数控龙门镗铣床溜板进给系统设计[毕业论文+CAD图纸]

机电一体化毕业论文：数控龙门镗铣床溜板进给系统设计含论文，CAD图纸

数控龙门镗铣床溜板进给系统设计[毕业论文+CAD图纸]

摘要

数控龙门镗铣床是能源、航空、航天、船舶、舰船推进器、机车车辆、军工、汽车、机械工程、重型机床行业不可缺少的重要工艺加工设备。本文内容关于定梁数控龙门镗铣床溜板箱进给系统的设计，包括机床的整体方案、传动系统结构、导轨、液压系统等方面的研究。通过对定梁数控龙门镗铣床溜板箱进给系统的设计，使我们初步熟悉数控机床主运动系统的设计方法、步骤，提高对数控机床结构的分析能力及设计计算能力，培养我们熟悉查阅资料、手册和运用资料、手册的能力以提高我们专业素养、敬业精神、团队合作精神，增强参与竞争的能力。

【关键词】 数控龙门镗铣床；溜板箱进给系统；导轨液压

【Abstract】

CNC boring and milling machine gantry energy, aviation, aerospace, ship, ship propulsion, rolling stock, military, automotive, mechanical engineering, heavy machine tool industry an important and indispensable processing equipment. In this paper, the content on the fixed beam gantry CNC boring and milling machine crate slipped into the design of the system, including the machine's overall program, transmission structures, rail, hydraulic systems research. Beams of CNC boring and milling machine gantry crate slipped into the design of the system so that we are familiar with numerical control machine tool main preliminary design methods movement, steps to improve the structure of the CNC machine tool design and calculation of analytical capacity and ability to nurture our familiar with available information, manuals and the use of information, the ability of the manual in order to improve our professionalism, dedication, team spirit and enhance the ability to compete.

【Key Words】CNC boring and milling machine gantry; crate slipped into the system; Guide hydraulic

目录

第1章 总体方案比较、论证
1.1 课题技术要求……………………………………………… …………….4
1.2 控制型式的选择和分析
1.2.1 开环进给伺服系统……………………..…………… …………..4
1.2.2 闭环与半闭环进给伺服系统……………………….. …………..4
1.3 伺服驱动装置的选择和分析……………………………… .………….5
1.4 传动部件的选择和分析
1.4.1齿轮传动…………………………………………………....…...…..6
1.4.1带传动…………………………………………………....…...…..6
1.4.3链传动…………………………………………………....…...…..6
1.4.4蜗杆传动…………………………………………………....…...…..6
1.4.5滚珠丝杠螺母副……………………...……...…….………….6
1.5 导轨
1.5.1导轨的基本类型……………………...……...…….………….7
1.5.2导轨的基本要求……………………...……...…….………….7
1.5.3常用的导轨及其特点……………………...……...…….…………7
1.5.4导轨间隙的调整、润滑、防护……………………...……...…….…………13
1.5.5选择导轨的种类确定阻尼比……………………...……...…….…………14
1.6 总体方案的试选………………………………………………………….14
第2章 设计计算
2.1 伺服系统传动系统的设计………………………………….15
2.1.1 降速比的计算…………………………………..……………..……15
2.1.2 惯量计算………………………………………….…………..….…16
2.1.3 电动机力矩计算………………………………….……...…………18
2.1.4 机械传动系统的动态分析……………………......………………..21
2.1.5系统增益 的确定…………………….……..….…………………22
2.1.6 验算移动部件能达到的最大加速度………………………………22
致谢……………………………..…………………………………………22
主要参考文献…………………………….……………………………….23

设计说明书

数控龙门镗铣床是能源、航空、航天、船舶、舰船推进器、机车车辆、军工、汽车、机械工程、重型机床行业不可缺少的重要工艺加工设备。本文内容关于定梁数控龙门镗铣床溜板箱进给系统的设计，包括机床的整体方案、传动系统结构、导轨、液压系统等方面的研究。通过对定梁数控龙门镗铣床溜板箱进给系统的设计，使我们初步熟悉数控机床主运动系统的设计方法、步骤，提高对数控机床结构的分析能力及设计计算能力，培养我们熟悉查阅资料、手册和运用资料、手册的能力以提高我们专业素养、敬业精神、团队合作精神，增强参与竞争的能力。

第1章 总体方案比较、论证

1.1 课题技术要求

1.通过毕业设计培养学生综合运用过去所学知识来独立分析问题、解决问题的能力。

2.初步熟悉数控机床主运动系统的设计方法、步骤；提高对数控机床结构的 力及设计计算能力。

3.培养学生熟悉查阅资料、手册和运用资料、手册的能力。

4.本课题内容较多，参加课题学生每人负责一部分；在毕业设计过程中要求既有独立性又有合作精神，以提高学生专业素养、敬业精神 、团队合作精神，增强参与竞争的能力。

1.2 控制型式的选择和分析

1.2.1 开环进给伺服系统：

开环伺服系统由步进电动机和步进电动机驱动线路组成。数控装置根据输入指令，经过运算发出脉冲指令给步进电动机驱动线路，从而驱动工作台移动一定距离。这种伺服系统比较简单，工作稳定，容易掌握使用，但精度和速度的提高受到限制。只用于经济型数控机床。

开环控制系统的数控机床结构简单，成本较低。但是，系统对移动部件的实际位移量不进行监测，也不能进行误差校正。因此，步进电动机的失步、步距角误差、齿轮与丝杠等传动误差都将影响被加工零件的精度。开环控制系统仅适用于加工精度要求不很高的中小型数控机床，特别是简易经济型数控机床。

1.2.2 闭环与半闭环进给伺服系统：

闭环：闭环伺服机构的工作原理和组成与半闭环伺服机构相同，只是位置检测器安装在工作台上，可直接测出工作台的实际位置，故反馈精度高于半闭环控制，但掌握调试的难度较大，常用于高精度和大型数控机床。闭环伺服机构所用伺服马达与半闭环相同，位置检测器则用长光栅、长感应同步器或长磁栅。
闭环控制数控机床是在机床移动部件上直接安装直线位移检测装置，直接对工作台的实际位移进行检测，将测量的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的指令位移值进行比较，用差值对机床进行控制，使移动部件按照实际需要的位移量运动，最终实现移动部件的精确运动和定位。从理论上讲，闭环系统的运动精度主要取决于检测装置的检测精度，也与传动链的误差无关，因此其控制精度高。
闭环控制数控机床的定位精度高，但调试和维修都较困难，系统复杂，成本高。

半闭环：半闭环伺服机构是由比较线路、伺服放大线路、伺服马达、速度检测器和位置检测器组成。位置检测器装在丝杠或伺服马达的端部，利用丝杠的回转角度间接测出工作台的位置。常用的伺服马达有宽调速直流电动机、宽调速交流电动机和电液伺服马达。位置检测器有旋转变压器、光电式脉冲发生器和圆光栅等。这种伺服机构所能达到的精度、速度和动态特性优于开环伺服机构，为大多数中小型数控机床所采用。

半闭环控制数控系统的调试比较方便，并且具有很好的稳定性。目前大多将角度检测装置和伺服电动机设计成一体，这样，使结构更加紧凑。

所以选择半闭环控制形式。

1.3伺服驱动装置的选择和分析

进给伺服以数控机床的各坐标为控制对象，产生机床的切削进给运动。为此，要求进给伺服能快速调节坐标轴的运动速度，并能精确地进行位置控制。具体要求其调速范围宽、位移精度高、稳定性好、动态响应快。根据系统使用的电动机，进给伺服可细分为步进伺服、直流伺服、交流伺服和直线伺服。所选驱动元件为： FANUC30交流伺服电动机

交流伺服系统特点：

针对直流电动机的缺陷，如果将其做“里翻外”的处理，即把电驱绕组装在定子、转子为永磁部分，由转子轴上的编码器测出磁极位置，就构成了永磁无刷电动机，同时随着矢量控制方法的实用化，使交流伺服系统具有良好的伺服特性。其宽调速范围、高稳速精度、快速动态响应及四象限运行等良好的技术性能，使其动、静态特性已完全可与直流伺服系统相媲美。同时可实现弱磁高速控制，拓宽了系统的调速范围，适应了高性能伺服驱动的要求。

目前，在机床进给伺服中采用的主要是永磁同步交流伺服系统，有三种类型：模拟形式、数字形式和软件形式。模拟伺服用途单一，只接收模拟信号，位置控制通常由上位机实现。数字伺服可实现一机多用，如做速度、力矩、位置控制。可接收模拟指令和脉冲指令，各种参数均以数字方式设定，稳定性好。具有较丰富的自诊断、报警功能。软件伺服是基于微处理器的全数字伺服系统。其将各种控制方式和不同规格、功率的伺服电机的监控程序以软件实现。使用时可由用户设定代码与相关的数据即自动进入工作状态。配有数字接口，改变工作方式、更换电动机规格时，只需重设代码即可，故也称万能伺服。

交流伺服已占据了机床进给伺服的主导地位，并随着新技术的发展而不断完善，具体体现在三个方面。一是系统功率驱动装置中的电力电子器件不断向高频化方向发展，智能化功率模块得到普及与应用；二是基于微处理器嵌入式平台技术的成熟，将促进先进控制算法的应用；三是网络化制造模式的推广及现场总线技术的成熟，将使基于网络的伺服控制成为可能。

步进伺服电机伺服进给系统---经济型数控机床

直流伺服电机伺服进给系统---中档数控机床

交流伺服电机伺服进给系统---中高档数控机床

直线电动机伺服进给系统---高速机床

1.4传动部件的选择和分析

1.4.1齿轮传动装置

齿轮传动是应用非常广泛的一种机械传动，各种机床的传动装置中几乎都有齿轮传动。在数控机床伺服进给系统中采用齿轮传动装置的目的有两个。一是将高转速的转矩的伺服电机（如步进电机、直流和交流伺服电机等）的输出改变为低转速大转矩的执行件的输入；另一是使滚珠丝杠和工作台的转动惯量在系统中专有较小的比重。此外，对于开环系统还可以保证所要求的运动精度。

为了尽量减小齿侧间隙对数控机床加工精度的影响，经常在结构上采取措施，以减小或消除齿轮副的空程误差。如采用双片齿轮错齿法、利用偏心套调整齿轮副中心距或采用轴向垫片调整法消除齿轮侧隙。
与采用同步齿形带相比，在数控机床进给传动链中采用齿轮减速装置，更易产生低频振荡，因此减速机构中常配置阻尼器来改善动态性能。

1.4.2带传动

带传动时一种应用很广泛的机械传动。带传动又主动轮，从动轮和适度张紧在两轮上的封闭环传动带组成，它时利用传动带作为中间的扰性件，依靠传动带与带轮之间的摩擦力来传递运动的。

1.4.3链传动

链传动是由闭合的挠性环形两条和主，从动轮说组成，链轮时特殊齿形的齿，依靠链轮轮齿的链节的啮合来传递运动和动力，链传动时属于带有中间挠性的啮合传动。