循環(huán)螺紋調整預緊的雙螺母滾珠絲杠,1列2.5圈,其額定動負載為16400N。等級精度選為3級。4、傳動效率計算 式中螺旋升角 摩擦角取10 滾動摩擦系數(shù)0.0030.0045、剛度驗算 (1)先畫出此縱向進給滾珠絲杠支撐方式草圖。最大牽引力為2530N。支撐間距L=1500mm絲杠螺母及軸承均進行預緊,預緊力為最大軸向負荷的1/3。查滾珠絲杠軸向拉伸壓縮變形圖,根據P=2530N,D=40mm,查出=1.310 =L=1.3101500=1.9510(mm)由于兩端采用推力球軸承,且絲杠又進行了與拉伸,故其拉壓剛度可以提高4倍,其實際變形量(mm)為= =1.9510=0.487510(mm)(2)滾珠絲杠與螺紋滾道之間接觸變形 查w系列2.5圈1列滾珠絲杠副滾珠和螺紋滾道接觸變形圖,得變形量,因進行了預緊 =6.4=3.2m(3)支撐滾珠絲杠的軸承的軸向接觸變形采用51106型推力球軸承,d=30mm,滾動體直徑d=8mm,滾動體數(shù)量z=8=0.0024=0.0024=0.012公式中F單位未kgf因施加預緊力,故=0.006根據以上計算: =+=0.0045+0.0032+0.006=0.0137mm定位精度6穩(wěn)定性校核滾珠絲杠兩端推力球軸承,不會產生失穩(wěn)現(xiàn)象,不需作穩(wěn)定性校核。名 稱符 號wL4006螺 紋 滾 道公稱直徑d40導程L6接觸角2鋼球直徑d3.969滾道法面直徑RR=0.52 d2.064偏心距ee=(R-)sin0.056螺紋升角=arctg2螺 桿螺桿外徑dd=d-(0.20.5) d39螺桿內經dd= d+2e-2R35.984螺桿接觸直徑dd= d- dcos36.0355螺 母螺母螺紋直徑DD= d-2e+2R44.016螺母內經DD1= d+(0.20.5) d40.79383.3齒輪傳動比計算在伺服系統(tǒng)中起間隙主要來自驅動機構中的傳動鏈,它主要有組成傳動鏈的齒輪、絲杠螺母副以及支撐用的軸承制織造與裝配誤差所產生。絲杠螺母副采用雙螺母預進來消除部分間隙,齒輪傳動采用雙片齒輪傳動來消除間隙。1、縱向進給齒輪箱傳動比計算已確定縱向進給脈沖當量=0.01mm/step,滾珠絲杠導程L=6mm,初選步進電動機步距角0.75??捎嬎愠鰝鲃颖萯: i=0.82、可選定齒輪齒數(shù)為: i= z=32 ,=40或z=20 ,=25齒輪參數(shù)表:齒數(shù)32402025齒頂圓直徑68844454分度圓直徑64804050齒根圓直徑59753545齒寬12121212經過綜合考慮,選第一組數(shù)據。3.4步進電機的計算和選型步進電機的選擇原則:首先必須保證步進電機的輸出轉矩大于負載轉矩。所以應先計算機械系統(tǒng)的負載轉矩,并使所選電機的輸出轉矩有一定余量,以保證可靠運行。其次應使步進電機的步矩角與機械系統(tǒng)匹配,已得到機床所需的脈沖當量。最后應使被選電機能與機械系統(tǒng)的負載慣量及機床要球的啟動頻率相匹配,并有一定余量,還應使其最高工作頻率能滿足機床移動部件快速移動的要求1 等效轉動慣量傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總的傳動慣量J (kg.cm) 可由下列計算:J=+()(+)+式中 -步進電機轉子轉動慣量 (kg.cm); 、-齒輪z,的轉動慣量 (kg.cm); -滾珠絲杠轉動慣量 (kg.cm)。參考同類型機床,初選反映式步進電機150BF,其轉子轉動慣量=10 kg.cm =0.7810=2.62 kg.cm=6.39 kg.cm=29.952 kg.cmG=800N 代入上式 J=+()(+)+ =10+2.62+(6.39+29.952)+ =36.355 kg.cm考慮步進電機與傳動系統(tǒng)慣量匹配問題, / J=10/36.355=0.275基本滿足慣量匹配的要求。2 電機力矩計算機床在不同的工況下,其所需轉距不同,下面分別按各階段計算:(1) 快速空載起動力矩在快速空載起動階段,加速力矩占的比例較大,具體計算公式如下:M=+=將前面的數(shù)據代入,式中各符號意義同前。=500r/min起動加速時間=30ms=30.66=534.85N.cm折核算到電機軸上的摩擦力矩:當=0.8,f=0.16時=94N.cm附加摩擦力矩 =805.30.19=153N.cm -滾珠絲杠預加負荷,一般取 -滾珠絲杠未預緊時的傳動效率,一般取0.9上述三項合計: M=+ =634.5+94+153=881.5(2)快速移動時所需力矩=+=94+153=247N.cm(3)最大切削負載時所需力矩=+=+ =94+153+127.96=374.96N.cm從上面計算可以看出,M、三種工況下,以快速空載起動所需力矩最大,以西向作為初選步進電動機的依據。由步進電動機起動轉矩與最大靜轉矩關系查出當步進電機為五相十拍時,=0.951 最大靜轉矩=/=782/0.951=822.3N.cm按此最大靜轉矩從表國產BF反應式步進電機技術數(shù)據查出150BF的最大靜轉矩=13.72N.cm,大于所需最大靜轉矩??勺鳛槌踹x型號,但必須進一步考核步進電機起動矩頻特性和運行矩頻特性。3計算步進電機空載起動頻率和切削時的工作頻率=4000HZ=1000HZ查出150BF002型步進電機的最高起動頻率為2800HZ,運行頻率為8000HZ,在從圖起動頻矩頻率特性看出,當步進電機起動時,=2500HZ時,M=100N.cm,遠遠不能滿足此機床所要求的空載起動力矩822.3N.cm,直接使用 則會產生時步現(xiàn)象,所以必須采用升降速控制(用軟件控制),將起動頻率降到1000HZ,起動力矩可增高到588.4N.cm,然后在電路上采用高低壓驅動電路,還可將步進電機輸出力矩擴大一倍左右。- 15 -
收藏
編號:2681842
類型:共享資源
大小:1.21MB
格式:RAR
上傳時間:
15
積分
- 關 鍵 詞:
-
經濟型
數(shù)控車床
進給
伺服系統(tǒng)
設計
- 資源描述:
-
經濟型數(shù)控車床進給伺服系統(tǒng)設計,經濟型,數(shù)控車床,進給,伺服系統(tǒng),設計
展開閱讀全文
- 溫馨提示:
1: 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
裝配圖網所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。