数控车床进给系统传动系统设计(3)

控制方式采用交流伺服、运动控制器并采用闭环控制方案。数控车床进给系统的机械主体

部分直线导轨和滚珠丝杠，联轴器，工作台面。电气部分的关联性及传动装置的保护性，

X轴及Y轴两端配有高质量的缓冲器，同时可选配在工作台的两端配有限位检测开关，部

分工作台的配有原点检测开光，并提供光电编码装置以适于闭环控制，原点开关的位置可

以打距离的调节。

数控车床进给系统的具体参数如下：

X方向行程:100mm

Y方向行程:1500mm

工作台面的参考尺寸:240260mm

工作台和工件最大物重质量60kg

工作台表面滑动摩擦系数为0.5

平均切削力:500N

快进进给速度:1000mm/min

最高运动速度:10000mm/min

脉冲当量0.001mm

定位精度: 0.02mm

工作寿命:每天8小时，工作8年，250天/年 2.1.2 机械系统设计 车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床，主要用于加工轴、盘、套和其www.docin.com徐州工程学院毕业设计(论文) 4 他具有回转表面的工件。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等

进行相应的加工。它是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。铣床和钻床等旋转加

工的机械都是从车床引伸出来的，普通机床经经历了近两百年的历史。随着电子技术、计

算机技术及自动化，精密机械与测量等技术的发展与综合应用，生产了机电一体化的新型

机床一一数控机床。普通车床是车床中应用最广泛的一种，约占车床类总数的65%，

因其主轴以水平方式放置故称为卧式车床。普通车床的主要组成部件有：主轴箱、进

给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身。按其实现系统功能角度看主要包括

动力系统、执行系统、操纵和控制系统、传动系统。

此设计的具体要求如下： 1

传动副。丝杠的转速为中转速，精度要求为高精度。为提高传动刚度和消除间隙，采用有

预加载荷的结构。由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝杠螺母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以

能得到较高的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同

样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的1/3。在省电方面很有帮助。采用滚珠丝

杠副，滚珠丝杠直接与联轴器连接。 2

是滑动式，滚动直线滑轨是一种滚动导引，它由钢珠在滑块与滑轨之间作无限滚动循

环，使得负载平台能沿着滑轨轻易的以高精度作线性运动，其摩擦系数可降至传统滑

动导引的1/50，使之能轻易地达到1μm级的定位精度。现在滑块与滑轨间的末制单

元设计，使得线形滑轨可同时承受上下左右等各方向的负荷，专利的回流系统及精简

化的结构设计使线性滑轨有更平顺且低噪音的运动。滚动直线导轨副动静摩擦力之差

很小，摩擦阻力小，随动性极好。导轨的导向精度要求高。

图2-1 工作台草图

www.docin.com徐州工程学院毕业设计(论文) 5 3流伺服电动机，是将电能转变为机械能的一

种机器。交流伺服电动机主要由一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个

旋转电枢或转子组成。电动机利用通电线圈在磁场中受力转动的现象而制成的。交流伺服

电动机主要由定子部分和转子部分组成，其中定子的结构与旋转变压器的定子基本相同，

在定子铁心中也安放着空间互成90

计量，横封装置和定长裁切机上。工作台草图如上图2-1。

2.2 伺服电机设计 2.2.1 伺服电机概述 交流伺服电动机的结构主要可分为两部分，即定子部分和转子部分。其中定子的结构

与旋转变压器的定子基本相同，在定子铁心中也安放着空间互成90度电角度的两相绕组。

其中一组为激磁绕组，另一组为控制绕组，交流伺服电动机一种两相的交流电动机。 交

流伺服电动机使用时，激磁绕组两端施加恒定的激磁电压Uf，控制绕组两端施加控制电压

Uk。当定子绕组加上电压后，伺服电动机很快就会转动起来。 通入励磁绕组及控制绕组

的电流在电机内产生一个旋转磁场，旋转磁场的转向决定了电机的转向，当任意一个绕组

上所加的电压反相时，旋转磁场的方向就发生改变，电机的方向也发生改变。 表2-1交流伺服电动机的分类、特点及使用范围

类型 代号 结构特点 性能特点 使用范围

笼型交流伺服电

动机 SL

转子与定子结构与一

般笼型异步电动机相

似,但转子一般为两

相,且细而长,笼可用

铝、紫铜、黄铜制成

励磁电流较小，

体积较小，机械

强度较高，低速

运转时不够平

滑，有抖动现象

广泛运用于小功率自

动控制系统、随动系统

和计算装置中

非磁性杯型交流

伺服电动机 SK ADP

用非磁性金属铝、黄

铜等制成杯形转子，

杯的内外由内外定子

构成磁路

转动惯量小，运

转平滑、无抖动

现象，励磁电流

和体积较大

用于要求运行平滑的

系统，如自动装置和计

算装置等

FANUC交流伺

服电动机

FANUC

转矩大,转速低,

机械特性线性度

好,低速性能良

好，可直接与丝

杠连接

用于数控机床驱动或

其他驱动系统

低速交流伺服电

动机 SD SA ND

转子、定子结构与笼

型交流伺服电动机相

同,另外机壳中装有

齿轮减速装置

体积小,重量轻,

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