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冲击试验拉床的进给结构设计
作者:九博仪器 浏览: 次 发布时间:2019-05-27 17:22
对于X轴直线运动系统,其误差主要来源于丝杆的制造误差、减速器的背隙、机加工零件的加工误差、系统的装配误差以及运动系统的低速爬行。为保证该直线运动系统满足最终的设计要求,现采用如下方法将上述各冲击试验拉床误差控制在合理的范围内。
1)滚珠丝杆的制造误差主要来源于丝杆的导程误差及丝杆与螺母间的间隙。现选用THK公司精度等级为C3级的精密研磨滚珠丝杆,其在200~315mm行程范围内的导程误差为8μm,虽然超出了允许值,但是可以通过在运动执行机构末端加装高精度的直线光栅,实现系统的全闭环控制,从而减小此项误差的影响;对于丝杆与螺母的间隙,可以通过选用具有变位预压结构的螺母消除间隙。
2)冲击试验拉床进给结构选用的行星齿轮减速器背隙为13″,其对于直线运动系统回程误差的影响不可忽略,在调试时,可根据实际测得的回程误差在数控系统中设置相应的回程补偿值,将回程误差降低到合理的范围。
3)虽然全闭环控制系统从理论上可以检测并控制末端执行机构的最终精度,但系统的精度和各机械零部件的制造精度也是密切相关的。在综合考虑精度和制造成本的前提下,将各零件的主要尺寸按7级精度设计,对于重要的尺寸和形位公差可通过一次装夹,一刀加工的工艺方法,减小重复装夹误差和对刀误差,提高精度,如图3中底座上的导轨安装面及丝杆座安装面,可采用这种工艺方法提高尺寸及形位公差,节约成本。
4)因各零件的加工和制造误差不可避免,故在装配过程中对于闭合的尺寸链采用设置调整环的工艺措施,如丝杆螺母固定座与直线运动平台之间在设计时应留有合适的间隙,在装配过程中,根据实测间隙的大小,加装合适厚度的调整垫以保证丝杆螺母固定座和四个导轨滑块处于同一平面,否则将引起丝杆的变形;对于滚珠丝杆采用一端固定,一端游动的安装方式,固定端采用两个背对背安装的角接触球轴承,并设置轴承游隙调整螺母,游动端采用一深沟球轴承,确保丝杆在轴向一端可游动,用以消除丝杆的热弯曲变形。
5)为了防止直线运动平台的低速爬行,提高系统的响应速度,直线运动系统的主要运动副均为滚动摩擦副,如滚珠丝杆和直线导轨,其在低速时运转平稳,无爬行;此外,该系统选用了Parker公司的MB系列伺服电机,配合Compax 3系列驱动器,具有较好的低速性能,在转速低至1rpm时,运转平稳,无明显振动、发热及异响。
对于C轴回转运动系统,如果采用普通的伺服电机和减速器的传动方式,将难以满足设计要求。因此,该系统选用了Parker公司的新型直驱回转电机,具有低速、大扭矩、高精度等特点,其额定扭矩为18N.m ,绝对定位精度为±30″,转速可低至1rpm,能很好的满足设计要求,同时,直驱电机输出端直接驱动负载,极大的简化了传动结构,提高了系统的精度和可靠性。
该冲击试验拉床进给机构是复合电解加工冲击试验拉床的核心部件,其性能直接关系到电解加工整体叶盘型面的最终精度。所以,选用核心零部件时应充分考虑系统的低速、高精度等技术特点,采用滚动摩擦形式的精密运动部件及低速性能优异的电机;对于主要机加工零件的重要尺寸应采用基准统一,一次装夹的工艺方法;对于装配过程中的封闭尺寸链应采用设置调整环的工艺措施;对于直线运动系统,可在其末端加装直线光栅,形成闭环控制系统,确保执行机构的最终精度。经实测验证,该冲击试验拉床进给机构满足设计要求。