橫向進(jìn)給計(jì)算

1、該次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我很有幸分在“數(shù)控車(chē)床小組”我所設(shè)計(jì)的課題為“數(shù)控車(chē)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(chē)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(dòng)進(jìn)給裝置以使其能夠可靠地運(yùn)行。而且通過(guò)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(duì)今后的學(xué)習(xí)和工作也有一定程度上的幫助。信息時(shí)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(chǎng)新技術(shù)革命沖擊下，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

2、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(dòng)力設(shè)備相結(jié)合，促使機(jī)械工業(yè)開(kāi)始了一場(chǎng)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(guó)家的機(jī)電一體化產(chǎn)品層出不窮。機(jī)床、汽車(chē)、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(mén)類(lèi)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(lái)越受關(guān)注，它在改善人民生活

3、、提高工作效率、節(jié)約能源、降低材料消耗、增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)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(shí)，運(yùn)動(dòng)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(guó)內(nèi)外各個(gè)廠家相繼推出運(yùn)動(dòng)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(dòng)技術(shù)（FullClosedACServo）、直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)（LinearMotDriving）、可編程序計(jì)算機(jī)控制器（ProgrammableComputerController，PCC）和運(yùn)動(dòng)控制卡（

4、MotionControllingBoard）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(cè)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(lái)工廠自動(dòng)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

5、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(wèn)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(chē)床主要用于對(duì)中小型軸類(lèi)、盤(pán)類(lèi)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(dòng)，并具備在換刀點(diǎn)自動(dòng)改變四個(gè)刀位完成選擇刀具；冷卻泵、潤(rùn)滑泵的啟停；加工螺紋時(shí)，應(yīng)保證主軸

6、轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架移動(dòng)一個(gè)被加工螺紋的螺距或?qū)С?。?shù)控車(chē)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(dòng)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠螺母副機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)刀架的運(yùn)動(dòng)。根據(jù)GBT164621996《數(shù)控臥式車(chē)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(shí)其重復(fù)定位精度X軸0.007mmZ軸0.020mm反向偏差X軸為0.006mmZ軸為0.012mm定位精度X軸為0.016

7、mmZ軸為0.050mm?？梢钥闯鲞M(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(dòng)、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(duì)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(dòng)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(zhǎng)度短，并且采用降速傳動(dòng)，使得折算在X軸電機(jī)上的轉(zhuǎn)動(dòng)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

8、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(gè)方面，從設(shè)計(jì)上解決。在數(shù)控車(chē)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(dòng)質(zhì)量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等特點(diǎn)分當(dāng)需手動(dòng)進(jìn)給時(shí)滾花手柄2的開(kāi)口槽就插到滾珠絲杠的固定銷(xiāo)46中將螺釘45緊到手柄2的相應(yīng)圓槽中這樣轉(zhuǎn)動(dòng)滾花手柄2就可帶動(dòng)滾珠絲杠實(shí)現(xiàn)手動(dòng)進(jìn)給。當(dāng)不用手動(dòng)進(jìn)給時(shí)松開(kāi)螺釘45將滾花手柄2出使開(kāi)口槽與滾珠絲杠的固定銷(xiāo)分開(kāi)再將螺釘45緊到手柄2的相應(yīng)圓槽中

9、此時(shí)手柄2與滾珠絲杠脫開(kāi)了。在方案一中由于在機(jī)動(dòng)進(jìn)給時(shí)套8仍在轉(zhuǎn)動(dòng)不安全。用內(nèi)六角扳手時(shí)在作螺紋的反向運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)使內(nèi)六角螺釘松動(dòng)而不能使手動(dòng)進(jìn)給可靠進(jìn)行。在方案二中在機(jī)動(dòng)進(jìn)給時(shí)滾花手柄不再轉(zhuǎn)動(dòng)使車(chē)床的安全可靠性得以加強(qiáng)。同時(shí)這樣做也使得在車(chē)床檢驗(yàn)后的工作過(guò)程中不至于被他人轉(zhuǎn)動(dòng)手柄而破壞現(xiàn)場(chǎng)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

10、傳動(dòng)代替方案一中的連接套其益處在參考文獻(xiàn)［4］106107頁(yè)中可以見(jiàn)到這里就不再重復(fù)了。1.2總體設(shè)計(jì)方案的確定總體設(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(chē)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(dòng)進(jìn)給也可以進(jìn)行手動(dòng)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(dòng)經(jīng)同步齒形帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控車(chē)床的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。刀架采用LD1型列電動(dòng)刀架。2橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)

11、算橫向進(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(dòng)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已知條件已知條件(1)、床身上最大回轉(zhuǎn)直徑:400mm；(2)、加工最大工件長(zhǎng)度:1000mm；(3)、快移速度:X軸4mminZ軸8mmin；(4)、定位精度:X軸0.035mmZ軸0.04mm；(5)