机床进给系统设计.ppt

负载性质 无冲击平稳运转 一般运转 有冲击与振动运动 fw 1—1.2 1.2—1.5 1.5—2.0 精度等级 1、2、3 4、5 7 10 fa 1.0 0.9 0.8 0.7 可靠度 ≤90 95 96 97 98 99 fk 1.00 0.62 0.53 0.44 0.33 0.21 预加载荷类型 轻预载 中预载 重预载 fe 6.7 4.5 3.4 负载性质系数 精度系数 可靠性系数 预加负载系数 * 机床进给系统设计 主要内容 进给系统组成分类，设计要求与特点 进给系统传动精度 伺服进给传动系统设计 滚珠丝杠副设计 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 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 液压传动 电气传动 进给系统设计要求 足够的静刚度和动刚度 良好的快速响应性，低速运动不爬行 良好的抗振性 足够宽的调速范围 较高的传动精度和定位精度 机构简单、加工工艺性好 进给系统设计特点 速度低，功耗小，恒转矩传动 计算转速 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” 进给系统变速范围 采用传动间隙消除机构 快速空程传动 进给传动系统传动精度 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 缩短传动链 合理分配传动副的传动比 合理选择传动件 合理确定各传动副精度 采用校正装置 数控机床的伺服进给系统 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 进给伺服系统动力源 类型和特点 步进电动机 直流伺服电动机 交流伺服电动机 直线伺服电动机 伺服电动机的选择 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 传动类型 齿轮齿条传动 同步带传动 丝杠传动 设计要求 灵敏度 稳定性 精度 提高刚度、降低惯量 减小摩擦，减小间隙 滚珠丝杠副设计 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 工作原理、特点及分类 截面形状 滚珠循环方式 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 双螺母垫片式预紧 根据垫片厚度不同分成两种形式，当垫片厚度较厚时即产生“预拉应力”，而当垫片厚度较薄时即产生“预压应力”以消除轴向间隙。 滚珠丝杠副设计 轴向间隙调整方法 双螺母螺纹式预紧 滚珠丝杠副设计 轴向间隙调整方法 双螺母齿差式预紧 滚珠丝杠副设计 轴向间隙调整方法 单螺母变导程式预紧 变导程法原理如图所示，仅仅是在螺母中部将其导程增加一个预压量Δ，以达到预紧的目的。 滚珠丝杠副设计 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 主要尺寸 标称直径、导程、螺旋升角等。 精度等级 根据JB316.2-91《滚珠丝杠副精度》标准规定分为5个等级：1、2、3、4、5级（有的参考书称7个等级，另外有7、10级），1级最高，5级最低。一般动力传动选4、5级。数控机床、精密机械或仪器选1、2、3级。 标注方法 滚珠丝杠副设计 滚珠丝杠副主要支撑方式 一端固定、另一端自由 一端固定、另一端简支 两端固定 两端固定、多轴承支撑 滚珠丝杠副设计 滚珠丝杠副主要支撑方式 一端固定、另一端自由 一端固定、另一端简支 两端固定 两端固定、多轴承支撑 滚珠丝杠副设计 滚珠丝杠副主要支撑方式 一端固定、另一端自由 一端固定、另一端简支 两端固定 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。 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