数控机床横向进给系统及结构设计

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1、目录前言21、数控机床进给系统概述21.1伺服进给系统概述21.2伺服进给系统分类31.3伺服进给系统的基本要求31.4主要设计任务32.1确定滚珠丝杠副的导程32.2确定当量转速与当量载荷32.3预期额定动载荷42.4确定允许的最小螺纹底径62.5确定滚珠丝杠副的规格代号72.6确定滚珠丝杠副预紧力72.7行程补偿值与与拉伸力72.8确定滚珠丝杠副支承用的轴承代号、规格82.9滚珠丝杠副工作图设计82.10电机选择92.11传动系统刚度112.12刚度验算及精度选择122.13验算临界压缩载荷132.14验算临界转速133、PLC控制系统设计143.1控制部分的要

2、求及硬件的选择143.2PLC组成及工作原理143.3变频器工作原理153.4编码器工作原理163.5顺序功能图及硬件接线图173.6PLC程序计算公式18结束语22参考文献23前言随着微电子技术、计算机技术和软件技术的迅速发展，数控车床的控制系统日益趋向于小型化和多功能化，具备完善的自诊断功能；可靠性也大大提高；数控系统本身将普遍实现自动编程。未来数控车床的类型将更加多样化；激光加工等技术将应用在车床的切削加工上；数控车床的自动化程度更加提高，并具有多种监控功能，从而形成一个柔性制造单元，更加便于纳入高度自动化的柔性制造系统中。无人化，规模化生产对加工设备提出了高

3、速度，高精度，高效率的要求，交流伺服系统具有高响应，免维护，高可靠性等特点，正好适应了这一需求。例如，日本法努克公司，三菱电机公司，安川电机公司，德国西门子公司，aeg公司，力士乐公司，美国抗体公司，通用电气公司等均先后在1984年前后将交流伺服系统付诸实用。进入20世纪90年代，微电子制造工艺的日臻完善，使得DSP运算速度呈几何数上升，达到了伺服环路高速实时控制的要求，一些运动控制芯片制造商还将电机控制所必需的外围电路与DSP内核集成于一体，使得伺服控制回路采样时间达到100ms以内，由单一芯片实现自动加、减速控制，电子齿轮同步控制，位置、速度、电流三环的数字化补

4、偿控制。一些新的控制算法如速度前馈、加速度前馈、低通滤波、凹陷滤波等得以实现。目前一些工业发达国家的伺服系统生产厂家基本上均能够提供全数字交流伺服系统或者可以与自己的CNC系统相配套，如日本FANUC公司、三菱电机公司、安川电机公司、松下公司、山洋电机公司、德国Siemens公司、力士乐Indramat公司、Lenze公司、美国A.B公司、Kollmorgen公司、Relliance公司、Baldor公司、PacificScientific公司等。1、数控机床进给系统概述 1.1伺服进给系统概述 数控机床的伺服进给系统由伺服驱动电路、伺服驱动装置、机械传动机构和执行

5、部件组成。它的作用是接收数控系统发出的进给速度和位移指令信号，由伺服驱动电路作转换和放大后，经伺服驱动装置（直流、交流伺服电动机，功率步进电机，电业脉冲马达等）和机械传动机构，驱动机床的工作台、主轴刀架等执行部件实现工作进给和快速移动。数控机床的伺服进给系统与一般机床的进给系统有本质的差别，他能根据指令信号精确地控制执行部件的运动速度与位置，以及几个执行部件按一定运动规律所合成的运动轨迹。 1.2伺服进给系统分类 数控私服进给系统按有无位置检测和反馈进行分类，有以下三种： (1)开环伺服系统 (2)半闭环伺服系统 (3)闭环伺服系统 1.3伺服进给系统的基本要求 (

6、1)精度要求 (2)响应速度 (3)调速范围 (4)低速、大转矩 1.4主要设计任务X轴：进给行程330mm；进给速度3300mm/min，快移速度8m/min,；最大进给力：4300N；定位精度:0.012mm/300mm,重复定位精度:0.006mm，横向滑板上刀架重量：83Kg。2、伺服进给系统的设计计算2.1确定滚珠丝杠副的导程因电机与丝杠直联，i=1Ｖmax=8m/min预设Ｎmax=1200r/min代入得，Ph=6.667mm查表，取 Ph=102.2确定当量转速与当量载荷（1） 各种切削方式下，丝杠转速   V1=3.3m/minV2=8m/min代

7、入得 n1=330n2=800各种切削方式下，丝杠轴向载荷:丝杠轴向载荷NI=1，2，……，nP：进给力P1=4300N，P2=0N已知W1+W2=830N代入得F1=5130N,F2=830N（3）当量转速当负荷与转速接近正比，各转速使用机会均等时：当量转速r/min求得nm=565r/min（2）当量载荷代入得=3697N2.3预期额定动载荷（1）按预期工作时间估算按表2-4查得：轻微冲击取fw=1.3按表2-2查得：1～3取按表2-3查得：可靠性90%取fc=1按表2-1查得：：Lh=15000小时代入得79838361N表2-1各类机械预期工作时间表2-