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設(shè)計(jì)方案

日期：2010年08月30　來源：沈陽機(jī)床（集團(tuán)）　關(guān)鍵字：0
    1．設(shè)計(jì)任務(wù)
    將一臺(tái)XA6132普通升降臺(tái)臥式銑床改造成三坐標(biāo)數(shù)控銑床。改造后的數(shù)控銑床主要用于加工不同品種的制動(dòng)凸輪軸，最大工件長(zhǎng)度為650mm，該制動(dòng)凸輪軸所需加工的輪廓外形含有直線、圓弧和漸開線；要求的輪廓度公差為0 imm，對(duì)稱度公差為0.irnm，表面粗糙度為Ral. 6ym;工件材料為40Cr鍛件，調(diào)質(zhì)；設(shè)計(jì)生產(chǎn)節(jié)拍為7min/件。
    2總體設(shè)計(jì)方案的確定
    為了保證改造后的性能不低于原銑床，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床的改造選X、Z坐標(biāo)快進(jìn)速度不低于2 4m/min，水平曳引力按15k\l升算。則要求的功率為P- Fv:15×2 4/60—0 6 (w)，如果采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為伺服驅(qū)動(dòng)元件，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)則達(dá)不到此功率要求。例 如，200BFO01反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，最大靜轉(zhuǎn)矩為16. 8N．m，最高運(yùn)行頻率為 liOOOstepls，步距角為1/6。，若取雖高工作頻率下的工作轉(zhuǎn)矩為靜轉(zhuǎn)矩的1／4，則高速下的功率為    1
PH=÷×16 8×11000×6X80-0.1344 (kW)
    因此，如果選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，必須相應(yīng)地降低機(jī)床的某些性能，主要是快速性。另一方面，由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在低速工作時(shí)有明顯的沖動(dòng)，易自激振蕩，而且其激振頻率很可能落人銑削加工常用的進(jìn)給速度范圍內(nèi)，這對(duì)加工極為不利，造成工件超差。此外，由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)沒有過載能力，高速時(shí)轉(zhuǎn)矩下降很多，容易丟步，大功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)較困難等，選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)是不合適的。
    若采用直流或交流伺服電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)控制方案，則結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)難度大，調(diào)試和維修困難，造價(jià)也高。閉環(huán)控制可以達(dá)到很高的機(jī)床精度，能補(bǔ)償機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的各種誤差，消除間隙、干擾等對(duì)加工精度的影響，一般應(yīng)用于要求高的數(shù)控設(shè)備中，由于所改造數(shù)控銑床工作的加工精度不十分高，采用閉環(huán)系統(tǒng)昀必要性不大。
若采用直流或交流伺服電動(dòng)機(jī)的半閉環(huán)控制，其性能介于開環(huán)和閉環(huán)控制之間。由于調(diào)速范圍寬，過載能力強(qiáng)，又采用反饋控制，因此性能遠(yuǎn)優(yōu)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開環(huán)控制；反饋環(huán)節(jié)不包括大部分機(jī)械傳動(dòng)元件，調(diào)試比閉環(huán)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)的穩(wěn)定性較易保證，所以比閉環(huán)容易實(shí)現(xiàn)。但是采用半閉環(huán)控制，調(diào)試比開環(huán)控制的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)困難些，設(shè)計(jì)上也有自身的特點(diǎn)。在直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)之間進(jìn)行比較時(shí)，交流調(diào)速的使用范圍較廣，已基本取代直流伺服電動(dòng)機(jī)。但交流伺服的控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)難度高．占駛不廣，而且價(jià)格高。卣流伺服電動(dòng)機(jī)原理接近與直流電動(dòng)機(jī)，擦制系統(tǒng)技術(shù)也較成熟，普及j一，因而仍選用直流伺服電動(dòng)機(jī)。
    控制部分的設(shè)計(jì)蔓能控制三個(gè)坐l\ 4rli的運(yùn)動(dòng)．根據(jù)工件的加工要求，至少要控制兩軸聯(lián)動(dòng)完成嘲弧插補(bǔ)，為了在加工巾使用不同尺寸的刀具，數(shù)控裝置應(yīng)具有刀具半徑和長(zhǎng)度的補(bǔ)償功能，以便數(shù)控加上中按輪廓編制程序而能適應(yīng)刀具尺寸的變化。
    綜j-所j*，銑床數(shù)控改造方案確定為：直流伺服、IF閉環(huán)控制，采用三坐標(biāo)2 5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控裝置，整個(gè)改造方案如圖9 4所水。
   

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