加工中心的工作台和伺服进给系统设计.pdf

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1、加工中心的工作台和伺服进给系统设计谢红高健·3·／JIT．中心的工作台和伺服进给系统设计同济大学(200092)谢红上海建筑科学研究所高健线导轨的设计计算外，还作了传动精度计算、丝杠拉【摘要】研究和开发高性能的伺服进给系压振动和扭转振动的固有频率验算。统，始终是研究现代数控机床的关键之一。加工中1工作台主要参数及结构心的很多重要指标均取决于驱动及位置控制系统的动态性能和静态性能。因此，本文除介绍了加工1．1主要参数确定中·42的工作台、滚珠丝杠副、伺服电机、滚动直线导工作台面尺寸(长×宽×高)：900×500×50，回轨的选择计算外，还作了伺服进给系

2、统中的传动精转工作台面尺寸(直径×高)：~,320×220，材料为度计算、丝杠拉压振动和扭转振动的验算。HT200总重量571kg。设定工作台进给速度为1～1500mm／mln，快速进给速度15m／rain，工作台X向关键词工作台滚珠丝杠副工作行程为750mm，Y向工作行程为500mm，铣削滚动直线导轨固有频率最大直径为100mm。根据最大切削条件，加工高碳加工中心工作台的进给运动是通过伺服驱动装钢工件，查<机床设计手册)并计算得：总切削力为置实现的。伺服驱动装置的性能，在很大程度上决4900N，X向切削力为1715N，Y向切削力为定了机床的性能，因

3、此，研究和开发高性能的伺服进4410N，Z向切削力为2573N。1．2滚珠丝杠副的设计计算给系统，始终是研究现代数控机床的关键之一。本文所介绍的加工中心为立式，其工作台可进行X和在本设计中，电机和丝杠直接相连，传动比为y向直线运动，另外工作台上面可固定夹具式回转1，选择电机的最高工作转速1500r／min，工作负载工作台(Z向转动)，使用时，回转工作台如夹具固定的数值可用进给牵引力的试验公式计算。选定导轨为滚动导轨，从而设定摩擦系数，可算出最大牵引在直线进给工作台的丁形槽内，不用时即可拆下。力。文中除作了工作台、滚珠丝杠副、伺服电机、滚动直表1滚珠丝

4、杠副的计算结果查机床手册，选用插管埋人式双螺母垫片预紧—D35AA2H32×1300D，额定动载荷为29．4kN，额滚珠丝杠副，型号为CME5010—3，其额定动载荷定静载荷为46kN。38547N，额定静载荷112798N，圈数×列数=1．4工作台结构1．5×2，丝杠螺母副的接触刚度1692N／urn，螺旋升见图1、图2。角3。38，螺母长度为170mm，取丝杠的精度为1级。2伺服电机的选择计算结果见表1。1．3滚动直线导轨选择计算选用FANUC—BESK宽调速直流电机驱动，型采取两根滚动直线导轨副，每根导轨上有两个号为FB一15，半闭环控制。制动

5、器、测速机、编码器滑块，其总负荷为：8137N。设定总工作小时9000，配装在电机内部。它属于永磁型多极电机，其特点每个滑块上的计算载荷为2043N。选定型号为G是：定子磁极是高性能铁氧体，能承受高的峰值电·4·现代机械2002年第2期流，加速性能好；转子惯量大，在0．1r／rain低速下仍能平滑运转。设系统增益K为18(1／s)，则速度环开环增益K为54(1／s)。根据结构图计算各部分折算至丝杠轴的转动惯量，联轴节及锁紧螺母等传动件转动惯量，滚珠丝杠转动惯量，工作台等移动件的换算值儿，，加上电机FB一15的转动惯量M，全部转动惯量相加得J：0．27

6、1(kgf·cm·s)，验算：图1X向伺服进给系统结构JM：4_01．闷盖2．工作台3．丝杠(1)4．轴承盖5．调整垫片6．透盖。，．716，0．271。7．密封圈1O．连接板(1)11．压板(1)12．压板(2)13．滑座满足惯量匹配原则。14．轴套B——标准件．加速能力验算：工作台能达到的最大加速度S：．一：×：“2n0-27l27c，9．225n~s系统要求的最大加速度2Z~maxVmaKsx兰墨一——：“6O丁3O3O=9m／sa>“～加速能力符合设计要求。对数控机床，由于动态响应特性要求较高，所以电机力矩主要是用来图2Y向伺服进给系统结构产

7、生加速度。15．连接板(1)16．丝杠(2)17．连接套筒B——标准件=一算得最小机械传动刚度：：：96762

8、s：为=——3927N／~m=F0(1一1)一／~Kmi一一nL4×O．75=28(1一丽1o．05m523