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1、-PLC内圆磨床的改造设计毕业设计说明书-第 23 页编号岳阳职业技术学院毕业设计任务书（2016届）题 目 PLC内圆磨床的改造设计系（院） 机电工程系 专 业 机电一体化 班 级 机电高职【3】13-2班 学 号 学生姓名 周镁 指导教师 陈笑梅（副教授） 上交日期 毕 业 设 计论 文 任 务 书一、题目及专题：1、题目M2120内圆磨床的改造设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 本课题来源于与无锡开源机床集团有限公司合作改造项目。 磨床是金属切削行业的一个重要分支，随着工业的发展，对机械零件的加工精度及表面粗糙度的要求日益提高，磨削加工显得更加重要，当前的磨削技术已无法满足要求，所以
2、要提高磨削技术的水平以达到现代工业磨削加工所要求的的精度和效率。尤其在汽车、电力、船舶、冶金、军工、航空航天等行业。数控内圆磨床对被加工零件的适应性很强，具有较高的生产率、加工精度和稳定的加工质量。为了提高加工精度、尺寸精度，本次设计针对数控内圆磨床进给部件进行改造设计。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 在了解M2120磨床的基础上，设定改造方案。完成改造后的磨床的磨头部件改造设计，绘制磨头装配图； 完成M2120内圆磨床的非标准零件图设计，绘制三张零件图； 完成设计说明书一份，有方案拟定，必要的分析、计算。 摘 要 本次设计主要针对数控磨床做部分改造，以适应加工产品时可以简单加工、精
3、确定位、保证尺寸，提高加工效率，减轻工人劳动强度。此次改造对机床的导轨和驱动等进给部件做一定的修改，以适应产品的需要，保证在生产中的精度及效率。液压驱动对重复定位及尺寸的精度很难保证，使得在生产中很难提高效率。改用伺服电机驱动进给部件，可以保证机床的重复定位，使产品的精度不会因为操作者的原因而无法得到保证。导轨是数控控制精度的一个方面，数控方式对导轨要求是具有高灵敏度，低摩擦阻力，高寿命等，所以对导轨的要求也比较高。一般的磨床采用的是滚动导轨，精度较低，摩擦阻力大，寿命不高，所以本次设计导轨采用的是滚动导轨丝杠是控制精度的另一个方面，以前沿用的滑动丝杠传动效率低、导程精度低，不能满足高精度、高
4、效率的要求，因此该用滚珠丝杠，滚珠丝杠传动系统是以滚珠为媒介的滚动螺旋传动的体系，它的传动效率高，是传统滚珠丝杠的24倍，运动平稳性好，精度高，较高的耐用性，可靠性高，无间隙，刚性好。对于生产时产品的尺寸能进行补偿，保证产品一致性。另外对于产品的变更能及时进行调整，以适应不同的产品，尽量降低加工成本。关键词：内圆磨床；数控；伺服AbstractThe design focuses on CNC grinding machines to do part of the transformation to adapt to the processed products can be simple p
5、rocessing, precise positioning to ensure that the size, improve processing efficiency, reduce labor intensity. The transformation of feed components on the the machine rails and drive to do some modifications to accommodate the needs of the product to ensure accuracy and efficiency in production. Th
6、e hydraulic drive to repeat the positioning and dimensions of precision is difficult to ensure, so that is difficult to improve efficiency in production. Switch to servo motor drive feed parts can guarantee repeat positioning of the machine, the accuracy of the product will not be because of the ope
7、rators reasons can not be guaranteed. Rails to one aspect of the numerical control precision CNC pair of guide rails requirements having a high sensitivity and low frictional resistance, high life, etc., and so on rails requirements are relatively high. The grinder is rolling guide, low accuracy, fr
8、iction, life is not high, so the design rail is rolling guide The screw is another aspect of the control accuracy, sliding screw previously used transmission efficiency is low, the lead accuracy is low, can not meet the requirements of high precision, high efficiency, so that the ball screw, ball sc
9、rew drive system is based on a ball media rolling screw drive system, the transmission efficiency is high, the traditional ball screw 2 to 4 times and good, smooth motion, high accuracy, high durability, high reliability, no gap, good rigidity. To compensate for the size of the product in the produc
10、tion to ensure product consistency. In addition to the change of the product can be adjusted in a timely manner, in order to adapt to the type of product and to minimize processing costs. Keywords: Internal grinder; CNC; Servo目 录摘 要IIIAbstractIV目 录V1 绪论11.1本课题的研究内容和意义11.2国内外的发展概况11.3本课题应达到的要求12 总设计方
11、案22.1 主要规格与参数22.2 总设计方案分析与选定32.2.1机床设计改造的基本要求32.2.2机床设计改造的研究方法32.2.3机床设计的方案分析42.3 主要结构与性能82.3.1床身82.3.2 进给箱82.3.3 磨架82.3.4 床头82.3.5 砂轮修整器82.3.6 砂轮轴83 传动系统93.1 工件传动93.2 砂轮传动93.3 进给传动93.4 机床所用滚动轴承明细表93.5 传动带明细表103.6 丝杠副明细表104 X轴进给伺服系统的设计与计算114.1 进给伺服系统的控制方式的选择114.2 伺服系统机械传动结构设计特点124.3 伺服电动机的选择计算124.3.
12、1选择伺服电机的三个指标及其计算124.3.2电动机转子惯量与负载惯量匹配124.3.3空载加速转矩134.3.4电动机的选择134.4 滚珠丝杠副144.4.1滚珠丝杠特点144.4.2滚珠丝杠的消隙和预加载荷144.4.3滚珠丝杠的支承144.4.4滚珠丝杠的选择计算144.4.5 选择丝杠轴承164.5 半闭环进给系统的精度16 4.5.1伺服刚度164.5.2滚珠丝杠的螺母的接触强度174.5.3 丝杠的拉压强度174.5.4 轴承的轴向刚度174.5.5 综合刚度174.5.6 定位精度174.6 导轨的选择184.7 涨紧套184.7.1 涨套的联接特点184.7.2涨套的选用计算
13、185电气系统205.1概述205.2机床夹紧动作205.3工件夹紧205.4维护检查206 冷却系统217 润滑系统227.1润滑油的选择227.2注意事项227.3使用和维修227.4其他润滑228结论与展望238.1结论238.2不足之处与未来展望23致 谢24参考文献25附 录261 绪论1.1本课题的研究内容和意义磨削技术及磨床技术在机械制造行业占有极其重要的位置，磨削技术发展很快，在机械加工中起着非常重要的作用。随着高精度、高硬度机械零件数量的增加，以及精密铸造和精密锻造工艺的发展，磨床的性能、品种和产量都在不断的提高和增长。1.2国内外的发展概况由于内圆磨床应用十分广泛，近年来，
14、磨削技术得到了飞速发展，各种磨削新技术、新工艺和新成品层出不穷。国际上有不少著名制造商，如日本的OKAMMOTO、MITSUI三井，德国的BLOHM、ELB、ABA，瑞士的MAGERLE，意大利的FAVRATO等。在发展数控内圆磨床生产数量的同时，还要努力提高数控磨床的质量和精度。由于CBN砂轮的使用，强力磨削突破传统磨削的限制，生产倍率成倍提高，目前磨削线速度已高达120m/s，大吃深缓进给的强力磨削也得到了广泛应用。现代高精度磨削技术的发展，磨削尺寸精度达到0.10.3m，表面粗糙度达到0.20.05m，磨削表面变质层的残留应力均很小，明显提高了加工零件的质量。数控是内圆磨床发展的重要方面
15、。在相当长的时期里，国外磨床的数控化率远远低于车床和铣床。在近十年来，由于数控技术的发展，适用于磨床的数控系统也有了较大发展，数控系统的性价比大大提高。目前国内高速磨削应用面不广，磨削速度一般不超过60m/s，与国外相差较大，磨削效率也相对较差，大吃深缓进给的强力磨削方法在我国生产中应用不多。随着我国机械制造业迅猛发展，国内对数控机床的要求也越来越高，自主研发了高精度机床，在控制技术方面与国外差距还很大，主要采用PLC控制为主。国内各机床厂和机床研究所对数控磨床及磨削技术的发展投入很大，取得了一些初步进展，如CIMT展出的上海机床厂的MKY7875、云南MIGHTY公司的SGS-618II、威
16、海机床厂的MJ7116等。1.3本课题应达到的要求本次设计主要针对数控磨床做部分改造，以适应加工产品时，可以简单加工、精确定位、保证尺寸、提高加工效率、减轻工人劳动强度。此次改造对机床的导轨和驱动等进给部件做一定修改，以适应生产中精度和效率。需要采用伺服电机做驱动元件实现自动控制，把原来滑动丝杠螺母副，把回转运动转变为直线运动，并且采用滚动导轨，以提高精度。2 总设计方案2.1 主要规格与参数 1. 磨孔直径 50200mm2. 磨孔最大深度 当磨孔直径 5080mm 120mm 80160mm 160200mm3. 工件最大旋径 在罩内 400mm在罩外 120mm4工作台最大行程 600m
17、m5床头箱最大回转角度 306. 床头箱主轴中心至床身底面距离 1200mm7.床头箱最大横向移动量 200mm 8.工件转速 （无级调整） 低速 120320r/min高速 220650r/min9.工作台运动速度修整速度 0.21m/min磨削速度 1.56m/min最高速度 7m/min10.砂轮进给 刻度盘刻度 每格 0.001；0.01；0.1三种 每转 0.1；10；100三种11.砂轮最大横向移动量 与装配图参数一致 12.砂轮转速 110000，8000，6000，4800，4000r/min 13.冷却泵流量25L/min14.工件电动机 功率 1.5KW15.砂轮电动机功率
18、 4KW16.冷却电动机功率 0.09KW17.进给伺服电动机型号：HC-SF152(B) 功率比例：25.6KW/s额定转速：2650r/min 额定转矩：7.16Nm进给速度：12m/min18.静变器容量 2.2KVA19.引接电源3相380V 50HZ（或60HZ）20.机床外形尺寸 3100*1464*1470mm21.机床重量3350Kg2.2 总设计方案分析与选定2.2.1机床设计改造的基本要求设计改造机床时应力求达到重量轻、体积小。质量好、效率高、成本低使用维修方便。要达到上述要求，设计人员应考虑机床的技术、经济指标，如加工范围。加工精度、粗糙度、生产率、工艺性、成本，采用新技
19、术和“三化”程度等。各项技术、经济指标之间的相互联系和相互影响的，因此在设计时必须全面的加以考虑，根据具体要求确定若干指标为重点，处理好相互之间的关系。设计改造机床，除了考虑上述各项指标外，机床的“三化”是不容忽视的问题。 2.2.2机床设计改造的研究方法机床为了加工不同形状的和技术要求的工件的需求，因此品种很多，类型不一，但不论设计哪一类机床，归纳起来大致有一个基本相似的步骤。（1）工件的工艺分析：设计机床前，首先对工件进行必要的分析，了解工件的尺寸、材料、技术要求、批量，确定加工方法、余量、定位基准、装夹方法等。（2）调查研究：通过三个途径（访问用户和承制单位，参阅技术资料）的调查研究和分
20、析，为拟定初步设计方案打下基础。 访问使用单位，主要了解操作人员对机床的要求，现有的工件加工方法，同类机床的使用情况和存在问题，使用单位的自然条件、设备条件、生产经验等。访问承制单位，主要了解制造部分的设备条件、技术能力及原有生产经验。参阅有关技术材料，包括国内外有关技术文献，同类机床的技术蓝图及总结。（3）工作图设计：包括确定机床的布局，技术参数和工作循环等，绘制机械部件装配图，零件图，编制设计说明书，标准件、外购件。通用件明细表等。（4）现场服务：参加制造、装配、试磨和鉴定总结工作，进一步修改图纸，上述设计过程的各项工作，是不可分割的，是相互穿插同时进行的。 2.2.3机床设计的方案分析图
21、2.1 磨架总图 一.进给部件驱动方式的选择A 液压驱动液压进给驱动系统定位由一下几部分组成：机械部分、位置检测部分件、液压传动部分件和PLC，如图A所示。其中PLC控制系统是整个驱动系统的核心。PLC依据自身程序及行程开关控制液压系统油路走向及液压缸的运动来驱动进给。图2.2 液压驱动方式液压驱动方式传动功率大，低速、平稳，有过载保护能力，传动布置灵活，但是进给精度不高，效率相对较低。 B 机械传动机械传动通过齿轮传动（如图B）将转速通过丝杠、螺母转换成直线运动，一般需求较高的制造精度和安装精度。图2.3 机械传动方式齿轮传动传动比精确，结构紧凑，工作可靠，使用寿命长，但是加工、安装、调整的
22、精度要求高，否则会严重影响加工精度。C伺服电机驱动伺服进给系统组成（如图C）图2.4 伺服驱动方式 进给伺服系统的要求：1稳定性；2精度高；3快速响应性；4调速范围大；5低速大转矩输出进给伺服系统的性能主要取决于组成系统的机电两部分的匹配，即机电参数配合的协调性。进给伺服系统的控制方式分为：开环控制，半闭环控制，闭环控制。（1）开环控制图2.5 开环控制方式开环控制系统图如图（1）1）工作台位移量的控制：数控装置发出进给脉冲，经驱动电路放大，驱动电路，步进电动机收到伺服驱动电路的脉冲信号，开始运转，转换为步进电动机的角位移量，再经过减速齿轮、滚珠丝杠螺母、螺母移通过机械部件将转动转换为工作台直
23、线运动位移量。2）工作台进给速度的控制：进给脉冲频率经驱动后，就转化为步进电动机定子绕组中电流的通断电变化的频率进而决定了步进电动机的转速，步进电动机的转速再经过减速齿轮、滚珠丝杠螺母体现为工作台的进给速度。3）改变步进电动机输入脉冲信号的的循环顺序，即可改变步进电动机定子绕组的电流通断循环的顺序，从而实现电动机正反转，相应工作台的运动方向也会改变。在管理中采用开环控制具有作用时间点、控制成本低等优点，在外界干扰较小的情况下，有一定的控制作用。但是这种控制无反馈机制，无法发现和纠正计划和实施中与预定目标的偏差，缺乏抗干扰能力，不能进行误差修正。在控制X、Z 轴的进给运动时，没有位置检测元件、速
24、度检测元件，无法给予进给运动位置修正，控制精度不高，影响系统工作精度，从而影响到工件的磨削精度。（2）半闭环控制图2.6 半闭环驱动方式半闭环控制系统图如图（2）所示，半闭环系统与开环系统不同，它所采用的是伺服电机，伺服电机半闭环控制系统是在开环控制系统的伺服机构中装有角位移检测装置，通过检测伺服机构的滚珠丝杠转角，间接检测移动部件的位移，然后反馈到数控装置的比较器中，与输入原指令位移值进行比较，用比较后的差值进行控制，使移动部件补充位移，直到差值消除为止的控制系统。由于半闭环控制系统将移动部件的传动丝杠螺母不包括在环内，所以传动丝杠螺母机构的误差仍会影响移动部件的位移精度，由于半闭环控制系统
25、调试维修方便，稳定性好，目前应用比较广泛。半闭环控制系统的伺服机构所能达到的精度、速度和动态特性优于开环伺服机构，为大多中小型数控机床所采用。（3）闭环控制图2.7 闭环驱动方式 闭环控制是一种自动控制系统，其中包括功率放大和反馈，使输出变量的值响应输入变量的值。数控装置发出指令脉冲后，当指令值送到位置比较电路时，此时若工作台没有移动，即没有位置反馈信号时，指令值使伺服驱动电动机转动，经过齿轮、滚珠丝杠螺母副等传动元件带动机床工作台移动。装在机床工作台上的位置测量元件，测出工作台的实际位移量后，后反馈到数控装置的比较器中与指令信号进行比较，并用比较后的差值进行控制。若两者存在差值，经放大器后放
26、大，再控制伺服驱动电动机转动，直至差值为零时，工作台才停止移动。 在理论上，如果不考虑外部因素，全闭环控制比半闭环控制可能会提高基础的定位精度。但如果不能很好的解决机床发热、环境污染、温升、振动、安装等因素，会出现全闭环不如半闭环的现象。短时间内可能会有效果，但时间一长，灰尘、温度变化对光栅尺的影响，将严重影响测量反馈数据，从而失去作用。同时光栅尺出现问题后，会产生报警，造成机床不能工作。 综上所述：本次设计中采用了半闭环控制进给驱动。 二.丝杠的的选择 滚珠丝杆是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。滚珠丝杆由螺杆、螺母和滚珠组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运
27、动，这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滚动动作变成滑动动作。由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。 本次设计采用滚珠丝杠。 三.导轨的选择 滚动导轨在数控机床中有广泛的应用。相对普通机床所用的滑动导轨而言，它有以下几方面的优点：1）定位精度高直线滚动导轨可使摩擦系数减小到滑动导轨的1/50。由于动摩擦与静摩擦系数相差很小，运动灵活，可使驱动扭矩减少90%，因此，可将机床定位精度设定到超微米级。2） 降低机床造价并大幅度节约电力采用直线滚动导轨的机床由于摩擦阻力小，特别适用于反复进行起动、停止的往复运动，可使所需的动力源及动力传递机构小型
28、化，减轻了重量，使机床所需电力降低90%，具有大幅度节能的效果。3） 可提高机床的运动速度直线滚动导轨由于摩擦阻力小，因此发热少，可实现机床的高速运动，提高机床的工作效率2030%。4) 可长期维持机床的高精度对于滑动导轨面的流体润滑由于油膜的浮动，产生的运动精度的误差是无法避免的。在绝大多数情况下，流体润滑只限于边界区域，由金属接触而产生的直接摩擦是无法避免的，在这种摩擦中，大量的能量以摩擦损耗被浪费掉了。与之相反，滚动接触由于摩擦耗能小滚动面的摩擦损耗也相应减少，故能使直线滚动导轨系统长期处于高精度状态。同时，由于使用润滑油也很少，大多数情况下只需脂润滑就足够了，这使得在机床的润滑系统设计
29、及使用维护方面都变的非常容易了。 本次设计采用滚动导轨。2.3 主要结构与性能2.3.1床身 床身采用整体铸件，床身上用直线滚动导轨，采用集中润滑滑动导轨面，在工作时必须供油润滑。工作台的移动主要由Z轴伺服系统（Z轴伺服电机，涨紧套联轴器，滚珠丝杠，组合轴承，一对角接触球轴承螺母，螺母座，轴承座等件组成）驱动工作台往复运动。2.3.2 进给箱进给是由底座、滑板、直线滚动导轨、磨头座、X轴伺服系统（X轴伺服电机，涨紧套联轴器，滚珠丝杠，角接触球轴承，螺母座）零件组成，X轴伺服系统驱动进给箱运动。2.3.3 磨架主要有底座、滑板、磨具座三大件组成，底座固定在工作的T型槽中，根据工件长度调整其纵向位
30、置。磨具装夹在磨具座中，由电动机通过一对皮带轮传动。2.3.4 床头传动工件主轴由交流双速电机经一对皮带轮传至工件主轴。皮带的松紧借助皮带压紧调整，主轴前后支承都是成对的有预加载荷的高精度向心轴承，皮带轮端面可外接压力油缸或气压缸，用于工件的自动加紧或松开。床头箱连同底座安装在床身上，磨削锥孔时，他们都能在水平面内绕各自的垂直轴线回转。松开床头箱与底座之间的三个紧固螺钉就能转动床头箱粗调回转角度。回转角度的精调在底座和工作台之间进行，调整时先松开工作台左端的压板和底座前端回转中心处的螺钉，然后转动底座左端的方头螺钉即可。2.3.5 砂轮修整器砂轮修整器固定在床身后端，磨具由X轴伺服电机驱动，快
31、速靠近修整器，修整器固定不动。2.3.6 砂轮轴砂轮轴前后轴承均为高精度的向心推力球轴承，前轴承由螺帽紧固，后轴承靠弹簧自行消除前后两对轴承的间隙。调换不同类别的砂轮轴按规定，相应调换皮带轮，以得到规定的砂轮线速度。磨具旋向从砂轮轴皮带轮端面观测，砂轮轴按照顺时针方向旋转。3 传动系统3.1 工件传动工件电机安装在床头箱背部，由交流变频器提供电源，电动机经过一对皮带轮降速后驱动主轴，主轴转速可在120650r/min范围内作无级调速。3.2 砂轮传动安装在进给滑板上的电动机，经一对皮带轮传递至砂轮轴，皮带的松紧可通过移动电动机的底板来进行调节。3.3 进给传动采用伺服电机经涨紧套直接驱动滚珠丝
32、杠带动工作台或进给滑板运动。图3.1 磨床进给部件1 工件电机 2.压紧轮 3.活塞 4.回转板 5.工作台 6 Z轴伺服电机 7.床身 8.丝杠 9.滑板 10.X轴伺服电机 11 砂轮轴 12 修整器 13 主轴3.4 机床所用滚动轴承明细表表3-1 滚动轴承明细表 序号型号名称数量安装部位16204深沟球轴承2床头前压紧轮26205深沟球轴承2床头后压紧轮36208深沟球轴承4床头第一、二传动轴前轴承46209深沟球轴承2床头第一、二传动轴后轴承56203深沟球轴承2砂轮修整器67206C角接触球轴承4进给机构7ZARN2557N组合轴承1床身87206C角接触球轴承1床身938205推
33、力球轴承1床头第一传动轴后支承1032214E圆柱滚子轴承2床头主轴1132120圆柱滚子轴承1床头主轴12K303517滚针轴承2夹具气缸3.5 传动带明细表表3-2 传动带明细表名称型号规格数量安装部位三角带A16002床头箱部位3.6 丝杠副明细表表3-3 丝杠副明细表名称主参数数量安装部位滚珠丝杠GQ40X6-P31X轴伺服电机滚珠丝杠GQ50X101Z轴伺服电机4 X轴进给伺服系统的设计与计算4.1 进给伺服系统的控制方式的选择磨床是精密机床，对于普通内圆磨床M2120的进给系统进行数控改造，选取半闭环控制。半闭环控制的进给系统见下图图4.1 半闭环控制的近给系统1.检测装置； 2.
34、伺服电机； 3滚珠丝杠； 4.运动部件图（a）中，伺服电机2经减速器3（齿轮式或同步齿带穿动）、滚珠丝杠4带动运动部件5。检测装置1与电动机相连，并发出检测反馈信号。图（b）与图（a）的差别仅在于检测装置1安装在丝杠4的端部，但由此减速器3的传动误差可由半闭环伺服系统予以校正。图（c）无减速器，只有伺服电动机与直联丝杠，构造最简单。图（a）和图（b）的优点是可以把反馈装置（如旋转变压器、测速发电机、脉冲编码器等）装在伺服电动机内，成为一个部件。图（b）的优点是齿轮等传动副3处于半闭环之内，其传动误差可由反馈校正。本机床采用图（b）所示的半闭环控制的进给系统。反馈装置有两种：（1）用旋转变压器作
35、为位置反馈，用测速发电机作为速度反馈； （2）用脉冲编码器兼作位置和速度反馈。本机床采用第二种反馈装置。4.2 伺服系统机械传动结构设计特点为确保伺服系统的定位精度和工作稳定性，在机械传动结构设计要求无间隙、低摩擦、低惯量、高精度、高谐振以及高的阻尼比。为达到这些要求，设计中应尽量采用低摩擦传动副，如滚动导轨、静压导轨、滚珠丝杠等，通过选用最佳降速比来降低惯量，采用预紧的办法来提高传动刚度，采用消隙方法减少反向死区误差等，其中最重要的是提高传动刚度和降低惯量。4.3 伺服电动机的选择计算4.3.1选择伺服电机的三个指标及其计算(1) 最大切削负载转矩下不得超过电动机的额定转矩，折算到电动机轴的
36、最大切削负载 为，式中丝杠上最大的轴向载荷，等于轴向进给力加导轨的摩擦力丝杠导程（m） 滚珠丝杠的机械效率1、2、3级=0.9，4级以下=0.9因滚珠丝杠螺母预加载荷引起的附加摩擦转矩滚珠丝杠轴承的摩擦转矩传动比最大载荷，丝杠导程=6mm=0.006m。查看丝杠样本，丝杠螺母副的摩擦系数=0.9，摩擦力。查轴承样本，单个7206C型的轴承摩擦力矩为，故一对轴承为。丝杠与伺服电机直联，故=1。则最大切削负载转矩为4.3.2电动机转子惯量与负载惯量匹配惯量J由两部分组成：电动机伺服转子惯量和负载惯量，+。负载惯量为磨架部分、工件的质量、滚珠丝杠、联轴器的惯量折合到电动机上的当量值。匹配条件：0.2
37、51（1）磨架部分总重量400Kg，则磨架部分惯量为（2）丝杠直径d=40mm=0.04m ,l=0.65m,则丝杠惯量为(3) 涨紧套联轴器惯量则负载惯量为电动机惯量应符合4，即 16.465.6根据以上计算，可初选伺服电动机。选用交流伺服电动机为三菱公司生产的，型号为。它的额定转矩为，大于最大负载转矩，它的转子惯量，大于负载惯量，满足匹配条件。4.3.3空载加速转矩空载加速转矩，这个输出转矩发生在阶跃指令加速时，要求的加速时间为的时间常数，说明这种电机具有足够的加速能力。4.3.4电动机的选择选择电动机HC-SD152（B）的主要性能参数最高转速3000r/min额定转速2000r/min
38、顺势容许旋转速度3450r/min额定转矩 最大转矩 功率比率 惯性矩 重量 4.4 滚珠丝杠副4.4.1滚珠丝杠特点滚珠丝杠式数控机床伺服驱动的重要部件之一。它的优点有：（1）传动效率高，一般可达95%以上；（2）运动平稳，摩擦力小，灵敏度高，低速无爬行；（3）可以预紧，消除丝杠副的间隙，提高轴向接触刚度；（4）定位精度和重复定位精度高；（5）使用寿命长；（6）同步性好，用几套相同的滚珠丝杠副同时传动几个相同的部件或装置时，可获得较好的同步性；（7）使用可靠，润滑简单，维修方便；（8）不自锁，可逆向传动；4.4.2滚珠丝杠的消隙和预加载荷 消除间隙和预加载荷有多种方法。在机床上采用的是双螺母
39、法。 预紧应根据以下原则：滚注丝杠副的预加载荷F，应不低于丝杠最大轴向载荷的1/3。4.4.3滚珠丝杠的支承 滚珠丝杠常用的支撑方式有：（1） 一端轴向固定一段自由，常用于短丝杠和竖直安装的的丝杠；（2） 一端固定一端简支，常用于较长的卧式安装的丝杠；（3） 两端固定，常用于长丝杠或高转速要求、高精度、高刚度的场合。 本机床采用的是(1)方式。4.4.4滚珠丝杠的选择计算 由设计要求知：伺服电机的最高转速 根据机床的脉冲当量常取为a=0.001mm每脉冲。则电动机每转应发出的脉冲数为位置反馈器本机床用的脉冲编码。脉冲编码器现有的产品为每转2000，2500，5000脉冲等树种。如取每转2000
40、脉冲，则编码器后应有一个倍频器，倍频数为2。速度反馈装置也用脉冲编码器，在变频器后加一个频率电压（F/V）转换器。其转化比例为没脉冲/分，输出电压（V）。图4.2 位置反馈1.频率/电压/(F/V)转换器 2.倍频器 3.脉冲编码器 4.伺服电动机 5.联轴器 6.砂轮箱 7.滚珠丝杠 滚珠丝杠的直径，滚珠的列数和圈数，应按当量动载荷选择。由设计条件可知：砂轮转速 ，主电动机功率，则切向磨削力取法向磨削力与切向磨削力之比为 因此，丝杠平均速度丝杠平均寿命取为1500h， 则因此当量动载荷Cm为查滚珠丝杠样本，选择内循环FFZD4006X6-P3丝杠。额定动载荷。，符合要求。丝杠直径40mm，导
41、程6mm，浮动反向器内循环。每个螺母滚珠有5列，双螺母垫片式预紧。预加载荷为，即4125N，远大于最大载荷的1/3。丝杠副精度为2级。刚度为。4.4.5 选择丝杠轴承丝杠采用一端轴向固定，一端自由方式。固定端采用一对角接触球轴承，背对背组配，型号为7206C。轴承寿命：该丝杠能满足要求。4.5 半闭环进给系统的精度 4.5.1伺服刚度通常取，取转矩系数为伺服电机反电动势系数，速度环的开环增益，即取电枢直流电阻则4.5.2滚珠丝杠的螺母的接触强度根据样本手册， 4.5.3 丝杠的拉压强度 丝杠的拉压强度其中 杨氏弹性模量螺母座至固定端最大距离则 4.5.4 轴承的轴向刚度 因无轴承样本，现取 4
42、.5.5 综合刚度 4.5.6 定位精度这个误差，加上丝杠任意300mm的导程公差，丝杠轴承的轴向跳动，为，满足定位精度的要求。4.6 导轨的选择导轨运动性质可分为主运动导轨、进给运动导轨和移置导轨。主运动导轨的动导轨和支承轨之间，相对运动速度较高。进给运动导轨的动导轨与支承导轨之间相对运动速度较低。移置导轨只用于调整部件之间的相对位置，移置后固定，在加工中没有相对运动。 按摩擦性质可分为滑动导轨和滚动导轨。按受力状况可分为开式导轨和闭式导轨。 按磨床设计要求选择滚动导轨。选用直线滚动导轨副。 4.7 涨紧套4.7.1 涨套的联接特点（1）定心性好（2）可调性好（3）装卸维修方便（4）轴孔不用加工键槽，无应力集中源，承载能力的疲劳强度高（5）轴孔和孔径的精度及配合精度要求不高（6）具有过载安全保护作用