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《數(shù)控車削中心進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、1前言1.1選題背景與意義1.1.1國內(nèi)外現(xiàn)狀進(jìn)入21世紀(jì)，我國機(jī)床制造業(yè)既面臨著提升機(jī)械制造業(yè)水平的需求而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機(jī)，也遭遇到加入WTO后激烈的市場競爭的壓力。從技術(shù)層面上來講，加速推進(jìn)數(shù)控技術(shù)將是解決機(jī)床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵。數(shù)控機(jī)床及由數(shù)控機(jī)床組成的制造系統(tǒng)是改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、構(gòu)建數(shù)字化企業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，它的發(fā)展一直備受人們關(guān)注。數(shù)控機(jī)床以其卓越的柔性自動(dòng)化的性能、優(yōu)異而穩(wěn)定的精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目。它開創(chuàng)了機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化發(fā)展的先河，因此數(shù)控技術(shù)成為先進(jìn)制造技術(shù)中的一項(xiàng)核心技術(shù)。另一方面，通過持續(xù)的研究，信息技術(shù)的深化應(yīng)用促進(jìn)了數(shù)控機(jī)
2、床的進(jìn)一步提升。進(jìn)給伺服以數(shù)控機(jī)床的各坐標(biāo)為控制對(duì)象，產(chǎn)生機(jī)床的切削進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。為此，要求進(jìn)給伺服能快速調(diào)節(jié)坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)速度，并能精確地進(jìn)行位置控制。具體要求其調(diào)速范圍寬、位移精度高、穩(wěn)定性好、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。根據(jù)系統(tǒng)使用的電動(dòng)機(jī)，進(jìn)給伺服可細(xì)分為步進(jìn)伺服、直流伺服、交流伺服和直線伺服。步進(jìn)伺服是一種用脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，并將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移的控制系統(tǒng)。直流伺服的工作原理是建立在電磁力定律基礎(chǔ)上。與電磁轉(zhuǎn)矩相關(guān)的是互相獨(dú)立的兩個(gè)變量主磁通與電樞電流，它們分別控制勵(lì)磁電流與電樞電流，可方便地進(jìn)行轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速控制。交流伺服系統(tǒng)具有良好的伺服特性。其寬調(diào)速范圍、高穩(wěn)速精度、快速動(dòng)態(tài)
3、響應(yīng)及四象限運(yùn)行等良好的技術(shù)性能，使其動(dòng)、靜態(tài)特性已完全可與直流伺服系統(tǒng)相媲美。同時(shí)可實(shí)現(xiàn)弱磁高速控制，拓寬了系統(tǒng)的調(diào)速范圍，適應(yīng)了高性能伺服驅(qū)動(dòng)的要求，交流伺服已占據(jù)了機(jī)床進(jìn)給伺服的主導(dǎo)地位。直線伺服系統(tǒng)采用的是一種直接驅(qū)動(dòng)方式（DirectDrive），與傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)方式相比，最大特點(diǎn)是取消了電動(dòng)機(jī)到工作臺(tái)間的一切機(jī)械中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，即把機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈的長度縮短為零。這種“零傳動(dòng)”方式，帶來了旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)方式無法達(dá)到的性能指標(biāo)。目前，進(jìn)給系統(tǒng)中的傳動(dòng)裝置主要包括了齒輪傳動(dòng)裝置、液力傳動(dòng)裝置、靜液力傳動(dòng)裝置等。而驅(qū)動(dòng)控制單元有位置控制方式、速度控制方式、JOG控制方式、內(nèi)部速度
4、控制方式等。1.1.2選題的目的與意義進(jìn)給伺服系統(tǒng)是數(shù)控車削中心的重要組成部分，由驅(qū)動(dòng)控制單元、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)部件、執(zhí)行件和檢測反饋環(huán)節(jié)等組成。其主要功能是接受數(shù)控裝置的指令來控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)床的各運(yùn)動(dòng)部件，從而準(zhǔn)確地控制它們的速度和位置，達(dá)到加工出所需零件的外形和尺寸的最終目標(biāo)。因此進(jìn)給伺服系統(tǒng)的性能優(yōu)劣直接影響加工工件的質(zhì)量和精度，對(duì)提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量具有十分重要的作用。本次設(shè)計(jì)有利于培養(yǎng)綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，解決工程實(shí)際問題的能力，提高綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，受到本專業(yè)工程技術(shù)和科學(xué)研究工作的基本訓(xùn)練，使工程繪圖、數(shù)據(jù)處理、外文文獻(xiàn)閱讀、程序編制、使用手冊(cè)等基本
5、技能得到訓(xùn)練和提高，培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想。嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。在設(shè)計(jì)中，先通過參考及查閱了解進(jìn)給系統(tǒng)的工作原理、作用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇合適的算法，根據(jù)計(jì)算結(jié)果查閱手冊(cè)，得到相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和零件，并繪制相關(guān)的圖紙。1.2數(shù)控車削中心簡介數(shù)控車削中心是一機(jī)多用的多工序加工機(jī)床，它是數(shù)控機(jī)床在擴(kuò)大工藝范圍方面的發(fā)展。不少回轉(zhuǎn)零件上常常有鉆孔、銑削等工序，例如鉆油孔、銑鍵槽、銑扁及銑油槽等，最好能在一次裝夾下完成，這對(duì)于降低成本、縮短加工周期、保證加工精度等都有重要意義，特別是對(duì)重型機(jī)床，更能突顯其優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槠浼庸さ闹匦凸ぜ跹b不易，最好是工件再一次安裝后能完成多工序的加工。所以車削中心刀架
6、上的刀具數(shù)目增加了許多，形成了一個(gè)刀庫。圖1.1是車削中心示意圖。加工時(shí)，機(jī)床主軸不轉(zhuǎn)，裝在刀架上的銑削主軸帶著銑刀旋轉(zhuǎn)。對(duì)車削中心加工工藝的分析可見，車削中心在數(shù)控車床的基礎(chǔ)上增加了兩大功能：自驅(qū)動(dòng)刀具、增加了主軸的C軸坐標(biāo)功能。圖1.1車削中心示意圖1.3數(shù)控車削中心進(jìn)給系統(tǒng)概述數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)如圖1.2所示：圖1.2數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)伺服由于各種數(shù)控設(shè)備所完成的加工任務(wù)不同，它們對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求也不盡相同，但通?？筛爬橐韵聨追矫妫嚎赡孢\(yùn)行；速度范圍寬；具有足夠的傳動(dòng)剛度和高的速度穩(wěn)定性；快速響應(yīng)并無超調(diào)；高精度；低速大轉(zhuǎn)矩。伺服系統(tǒng)對(duì)伺服電機(jī)的要求：（1）
7、從最低速到最高速電機(jī)都能平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)要小，尤其在低速如0.1r/min或更低速時(shí)，仍有平穩(wěn)的速度而無爬行現(xiàn)象。（2）電機(jī)應(yīng)具有大的較長時(shí)間的過載能力，以滿足低速大轉(zhuǎn)矩的要求。一般直流伺服電機(jī)要求在數(shù)分鐘內(nèi)過載4-6倍而不損壞。（3）為了滿足快速響應(yīng)的要求，電機(jī)應(yīng)有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并具有盡可能小的時(shí)間常數(shù)和啟動(dòng)電壓。電機(jī)應(yīng)具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保證電機(jī)可在0.2s以內(nèi)從靜止啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速。（4）電機(jī)應(yīng)能隨頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和
