第3章 金属切削机床.ppt

3.5 机床进给传动系设计 2.进给传动系设计应满足的基本要求 l）具有足够的静刚度和动刚度。 2）具有良好的快速响应性，做低速进给运动或微量进给时不爬行，运动平稳，灵敏度高。 3）抗振性好，不会因摩擦自振而引起传动件的抖动或齿轮传动的冲击噪声。 4）具有足够宽的调速范围，保证实现所要求的进给量（进给范围、数列），以适应不同的加工材料，使用不同刀具，满足不同的零件加工要求，能传动较大的转矩。 5）进给系统的传动精度和定位精度要高。 6）结构简单，加工和装配工艺性好。调整维修方便，操纵轻便灵活。  （l）进给传动是恒转矩传动 切削加工中，当进给量较大时，一般采用较小的背吃刀量；当背吃刀量较大时，多采用较小的进给量。所以，在各种不同进给量的情况下，产生的切削力大致相同，进给力是切削力在进给方向的分力，也大致相同。所以进给传动与主传动不同，驱动进给运动的传动件不是恒功率传动，而是在恒转矩传动。 （3）进给传动的转速图为前疏后密结构 传动件至末端输出轴的传动比越大，传动件承受的转矩越大。进给传动系转速图的设计刚巧与主传动系相反，是前疏后密的，即采用扩大顺序与传动顺序不一致的结构式，如：Z=16=28×24×22×21 。这样可以使进给系内更多的传动件至末端输出轴的传动比较小，承受的转矩也较小，从而减小各中间轴和传动件的尺寸。 （4）进给传动的变速范围 进给传动系速度低，受力小，消耗功率小，齿轮模数较小，进给传动系变速组变速范围可取1/5≦u进≦2.8，变速范围Rn≦14。为缩短进给传动链，减小进给箱的受力，提高进给传动精度和稳定性，末端常采用降速很大的传动机构，如蜗杆蜗轮、丝杠螺母、行星机构等。 （7）微量进给机构的采用 有时执行件运动极为微量，如每次进给量小于2μm，或进给速度小于10mm/min，会发生严重的爬行现象，需要采用微量进给机构来消除爬行。 3.5.3 电气伺服进给系统1. 电气伺服进给系统的分类 按有无检测和反馈装置分为开环、闭环和半闭环系统。 电气伺服系统是数控装置和机床之间的联系环节，是以机械（线和角度）位置或位移作为控制对象的自动控制系统，其作用是接受来自数控装置发出的进给移进信号，经变换和放大后驱动工作台按规定的速度和距离移动。 2. 电气伺服进给系统驱动部件 电气伺服进给系统由伺服驱动部件和机械传动部件组成。伺服驱动部件有步进电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机。机械传动部件有齿轮、滚珠丝杠螺母等。 （1）对进给驱动部件的基本要求 l）调速范围要宽，以满足使用不同类型刀具对不同零件加工所需要的切削条件。低速运行平稳，无爬行。 2）快速响应性好，即跟踪指令信号响应要快，无滞后。电动机具有较小的转动惯量。 3）抗负载振动能力强，切削中受负载冲击时，系统的速度仍基本不变。在低速下有足够的负载能力。 4）可承受频繁起动、制动和反转。 5）振动和噪声小，可靠性高，寿命长。 6）调整、维修方便。 （2）进给驱动部件的类型和特点 步进电动机——步进电动机又称脉冲电动机，是将电脉冲信号变换成角位移（或线位移）的一种机电式数模转换器。对应数控装置输出的一个电脉冲信号（经过控制与驱动电路）电动机轴就转过一定的角度，称为步距角，是重要参数，一般用α表示。角位移与脉冲个数成正比，转速与脉冲的频率成正比。 优点是：转速可以在很宽的范围内调节；改变绕组通电的顺序，可以控制电动机的正转或反转； 没有累积误差、结构简单、使用、维修方便、制造成本低。适用于中、小型机床和速度精度要求不高的地方。 缺点是：效率较低，发热大，有时会“失步”。 直流伺服电动机——常用的直流伺服电动机有小惯量直流电动机和大惯量直流电动机。 小惯量直流电动机转子直径较小，轴向尺寸大，长径比约为5 ，优点转动惯量小，响应时间快；缺点是额定转矩较小，必须与齿轮降速装置相匹配。常用于高速轻载的小型数控机床中。 大惯量直流电动机，又称宽调速直流电动机，有电励磁和永久磁铁励磁两种。进给伺服驱动主要采用永磁型，它能在较大过载转矩下长期工作，能直接与丝杠相连而不需要中间传动装置，在低速下平稳地运转，输出转矩大。可以内装测速发电机，及加装旋转变压器和制动器。能获得优良低速刚度和动态性能。电动机频率高、定位精度好、调整简单、工作平稳。缺点是有电刷，转子温度高、转动惯量大、时间响应较慢。 交流伺服电动机——交流伺服电动机主要有异步交流伺服电动机和永磁同步交流伺服电动机，在进给伺服驱动主要采用永磁同步交流伺服电动机。它采用新型的磁场矢量变换控制技术，以电动机定子的电压矢量或电流矢量作操作量，控制其幅值和相位