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X6132数控铣床改造设计

1.系统的运动方式与伺服系统的选择

    将X6132数控铣床的进给系统全部拆除,X,Y向选用滚珠丝杠与步进电机控制,Z向用原机床的燕尾导轨与步进电机进行控制。由于改造后的经济型数控车床具有定位、直线插补、圆弧插补、暂停、循环加工、螺纹加工等功能,所以选用连续控制系统。考虑到经济型数控机床加工精度要求不高,为了简化结构、降低成本,采用步进电机开环控制系统。

    X,Y,Z方向的移动,可采取螺旋机构或齿轮齿条传动机构。这两种机构均可把旋转运动变为直线运动。因为此机构以传递运动为主,要求有较高的传动精度且结构紧凑,所以选用螺旋机构。但常用的螺旋机构中丝杠和螺母之间的相对运动是滑动,磨损较严重,影响传动精度,寿命短,效率低,不能满足高速度、率和高精度等传动要求。为了使运动灵敏又能满足精度要求,选用滚珠螺旋机构,也就是采用了间隙可调的滚珠丝杠传动。

    要使传动稳定可靠,采用丝杠传动、螺母带着工作台作移动的传动方式。

    螺母带着工作台在底台的导轨上移动,因为运动部件重量不大,切削力较大,行程较大,所以采用滚珠导轨。

    为了实现机床所要求的分辨率,采用步进电机经齿轮减速再传动丝杠。为了保证一定的传动精度和平稳性,尽量减小摩擦力,选用滚珠丝杠螺母副。同时,为了提高传动刚度和间隙,采用有预加负载荷的结构。传动齿轮也要采用齿侧间隙的结构。

    伺服系统机械部分设计计算内容包括:确定系统的负载,确定系统脉冲当量,运动部件惯量计算,空载启动及切削力矩计算,确定伺服电机,绘制机械部分装配图及零件工作图等。

 

XK6350数控铣床

 

2.系统脉冲当量的确定一个进给脉冲使机床运动部件产生的位移量称为脉冲当量,也称为机床的小设定单位。脉冲当量是衡量数控机床加工精度的一个基本技术参数。经济型数控车床、铣床常采用的脉冲当量是0.01mm/脉冲~0.005mm/脉冲。根据机床精度要求确定脉冲当量:纵向0.01mm/步,横向0.01mm/步。

3滚珠丝杠螺母副的设计计算和选型

3.1纵向进给丝杠

3.1.1计算进给牵引力

作用在滚珠丝杠上的进给牵引力Fm主要包括切削时的走刀抗力以及移动件的重量和切屑分力作用在导轨上的摩擦力,因而其数值大小和导轨的型式有关。纵向进给为综合型导轨,

Fm=KFx+f(FZ+G)=3362N.

(1)式中:K———考虑颠覆力矩影响的实验系数,综合型导轨取K=1.15;

Fx———Fx=2098N;

FZ———FZ=2424N;

f———滚动导轨摩擦系数,取0.005;

G———工作台重,取2500N。

3.1.2计算大动负载C

选用滚珠丝杠副的直径时,保证在一定轴向负载作用下,丝杠回转100万转后,在它的滚道上不产生点蚀现象。这个轴向负载的大值称为该滚珠丝杠能承受的大动负载C。



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