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设计方案
日期：2010年08月30 来源：沈阳机床（集团） 关键字：0
1．设计任务
将一台XA6132普通升降台卧式铣床改造成三坐标数控铣床。改造后的数控铣床主要用于加工不同品种的制动凸轮轴，最大工件长度为650mm，该制动凸轮轴所需加工的轮廓外形含有直线、圆弧和渐开线；要求的轮廓度公差为0 imm，对称度公差为0.irnm，表面粗糙度为Ral. 6ym;工件材料为40Cr锻件，调质；设计生产节拍为7min/件。
2总体设计方案的确定
为了保证改造后的性能不低于原铣床，经济型数控铣床的改造选X、Z坐标快进速度不低于2 4m/min，水平曳引力按15k\l升算。则要求的功率为P- Fv:15×2 4/60—0 6 (w)，如果采用步进电动机作为伺服驱动元件，步进电动机则达不到此功率要求。例 如，200BFO01反应式步进电动机，最大静转矩为16. 8N．m，最高运行频率为 liOOOstepls，步距角为1/6。，若取虽高工作频率下的工作转矩为静转矩的1／4，则高速下的功率为 1
PH=÷×16 8×11000×6X80-0.1344 (kW)
因此，如果选用步进电动机，必须相应地降低机床的某些性能，主要是快速性。另一方面，由于步进电动机在低速工作时有明显的冲动，易自激振荡，而且其激振频率很可能落人铣削加工常用的进给速度范围内，这对加工极为不利，造成工件超差。此外，由于步进电动机没有过载能力，高速时转矩下降很多，容易丢步，大功率步进电动机的驱动较困难等，选用步进电动机驱动是不合适的。
若采用直流或交流伺服电动机的闭环控制方案，则结构复杂，技术难度大，调试和维修困难，造价也高。闭环控制可以达到很高的机床精度，能补偿机械传动系统中的各种误差，消除间隙、干扰等对加工精度的影响，一般应用于要求高的数控设备中，由于所改造数控铣床工作的加工精度不十分高，采用闭环系统昀必要性不大。
若采用直流或交流伺服电动机的半闭环控制，其性能介于开环和闭环控制之间。由于调速范围宽，过载能力强，又采用反馈控制，因此性能远优于步进电动机的开环控制；反馈环节不包括大部分机械传动元件，调试比闭环简单，系统的稳定性较易保证，所以比闭环容易实现。但是采用半闭环控制，调试比开环控制的步进电动机困难些，设计上也有自身的特点。在直流和交流伺服电动机之间进行比较时，交流调速的使用范围较广，已基本取代直流伺服电动机。但交流伺服的控制结构复杂，技术难度高．占驶不广，而且价格高。卣流伺服电动机原理接近与直流电动机，擦制系统技术也较成熟，普及j一，因而仍选用直流伺服电动机。
控制部分的设计蔓能控制三个坐l\ 4rli的运动．根据工件的加工要求，至少要控制两轴联动完成嘲弧插补，为了在加工巾使用不同尺寸的刀具，数控装置应具有刀具半径和长度的补偿功能，以便数控加上中按轮廓编制程序而能适应刀具尺寸的变化。
综j-所j*，铣床数控改造方案确定为：直流伺服、IF闭环控制，采用三坐标2 5轴联动数控装置，整个改造方案如图9 4所水。
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