8进给传动设计

图! " % 龙门铣床的进给传动方案
采用差动螺母图) # % *所示是组合机床机械动力头的传动系统 动力头的主运动 与进给运动共用一个电动机 而快速运动由单独的电动机驱动 工作进给是由蜗轮蜗杆
! ! " # 交换齿轮! 蜗杆蜗轮! 以及传动进给丝杠螺母机构的螺母实现的 如果丝杠不 ! !# ! " * 转就可实现工作进给运动快速运动时由快速电动机经一对齿轮直接带动丝杠回转 实 现快速运动由于快速和慢速运动分别传到丝杠和螺母上 两个运动可以同时接通 不发 生相互干涉
第章进给传动设计
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惯量匹配必须设置齿轮变速箱当采用大惯量直流伺服电动机时 由于其转矩大 转速 低可直接与驱动丝杠连接目前该系统已在数控机床上得到了较为广泛的应用
! " # " $ 进给传动的特点 ! % 进给传动速度低受力小消耗功率少
一般机床的进给量都比较小 最小进给量可达 & 为了实现这样低的速度 % & ! '' ( 须解决降速问题常采用降速很大的传动机构如丝杠螺母 蜗杆蜗轮 行星机构等 以 便缩短进给传动链 虽然这些机构传动效率较低 但因功率小 实际上功率的损失也很 即运动部件出现时走时 小对于精密机床有时进给速度很低 运动部件容易产生爬行 停或时快时慢的现象 影响机床的加工精度 表面粗糙度以及刀具寿命 因此 须考虑 防止爬行问题 进给传动受力比较小因此各传动件的尺寸比较小箱体内结构较紧凑 由于进给速 度低齿轮的圆周速度也较低 故除内联系传动齿轮外 对进给传动齿轮的精度要求不 高一般可采用)级精度
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Ⅱ Ⅲ
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图! " ) 机械动力头的传动系统图
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第章进给传动设计
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! " $ 数控机床的伺服进给传动系统
! " $ " # 数控机床伺服进给传动系统的特点
数控机床的进给运动是由数控装置经伺服系统控制的数控机床的进给传动属于伺服 进给传动所谓伺服就是要迅速而又准确地跟踪控制指令 为了加工出符合精度要求的 零件机床工作台或刀架等执行部件不仅要保证合理的进给速度 而且要保证准确定位或 保证刀具与工件之间具有严格的相对运动关系因此数控机床的进给传动必须满足调速 范围宽传动精度高动态响应速度快和稳定性好等要求一般应具有以下特点 数控机床的进给传动由伺服电动机经简单的齿轮降速传动或直接驱动运动转换机 ! 构来实现对于闭环系统还要有位移测量装置伺服电动机在伺服系统的控制下 实现 进给运动的变速换向及行程控制等因此机械传动机构比较简单 在数控机床的进给传动机构中运动转换机构一般采用滚珠丝杠传动 工作台等 " 执行部件普遍采用滚动导轨塑料导轨或静压导轨等以便减少运动件的摩擦力和动静摩 擦力之差保证传动灵活避免产生爬行 为了避免伺服系统失步和反向时的死区必须尽可能消除传动齿轮副 丝杠螺母 # 副联轴器以及支承件的间隙
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金属切削机床
! " # " % 进给传动的组成
由图) % !和图) % "所示的典型实例可以看出 进给传动一般是由动力源 变速系统 换向机构分配机构安全机构快速运动传动链变换回转运动为直线运动的机构和执 行件等组成的
图! " # ' ( # ) *型卧式车床进给传动系统框图 &
图! " $ ' ( # % $ ' 型铣床进给传动系统框图 +
进给传动可与主传动共用一台电动机或采用单独的电动机作为动力源 对于车床 钻 床镗床等机床其进给量以主轴每转毫米来表示 进给传动一般与主传动共用 '' ( 由于它与 一台电动机对于铣床类机床其进给量以工作台每分钟毫米表示 '' ' , 主轴转速无关一般采用单独的电动机驱动有利于简化机床结构 便于实现机床的自动 化对于重型机床亦为简化机构进给传动多采用单独驱动 每个方向的进给都由相应 的单独电动机驱动 对于液压传动的机床进给传动则由单独的动力源 包括电动机 油泵等 驱动 进给 传动中的变速系统用来改变进给量的大小若几个进给传动链公用一个变速系统 则应使 变速系统设置在运动分配机构之前以简化机床结构对于进给量采用等比数列的变速系 统其设计方法与主传动系统相同 换向机构和分配机构在进给传动中的布局有两种方案. / 0 ! * & 型卧式车床是采用先 分配后交换的方案其纵横向进给运动的换向可分别为独立控制 换向后的传动链较 短传动件少传动链的惯性也较小可减少换向时的冲击 换向迅速方便 其缺点是换 向机构多结构较复杂对于换向冲击要求不高的机床为了简化机床结构 可采用先换 向后分配的方案 安全机构一般放在变速系统之后运动分配机构之前以便使各传动链公用一个安全 机构为了使安全机构的结构尺寸紧凑通常安全机构安排在转速较高的轴上 并尽可能 靠近变速系统
对于运动部件沿进给运动方向的摩擦力大于进给方向的切削分力的大型机床和高 " 精度精密机床的进给系统传动件的计算转速 计算速度 是取在最大进给速度时的转速
速度 # 对于进给方向的切削分力远大于运动部件沿进给运动方向的摩擦力的中型机床的 进给系统传动件的计算转速 计算速度 是由该机床以最大切削力工作时所用的最大进给 速度决定的一般约为机床规格中规定的最高进给速度的! # ! "
! % 快速运动与进给运动共用一台电动机 4 / 0 ! # " / 型铣床是快速运动与进给运动共用一台电动机的实例 该系统利用高 低 速电磁离合器使机床工作台分别获得快速运动和进给运动 机床进给传动有两条传动路 线当电磁离合器 5! 接通时实现工作进给 当电磁离合器 5" 接通时 则实现快速运 动设计时应注意两个离合器必须互锁不能同时接通以防止产生运动干涉 " % 快速运动采用单独的电动机
第 ! 章 进给传动设计
教学提示进给传动系统用来实现机床的进给运动和辅助运动 进给传动系统设计也 是本课程的重点之一研究机床内联系传动误差的来源和传递规律 以便有效 经济地控 制其对加工精度的影响 教学要求本章重点让学生了解进给传动系统的组成和特点 掌握机床进给传动系统 的设计原则及内联系传动链的误差分析方法使学生能够根据具体的传动要求 合理地确 定传动副的精度和传动比
电气传动 # 电气进给系统采用可调速电动机 一般是无级调速电动机 直接驱动执行件 或经简单 的齿轮变速箱驱动执行件这种传动的机械结构简单可在工作中无级变速 便于自动控
制但成本较高 机床的进给传动属于恒转矩传动直流电动机则用调压调速满足这一要求 对于通用 机床要求具有较大的进给量范围还需要配置简单的齿轮变速箱 这种传动方式主要应 用在大型机床上对于数控机床在开环系统中可用功率步进电动机或电液步进电动机 作为伺服驱动元件目前该系统多用在精度要求不高 功率较小的经济型数控机床上 在闭环系统中则用直流伺服电动机当采用小惯量直流伺服电动机时 为了达到转速与
" % 进给传动中对传动链换接的要求比较多
多数机床进给运动的数目比较多例如卧式车床有纵 横两个方向的进给运动 升 降台铣床有纵横及铅垂#个方向的进给运动 卧式镗床的进给运动多达 *+ 个 进给 运动一般需要换向执行进给运动的部件往往还需作快速运动和调整运动等 因此 进给 传动中传动链换接要求比较多 如接通快速或进给传动链 接通纵向或横向进给传动链 运动的启动或停止运动的换向等
* % 进给传动系统的计算转速
进给传动系统是在恒转矩 在各种转速下最大传动扭矩相等 条件下工作的 因此 确 定进给传动系统的计算转速主要是为了确定所需要的传动功率 进给传动系统的计算转速 计算速度 可按下列#种情况来确定 计算速度 是取在最大快速运 对于具有快速运动的进给系统传动件的计算转速 ! 动时的转速 速度
采用单独电动机实现快速运动时应将快速电动机与进给传动链的接点设在进给变速 机构之后并力求靠近执行件以便缩短快速传动链和减少惯性矩 快速运动与工件进给 的转换一般都在工作过程中进行由于这两种运动速度不同 运动方向往往也不一致 为
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金属切削机床
了避免产生运动干涉可采用下列几种方法 采用超越离合器超越离合器可以使快慢速同时接通而不会产生两种运动速 ! 度相互干扰的现象这种机构多用于卧式车床和自动机床上 根据要求可采用单向或双向 超越离合器 采用差动机构图) " % #所示为龙门铣床的一种进给传动方案 当工作进给时 进 给电动机经变速装置蜗杆蜗轮传入差动轮系由于快速电动机不转 差动轮系同一般定 轴轮系一样实现工作进给当需要快速运动时则可启动快速电动机 经蜗轮蜗杆传入 差动轮系的系杆实现快速运动 这种方式可在不断开工作进给的情况下接通快速运动 其方向取决于快速电动机的转向其速度取决于快速和慢速的合成速度
# % 进给传动的载荷特点为恒转矩工作
进给传动的载荷特点与主传动不同当粗加工进给量较大时 一般采用较小的切削深 度当切削深度较大时多采用较小的进给量所以在各种不同进给量的情况下 产生 的切削力大致相同 即都有可能达到最大进给力 因此 最后输出轴的最大转矩基本不 变这就是进给传动的恒转矩工作特点
在机床上为了缩短辅助时间和减轻工人的体力劳动通常在进给传动中设有快速空 行程传动链以实现机床的刀架工作台主轴箱等移动部件的快速移近和快速返回等 快速空行程传动有机械 液压和电气等方式 液压方式适用于液压传动的机床 此 时实现快速空行程比较简单和方便对于一般机械传动的机床 快速运动可与进给运动 共用一台电动机或采用单独的电动机
! " # " ) 进给伺服系统的设计要求
机床的位置调节对进给伺服系统提出了很高的要求
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