VM0加工中心结构设计及进给系统性能探讨

当今,数控加工中心在制造业中的应用越来越广泛。数控加工中心的普及程度和应用水平,已经成为衡量一个国家综合国力与产业生产水平的重要标志,也成为衡量一个产品制造企业生产加工能力的重要指标之一。随着数控加工中心的大量应用,产品制造企业急需大量熟练的数控加工中心应用人才。但目前大中专院校缺乏适当的数控加工中心培训设备,这已经成为数控加工中心人才培养工作中急需解决的关键问题之一。VM0加工中心的研制就是为解决此问题而提出的。本文是在作者介入完成河南省科技攻关项目的工作基础上完成的。该项目旨在研制一种功能齐全、成本低廉、能完成一定精度和复杂程度的零件加工的数控加工中心。本文对VM0加工中心的研制进行了深入分析,具体讨论了加工中心的整体结构设计和伺服进给系统的性能。通过对滚珠丝杠副和转动|教育教学论文|导轨副进行计算和选择,以及对进给伺服电机和与之相配的伺服驱动器让算和选型,确定了加工中心的伺服进给系统的结构。在上述工作的基础上,作者建立了VM0加工中心进给伺服系统的数学模型,并对系统进行性能分析。为改善进给伺服系统的性能,作者进一步设计了PID控制器,明显地改善了系统性能,取得了良好的效果。该加工中心目前己在实际生产和教学中得到具体应用。【关键词】：加工中心伺服系统PID控制器
【论文提纲】：摘要3-4ABSTRACT4-5目录5-71绪论7-121.1加工中心的发展概述7-81.1.1数控机床概述7-81.1.2加工中心概述81.2加工中心在教育领域应用中存在的问题和解决方法8-101.2.1加工中心在教育领域中的应用现状8-91.2.2存在的问题和解决方法9-101.3本课题的主要工作10-122VM0加工中心的总体结构设计12-282.1VM0加工中心的总体布局12-162.1.1加工中心总体布局设计的一般原则12-132.1.2VM0加工中心的总体布局设计13-142.1.3加工中心的组成14-162.2VM0加工中心的机床本体的设计16-222.2.1加工中心机械部分的要求16-172.2.2VM0加工中心基础件的设计17-192.2.3VM0加工中心主轴部件的设计19-212.2.4VM0加工中心刀库和换刀装置的设计21-222.2.5VM0加工中心润滑回路和气压回路的设计222.3VM0加工中心伺服进给系统的初步设计22-272.3.1加工中心伺服进给系统的分类23-252.3.2加工中心伺服进给系统由以下主要部分组成252.3.3本加工中心伺服系统各组成部分的确定25-272.4本章小结27-283进给伺服系统关键部件的设计与计算28-463.1切削力的计算28-303.2滚珠丝杠副的选择与计算30-363.2.1滚珠丝杠副先容30-323.2.2滚珠丝杠副的计算32-363.3伺服电机的选择计算36-383.3.1作用在滚珠丝杠副上各种转矩计算363.3.2负荷转动惯量及传动系统转动惯量的计算36-373.3.3加速转矩和最大加速转矩373.3.4电机的最大启动转矩37-383.3.5电机连续工作的最大转矩383.4滚珠丝杠副的验算38-413.4.1传动系统刚度验算38-393.4.2传动系统刚度验算及滚珠丝杠副的精度选择39-403.4.3滚珠丝杠副临界压缩载荷F_c的校验(验算压杆稳定性)403.4.4滚珠丝杠幅的极限转速n_c的校验40-413.4.5基本轴向额定静载荷C_(0α)验算413.5转动|教育教学论文|导轨副的选择计算41-453.5.1导轨概述41-423.5.2转动|教育教学论文|导轨副的选用42-453.6小结45-464伺服进给系统的性能分析46-614.1伺服进给系统的工作原理和要求46-474.2加工中心伺服进给系统的结构47-484.3伺服系统的数学模型48-564.3.1伺服系统的数学模型48-544.3.3系统动态响应实验54-564.4系统性能分析56-604.5本章小结60-615改善伺服进给系统的性能61-695.1PID控制器简介61-635.1.1PID控制器的特点615.1.2PID控制器的基本原理61-635.1.3常用的PID参数整定方法635.2PID控制器的设计63-685.3本章小结68-696结论与展望69-70致谢70-71参考文献71-73攻读学位期间取得的研究成果73