普通铣床数控化改造设计-普通铣床的数控改造

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致传动配件的弹性变形,产生非线性的摩擦死区,影响系统的定位精度和闭环系统的动态稳定性。采用滚珠丝杠螺母副、静压丝杠螺母副、直线滚动导轨、静压导轨和塑型导轨等高效执行部件,可以减少系统的摩擦阻力,提高运动精度,避免低速爬行。

2.2.2数控铣床的进给传动系统的基本型式

数控机床的进给运动可以分为直线运动和圆周运动两大类。直线进给运动包括机床的基本坐标轴(X、Y、Z轴)以及和基本坐标轴平行的坐标轴(U、V、W等)的运动;圆周进给运动是指绕基本坐标轴X、Y、Z回转的坐标运动。 1、 滚珠丝杠螺母副

滚珠丝杠螺母副具有以下特点; (1)摩擦损失小,传动效率高;

(2)丝杠螺母之间预紧后,可以消除间隙,提高了传动刚度;

(3)摩擦阻力小,而且它几乎与运动速度无关,动、静摩擦力的变化也很小,不易产生低速爬行现象;

(4)长期工作磨损小,使用寿命厂,精度保持性好。因此,在数控铣床上得到了广泛应用,是目前中,小型数控机床最为常见的传动型式。

但由于它有运动的可逆性,即一方面能将旋转运动转换为直线运动,反过来也能将直线运动转换为旋转运动,不能实现自锁。当一在垂直传动或水平放置的高速大惯量传动中心必须装有制动装置,使用具有装置的伺服驱动电动机是最简单的方法。另外,为了防止安装、使用是螺母脱离丝杠,在机床上还必须配置超程保护装置,这一点对于高速加工数控机床来说尤为重要。 2、 静压丝杠螺母副

静压丝杠螺母副是通过油压在丝杠和螺母的接触面之间,产生一层保持一定厚度,且具有一定刚度的压力油膜,使丝杠和螺母之间有边界摩擦变为液体摩擦。当丝杠转到是通过油膜推动螺母直线移动,反之,螺母转动也可使丝杠直线移动。静压丝杠螺母的特点是:

(1)摩擦系数小,仅为0.0005,比滚珠丝杠(摩擦系数为0.002~0.005)的摩擦损失更小,因此,其起动力矩很小,传动灵敏,避免了爬行。

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(2)油膜层可以吸振,提高了运动的平稳性。

(3)由于油液的不断运动,有利于散热和减少热变形,提高了机床的精度和光洁度。

(4)油膜成具有一定刚度,减小了反向间隙。

(5)油膜层介于螺母与丝杠之间,对丝杠的误差有“均化”作用,即可以使丝杠的传动误差小于丝杠本身的制造误差。

(6)承载能力与供油压力成正比,与转速无关,但静压丝杠螺母副应有一套供油系统,而且对油的清洁度要求高,如果在运动中供油忽然中断,将造成股良后果。

3、 静压蜗杆蜗条副和齿轮齿条副

大型数控机床不宜采用丝杠传动,因长丝杠制造困难,且容易弯曲下垂,影响传动精度;同时轴向刚度与扭转刚度也难提高,如果加大丝杠直径,则转动惯量增大,伺服系统的动态特性不易保证,故常用静压蜗杆蜗条副和齿轮齿条副传动。 静压蜗杆蜗条副的工作原来与静压丝杠螺母相同,蜗条实质上是螺母的一部分,蜗杆相当于一根短丝杠,这种传动机构,压力油必须从蜗杆进入静压油腔,加上蜗杆是旋转的,与蜗条的接触区只有120。左右,要使压力油只能进入接触区,必须解决蜗杆的配油问题。

齿轮齿条副传动用于行程较长的大型机床上,可以得到较大的传动比,进行高速直线运动,刚度及机械效率也高。但其传动不够平稳,传动精度不高,而且还不能自锁。采用齿轮齿条副运动是,必须采取措施消除齿侧间隙,当传动负载小是也可采用双片薄齿轮调整法,分别与齿条齿槽的左、右两侧贴紧,从而消除齿侧间隙。当传动负载大时,可采用双厚齿轮传动结构。 4、 直流电动机直接驱动

直流电动机是近年来发展起来的高速、高精度数控机床最有代表性的先进技术之一。利用直流电动机驱动,可以完全取消传动系统中将旋转运动变为直线运动的环节,大大简化机械传动系统的结构,实现所谓的“零传动”。它从根本上消除传动环节对精度、刚度、快速性和稳定性的影响,故可以获得比传统进给驱动系统更高的定位精度,快进速度和加速度。

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2.2.3数控改造铣床进给系统的型式及介绍

XA5032型铣床数控化改造进给系统,X、Y、Z三轴在满足传递扭矩的前提下采用FANUC 20M 直流伺服电机并配有直流功能驱动系统,提高了驱动性能。步进电机通过精密膜片抗绕性联轴器与滚珠丝杠直接相连,提高了传动精度,效率较高,其中Z向通过圆锥齿轮转换成垂直方向的传动,其构型式如下图所示 X、Y、Z三轴采用帖塑导轨,静,动摩擦系统变化小,快速移动响应快,振动小,低速移动是无爬行,稳定性好。

X、Y向进给传动图

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Z向进给传动图

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