高速進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算
3.2高速進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算高速、高精度的進(jìn)給系統(tǒng)是精密復(fù)合式鏜銑加工中心具備高性能的重要保障， 隨著高速加工技術(shù)的快速發(fā)展，高速加工中心的進(jìn)給速度將是傳統(tǒng)機(jī)床進(jìn)給速度 的5至10倍。精密復(fù)合式鏜銑加工中心進(jìn)給系統(tǒng)的要求主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 高速度、高加速度、高精度、高可靠性。3.2.1滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌配合的進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計精密復(fù)合式鏜銑加工中心中的進(jìn)給傳動均采用相同的結(jié)構(gòu)方式，伺服電機(jī)與 滾珠絲杠直接驅(qū)動的方式作為高速加工中心進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，直線導(dǎo)軌起著進(jìn)給 方向的導(dǎo)向作用，由“伺服驅(qū)動電機(jī)一高精度滾珠絲杠一直線導(dǎo)軌”組成。在滿 足高速、高精度的同時，怎樣通過結(jié)構(gòu)改進(jìn)和運用恰a的措施來進(jìn)一步提高精密 復(fù)合式鏜銑加工中心進(jìn)給系統(tǒng)的性能是一個關(guān)鍵點。由公式(3-13)可知，系統(tǒng)進(jìn)給速度與驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速、絲杠導(dǎo)程成正比例關(guān)系。 進(jìn)給加速度與驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)動力矩成正比例關(guān)系，與系統(tǒng)的導(dǎo)程和質(zhì)量成反比例關(guān)系。綜上所述，精密復(fù)合式鏜銑加工中心進(jìn)給傳動系統(tǒng)滾珠絲杠的安裝方式均為 兩端固定。機(jī)床在加工過程中，進(jìn)給系統(tǒng)一直處于工作狀態(tài)，因此滾珠絲杠的溫 度要高于機(jī)床本體的溫度，由于絲杠熱變形會引起加工過程中的定位精度降低， 所以要對絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸，保證了傳動的定位精度，進(jìn)給傳動結(jié)構(gòu)示意圖如圖3.7 所示3.2.2進(jìn)給系統(tǒng)的電機(jī)選擇和計算在機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計中，驅(qū)動電機(jī)的選型依然是一個關(guān)鍵點，它是進(jìn)給系 統(tǒng)性能的重要保障，進(jìn)給的伺服系統(tǒng)應(yīng)該具備的要求有：高精度的位移反饋、快 的響應(yīng)速度、高的穩(wěn)定性、較寬的調(diào)速范圍和大的扭矩輸出[42]。復(fù)合式鏜銑加工 中心采用伺服驅(qū)動電機(jī)，伺服電機(jī)應(yīng)根據(jù)以下三條原則選取：1、進(jìn)給系統(tǒng)正常工作時，最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩必須小于驅(qū)動電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，分析 計算如下：機(jī)床的加工負(fù)載及傳動損失折算到驅(qū)動電機(jī)軸上的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩M為：2、驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)與負(fù)載慣量相匹配，下面分別進(jìn)行計算，具體步驟 如下：驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量JM必須與負(fù)載慣量九相匹配，一般/M應(yīng)該大于九，然 而卻不能太大，因為JM越大，系統(tǒng)的總慣量就越大，通常的匹配條件為：3、進(jìn)給系統(tǒng)在做快速移動時，瞬時轉(zhuǎn)矩不得大于驅(qū)動電機(jī)的最大輸出扭矩， 分析計算如下。a移動部件從靜止以階躍指令加速到最大移動速度時，所需要提 供的動力轉(zhuǎn)矩最大，計算公式為：加速時間由機(jī)床的加速度指標(biāo)確定，按照機(jī)床的實際使用慣例，我們把運動 部件從靜止啟動至最大快移速度時產(chǎn)生的加速度規(guī)定為機(jī)床的最大加速度：精密復(fù)合式鏜銑加工中心進(jìn)給系統(tǒng)驅(qū)動電機(jī)按照以上三條原則選取，首先根 據(jù)第一條原則選出驅(qū)動電機(jī)的型號，然后再逆向的比較驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)與 負(fù)載慣量是否相匹配，最后再來計算電機(jī)能否提供機(jī)床的最大加速度，最終達(dá)到 精密復(fù)合式鏜銑加工中心的設(shè)計要求。