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现代制造装备及自动化

作者: admin发布时间:2020-08-26 15:10

  现代制造装备及自动化_兵器/核科学_工程科技_专业资料。现代制造装备及自动化 2020年7月20日星期一 5.1 进给传动系统设计应满足的基本要求 ?一、进给传动系统设计应满足的基本要求 1、进给传动系统的组成 ?动力源 ?变速机构 ?换向机构 ?运动

  现代制造装备及自动化 2020年7月20日星期一 5.1 进给传动系统设计应满足的基本要求 ?一、进给传动系统设计应满足的基本要求 1、进给传动系统的组成 ?动力源 ?变速机构 ?换向机构 ?运动分配机构 ?过载保险机构 ?运动转换机构 ?执行件 ?现代制造装备及自动化 5.1 进给传动系统设计应满足的基本要求 ?一、进给传动系统设计应满足的基本要求 2、进给传动系统应满足的基本要求 ? 具有足够的静刚度和动刚度; ? 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; ? 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; ? 具有足够宽的调速范围; ? 传动精度和定位精度要高; ? 结构简单,加工和装配工艺性好。 ?现代制造装备及自动化 5.2 机械进给传动系统设计的特点 ? 一、进给传动是恒扭矩传动 ? 二、进给传动系统中各传动件的计算转速是其最高 转速 ? 因为进给系统是恒扭矩传动,所以在各种进给速度下,末端 输出轴上受的扭矩是相同的。 ? 进给传动件中各传动件所受的扭矩为 ?Ti——第I 个传动件承受的扭矩; ?N末、ni ——末端输出轴和第i轴的转速; ?Ui ——第i个传动件传至末端输出轴的传动比。 ?现代制造装备及自动化 ?三、进给传动的变速范围 ? 进给传动系统速度低,受力小,消耗功率小,齿轮模数小 ,因此进给传动变速组的变速范围可取比主变速组较大的值。 ?极限传动比: ?传动组的最大变速范围: ?现代制造装备及自动化 ?四、进给传动系统采用传动间隙消除机构 ?五、快速空行程的采用 ?六、微量进给机构的采用 ? 手动微量进给机构:主要用于调 整精密机床的一些部件,坐标镗床 的工作台和主轴箱。 ? 自动微量进给机构:采用各种驱 动元件使进给自主地进行。 ?现代制造装备及自动化 ?七、微量进给机构的采用 ? 最小进给量大于1μm的 机构:蜗杆传动、丝杠 ? 螺最母小、进齿给轮 量齿小条于等1μ。m的 机构: 弹性力传动:利用弹性元件的弯曲变形或弹性杆件的拉压变 形实现微量进给。 磁致伸缩传动:靠改变软磁材料(如铁钴合金、铁铝合金等 )的磁化状态,使其尺寸和形状产生变化。 电致伸缩:压电晶体的逆效应,将电能转换为机械能以实现 微量进给。 热应力传动:利用金属杆件的热伸长驱使执行件运动。 ?现代制造装备及自动化 ?5.3 电气伺服进给系统 ?一、进给系统特点 ? NC机床进给传动属伺服进给传动。 ? 伺服(servo)——迅速而又准确的跟踪控制 指令, ? 保证机床工作台或刀架能正 确定位或保证刀具 和工件间有严格的运动关系 。 NC机床的进给传动应满足: ?调速范围大; ?传动精度高; ?动态响应快; ?稳定性好。 ?现代制造装备及自动化 ? 根据要求,应具备以下特点: ? ①机械传动机构简单: ? 传动精度高,动态响应速度快→快速跟踪指令; 电动机→丝杠 电动机→齿轮→丝杠 ? ②传动→滚动丝杆;工作台部件→滚动导轨,贴塑导轨; ? ③消除系统传动元件的间隙; ? ④传动机构有足够刚度→为避免爬行。 ?现代制造装备及自动化 ?二、伺服进给系统的控制方式 ?开 环 ?半闭环 ?闭 环 ?现代制造装备及自动化 NC机床半闭环进给系统的三种形式如下: ?现代制造装备及自动化 ?三、进给系统驱动部件 ?步进电动机; ?直流伺服电动机; ?交流伺服电动机; ?直线伺服电动机。 ?现代制造装备及自动化 ?三、进给系统驱动部件 1、步进电动机 工作原理:磁力线力图走磁阻最小的路径。 ?现代制造装备及自动化 ?现代制造装备及自动化 步进电动机的特点: 1、脉冲控制; 2、改变定子绕组的通电顺序 ,转子的旋转方向将随之改 变。 3、定子绕组通电状态的变化 频率越高,转子的转速越高 。 4、只要维持控制绕组电流不 变,不需要机械制动装置。 5、步距角与定子绕组的相数 ?K:三相三拍取1,三相三拍取 2。 M,转子齿数Z,通电方式K 有关, ?现代制造装备及自动化 2、直线)感应式直线电动机原理 ?现代制造装备及自动化 2)直线电动机进给驱动的主要优点: ?速度高。最大进给速度可达80~180m/min。 ?加速度大。可高达2g~l0g。 ?定位精度高。定位精度高达0.1~0.01μm。 ?行程不受限制。 ?现代制造装备及自动化 3)直线电动机的类型 以直流直线电动机、交流永磁(同步)直线电动机、交流感应(异步)直 线电动机组成的高速进给系统应用较多 。 ?①直流直线电动机 ?现代制造装备及自动化 ②交流永磁直线电动机 ?现代制造装备及自动化 ?四、滚珠丝杠及其支承 ?1、特点: ? 1)摩擦损失小,传动效率高达85~95%,是普通滑动丝 杠副的2~4倍; ? 2)运动灵敏,低速时无爬行; ? 3)具有传动的可逆性; ? ∵不自锁∴升降运动,必须有制动装置。 ? 4)轴向刚度高,反向定位精度高; ? ∵可消除反向间隙并施加预载。 ? 5)使用期限长; ? 6)工艺复杂,专门工厂制造。 ?现代制造装备及自动化 ?2、滚珠丝杠的工作原理 ?按回珠方式,分为内循环和外循环。 ?内循环特点: ?滚珠在循环中,始终与丝杠接触。 ?流畅性好,一个循环中只有一圈滚珠,滚珠少,回程短。 ?螺母径向尺寸小,轴向刚度好,但不能用于多头螺纹传动。 滚珠每一个循环称为一列。内循环常有三列(互成120度) 四列(互成90度) ?现代制造装备及自动化 ? 外循环:每一列钢珠转几圈后经插管式回珠器返回, 插管式回珠器位于螺母之外, 滚珠在循环中,与丝杠 脱离接触. ? 缺点:螺母体积较大; ? 优点:回珠器制造简单。 ?现代制造装备及自动化 ?现代制造装备及自动化 ?3、滚珠丝杠副的消除间隙 ? 和预加载荷。 ?双螺母法: ? a)左右螺母向两头撑开 ? b)向中间挤紧 ? ? 将左右螺母装在一个共同的 螺母体内→一个整体,与丝杠间 处于无间隙或过盈状态以提高接 触刚度。 ?现代制造装备及自动化 ?消除间隙和预加载荷的方法;(改变两螺母的间距) ?垫片式: ?齿差式:两螺母同向转一个齿,则两螺母的相对轴向位移为: ?丝杠导程 ?这种调整方式,精确可靠,定位精度高,结构复杂,用于要求 较高的地方。 ?现代制造装备及自动化 ?预紧原则:使不受力侧的螺母接触变形为零的外载荷 ? F≈3F。 ? 因此,滚珠丝杠的预加载荷F。≥1/3F,预紧后的刚度提高 为无预紧时的2倍。 但预紧过大→F。↑→寿命↓→摩擦力矩加 大。 ?现代制造装备及自动化 ?4、滚珠丝杠的计算:(自学) ?疲劳强度计算; ?刚度计算; ?压杆稳定性和临界转速。 ?现代制造装备及自动化 ?5、滚珠丝杠的支承 ? 方式三种: ? a)为一端轴向固定一端自由,常用于短丝杠和竖 直安装的丝 杠。 ? b)为一端固定一端简支,常用于较长的卧式安装丝杠。 ? c) 为两端固定,常用于长丝杠或高转速、要求高精度、高刚 度的地方。这种方式还可以预拉伸。这种安装方式虽优点显著 ,但工艺上比较困难. ?现代制造装备及自动化 ?滚珠丝杠用滚动轴承: ?1)接触角为60?的推力角接触球轴承 ?背靠背 ?面对面 ?现代制造装备及自动化 ?2)滚针--推力圆柱滚子组合轴承 ? 多用于重载、要求刚度高的地方。 ?x ?现代制造装备及自动化 ?6、滚珠丝杠的预拉伸 ? 工作时发热→热膨胀→导程加大→影响定位精 度。 ? 解决办法:预拉伸量热膨胀量,发热后,热 膨胀量抵消了部分预拉伸量,使丝杠内应力下 降,长度不变。 ? 制造时: 目标行程=公称行程-预拉伸量(行程补偿量) ? 拉伸后恢复公称行程值。 ?现代制造装备及自动化 ?x ?现代制造装备及自动化 ?7、滚珠丝杠与伺服电动机的联结 ?齿轮副 ?同步齿形带 ?现代制造装备及自动化 ? 联轴节:挠性联轴节——可消除丝杠与电机 轴之间的同轴度 ? 和垂直度误差 ? 锥环摩擦联接:优点是不用制键槽,无反向 间隙,轴与轮毂之间的位置可任意调节。摩 擦联接还有一定的安全作用。 ?现代制造装备及自动化 ?二、减速机构及齿轮消隙 ? NC机床进给系统经常处于自动变向状态,反向时如果 传动链中的齿轮等传动副存在间隙,就会造成进给运动的反 向运动滞后于指令信号,从而影响其驱动精度。 ? 刚性调整法是指调整之后齿侧间隙不能自动补偿 的调整方法。它要求严格控制齿轮的齿厚及齿距公 差,否则传动的灵活性将受到影响。但用这种方法 调整的齿轮传动有较好的传动刚度.而且结构比较 简单。 ? 柔性调整法是指调整之后齿侧间隙可以自动补偿的 调整方法。在齿轮的齿厚和周节有差异的情况下, 仍可始终保持无间隙啮合。但是影响其传动平稳性 ,而且这种调整法的结构比较复杂、传动刚度低。 ?现代制造装备及自动化 ?1、圆柱齿轮传动 ?1)偏心轴套调整法 ? 电动机通过偏心轴 套装到壳体上,通过转 动偏心轴套的转角,就 能方便的调整两啮合齿 轮的中心距,消除了圆 柱齿轮正、反转时的齿 侧隙。 ? 特点:结构简单 ,但齿侧隙调整 后不能自动补偿 ?现代制造装备及自动化 ?2)双齿轮错齿式调整法 ? 两个相同齿数的薄片齿 轮与另一个宽齿轮啮合。两个 薄片齿轮套装在一起,并可作 相对回转。由于正向和反向旋 转时,分别只有一片齿轮承受 扭矩,因此承载能力受到了限 制。在设计时必须计算弹簧的 拉力,使它能够克服最大扭矩 ,否则将失去消除间隙的作用 。 ?现代制造装备及自动化 ?2、斜齿圆柱齿轮传动间隙的消除 ?垫片调整法: ? 宽齿轮同时与两个相同齿数的 薄片齿轮相啮合,薄片齿轮经平键 与轴连接,相互间无相对回转。斜 齿轮1、2间加厚度为t的垫片。用 螺母拧紧,使两齿轮1、2的螺旋线 产生错位,其后两齿面分别与宽齿 轮4的齿面贴紧消除间隙,垫片t的 厚度和齿侧间隙Δ的关系可由下式 算出: ? ?β——斜齿轮的螺旋角; ?Δ——齿侧间隙; ? t——垫片的厚度。 ?现代制造装备及自动化 ?3、锥齿轮传动 ? 轴向压簧调整法 ? 齿轮1、2相互啮合。在 锥齿轮1的轴5上装有压簧3, 用螺母4调整压簧3的弹力。 锥齿轮1在弹力作用下沿轴向 移动,可消除锥齿轮1和2的 间隙。 ?4、双导程蜗杆传动 ?现代制造装备及自动化

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