MVA加工中心X轴向进给系统设计方案.docx
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MVA加工中心X轴向进给系统设计方案
封面
作者:
PanHongliang
仅供个人学习
Xxx大学
2009届毕业设计
MVA6040教育型加工中心X轴向进给系统设计
论文作者姓名:
所在院系:
机电工程学院
所学专业:
机械制造及其自动化
指导老师:
论文完成时间:
2009年5月11日
目录
内容摘要……………………………………………………………………………………1
关键词………………………………………………………………………………………1
Abstract……………………………………………………………………………………1
Keyword……………………………………………………………………………………1
1、引言……………………………………………………………………………………2
1.1课题的背景……………………………………………………………………2
1.2本论文课题的目的和意义……………………………………………………3
1.3本论文所做的主要工作………………………………………………………3
2、对进给系统的要求及各部件的了解……………………………………………………4
2.1对加工中心进给系统的整体要求……………………………………………4
2.2对丝杠的要求及认识…………………………………………………………4
2.3对机床导轨的要求及认识……………………………………………………7
2.4对支撑部分的认识及要求………………………………………………8
2.5对伺服系统的要求……………………………………………………………9
3、进给系统方案的确定………………………………………………………………10
3.1确定系统方案………………………………………………………………10
4、滚珠丝杠螺母副的设计计算与防护………………………………………………11
4.1精度的确定…………………………………………………………………11
4.2疲劳强度的计算………………………………………………………………12
4.3传动效率………………………………………………………………………13
4.4支撑跨局的计算………………………………………………………………13
4.5稳定性验算……………………………………………………………………14
4.6临界转速的校核………………………………………………………………14
4.7滚珠丝杠副的Dn值…………………………………………………………15
4.8预拉伸计算……………………………………………………………………15
4.9刚度验算………………………………………………………………………16
4.10防护与密封……………………………………………………………………17
4.11滚珠丝杠螺母副设计使用中应注意的问题…………………………………17
5、伺服电机………………………………………………………………………………18
5.1伺服电机的原理………………………………………………………………18
5.2伺服电机与步进电机的比较…………………………………………………19
5.3最大切削负载荷转距…………………………………………………………21
5.4惯量匹配及计算负载惯量……………………………………………………22
5.5空载加速转距…………………………………………………………………23
5.6机械转动装置刚度计算………………………………………………………24
5.7伺服刚度计算…………………………………………………………………25
5.8最大压区误差…………………………………………………………………25
结论………………………………………………………………………………………26
致谢………………………………………………………………………………………27
参考文献…………………………………………………………………………………28
内容摘要:
本设计结合当今加工中心的发展,采用模块化的设计方法,结合现代机床动力学的原理,对MA6040教育型加工中心X轴向进给系统进行了详细的分析,提出了半闭环数控伺服进给系统中各种影响加工中心性能发挥的各种因素并提出了解决的方法。
并且重点确保伺服系统能够实现转矩、速度和位置的精确控制,实现控制系统的目标定位精度为0.012/300mm。
作为数控系统与机床本体的“桥梁”,伺服技术直接影响零件加工的质量、生产率及工作可靠性等技术指标。
若要求加工工件表面有较好的光洁度,则要求机床运动平稳,特别是在高速换向时的加减速控制,机床运动部件要有较高的运动精度和较小的惯性。
目前伺服技术的发展形势比较乐观,交流驱动取代了直流驱动、数字控制取代了模拟控制,产生了交流数字驱动系统。
同时DSP的推广和应用使伺服系统的计算速度进一步提高,采样时间减少、调试方便、柔性增强。
关键词:
伺服系统;模块化;伺服电机
Abstract:
Thedesignofthedevelopmentoftoday'smachiningcenters,modulardesignmethod,combinedwiththeprinciplesofmodernmachinetooldynamics,theMA6040educationtypeXaxismachiningcenter-feedsystemforadetailedanalysisofthesemi-closed-loopdigitalservo-feedtothesystemaffectingtheperformanceofmachiningcentersandavarietyoffactorsplayasolution.Andfocustoensurethattheservosystemtoachievetorque,speedandprecisepositioncontrol,controlsystemtoachievethegoalofpositioningaccuracyfor0.012/300mm.
CNCmachinetoolsasabodywiththe"bridge",servoprocessingtechnologydirectlyaffectsthequalityofparts,productivityandreliabilityoftechnicalindicators.Iftherequestprocessinghasagoodsurfacefinish,theyarerequiredtomachineasmoothmovement,especiallyinthehigh-speedfortheaccelerationanddecelerationcontrolwhenthemachinemovingpartstohavehigheraccuracyandlessmovementofinertia.Servotechnologyiscurrentlymoreoptimisticaboutthesituation,replacetheACDriveDCDrive,DigitalControlreplacestheanalogcontrol,resultingintheexchangeofdigitaldrivesystem.Atthesametime,thepromotionandapplicationofDSPservosystemsothatfurtherenhancethecomputingspeed,toreducesamplingtime,debuggingconvenience,enhancedflexibility.
Keyword:
Servosystem。
modular。
servomotor
1引言
1.1课题的背景
随着计算机技术和控制理论的应用和发展,机械加工工艺设备技术水平有了迅猛的发展。
数控技术是机械加工技术、计算机技术、自动控制技术及精密检测技术等多学科紧密结合的新技术。
它可以保证产品达到极高的加工精度和稳定的加工质量,操作过程易于实现自动化,生产效率高,生产准备周期短,可以节省大量专用工艺设备,特别是在适应机械产品迅速更新换代、小批量、多品种生产方面,各类数控设备、加工中心、柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS),以及计算机集成制造系统(CIMS)是数控技术发展的必然趋势。
运动部件的定位误差和进给速度直接影响到机床的加工精度和切削效率,因此它们是评定数控机床性能最重要的两个指标。
研制高速高精度化数控机床是机械制造业发展的必然要求。
机床运动部件(工作台、刀具等)的运动是由数控伺服系统来控制,其运行速度和位置精度的提高依赖于数控系统性能的提升。
数控进给伺服装置作为数控系统的主要运动部件,其重要性是显而易见的。
如果说数控系统决定了数控机床的性能和可靠性,那么数控进给伺服装置就决定了数控机床的加工精度和质量。
因此,数控进给伺服装置的研发是研究数控系统的关键和主要内容。
数控机床伺服系统是已机床移动部件的位置和速度为控制量的自动控制系统,又称随动系统、拖动系统或伺服机构。
在数控机床上,伺服驱动系统接受来自插补装置或插补软件生成的进给脉冲指令,经过一定的信号变换及电压、功率放大,将其转化为机床工作台相对于切削刀具的运动。
伺服系统是数控装置和机床的联系环节,是实现切削刀具与工件间运动的进给驱动和执行机构,是数控机床的“四肢”。
伺服系统的性能在很大程度上决定了数控机床的性能。
例如,数控机床的最高移动速度、跟踪精度、定位精度等重要指标均取决于伺服系统的动态和静态性能。
因此,研究与开发高性能的伺服系统一直是现代数控机床的关键技术之一。
数控机床的伺服驱动系统按进给驱动和主轴驱动可分为:
进给伺服系统和主轴伺服系统;数控机床的进给伺服系统分为纵向和横向两种,我们这次的论文题目是X方向进给系统设计。
1.2本论文课题的目的和意义
本课题通过对教育型加工中心X方向进给系统的设计,系统阐述了目前在数控机床上广泛采用的半闭环控制系统的设计过程,并努力采用各种方法提高和保证设计要求的定位精度及机床稳定性等。
同时为其它同类数控机床产品定位精度保证和误差补偿提供了借鉴,并为数控机床生产企业解决生产技术难题.同时作为经济型数控机床普遍采用的一种形式对其进行设计在经济型数控机车日益普及的今天更加拥有现实意义。
总之,高速度精密化是数控技术未来的发展方向。
但改进经济型数控加工中心进给系统的设计相对于单纯改用更加高级、精密的数控伺服系统来保证日益精密的零件加工精度,是一条经济合理而又可行的途径。
因此,针对本工程的研究具有重要意义。
1.3本论文所做的主要工作
本课题针对数控进给伺服系统,通过对轴承的固定与夹紧方式、滚珠丝杠螺母副的设计与计算误差补偿措施,使该系统达到了设计的要求,在理论上已经基本解决了研究的数控进给伺服系统—X方向进给系统的设计问题。
在完成本课题期间主要工作有以下几个方面:
(1)机械传动结构的设计、零部件选择
绘出X方向进给系统装配图及零件图;计算并选择了滚珠丝杠螺母副,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。
(2)伺服电动机的选择和校核
在各种伺
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- 关 键 词:
- MVA 加工 中心 轴向 进给 系统 设计方案