大型曲轴车铣机床伺服进给系统设计研究.pdf

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1、设计与研究DesignandResearch大型曲轴车铣机床伺服进给系统设计研究张志军李瑞(沈阳理工大学机械工程学院，辽宁沈阳110159)摘要：在大型曲轴车铣机床进给系统设计中，依据该机床的车铣和受力特点，在进给系统中采用了双蜗杆无间隙传动机构，采用了直线伺服双驱动机构。并以直线单驱动为基础，引入了交流伺服电动机和传动机构的数学模型，并运用传统PID算法对所设计的进给系统进行控制计算，利用MATLAB对系统的动态性能进行仿真，并确定了伺服机构的参数，并以此又给出了避免直线双驱动过定位的条件，为大型曲轴加工机床进给系统的设计提供了理论

2、依据。关键词：大型曲轴车铣机床伺服进给系统中图分类号：TP273文献标识码：ADesignofServoFeedingSystemonLargeCrankshaftTurning／M⋯ingMachineToolZHANGZhijun，LIRui(Schoolof'MechanicalEngineer’ing，ShenyangLigongUniversity，Shenyangl10159，CHN)Abstract：Basingontheturning／millingandtheforcecharacteristicsofthemach

3、ine，theseamlessdouble-wormdrivemechanismandthedualdrivemechanismforlinearservoareusedinthefeedsystemdesignofthecrankshaftturning／millingmachine．Basingonthelinearsingle—drive，theACservomotoranddrivemechanismofthemathematicalmodelareintroducted，thetraditionalPIDalgorithmi

4、susedtocalculatethedesignedfeedingsysetm，thedynamicperformanceisachievedbyMATLAB，andtheparametersoftheservosectorisdetermined．Fi’olnthat，theavoidconditionofthelineardouble-dirve-oflocationisgiven。andthisprovidesatheoreticalbasisofthecrankshaftmachinetoolfeedsystem．Keywo

5、rds：LargeCrankshaft；Turning／MillingMachineTool；ServoFeedingSystem万吨轮以上的超大功率低速曲轴)~H12是一个国家颈，高效、高精超大型曲拐加工机床和车铣加工见图1综合制造能力的体现，全世界只有极少数国家能生产。所示。此类机床只德国有，该机床又依据车铣这一现超大型曲拐的加工更是超大功率低速}}}i轴加工的瓶代加工方法设计而成。我国近几年引进了超大型曲轴的精加工机床(图2)。目前我国曲拐还是采用传统普通的单柱立车进行车削加工，其加工效率和精度都很低，研制超大型曲拐加工的车铣机

6、床就显得十分必要。由于单曲拐的重量在十几吨以上，且加工过程中又是偏心安装，因而在加工中会产生很大的离心力；离心力的方向在加工中又是不停地在变化，致使该机床伺服进给系统的驱动力也在不停地变化。这两个原因，导致了该机床在加工过程中会发生较大的颤振，使加工质量严重下降。从技术角度分析，这样的大型重载车铣机床(图3)要具备很多条件才能满足高效、高精曲拐的加工。在该机床进给系统设计中采用的主要技术有：双蜗杆圈1大型曲轴车铣机床无间隙驱动回转工作台机构；工作台的进给直线双驱．u『I等IDesignandResearch设计与研究动系统。方向不断变

7、化，导致单蜗杆传动机构产生传动间隙，传主运动是直径5．5m并带有8个冲击减振器的盘动问隙使加工产生一定的空行程，导致较大的切削颤式机夹铣刀的转动。振的发生，对曲拐的加工精度造成较大影响并严重地降低了刀具的寿命，更为严重的是可能会导致切削无法进行。为了避免上述现象发生，这里采用双蜗杆无间隙驱动机构(图4)。图2超大型曲轴的精加工机床图4双蜗杆无间隙驱动机构设计的这种大型回转工作台还设置有：蜗杆的轴向力液压伺服平衡机构，双蜗杆的同步驱动机构，启动和刹车时的惯性飞轮机构等。2交流伺服双驱动进给系统设计伺服进给系统包括有：伺服电动机、机械传动

8、装置和执行件、检测和反馈单元、控制单元等，各种元件在这里都是2套。由于采用双驱动进给，设计中还要重点考虑2个轴的同步转动问题(转动过程中的过定图3大型曲轴车铣机床三维模型位)及在安装中调整与定位基准等问题。虽然是采用交流