数控车床进给传动机构设计开题报告(3)

主轴转速和进给速度,主要根据刀具和工件材料来选择。数控车床的控制面板上一般备有主轴转速修调(倍率)开关,可在加工过程中对主轴转速进行整数


主轴转速和进给速度,主要根据刀具和工件材料来选择。数控车床的控制面板上一般备有主轴转速修调(倍率)开关,可在加工过程中对主轴转速进行整数倍数的调整。最大进给速度受到设备刚度以及进给系统性能的限制。通常还要考虑的数据有:下切步距,道具路径行距,主轴转速,加工精度等等,以及节能、可靠性、供货情况、价格、维护等等因素。[4]

   滚珠丝杠螺母副,特点为摩擦损失小,传动效率高;丝杠螺母之间预紧后,可以消除间隙,提高传动刚度;摩擦阻力与运动速度无关,动、静摩擦力的变化会很小;工作磨损小,使用寿命长,精度保持性良好。滚珠丝杠螺母副在数控机床上使用较多,同时也是中、小型数控机床主要的传动形式。由于其具有运动可逆性,能够把旋转运动转换为直线运动,所以反过来也能把直线运动转换为旋转运动,继而无法实现自锁。滚柱丝杠螺母副应用于水平放置的高速大惯量传动或者垂直传动时,必须安装制动装置。此外,为了防止使用或安装时螺母脱离丝杠滚道,必须在机床上安装超程保护装置。 静压丝杠螺母副,通过油压在丝杠和螺母的接触面之间产生一层具有一定厚度和刚度的压力油膜,使得丝杠和螺母之间的摩擦转化为液体摩擦。静压丝杠螺母具有摩擦系数小,起动转矩小,传动灵敏,运动高平稳性,散热性能良好,热变形小的特点,同时可以提高机床加工的精度和光洁度,且油膜层具有一定刚度,能够减小反向间隙。静压丝杠螺母副必须有一套供油系统,而且对油的清洁度要求很高,如果在运动中供油忽然中断,将造成不良后果。[5]

静压蜗杆蜗条副和齿轮齿条副,大型数控机床不适合采用丝杠传动,而且长丝杠制造困难,易弯曲,进而影响传动精度;此外轴向刚度与扭转刚度也难提高。因此常用静压蜗杆蜗条副和齿轮齿条副传动。其工作原理与静压丝杠螺母副大致相同。在使用这种传动机构时,压力油必须由蜗杆进入静压油腔,需要注意蜗杆的配油问题。齿轮齿条副传动用于行程较长的大型机床,能得到较大的传动比,进行高速直线运动,刚度及机械效率也较高。缺点是传动欠平稳,精度不高,无法自锁。采用齿轮齿条副传动时一定要使用有效方法消除齿侧间隙。

直线电动机驱动,特点为能够取消传动系统中将旋转运动变为直线运动的环节,极大简化机械传动系统的结构。直线电机驱动能够消除传动环节对刚度、精度、稳定性、快速性的影响,并且获得比传统进给传动系统更高的定位精度、快进速度和加速度。相比于旋转电动机驱动,直线电动机驱动具有以下的优点:无需丝杠、齿轮齿条等转换装置就能直接实现直线运动,简化系统结构,提高传递效率;运用直线电动机驱动不会像滚柱丝杠一样受旋转特点的局限;从根本上消除传动环节精度高、刚度大,快速性和稳定性好,噪声很小。直线电动机的缺点:相较于同容量旋转电动机,效率和功率因数较低,这点在低速时表现得尤为突出;起动推力受电源电压的作用非常大,、对驱动器要求较高;要用有效的对策防止磁力和热变形对加工的不良作用。[6]

数控机床的进给系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行元件和检测反馈环节等组成。其结构一般情况下如图3所示。[7]

图3 数控机床进给系统结构示意图

(3) 对影响数控车床加工精度的因素的研究

   

数控车床产生误差产生传动误差的主要原因是传动链中各传动件的制造和装配误差以及传动链中各传动件在负荷下因扭转刚度不足而引起的弹性变形。齿轮传动都存在传动副侧隙,即一对齿轮啮合时,非工作齿面间有一定间隙,侧隙给机构反转时带来空回程,使进给运动滞后于指令系统,同时产生冲击、振动、噪声,严重影响系统的传动精度,从而影响加工精度,这种情况在频繁正反转的齿轮传动中尤其容易出现。另外,轮齿磨损导致齿侧间隙增大,传动误差随之增大。综上所述,要想获得高的加工精度就必须采取措施减少或消除齿轮传动副中的间隙。[8]