机床进给系统设计.ppt
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机床进给系统设计.ppt
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机床进给系统设计主要内容n进给系统组成分类,设计要求与特点n进给系统传动精度n伺服进给传动系统设计n滚珠丝杠副设计n伺服系统降速传动设计进给系统分类及组成进给系统根据机床的类型、传动精度、运动平稳性和生产率等要求的不同n机械传动动力源变速机构换向机构运动分配机构过载保险机构运动转换机构快速传动机构n液压传动n电气传动进给系统设计要求n足够的静刚度和动刚度n良好的快速响应性,低速运动不爬行n良好的抗振性n足够宽的调速范围n较高的传动精度和定位精度n机构简单、加工工艺性好进给系统设计特点n速度低,功耗小,恒转矩传动n计算转速n变速系统设计原则传动副“前少后多”降速“前快后慢”传动线“前疏后密”n进给系统变速范围n采用传动间隙消除机构n快速空程传动进给传动系统传动精度n传动精度是指机床内联系传动链两端件之间相对运动的准确性。
误差来源误差传递规律提高传动精度措施和内联系传动链设计原则n缩短传动链n合理分配传动副的传动比n合理选择传动件n合理确定各传动副精度n采用校正装置数控机床的伺服进给系统n按有无检测反馈装置分为:
开环系统、闭环系统、半闭环系统数控装置步进电机*工作台位置比较器速度控制电路*工作台伺服电动机速度反馈位置反馈位置比较器速度控制电路*工作台伺服电动机速度反馈位置反馈n进给伺服系统动力源类型和特点n步进电动机n直流伺服电动机n交流伺服电动机n直线伺服电动机伺服电动机的选择n伺服电动机的主参数是功率,选择时不是按功率而是根据以下指标最大切削负载转矩不得超过电动机的额定转矩电动机的转子惯量JM应与折算到电机轴上负载等效惯量JeL匹配快移时的加速性能加减速区断续工作区连续工作区额定转矩最大转矩转矩(N*m)进给伺服系统传动机构n传动类型齿轮齿条传动同步带传动丝杠传动n设计要求灵敏度稳定性精度提高刚度、降低惯量提高刚度、降低惯量减小摩擦,减小间隙减小摩擦,减小间隙滚珠丝杠副设计n工作原理、特点及分类摩擦损失小,传动效率高运动平稳,摩擦阻力小可以预紧,丝杠螺母之间进行消隙或预紧,定位精度高、轴向刚度大运动可逆不能自锁滚珠丝杠副设计n工作原理、特点及分类p截面形状p滚珠循环方式p消除轴向间隙、调整预紧力方式滚珠丝杠副设计轴向间隙调整方法n双螺母垫片式预紧根据根据垫片厚度不同分成两种形式,当片厚度不同分成两种形式,当垫片厚度片厚度较厚厚时即即产生生“预拉拉应力力”,而当,而当垫片厚度片厚度较薄薄时即即产生生“预压应力力”以消除以消除轴向向间隙。
隙。
滚珠丝杠副设计轴向间隙调整方法n双螺母螺纹式预紧滚珠丝杠副设计轴向间隙调整方法n双螺母齿差式预紧滚珠丝杠副设计轴向间隙调整方法n单螺母变导程式预紧变导程法原理如程法原理如图所示,所示,仅仅是在螺母中部将其是在螺母中部将其导程程增加一个增加一个预压量量,以达到,以达到预紧的目的。
的目的。
滚珠丝杠副设计n滚珠丝杠副主要尺寸、精度与标注方法d0-公称直径,d1-丝杠公称直径,d2-丝杠螺纹底径Ph-公称直径,D1-螺母螺纹内径,D2-螺母螺纹底径Dw-滚珠直径,e-滚道圆弧偏心距,Rr-螺母滚道圆弧半径,Rs-螺纹滚道圆弧半径,a-接触角滚珠丝杠副设计n主要尺寸主要尺寸标称直径、导程、螺旋升角等。
标称直径、导程、螺旋升角等。
n精度等级精度等级根据根据JB316.2-91滚珠丝杠副精度滚珠丝杠副精度标准规定分为标准规定分为5个等个等级:
级:
1、2、3、4、5级(有的参考书称级(有的参考书称7个等级,另外有个等级,另外有7、10级),级),1级最高,级最高,5级最低。
一般动力传动选级最低。
一般动力传动选4、5级。
数控机床、精密机械级。
数控机床、精密机械或仪器选或仪器选1、2、3级。
级。
n标注方法标注方法滚珠丝杠副设计n滚珠丝杠副主要支撑方式n一端固定、另一端自由n一端固定、另一端简支n两端固定n两端固定、多轴承支撑滚珠丝杠副设计n滚珠丝杠副主要支撑方式n一端固定、另一端自由n一端固定、另一端简支n两端固定n两端固定、多轴承支撑滚珠丝杠副设计n滚珠丝杠副主要支撑方式n一端固定、另一端自由n一端固定、另一端简支n两端固定n两端固定、多轴承支撑补偿热膨胀,减小自重造成的下垂,两端固定支撑需进行预拉伸处理。
n滚珠丝杠的预拉伸确定丝杠预拉伸量应考虑的因素预拉伸力应大于最大工作载荷的0.35倍丝杠的预拉伸量应能补偿丝杠的热变型滚珠丝杠的设计计算滚珠丝杠的载荷计算(动载荷Cam与静载荷Coa)n工作载荷Fn最小载荷Fminn最大载荷Fmaxn当量载荷Fm=(2Fmax+Fmin)/3n滚珠丝杠当量动载荷Cam=Fmfw/fafkL=60nT/106n滚珠丝杠当量静载荷Coa=SFmax滚珠丝杠副主要技术参数的确定n滚珠丝杠的导程Ph=1000Vmax/nmaxn当量载荷与当量转速n额定动载荷CaCamn滚珠丝杠名义直径D0n螺母及支撑轴承选择n稳定性计算n刚度验算n导程精度验算伺服系统降速传动设计n降速传动比的计算开环系统i=Ph/360n脉冲当量,mm/pn步进电机步距角闭环和半闭环i=vmax/nmaxPhnvmax工作台最大进给速度mm/minnnmax电动机额定转速,r/minn消除齿轮传动间隙的措施刚性调整法n偏心轴套调整法n齿轮轴间垫片调整法n双片斜齿轮轴间垫片调整法图2.26轴向垫片法1齿轮2齿轮3垫片图2.25偏心套法1电动机2偏心套以上三种方法的特点是结构简单,能传递较大转矩,传动刚度较好,但齿侧间隙调整后不能自动补偿.柔性调整法n双片直齿轮弹簧力错齿调整法n双片斜齿轮轴向压簧调整法柔性调整法n轴向压簧调整法n周向压簧调整法图2.30锥齿轮轴向压簧调整法1、2锥齿3压簧4螺母5传动轴图2.31锥齿轮周向弹簧调整法1、2锥齿轮3镶块4弹簧5螺钉6凸爪齿轮齿条加载调整法n径向加载调整法n轴向加载调整法重点掌握n进给系统组成分类,设计要求与特点n进给系统传动精度n伺服进给传动系统设计n滚珠丝杠副设计间隙调整方法一般参数计算方法n伺服进给系统降速传动比设计负载性质负载性质无冲击平稳运转无冲击平稳运转一般运转一般运转有冲击与振动运动有冲击与振动运动fw11.21.21.51.52.0精度等级精度等级1、2、34、5710fa1.00.90.80.7可靠度可靠度909596979899fk1.000.620.530.440.330.21预加载荷类型预加载荷类型轻预载轻预载中预载中预载重预载重预载fe6.74.53.4负载性质系数精度系数可靠性系数预加负载系数
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