数控车削中心进给系统设计.doc

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1、1前言1.1选题背景与意义1.1.1国内外现状进入21世纪，我国机床制造业既面临着提升机械制造业水平的需求而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入WTO后激烈的市场竞争的压力。从技术层面上来讲，加速推进数控技术将是解决机床制造业持续发展的一个关键。数控机床及由数控机床组成的制造系统是改造传统产业、构建数字化企业的重要基础装备，它的发展一直备受人们关注。数控机床以其卓越的柔性自动化的性能、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目。它开创了机械产品向机电一体化发展的先河，因此数控技术成为先进制造技术中的一项核心技术。另一方面，通过持续的研究，信息技术的深化应用促进了数控机

2、床的进一步提升。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。步进伺服是一种用脉冲信号进行控制，并将脉冲信号转换成相应的角位移的控制系统。直流伺服的工作原理是建立在电磁力定律基础上。与电磁转矩相关的是互相独立的两个变量主磁通与电枢电流，它们分别控制励磁电流与电枢电流，可方便地进行转矩与转速控制。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

3、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，交流伺服已占据了机床进给伺服的主导地位。直线伺服系统采用的是一种直接驱动方式（DirectDrive），与传统的旋转传动方式相比，最大特点是取消了电动机到工作台间的一切机械中间传动环节，即把机床进给传动链的长度缩短为零。这种“零传动”方式，带来了旋转驱动方式无法达到的性能指标。目前，进给系统中的传动装置主要包括了齿轮传动装置、液力传动装置、静液力传动装置等。而驱动控制单元有位置控制方式、速度控制方式、JOG控制方式、内部速度

4、控制方式等。1.1.2选题的目的与意义进给伺服系统是数控车削中心的重要组成部分，由驱动控制单元、驱动电机、机械传动部件、执行件和检测反馈环节等组成。其主要功能是接受数控装置的指令来控制电机驱动机床的各运动部件，从而准确地控制它们的速度和位置，达到加工出所需零件的外形和尺寸的最终目标。因此进给伺服系统的性能优劣直接影响加工工件的质量和精度，对提高生产效率和产品质量具有十分重要的作用。本次设计有利于培养综合运用基础知识和专业知识，解决工程实际问题的能力，提高综合素质和创新能力，受到本专业工程技术和科学研究工作的基本训练，使工程绘图、数据处理、外文文献阅读、程序编制、使用手册等基本

5、技能得到训练和提高，培养正确的设计思想。严肃认真的科学态度。在设计中，先通过参考及查阅了解进给系统的工作原理、作用和结构特点，选择合适的算法，根据计算结果查阅手册，得到相应的结构和零件，并绘制相关的图纸。1.2数控车削中心简介数控车削中心是一机多用的多工序加工机床，它是数控机床在扩大工艺范围方面的发展。不少回转零件上常常有钻孔、铣削等工序，例如钻油孔、铣键槽、铣扁及铣油槽等，最好能在一次装夹下完成，这对于降低成本、缩短加工周期、保证加工精度等都有重要意义，特别是对重型机床，更能突显其优点，因为其加工的重型工件吊装不易，最好是工件再一次安装后能完成多工序的加工。所以车削中心刀架

6、上的刀具数目增加了许多，形成了一个刀库。图1.1是车削中心示意图。加工时，机床主轴不转，装在刀架上的铣削主轴带着铣刀旋转。对车削中心加工工艺的分析可见，车削中心在数控车床的基础上增加了两大功能：自驱动刀具、增加了主轴的C轴坐标功能。图1.1车削中心示意图1.3数控车削中心进给系统概述数控机床伺服系统的一般结构如图1.2所示：图1.2数控机床进给系统伺服由于各种数控设备所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。伺服系统对伺服电机的要求：（1）

7、从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r/min或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。（2）电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。（3）为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。（4）电机应能随频繁启动、制动和反转。随着微电子技术、计算机技术和