高速进给系统的结构设计和计算
3.2高速进给系统的结构设计和计算
高速、高精度的进给系统是精密复合式镗铣加工中心具备高性能的重要保障， 随着高速加工技术的快速发展，高速加工中心的进给速度将是传统机床进给速度 的5至10倍。精密复合式镗铣加工中心进给系统的要求主要表现在以下几个方面： 高速度、高加速度、高精度、高可靠性。
3.2.1滚珠丝杠和直线导轨配合的进给系统结构设计
精密复合式镗铣加工中心中的进给传动均采用相同的结构方式，伺服电机与 滚珠丝杠直接驱动的方式作为高速加工中心进给系统的结构，直线导轨起着进给 方向的导向作用，由“伺服驱动电机一高精度滚珠丝杠一直线导轨”组成。在满 足高速、高精度的同时，怎样通过结构改进和运用恰a的措施来进一步提高精密 复合式镗铣加工中心进给系统的性能是一个关键点。
由公式(3-13)可知，系统进给速度与驱动电机的转速、丝杠导程成正比例关系。 进给加速度与驱动电机的转动力矩成正比例关系，与系统的导程和质量成反比例关系。
综上所述，精密复合式镗铣加工中心进给传动系统滚珠丝杠的安装方式均为 两端固定。机床在加工过程中，进给系统一直处于工作状态，因此滚珠丝杠的温 度要高于机床本体的温度，由于丝杠热变形会引起加工过程中的定位精度降低， 所以要对丝杠进行预拉伸，保证了传动的定位精度，进给传动结构示意图如图3.7 所示
3.2.2进给系统的电机选择和计算
在机床的进给系统设计中，驱动电机的选型依然是一个关键点，它是进给系 统性能的重要保障，进给的伺服系统应该具备的要求有：高精度的位移反馈、快 的响应速度、高的稳定性、较宽的调速范围和大的扭矩输出[42]。复合式镗铣加工 中心采用伺服驱动电机，伺服电机应根据以下三条原则选取：
1、进给系统正常工作时，大负载转矩必须小于驱动电机的额定转矩，分析 计算如下：
机床的加工负载及传动损失折算到驱动电机轴上的大负载转矩m为：
2、驱动电机的转子惯量应与负载惯量相匹配，下面分别进行计算，具体步骤 如下：
驱动电机的转子惯量jm必须与负载惯量九相匹配，一般/m应该大于九，然 而却不能太大，因为jm越大，系统的总惯量就越大，通常的匹配条件为：
3、进给系统在做快速移动时，瞬时转矩不得大于驱动电机的大输出扭矩， 分析计算如下。a移动部件从静止以阶跃指令加速到大移动速度时，所需要提 供的动力转矩大，计算公式为：
加速时间由机床的加速度指标确定，按照机床的实际使用惯例，我们把运动 部件从静止启动至大快移速度时产生的加速度规定为机床的大加速度：
精密复合式镗铣加工中心进给系统驱动电机按照以上三条原则选取，首先根 据第一条原则选出驱动电机的型号，然后再逆向的比较驱动电机的转子惯量应与 负载惯量是否相匹配，后再来计算电机能否提供机床的大加速度，终达到 精密复合式镗铣加工中心的设计要求。
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3.2.1滚珠丝杠和直线导轨配合的进给系统结构设计
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1、进给系统正常工作时，大负载转矩必须小于驱动电机的额定转矩，分析 计算如下：
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2、驱动电机的转子惯量应与负载惯量相匹配，下面分别进行计算，具体步骤 如下：
驱动电机的转子惯量jm必须与负载惯量九相匹配，一般/m应该大于九，然 而却不能太大，因为jm越大，系统的总惯量就越大，通常的匹配条件为：
3、进给系统在做快速移动时，瞬时转矩不得大于驱动电机的大输出扭矩， 分析计算如下。a移动部件从静止以阶跃指令加速到大移动速度时，所需要提 供的动力转矩大，计算公式为：
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