三坐標(biāo)數(shù)控磨床設(shè)計(jì)【全套CAD圖紙+畢業(yè)答辯論文】

買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 中文摘要 本次設(shè)計(jì)為三坐標(biāo)數(shù)控磨床，該機(jī)床能通過(guò)三軸聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)曲線直線等不同的加工路線，同時(shí)可以通過(guò)更換砂輪來(lái)加工不同的型腔和輪廓提高其表面質(zhì)量。另外該機(jī)床也能夠?qū)ζ渌恍┕ぞ吡慵M(jìn)行表面加工。 所設(shè)計(jì)的三坐標(biāo)數(shù)控磨床，磨頭與立柱之間用鼠齒器相連，可以改變主軸與工作臺(tái)的角度。三個(gè)坐標(biāo)方向的移動(dòng)均由交流伺服電機(jī)帶動(dòng)絲杠驅(qū)動(dòng)，所選用的聯(lián)軸器為十字滑塊聯(lián)軸器，工作臺(tái)選用雙推與雙推軸承組成兩端固定支承，達(dá)到所要求的高精度。三個(gè)方向通過(guò)速度反饋和位置反饋實(shí)現(xiàn)閉環(huán)系統(tǒng)。主軸電機(jī)采用交流電機(jī)，由變頻器對(duì)其進(jìn)行無(wú)級(jí) 調(diào)速。所有電機(jī)均有單片機(jī)進(jìn)行控制。 此設(shè)計(jì)主要對(duì)數(shù)控磨床的機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，了解單片機(jī)的工作原理，主要有以下幾個(gè)方面： X、 Y 工作臺(tái)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是滾珠絲杠的運(yùn)用；伺服系統(tǒng)應(yīng)用開環(huán)控制，了解它的工作原理；機(jī)床整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，了解優(yōu)缺點(diǎn)，充分考慮主要矛盾，擇優(yōu)選取；數(shù)控裝置的設(shè)計(jì)，了解其控制原理。 設(shè)計(jì)中充分考慮經(jīng)濟(jì)性、工藝性、適用性等要求，選擇最好的方案，以達(dá)到最佳的效果。 關(guān)鍵詞 ：數(shù)控 三坐標(biāo) 磨床 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 英文摘要 is of By it of of C is by of a It of is C. is at it by by go on to by by In we of of of 、 Y of of of 文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 it of In we of to 文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 目錄 中文摘要 . 1 英文摘要 . 2 目錄 . 4 第一章 概論 . 1 . 1 謂數(shù)控機(jī)床 . 2 控機(jī)床的應(yīng)用范圍 . 2 控機(jī)床的基本組成 . 2 控機(jī)床的分類 . 3 控機(jī)床的工作過(guò)程 . 3 控機(jī)床的特點(diǎn) . 3 削概論 . 3 三坐標(biāo)數(shù)控磨床 . 4 第二章 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 7 . 7 . 9 . 9 第三章 進(jìn)給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 10 給伺服系統(tǒng)的作用 . 10 給伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 . 10 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的基本要求 . 10 給伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 . 11 . 12 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的分類 . 12 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 . 13 控機(jī)床的位置調(diào)節(jié)系統(tǒng) . 13 給伺服系統(tǒng)的數(shù)字模型 . 14 給伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性及伺服性能分析 . 14 間響應(yīng)性 . 14 率響應(yīng)特性 . 14 定性分析 . 15 速性分析 . 15 服精度 . 16 動(dòng)元件的設(shè)計(jì) . 17 選用伺服電動(dòng)機(jī) . 17 . 17 械傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì) . 19 第四章 床身與導(dǎo)軌 . 27 身設(shè)計(jì) . 27 身結(jié)構(gòu)的基本要求 . 27 身的結(jié)構(gòu) . 28 身的截面形狀 . 28 . 28 . 28 . 29 . 29 滑動(dòng)導(dǎo)軌 . 29 塑滑動(dòng)導(dǎo)軌 . 29 軌結(jié)構(gòu) . 30 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 軌設(shè)計(jì) . 30 . 31 第五章 主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 32 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 . 32 . 33 . 33 主軸組件的性能要求 . 33 軸組件的組成和軸承選型 . 34 軸組件的技術(shù)要求 . 36 . 36 軸軸承的潤(rùn)滑 . 37 . 38 速帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 41 第六章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 44 定硬件電路的總體方案 . 44 控制器 . 44 儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) . 45 、三坐標(biāo)數(shù)控磨床的主要技術(shù)要求 （ 1） X、 Y、 00300 300 （ 2）進(jìn)給精度為 3） X、 Y、 0m/10m/10m/4 )工作臺(tái)面尺寸 420 300、課題內(nèi)容及工作量 （ 1） 三坐標(biāo)數(shù)控磨床總體布置圖 張 （ 2） 構(gòu)圖） （ 3） 磨頭機(jī)構(gòu)裝配圖 （ 4） 單片機(jī)控制原理圖 （ 5） 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 15000字、開題報(bào)告 2000字 （ 6） 外文翻譯 5000漢字 （ 7） 編制源程序 100句以上 注：所有的尺寸均由計(jì)算機(jī)繪制 控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展 1952 年，美國(guó)麻省理工學(xué)院成功的研制出一套三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，利用脈動(dòng)乘法器原理的實(shí)驗(yàn)性數(shù)控系統(tǒng)，并把它裝在一臺(tái)立式銑床上。當(dāng)時(shí)用的電子元件是電子管，這就是世界上的第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。 1959 年，數(shù)控裝置中廣泛采用電子管和印刷電路板，從而跨入數(shù)控的第二代。 1965 年，出現(xiàn)了小規(guī)模集成電路，由于它體積小、功耗低， 使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性得以進(jìn)一步提高，從此數(shù)控發(fā)展到第三代。 1970 年，在美國(guó)芝加哥國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上首次展出的數(shù)控系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床，這便是數(shù)控買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 的第四代。 1974 年，出現(xiàn)了第五代數(shù)控系統(tǒng)（ 我國(guó)是從 1958年開始研制數(shù)控技術(shù)的，一直到 60年代中期處于研制、開發(fā)時(shí)期。當(dāng)時(shí)，一些高等院校、科研單位研制出實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，開發(fā)也是從電子管開始的。 1965年國(guó)內(nèi)開始研制晶體管數(shù)控技術(shù)。從 70年代開始，數(shù)控技術(shù)在車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工等領(lǐng)域全面展開，數(shù)控加工中心在上海、北京研制成 功。在這一時(shí)期，數(shù)控線切割機(jī)床由于結(jié)果簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格低廉，在模具加工中得到了推廣。 80 年代我國(guó)數(shù)控機(jī)床有了新的發(fā)展。 90年代以及接下來(lái)主要是向高檔數(shù)控機(jī)床發(fā)展 。 謂數(shù)控機(jī)床 數(shù)控機(jī)床是一種綜合應(yīng)用了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制、精密測(cè)量和機(jī)床結(jié)構(gòu)等方面的最新成就而發(fā)展起來(lái)的高效自動(dòng)化精密機(jī)床，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。它是機(jī)械加工自動(dòng)化的核心設(shè)備。 控機(jī)床的應(yīng)用范圍 數(shù)控機(jī)床在加工下面這些零件中更能顯示出它的優(yōu)越性： 批量小（ 200 件以下）而又多次生產(chǎn)的零件；在加工過(guò)程中必須 進(jìn)行多種加工的零；幾何形狀復(fù)雜的零件；切削余量大的零件；必須控制公差（即公差范圍?。┑牧慵还に囋O(shè)計(jì)經(jīng)常變化的零件；加工過(guò)程中的錯(cuò)誤會(huì)造成嚴(yán)重浪費(fèi)的貴重零件；需要全部檢測(cè)的零件。 控機(jī)床的基本組成 如圖所示： 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 控機(jī)床的分類 1. 按工藝用途分類：數(shù)控磨床、數(shù)控銑床、數(shù)控折彎?rùn)C(jī)等 2. 按控制類型的方式分類： 點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床（如：數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)銑床）；直線控制數(shù)控機(jī)床（如：數(shù)控車床、加工中心）；輪廓控制數(shù)控機(jī)床（如： 數(shù)控磨床） 3. 伺服系統(tǒng)的類型分類：開環(huán)數(shù)控機(jī)床、閉環(huán)數(shù) 控機(jī)床、半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床 次設(shè)計(jì)的三坐標(biāo)數(shù)控磨床屬于金屬切削類，半閉環(huán)輪廓控制的數(shù)控機(jī)床。 控機(jī)床的工作過(guò)程 在上述工作過(guò)程中，要求數(shù)控機(jī)床使用者完成的工作主要是工藝分析和數(shù)控編程（有手工編程、自動(dòng)編程、計(jì)算機(jī)輔助編程三種方法），并將程序存到存儲(chǔ)介質(zhì)上，其它步驟都是由數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床自動(dòng)進(jìn)行的。 控機(jī)床的特點(diǎn) 數(shù)控機(jī)床作為一種高自動(dòng)化、高柔性的加工設(shè)備，具有以下特點(diǎn)： （ 1）適應(yīng)范圍廣 （ 2）生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短（ 3）生產(chǎn)效率和加工精度高 （ 4）工序高度集中（ 5）能完成復(fù)雜型面的加工 （ 6）技術(shù)含量高 削概論 磨削是指用砂輪等固結(jié)的磨具進(jìn)行加工的過(guò)程，是機(jī)械加工的重要方法。從當(dāng)前掌握的先進(jìn)技術(shù)的情況來(lái)看，美國(guó)、俄羅斯、德國(guó)、英國(guó)和日本等國(guó)家居于前列。我國(guó)的磨削技術(shù)在建國(guó)后得到了很大的發(fā)展，現(xiàn)在已門類比較齊全。同其它加工方法相比，磨削加工具有以下特點(diǎn)：（ 1）能獲得很高的加工精度 （ 2）能適應(yīng)各種不同性質(zhì)的材料加工 （ 3）能獲得較高的生產(chǎn)率 （ 4）適應(yīng)性廣 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 三坐標(biāo)數(shù)控磨床 本次設(shè)計(jì)的三坐標(biāo)數(shù)控磨床主要是對(duì)總體結(jié)構(gòu)、工作臺(tái)、主軸箱等的機(jī)械部分的設(shè)計(jì)，以及整機(jī)電氣控制部 分的設(shè)計(jì)。 機(jī)械部分如下： 1 主要用途和適用范圍 三坐標(biāo)數(shù)控磨床是三軸聯(lián)動(dòng)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床 . 利用三軸聯(lián)動(dòng)來(lái)形成砂輪與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)更換不同的砂輪來(lái)達(dá)到各種不同的形狀尺寸的要求。可以精確高效的完成平面內(nèi)各種復(fù)雜曲線的零件的自動(dòng)加工。更能完成復(fù)雜曲面的加工，且獲得高的精度。因?yàn)橥ㄟ^(guò)數(shù)控，加工時(shí)不通過(guò)模具就能保證零件的加工精度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，具有較高的性能價(jià)格比。本磨床屬中型磨床，適用于企業(yè)的模具、異型零件的加工。 2機(jī)床的基本參數(shù) 名稱 參數(shù) 工作臺(tái)面寬度 長(zhǎng)度 420300作臺(tái) 300作臺(tái) 300作臺(tái) 350、 Y、 都為 10r/、 Y、 70流伺服電機(jī) 主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) 無(wú)級(jí)調(diào)速 主軸轉(zhuǎn)速范圍 （ 3980 14920） r/電機(jī)功率 軸交流電機(jī) 1床外形尺寸機(jī)床的主要結(jié)構(gòu) 機(jī)床主要有工作臺(tái)、主軸箱、立柱、電氣柜、 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 工作臺(tái) 工作臺(tái)的 X、 機(jī)通過(guò)十字滑塊聯(lián)軸器傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整維修方便。 工作臺(tái)面有三個(gè)梯形槽（見(jiàn)下圖），供夾具定位和安裝固定工件使用。中間一個(gè)梯形槽是定位梯形槽。 主軸箱 (參看下圖 ) 主軸部件有主軸、刀具的自動(dòng)夾緊松開機(jī)構(gòu)、前后軸承等組成。 動(dòng)力由電機(jī)軸經(jīng)一級(jí)帶傳動(dòng)給主軸，通過(guò)調(diào)整電壓調(diào)整伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。 主軸為中空外圓柱零件，前端裝定向鍵，與刀柄配合部位采用 7： 24的錐度。為了保證主軸部件剛度，前支承由三個(gè) 組成，前兩個(gè)大口朝上，承受切削力，提高主軸剛度，后一個(gè)大 口朝下，后支承采用兩個(gè) ，小口相對(duì)，后支承僅承受徑向載荷，故外圈軸向不需要定位。軸承采用油脂潤(rùn)滑。 刀具自動(dòng)拉緊與松開機(jī)構(gòu)及切削清除裝置裝在主軸內(nèi)孔中，刀夾自動(dòng)拉緊松開機(jī)構(gòu)由拉桿 7和頭部的兩瓣彈力卡爪 2、碟形彈簧 7、活塞 9和螺旋彈簧 8組成。夾緊時(shí)，活塞 9的上端無(wú)油壓，彈簧 8使活塞 9向上移到圖示位置。碟形彈簧 7使拉桿 6上移至圖示位置，卡爪上移，將刀具拉緊。當(dāng)需要松開刀柄時(shí)，液壓缸的上腔進(jìn)油，活塞 9向下移動(dòng)壓縮彈簧 8，并推動(dòng)拉桿 6 向下移動(dòng)。與此同時(shí)，碟形彈簧 8 被壓縮?？ㄗ﹄S拉桿 6一起向下移動(dòng)。 移到主軸孔較大處時(shí)，便松開了刀柄，刀具連同刀柄一起買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 被拔出。 刀柄夾緊機(jī)構(gòu)用彈簧夾緊，液壓放松，以保證在工作中如果突然停電，刀柄不會(huì)自行松脫。 活塞桿孔的上端接有壓縮空氣。刀具從主軸中拔出后，壓縮空氣通過(guò)活塞桿和拉桿中孔，把主軸錐孔吹凈。 彈性卡爪的外周是錐面，與主軸的錐孔相配合使爪收緊，從而卡緊刀柄。這種卡爪與刀柄的接合面與拉桿垂直，故拉緊力大?？ㄗεc刀柄為面接觸，接觸應(yīng)力較小，不易壓潰。 立柱 立柱用于實(shí)現(xiàn)主軸箱的垂直移動(dòng)和支撐。固定在立柱上端的電機(jī)直 接傳動(dòng)絲杠，可使主軸箱垂直移動(dòng)。 4機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng) 主傳動(dòng)圖參看傳動(dòng)系統(tǒng)圖。主運(yùn)動(dòng)由主運(yùn)動(dòng)電機(jī)，經(jīng)一級(jí)高速帶傳到主軸，并通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)的控制電壓獲得各級(jí)轉(zhuǎn)速，主軸轉(zhuǎn)速為（ 398014920） r/現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。 進(jìn)給傳動(dòng)圖參看傳動(dòng)系統(tǒng)圖。 X、 Y、 壓調(diào)速交流伺服電機(jī)直接帶動(dòng)滾珠絲杠，功率都為 級(jí)調(diào)速。三個(gè)軸的進(jìn)給速度均為 1 400mm/移速度都為 10m/個(gè)伺服電機(jī)分別由數(shù)控指令通過(guò)計(jì)算機(jī)控 制，任意兩個(gè)軸都可聯(lián)動(dòng)。 傳動(dòng)系統(tǒng)圖 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 第二章 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 該磨床的總體設(shè)計(jì)包括 :系統(tǒng)設(shè)計(jì) (包含數(shù)控裝置的功能設(shè)計(jì)、元件和部件設(shè)計(jì) ,程序段格式設(shè)計(jì)及系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) );邏輯設(shè)計(jì) (包含運(yùn)算器設(shè)計(jì)、控制器設(shè)計(jì)及電路設(shè)計(jì) );機(jī)床主機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 數(shù)控機(jī)床的功能設(shè)計(jì)和普通機(jī)床有著很大的差別 (1) 具有很大的餓切削功率、高的靜、動(dòng)態(tài)剛度和良好的抗振性能； (2) 具有較高大的幾何精度、傳動(dòng)精度、定位精度和熱穩(wěn)定性； (3) 具有實(shí)現(xiàn)輔助操作自動(dòng) 化的結(jié)構(gòu)部件。 高機(jī)床的結(jié)構(gòu)剛度的設(shè)計(jì) 機(jī)床的剛度是指切削力和其它力作用下 ,抵抗變形的能力 機(jī)床在切削過(guò)程當(dāng)中，承受的靜態(tài)力有運(yùn)動(dòng)部件和被加工零件的自重；承受的動(dòng)態(tài)力有砌學(xué)力、驅(qū)動(dòng)力、加減速器時(shí)引起的慣性力、摩擦阻力等。組成機(jī)床的結(jié)構(gòu)部件在這些力作用下將產(chǎn)生變形，從而導(dǎo)致工件的加工誤差。為了使機(jī)床達(dá)到高大結(jié)構(gòu)剛度，獲得符合要求的工件，進(jìn)行如下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 1、 構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式的選擇 （ 1） 選擇截面的形狀和尺寸 由于形狀相同的截面，當(dāng)保持相同的截面積時(shí)，應(yīng)減小臂厚，加大截面的輪廓 尺寸，所以該機(jī)床的立柱、床身等支撐件做成型腔。圓形截面的抗扭剛度比方形截面的大，抗彎剛度比方形截面小，所以立柱、床身等承受彎曲載荷的部件做成方形，而象主軸等承受扭轉(zhuǎn)載荷的零件做成圓形。 由于封閉式截面的剛度比不封閉式截面的剛度大很多，因此該磨床采買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 用封閉式床身。 由于臂上開孔將使剛度下降，所開孔部部件對(duì)剛度要求又很高，就在孔的周邊加上凸緣，以使抗彎剛度得到恢復(fù)。 （ 2） 隔板和筋條的布置 合理布置支承件的隔板和筋條，可提高構(gòu)件的靜、動(dòng)剛度，磨床采用叉筋板的支承件，立柱內(nèi)部就是布置了交叉的筋條。 （ 3） 構(gòu)件的 局部剛度 磨床的導(dǎo)軌和支承件的連接部件，往往是局部剛度最弱的部分，但是聯(lián)接方式對(duì)局部剛度影響很大。在本次設(shè)計(jì)中，由于 采用雙臂聯(lián)接形式； X、 Y 軸導(dǎo)軌較窄，采用單臂聯(lián)接，但在單臂上增加垂直筋條以提高局部剛度。 （ 4） 采用焊接結(jié)構(gòu)的構(gòu)件 機(jī)床的床身、立柱等支承件，采用鋼板和型鋼焊接而成，具有減小質(zhì)量，提高剛度的顯著特點(diǎn)。 采用鋼板和型鋼而不采用鑄件的原因： 鋼的彈性模量約為鑄鐵的兩倍，在形狀和輪廓尺寸相同的前提下，如要求焊接件與鑄件的剛度相同，則焊接件的臂厚只需鑄件的一半。 如果要求局部剛度相同，因局部剛度與臂厚的三次方成正比，所以焊接件的臂厚只需鑄件的 80%左右。 鋼可以提高構(gòu)件的諧振頻率使共振不易發(fā)生。 鋼板焊接能將構(gòu)件做成全封閉的箱形結(jié)構(gòu)，提高剛度。 2、結(jié)構(gòu)布局的設(shè)計(jì) 三坐標(biāo)數(shù)控磨床設(shè)計(jì)的主軸中心位于立柱的對(duì)稱面內(nèi)，主軸箱的自重不再引起立柱的變形，相同的切削力所引起的立柱的彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形均大為減小，這相當(dāng)于提高了機(jī)床的剛度。另在立柱上方安裝兩組買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 定滑輪來(lái)平衡重力，以減小立柱的變形。 高機(jī)床的抗振性的措施 機(jī)床在加工時(shí)可能產(chǎn)生兩種形態(tài)的振動(dòng)：強(qiáng)迫 振動(dòng)和自激振動(dòng)。機(jī)床的抗振性就是抵抗這兩種振動(dòng)的能力。 改善和提高抗振性應(yīng)從以下幾個(gè)方面著手： （ 1） 減少機(jī)床的內(nèi)部振源 機(jī)床高速旋轉(zhuǎn)主軸、帶輪均應(yīng)進(jìn)行平衡；裝配在一起的旋轉(zhuǎn)部件，應(yīng)該保證同軸，并且消除傳動(dòng)間隙，采用平衡裝置和降低往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的重量，以減小可能的激振力，裝在機(jī)床上的電機(jī)需隔振安裝。 （ 2） 提高靜態(tài)剛度 提高靜態(tài)剛度可以提高構(gòu)件或系統(tǒng)的諧振頻率，從而避免發(fā)生共振。但為了提高情態(tài)剛度而引起的構(gòu)件質(zhì)量的增加，會(huì)使共振頻率發(fā)生騙移，這是不利的。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí) 應(yīng)強(qiáng)調(diào)提高單位質(zhì)量的個(gè)剛度。 （ 3）增加構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的阻尼 該磨床對(duì)滾動(dòng)軸承適當(dāng)預(yù)緊以增大阻尼，將型砂或混凝土等阻尼材料填充在支承件的零部件臂中，可以提高阻尼性。以減少振動(dòng)。 高機(jī)床靈敏度 該三坐標(biāo)數(shù)控磨床通過(guò)數(shù)字信息來(lái)控制刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，它要求在相當(dāng)大的進(jìn)給速度范圍內(nèi)都能達(dá)到較高的精度，因而運(yùn)動(dòng)部件應(yīng)具有較高的靈敏度。導(dǎo)軌部分采用貼塑滑動(dòng)導(dǎo)軌，以減少摩擦力使其在低速時(shí)無(wú)爬行現(xiàn)象。工作臺(tái)、刀架等部件的移動(dòng)采用支流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)滾珠絲杠傳動(dòng)，減少了進(jìn)給系統(tǒng)所需要的驅(qū)動(dòng)扭矩，提高了運(yùn)動(dòng)精度和運(yùn)動(dòng)平 穩(wěn)性。 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 第三章 進(jìn)給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 給伺服系統(tǒng)的作用 伺服系統(tǒng)接受數(shù)控裝置發(fā)出的進(jìn)給脈沖或進(jìn)給位移量，并把它變換成模擬量 (如轉(zhuǎn)角、電壓、相位等 )，經(jīng)功率放大后去驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)，使工作臺(tái)進(jìn)行精確的定位或按照規(guī)定的軌跡作嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，最后加工出符合于精度要求的零件。因此，伺服系統(tǒng)的性能也是決定數(shù)控機(jī)床的加工精度、加工表面質(zhì)量、生產(chǎn)率和機(jī)床的可靠性的關(guān)鍵之一。 給伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的基本要求 帶有數(shù)字調(diào)節(jié)的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都屬于伺服系統(tǒng)。進(jìn)給伺服系統(tǒng)不僅是數(shù)控機(jī)床的一個(gè) 重要組成部分，也是數(shù)控機(jī)床區(qū)別與一般機(jī)床的一個(gè)特殊部分。數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的性能指標(biāo)可歸納為：定位精度要高；跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快；系統(tǒng)的穩(wěn)定性要好。 1. 穩(wěn)定性 所謂的穩(wěn)定的系統(tǒng)，即系統(tǒng)在輸入量的改變、啟動(dòng)狀態(tài)或外界干擾作用下，其輸出量經(jīng)過(guò)幾次衰減振蕩后，能迅速地穩(wěn)定在新的或原有的平衡狀態(tài)下。它是伺服系統(tǒng)能夠進(jìn)行正常工作的基本條件。它包含絕對(duì)穩(wěn)定性和相對(duì)穩(wěn)定性。 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性和系統(tǒng)的慣性、剛度、阻尼以及系統(tǒng)增益都有關(guān)系。適當(dāng)選擇系統(tǒng)的機(jī)械參數(shù)（主要有阻尼、剛度、諧振頻率和失動(dòng)量等）和電氣參數(shù)，并使它們 達(dá)到最佳區(qū)配，是進(jìn)給伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的目標(biāo)之一。 2. 精度 所謂進(jìn)給伺服系統(tǒng)的精度是指系統(tǒng)的輸出量復(fù)線輸入量的精確程度，買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 即準(zhǔn)確性。它包含動(dòng)態(tài)誤差，即瞬態(tài)過(guò)程出現(xiàn)的偏差；穩(wěn)態(tài)誤差，即瞬態(tài)過(guò)程結(jié)束后，系統(tǒng)存在的偏差；靜態(tài)誤差，即元件誤差及干擾誤差。 常用的精度指標(biāo)有定位精度、重復(fù)定位精度和輪廓跟隨精度。精度用誤差來(lái)表示，定位誤差是工作臺(tái)由一點(diǎn)到另一點(diǎn)時(shí)，指令值與實(shí)際移動(dòng)距離的最大差值。重復(fù)定位誤差是指工作臺(tái)進(jìn)行一次循環(huán)動(dòng)作之后，回到初始位置的偏差值。輪廓跟隨誤差是指多坐標(biāo)連動(dòng)時(shí)，實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡與給定運(yùn)動(dòng)軌跡之間的最大偏 差值。影響精度的參數(shù)很多，關(guān)系也很復(fù)雜，采用數(shù)字調(diào)節(jié)技術(shù)可以提高伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的精度。 3. 快速響應(yīng)特性 所謂的快速響應(yīng)特性是指系統(tǒng)對(duì)指令輸入信號(hào)的響應(yīng)速度及瞬態(tài)過(guò)程結(jié)束的迅速程度。它包含系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，傳動(dòng)裝置的加速能力。它直接影響機(jī)床的加工精度和生產(chǎn)率。系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快，則加工效率越高，軌跡跟隨精度越高。但響應(yīng)速度過(guò)快會(huì)造成系統(tǒng)的超調(diào)，甚至?xí)鹣到y(tǒng)的不穩(wěn)定。因此，應(yīng)適當(dāng)選擇快速響應(yīng)特性。 該三坐標(biāo)數(shù)控磨床是輪廓控制的機(jī)床，除了要求高的定位精度外，還要求良好的快速性及形成輪廓的各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的一致性。該三坐標(biāo)數(shù)控磨床采用的是是閉環(huán)控制型式，對(duì)于閉環(huán)系統(tǒng)主要是穩(wěn)定性問(wèn)題。 給伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 機(jī)床的位置調(diào)節(jié)對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)提出很高的要求。其中在靜態(tài)設(shè)計(jì)方面有： 1. 能夠克服摩擦力和負(fù)載： （ 1）很小的進(jìn)給位移量； （ 2）高的靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度； （ 3）足夠的調(diào)速范圍； 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 2. 進(jìn)給速度均勻，在速度很低時(shí)無(wú)爬行現(xiàn)象； 3. 在動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方面的要求有： （ 1） 具有足夠的加速和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，以便完成啟動(dòng)制動(dòng)過(guò)程； （ 2） 具有良好的動(dòng)態(tài)傳遞性能以保證在獲得高的軌跡精度和滿意的表面質(zhì)量； （ 3） 負(fù)載引起的軌跡誤差盡可能的??； 4. 機(jī)械傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)要求有： (1) 被加速的運(yùn)動(dòng)部件具有小的慣量； (2) 高的剛度； (3) 良好的阻尼； (4) 傳動(dòng)部件在拉壓剛度、扭轉(zhuǎn)剛度、摩擦阻尼特性和間隙方面盡可能小的非線性； 給伺服系統(tǒng)的組成 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的分類 按控制方式不同分為開環(huán)系統(tǒng)、半閉環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng) a) 采用閉環(huán)系統(tǒng)的原因： 于閉環(huán)系統(tǒng)能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)誤差進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，故控制精度高 (速性好 ,只是成本較高 ,而該數(shù)控磨床要求進(jìn)給精度為 了滿足設(shè)計(jì)要求，采買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 用閉環(huán)系統(tǒng)。 作可靠、造價(jià)低廉，但是沒(méi)有位置反饋環(huán)節(jié)這樣的機(jī)械傳動(dòng)裝置的摩擦、慣量、間隙所引起的定位誤差不能調(diào)整，且其控制精度（ 快速性較差。不能滿足該數(shù)控磨床的設(shè)計(jì)要求 ,故不采用開環(huán)系統(tǒng) 閉環(huán)系統(tǒng)的檢測(cè)裝置安裝在滾珠絲杠軸端或電機(jī)軸端。由于檢測(cè)元件檢測(cè)的反饋信號(hào)不包含從絲杠軸到工作臺(tái)間傳動(dòng)鏈的誤差，因此這部分誤差得不到自動(dòng)補(bǔ)償，精度比閉環(huán)系統(tǒng) 的要低，也不滿足該數(shù)控磨床的要求，故不采用半閉環(huán)系統(tǒng)。 b) 閉環(huán)系統(tǒng)的組成原理 機(jī)床數(shù)控裝置中發(fā)生的指令信號(hào)與工作臺(tái)末端測(cè)得的實(shí)際位置反饋信號(hào)進(jìn)行比較，根據(jù)其差值不斷控制運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行誤差修正，直至差值在誤差允許的范圍之內(nèi)為止。采用閉環(huán)系統(tǒng)控制可以消除由于運(yùn)動(dòng)部件制造中存在的精度誤差給工件帶來(lái)的影響，從而得到很高的加工精度。個(gè)部分的關(guān)系如下圖所示： 伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 控機(jī)床的位置調(diào)節(jié)系統(tǒng) 數(shù)控機(jī)床的位置調(diào)節(jié)技術(shù)保證被加工零件的尺寸精度和輪廓精度。其位置調(diào)節(jié)系統(tǒng)如圖所 示： 輸入?yún)?shù)的產(chǎn)生和位置調(diào)節(jié)器的功能可用計(jì)算機(jī)完成 ,從而構(gòu)成一個(gè)數(shù)字位置調(diào)節(jié)系統(tǒng)。進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件可以是電氣的或是液壓的 ,分別稱為電買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 氣驅(qū)動(dòng)部件和液壓驅(qū)動(dòng)部件。該三坐標(biāo)數(shù)控磨床采用電氣驅(qū)動(dòng)，它包括從給定值的輸入到電機(jī)的輸出。從電機(jī)的輸出經(jīng)過(guò)機(jī)械傳動(dòng)到執(zhí)行件（工作臺(tái)）稱為機(jī)械傳動(dòng)部件。 給伺服系統(tǒng)的數(shù)字模型 在位置環(huán)的調(diào)節(jié)上有模擬式和數(shù)字式，或者說(shuō)有連續(xù)控制方式和離散控制方式。機(jī)床的數(shù)字調(diào)節(jié)系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)作為調(diào)節(jié)器，按采樣方式工作的，因而屬于離散控制方式。這類系統(tǒng)精度高，動(dòng)態(tài)性能好，可充分利 用計(jì)算機(jī)的快速運(yùn)算功能和存儲(chǔ)功能，使進(jìn)給伺服系統(tǒng)始終處于最佳工作狀態(tài)。另外，由于計(jì)算機(jī)作為調(diào)節(jié)器，因而調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有很大柔性。 給伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性及伺服性能分析 間響應(yīng)性 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，按其描述方法的不同，分為時(shí)間響應(yīng)特性和頻率響應(yīng)特性。 時(shí)間響應(yīng)特性是用來(lái)描述系統(tǒng)對(duì)迅速變化的指令能否迅速跟蹤的特性，它由瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)兩部分組成。由于系統(tǒng)包含一些儲(chǔ)能元件，所以當(dāng)輸入量作用于系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)輸出不能立刻跟隨輸入量變化，而是在系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定之前表現(xiàn)為瞬態(tài)響應(yīng)過(guò) 程（或叫過(guò)度過(guò)程）。穩(wěn)定響應(yīng)是指當(dāng)時(shí)間 在穩(wěn)態(tài)時(shí)，輸出與輸入不能完全吻合，就認(rèn)為系統(tǒng)有穩(wěn)態(tài)誤差。 系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)特性不僅決定于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能（如一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)就不同），而且也決定于輸入信號(hào)的類型，且隨加工對(duì)象的不同以及切削用量的不同而改變。尤其考慮到啟動(dòng)、停車、正反方向等控制情況，各坐標(biāo)軸速度信號(hào)的變化極為復(fù)雜。 率響應(yīng)特性 時(shí)間響應(yīng)特性是從微分方程出發(fā)，研究系統(tǒng)響應(yīng)隨時(shí)間的變化規(guī)律，買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 即在已知傳遞函數(shù)的情況下，從系統(tǒng)在節(jié)躍輸入及斜坡輸入時(shí)間響應(yīng)速度及振 蕩過(guò)程的狀態(tài)中來(lái)獲得動(dòng)態(tài)