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从数控系统方面进行分析

数控系统的选配

数控系统是数控机床的“大脑”，对机床控制信息进行运算及处理。根据数控系统的原理可分为经济型数控系统和标准型数控系统两大类。

1、经济型数控系统经济型数控系统从控制方法来看，一般指开环数控系统，具有结构简单、造价低、维修调试方便、运行维护费用低等优点，但受步进电机矩频特性及精度、进给速度、力矩三者之间相互制约，性能的提高受到---。经济型数控系统常用于数控线切割及一些速度和精度要求不高的经济型数控车床、铣床等，在普通机床的数控化改造中也得到广泛的应用。开环数控系统是指数控系统本身不带位置检测装置，由数控系统送出一定数量和频率的指令脉冲，由驱动单元进行机床定位。开环系统在外部因素影响的情况下，机床不动作或动作不-，但系统已当机床到达了位置，此-床的加工精度将大-低。但因其结构简单、反应迅速、工作稳定-、调试及维修均很方便，加之价格十分低廉，因此目前在国内至今仍有z大的市场。

2、标准型数控系统

标准型数控系统包括半闭环数控系统和全闭环数控系统。

半闭环数控系统一般指机床的伺服电机的位置信号光电编码器反馈到数控系统，系统能自动进行位置检测和误差比较，可对部分误差进行补偿控制，因此其控制精度比开环数控系统要高，但比全闭环的数控系统要低。

全闭环数控系统除包括机床的伺服电机的位置反馈外，还有机床工作台的位置检测装置通常用光栅尺的位置信号反馈到系统，从而形成全部位置随动控制，系统在加工过程中自动检测并补偿所有的位置误差。

全闭环数控系统的加工精度是z高的，但这种系统的调试、维修极其困难，而且系统的价格-，只适用于中、的数控机床上。

因为开环控制系统的价格比闭环控制系统要低得多，因此在选择数控系统时，要考虑数控系统占整台数控机床的价格成本比例，然后根据机床的配置情况及机床本身的要求，中、低档机床采用开环控制系统，中、机床采用闭环控制系统。

加工中心进给伺服系统导轨的选择

要实现高速切削，没有达到7.62~11.43m/min的进给速度就无法配合高速运动的主轴，而普通机床运用的滑动导轨虽然有着结构上简单，工艺加工容易，便于-刚度的特点，但是在要求高进给速度的时候，摩擦因数大和磨损快的缺点就被-放大了，这将造成使用寿命短和低速爬行这样---影响精度的问题。为了解决这些问题就必须使用滚动导轨。在相互配合的两个导轨平面内放置滚动体，使得原先是滑动摩擦的导轨转为滚动摩擦，这将把摩擦因数下降到只有原来的1/20，这样的导轨就是滚动导轨。滚动导轨特点就是摩擦因素小了，一般是0.0025~0.005，而且静摩擦因素和动摩擦因素相差不大，因为这样滚动导轨的运动灵敏度高，---小，精度保持性好，重载低速时的运动也很平稳，没有爬行现象，对于移动精度要求高和定位精度要求高的加工中心来说是必不可少的。而且滚动导轨安装和润滑都很简单，维护起来也很方便，所以对于高精密的高速加工中心，使用滚动导轨是必然的。为了-传动的，以及为了-导向的，必须-从动侧的滚动滑轨与基准侧的滚动滑轨的平行度，所以要加上固定台阶和固定螺钉。

卧式加工中心主传动机械系统方案的确定

1、卧式加工中心主轴传动机构

对于现在的机床主轴传动机构来说，主要分为齿轮传动和同步带传动。

齿轮传动是机械传动中的传动之一，应用普遍，类型较多，适应性广。其传递的功率可达近十万千瓦，圆周速度可达200m/s，效率可达0.99。齿轮传动大多数为传动比固定的传动，少数为有级变速传动。但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。

同步带是啮合传动中一种不需要润滑的传动方式。在啮合传动中，它的结构，制造，，弹性缓冲的能力强，重量轻，两轴可以任意布置，噪声低。它的带由厂商生产，带轮自行设计制造，它在远距离、多轴传动时比较经济。同步带传动时的线速度可达50m/s有时允许达100m/s，传动功率可达300kw，传动比可达10有时允许达20，传动效率可达98.0。

2、卧式加工中心主轴组件总体设计方案的确定

综合上面中的方案，本课题的总体设计方案现确定如下：

由于采用齿轮传动，能-固定的传动比，且传动，传递功率大，允许的线速度较高，需安置在很-的工作环境中，所以在主轴传动方式中选择齿轮传动。在主轴的进给运动中，采用滚珠丝杠。其耐磨性好、磨损小，低速运行时无爬行、无振动，能够-地-z轴的进给精度。

在换刀过程中，刀具自动夹紧机构也是不可获缺的一部分。它控制着刀杆的松紧，使刀具在加工时能紧紧地固定在主轴上，在换刀时能轻松地卸载。本课题采用了液压缸运行的方式，通过活塞、拉杆、拉钉等一系列元件的运动来达到刀杆的松紧目的。同时，为了减少液压推力对主轴支承的磨损，在主轴的内部设置了一段碟形弹簧，使活塞对拉杆的作用起到一个缓冲的作用。同时，在换刀过程中，活塞及拉杆的内部将被加工成中空状。其间将通入一定的压缩空气来清除切屑。使刀杆和主轴始终具有-的配合精度。

加工中心的主轴组件应符合几点设计要求

1、旋转精度

旋转精度是指立式加工中心在空载低速旋转时，主轴前端安装工件或刀具部位的径向和轴向跳动值满足要求，目的是-加工零件的几何精度和表面粗糙度。

2、刚度

指立式加工中心主轴组件在外力的作用下，仍能保持一定工作精度的能力。刚度不足时，不仅影响加工精度和表面，还容易引起振动，恶化传动件和轴承的工作条件。设计时应在其它条件允许的条件下，尽量提高刚度值。

3、抗振性

指高速立式加工中心主轴组件在切削过程中抵抗---振动和自激振动保持平稳运转的能力。抗振性直接影响加工表面和生产率，应尽量提高。

4、温升和热变形

温升会引起立式加工中心部件热变形，使主轴旋转中心的相对位置发生变化，影响加工精度。并且温度过高会改变轴承等元件的间隙、破坏润滑条件，加速磨损。

5、耐磨性

指长期保持其原始精度的能力。主要影响因素是材料热处理、轴承类型和润滑方式。