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数控车床主传动系统设计+CAD图纸+文献综述(4)
数控车床有恒线速切削功能,所以可以选用最佳线速度来切削锥面和端面,使车削后的表面粗糙度值既小又一致,加工出表面粗糙度值小而均匀的零件。
数控车床不但能车削任何等导程的直、锥和端面螺纹,而且能车变导程与变导程之间平滑过渡的螺纹。数控车床车削螺纹时主轴转向不必像普通车床那样交替变换,它可以一刀又一刀不停顿地循环,直到完成,所以数控车床螺纹的效率很高。
1.3 国内外数控车床的发展现状及发展趋势
1.3.1 国内数控车床的发展现状
1.3.2国外数控车床的发展情况及未来发展趋势
2 数控车床主传动系统总体设计方案
2.1 原始条件及数据:
1)最大加工径:240mm
2)最大加工长:350mm
3)X轴行程:140mm
4)Z轴行程:350mm
5)主轴回转速:40-5000rpm
6)主轴马达: 5.5/7.5kw
7)X、Z轴伺服马达:0.6kw、2.1kw
2.2 数控车床电动机的选用
数控车床无级调速:是指主轴的转速从0可以到最大转速(例如:3000转)之间,连续可调。就称为数控车床主轴为无级变速主轴。要实现无级变速,主轴电机必须由变频器或伺服主轴驱动器来控制。
数控机床的主轴性能是在很宽范围内转速连续可调,恒功率范围宽。 当要求机床有螺纹加工功能、准停功能和恒线速加工等功能时,则需要对主轴进行进给控制和位置控制。此时,主轴驱动系统也可称为主轴伺服系统,主轴电动机装配有编码器或者在主轴上安装外置式的编码器,作为主轴位置检测。
由于交流驱动系统保持了直流驱动系统的优越性,而且交流电动机无须文护,便于制造,不受恶劣环境影响,所以目前直流驱动系统已被交流驱动系统所取代。初期是采用模拟式交流伺服系统,而现在伺服系统的主流是数字式交流伺服系统。交流伺服驱动系统走向数字化,驱动系统中的电流环、速度环的反馈控制已全部数字化,系统的控制模型和动态补偿均由高速微处理器实时处理,增强了系统自诊断能力,提高了系统的快速性和精度。
在数控车床中,可以选用的电机类型主要是步进电机或伺服电机。而随着机械行业的发展,对零件加工精度要求越来越高,目前使用后者的居多。因此在本次设计中,选用了一台川安的7.5KW伺服电动机,售价为19800元。此台电动机的具体参数如下。
所选电动机电动机的详细参数:
型号:THG10-2-35-7.5/17-4-2000
主轴电机:7.5KW交流伺服电动机
额定电压:380V;
额定频率:50HZ
额定转矩:35Nm;
基底转速:2000r/min
额定电流:17.8A;
额定出力转速(max):10000r/min
最高转速:12000r/min;
转动惯量:0.025kgm2
重量:57kg
2.3 数控车床传动方案的设计
主轴驱动变速目前主要有两种形式: 一是主轴电动机带齿轮换挡,目的在于降低主轴转速,增大传动比,以适应切削的需要; 二是主轴电动机通过同步齿形带或v带驱动主轴,该类主轴电动机又称宽域电动机或强切削电动机,具有恒功率宽的特点。由于无需机械变速,主轴箱内省却了齿轮和离合器,主轴箱实际上成为主轴支架,简化了主传动系统,从而提高了传动链的可靠性。
带有变速齿轮的主传动大、中型数控机床采用这种变速方式。通过少数几对齿轮降速,扩大输出转矩,以满足主轴低速时对输出转矩特性的要求。通过带传动的主传动主要应用于转速较高、变速范围不大的机床。电动机本身的调速就能满足要求,可以避免齿轮传动引起的振动与噪音。用两个电机分别驱动主轴 上述两种方式的混合传动,高速时带轮直接驱动主轴,低速时另一个电机通过齿轮减速后驱动主轴。内装电动机主轴传动结构大大简化主轴箱体与主轴的结构,有效提高主轴部件的刚度,但主轴输出转矩小,电动机发热对主轴影响较大。
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