數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng) 是指能分別沿著 X 向和 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng) ，是許多機(jī)電一體化設(shè)備的基本部件，如數(shù)控車床的縱 橫向進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、數(shù)控銑床和數(shù)控鉆床的 光加工設(shè)備的工作臺、電子元件表面貼裝設(shè)備等。模塊化的 常由導(dǎo)軌座、移動(dòng)滑塊、工作、滾珠絲杠螺母副，以及伺服電動(dòng)機(jī)等部件構(gòu)成。其中伺服電動(dòng)機(jī)做執(zhí)行元件用來驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，滾珠絲杠螺母帶動(dòng)滑塊和工作平臺在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，完成工作臺在 X、 軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電動(dòng)機(jī)等均以標(biāo)準(zhǔn)化，由專門廠家生產(chǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)只需根據(jù)工作載 荷選取即可?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)需要，可以選取用標(biāo)準(zhǔn)的工作控制計(jì)算機(jī)，也可以設(shè)計(jì)專用的微機(jī)控制系統(tǒng)。 該設(shè)計(jì) 從確定小型數(shù)控 車 床的方案入 手 ， 設(shè)計(jì) 進(jìn)給 系統(tǒng)的裝配圖和主要零件 圖 。 確定 數(shù)控車床數(shù)控系統(tǒng) 后 ， 詳細(xì)論述進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)各組成部 分 ， 以及各部分的計(jì)算和選用。 關(guān)鍵詞： 數(shù)控 車 床 ; 進(jìn)給 系統(tǒng) ; 裝配圖 ; 零件 圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 he of NC to NC of in as as of a of In of to of NC It is of It be of NC 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 錄 摘 要 . I . 緒論 . 1 言 . 1 計(jì)主要任務(wù) . 2 2 進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 3 體方案設(shè)計(jì) . 3 述 . 3 械系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 3 服電機(jī)設(shè)計(jì) . 5 服電機(jī)概述 . 5 服電機(jī)選擇 . 6 珠絲杠副介紹 . 9 珠絲杠副概述 . 9 珠絲杠副特點(diǎn) . 10 珠絲杠副結(jié)構(gòu) . 11 珠絲杠副設(shè)計(jì) . 12 計(jì)滾珠絲杠副原理 . 12 珠絲杠副選擇 . 13 珠絲杠副預(yù)緊 . 14 珠絲杠副校核 . 14 珠絲杠副密封與潤滑 . 16 軸絲杠副支撐選擇及軸承選用 . 17 撐方式選擇 . 17 承選擇 . 18 承配合與潤滑 . 19 軸器簡介 . 20 軸器基本要求 . 21 軸器選擇 . 21 軸器校核 . 23 矩校核 . 23 抗剪強(qiáng)度校核 . 23 3 導(dǎo)軌設(shè)計(jì) . 24 軌概述 . 24 軌分類 . 24 軌選型與長度計(jì)算 . 24 軌副技術(shù)要求 . 25 軌的間隙調(diào)整 . 26 4 防護(hù)罩設(shè)計(jì) . 28 本要求 . 28 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 擇設(shè)計(jì) . 28 他設(shè)計(jì) . 29 基本要求 . 29 支撐架設(shè)計(jì) . 30 總 結(jié) . 31 致 謝 . 31 參考文獻(xiàn) . 33 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 1 緒論 言 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù) ，是現(xiàn)代化工 業(yè)生產(chǎn)中一門新型的 ， 發(fā)展十分迅速的高新技術(shù) 。 數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表 的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造業(yè)和新型制造業(yè)的滲透 ， 形成的一種機(jī)電一體化技術(shù) 。 這一 技術(shù)使生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)效率 、產(chǎn)品成本及工人勞動(dòng)強(qiáng)度等方面問題得以明顯改 善，特別是針對對市場化生產(chǎn)的小批量、多品種特點(diǎn)，有無可比擬的優(yōu)勢。數(shù)控機(jī)床是采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床。即能按照程序邏輯，一步步處理生產(chǎn)過程的機(jī)床 。 數(shù)控技術(shù)也叫計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)，目前它是采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。這種技術(shù)用計(jì)算機(jī)按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設(shè)備的 運(yùn)動(dòng)軌跡 和外設(shè)的操作時(shí)序邏輯控制功能。由于采用計(jì)算機(jī)替代原先用硬件邏輯 電路組成的數(shù)控裝置，使輸入操作指令的存貯、處理、運(yùn)算、邏輯判斷等各種控制機(jī)能的實(shí)現(xiàn)，均可通過計(jì)算機(jī)軟件來完成，處理生成的微觀指令傳送給 伺服驅(qū)動(dòng) 裝置驅(qū)動(dòng) 電機(jī) 或液壓執(zhí)行元件帶動(dòng)設(shè)備運(yùn)行。 制造業(yè)是作為衡量一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)的重要指標(biāo)，體現(xiàn)了一個(gè)國家或一個(gè)民 族的科技實(shí)力，是一個(gè)時(shí)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最明顯的突出體現(xiàn)。尤其是在最近幾十年了，發(fā)達(dá)的資本主義國際憑借其先進(jìn)的制造技術(shù)，利用其強(qiáng)大的科技和財(cái)政實(shí)力獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)利益。我國的制造業(yè)起步晚、基礎(chǔ)差，但近二十年來，我國投入了巨大的人力物力，并取得了驕人的成績。但同時(shí)也要看到，我們國家的制造業(yè)和西方發(fā)達(dá)資本主義國家的制造業(yè)還有差距，而且在某種層度上說，差距還很大，這就要求我們國家還要付出更大的努力去提高我國的制造業(yè)在世界制造業(yè)中的地位，使我國的制造業(yè)對我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展能夠發(fā)揮更大的作用，為人民和人類帶來更大的幫助。 數(shù) 控車床、 車削中心 ，是一種高精度、高效率的自動(dòng)化 機(jī)床 。配備多工位刀塔或動(dòng)力刀塔，機(jī)床就具有廣泛的加 工藝性能 ，可加 工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種 螺紋 、槽、蝸桿等復(fù)雜 工件 ，可咨詢：寧波眾鑫數(shù)控機(jī)床廠。具有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)各種補(bǔ)償功能，并在復(fù)雜 零件 的批量生產(chǎn)中發(fā)揮 了良好的經(jīng)濟(jì)效果。傳統(tǒng)的機(jī)械加工都是用手工操作普通機(jī)床作業(yè)的，加工時(shí)用手搖動(dòng)機(jī)械 刀具 切削金屬，靠眼睛用卡尺等工具測量產(chǎn)品的 精度 的?，F(xiàn)代工業(yè)早已使用電腦數(shù)字化控制的機(jī)床進(jìn)行作業(yè)了，數(shù)控機(jī)床可以按照技術(shù)人員事先 編好的程序自動(dòng)對任何產(chǎn)品和零部件直接進(jìn)行加工了。數(shù)控加工廣泛應(yīng)用在所有機(jī)械加工的任何領(lǐng)域，更是模具加工的發(fā)展趨勢和重要和必要的技術(shù)手段。 數(shù)控車 床又稱為 床，即計(jì)算機(jī)數(shù)字控制車床，是目前國內(nèi)使用量最大，覆蓋面最廣的一種數(shù)控機(jī)床，約占數(shù)控機(jī)床總數(shù)的 25%。數(shù)控機(jī)床是集機(jī)械、電氣、 液壓 、氣動(dòng)、微電子和信息等多項(xiàng)技術(shù)為一體的 機(jī)電一體化 產(chǎn)品。是機(jī)械制造設(shè)備中具有高精度、高效率、高自動(dòng)化和高柔性化等優(yōu)點(diǎn)的工作母機(jī)?？貦C(jī)床的技術(shù)水平高低及其在 金屬切削加工機(jī)床產(chǎn)量和總擁有量的百分比是衡量一 個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。數(shù)控車床是數(shù)控機(jī)床的主要品種之一，它在數(shù)控機(jī)床中占有非常重要的位置，幾十年來一直受到世界各國的普遍重視并得到了迅速的發(fā)展。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 計(jì)主要任務(wù) 進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)是伺服進(jìn)給系統(tǒng)的主要組成部分，主要由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、執(zhí)行件組成，它是實(shí)現(xiàn)成形加工運(yùn)動(dòng)所需的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是數(shù)字控制的直接對象，被加工工件的最終位置精度和輪廓精度都與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性有關(guān)。進(jìn)給系統(tǒng)是數(shù)控加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是數(shù)字控制的直 接對象，被加工工件的最終坐標(biāo)位置精度和輪廓精度都與傳動(dòng)結(jié)構(gòu)有關(guān)。脈沖當(dāng)量是 進(jìn)速度是 1000mm/100 150理設(shè)計(jì)進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；完成進(jìn)給部件（包含滾珠絲杠螺母副、燕尾槽導(dǎo)軌、導(dǎo)軌防護(hù)罩等）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及總圖和零件圖；完成主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算；完成二萬字的畢業(yè)論文及 5000字的譯文。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 2 進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 體方案設(shè)計(jì) 述 主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度，沒有定值，通常是靠經(jīng)驗(yàn)值來設(shè)置，主要根據(jù)刀具 和工件材料來選擇。進(jìn)給率的增加可以提高生產(chǎn)效率。在加工過程中，進(jìn)給率也可通過 機(jī)床 控制面板上的修調(diào)開關(guān)進(jìn)行人工調(diào)整， 數(shù)控機(jī)床 的控制面板上一般備有 主軸轉(zhuǎn)速 修調(diào)（ 倍率 ）開關(guān)，可在加工過程中對主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行整倍數(shù)調(diào)整。但是最大進(jìn)給速度要受到設(shè)備剛度和進(jìn)給系統(tǒng)性能等的限制。刀具的選擇和切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容。刀具的種類及特點(diǎn)，刀具耐用度、穩(wěn)定性，材料的種類，是必須考慮的，通常還要考慮：下切步距，刀具路徑的行距，主軸轉(zhuǎn)速，加工精度等。 設(shè)計(jì)一臺數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)，綜合各 方面的因素，采取 制，控制方式采用交流伺服、運(yùn)動(dòng)控制器并采用閉環(huán)控制方案。數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械主體部分直線導(dǎo)軌和滾珠絲杠，聯(lián)軸器，工作臺面。電氣部分的關(guān)聯(lián)性及傳動(dòng)裝置的保護(hù)性，X 軸及 Y 軸兩端配有高質(zhì)量的緩沖器，同時(shí)可選配在工作臺的兩端配有限位檢測開關(guān)，部分工作臺的配有原點(diǎn)檢測開光，并提供光電編碼裝置以適于閉環(huán)控制，原點(diǎn)開關(guān)的位置可以打距離的調(diào)節(jié)。 數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)的具體參數(shù)如下： X 方向行程 :100 Y 方向行程 :1500作臺面的參考尺寸 :240 260作臺和工件最大物重質(zhì)量 60工作臺表面滑動(dòng)摩擦系數(shù)為 均切削力 :500N 快進(jìn)進(jìn)給速度 :1000mm/高運(yùn)動(dòng)速度 :10000mm/沖當(dāng)量 位精度 : 作壽命 :每天 8 小時(shí)，工作 8 年， 250 天 /年 械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 車床是主要用車刀對旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行車削加工的機(jī)床 ， 主要用于加工軸、盤、套和其買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 他具有回轉(zhuǎn)表面的工件 。 在車床上還可用鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進(jìn)行相應(yīng)的加工。 它 是機(jī)械制造和修配工廠中使用最廣的一類機(jī)床。銑床和鉆床等旋轉(zhuǎn)加工的機(jī)械都是從車床引伸出來的 ， 普通機(jī)床經(jīng)經(jīng)歷了近兩百年的歷史。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及自動(dòng)化，精密機(jī)械與測量等技術(shù)的發(fā)展與綜合應(yīng)用，生產(chǎn)了機(jī)電一體化的新型機(jī)床一一數(shù)控機(jī)床。 普通車床是車床中應(yīng)用最廣泛的一種，約 占車床類總數(shù)的 65%，因其主軸以水平方式放置故稱為臥式車床。普通車床的主要組成部件有：主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身。 按其實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能角度看主要包括動(dòng)力系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、操縱和控制系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)。 此設(shè)計(jì)的具體要求如下： （ 1）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性以及結(jié)構(gòu)的緊湊，采用滾珠絲杠螺母傳動(dòng)副。絲杠的轉(zhuǎn)速為中轉(zhuǎn)速，精度要求為高精度。為提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，采用有預(yù)加載荷的結(jié)構(gòu)。 由于 滾珠絲杠副 的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng) ,所以能得到較高的運(yùn)動(dòng)效率。與過去的滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩達(dá)到 1/3 以下 ,即達(dá)到同樣運(yùn)動(dòng)結(jié)果所需的動(dòng)力為使用滾動(dòng)絲杠副的 1/3。在省電方面很有幫助。 采用滾珠絲杠副，滾珠絲杠直接與聯(lián)軸器連接。 （ 2）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)采用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌。 直線導(dǎo)軌一般為二種，一種是滾動(dòng)式，一種是滑動(dòng)式，滾動(dòng)直線滑軌是一種滾動(dòng)導(dǎo)引，它由鋼珠在滑塊與滑軌之間作無限滾動(dòng)循環(huán)，使得負(fù)載平臺能沿著滑軌輕易的以高精度作線性運(yùn)動(dòng)，其摩擦系數(shù)可降至傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)引的 1/50，使之能輕易地達(dá)到 1m 級的定位精度。現(xiàn)在滑塊與滑軌間的末制單元設(shè)計(jì)，使得線形滑軌可同時(shí)承受上下左右等各方向的負(fù)荷，專利的回流系統(tǒng)及精簡化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使線性滑軌有更平順且低噪音的運(yùn)動(dòng)。 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副動(dòng)靜摩擦力之差很小，摩擦阻力小，隨動(dòng)性極好。導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度要求高。 圖 2作臺草圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 （ 3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用交流伺服電動(dòng)機(jī)。 交流伺服電動(dòng)機(jī)，是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種機(jī)器。交流伺服電動(dòng)機(jī)主要由一個(gè)用以產(chǎn)生磁場的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個(gè)旋轉(zhuǎn)電樞或轉(zhuǎn)子組成。電動(dòng)機(jī)利用通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動(dòng)的 現(xiàn)象而制成的。交流伺服電動(dòng)機(jī)主要由定子部分和轉(zhuǎn)子部分組成，其中定子的結(jié)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)變壓器的定子基本相同，在定子鐵心中也安放著空間互成 90 度電角度的兩相繞組（其中一組為激磁繞組，另一組為控制繞組）。交流伺服電動(dòng)機(jī)控制精度高，矩頻特性好，具有過載能力，多應(yīng)用于物料計(jì)量，橫封裝置和定長裁切機(jī)上。 工作臺草圖如上圖 2 服電機(jī)設(shè)計(jì) 服電機(jī)概述 交流伺服電動(dòng)機(jī) 的 結(jié)構(gòu)主要可分為兩部分，即定子部分和轉(zhuǎn)子部分。其中定子的結(jié)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)變壓器的定子基本相同，在定子鐵心中也安放著空間互成 90 度電角度的兩相繞組。其中一組為激磁繞組，另一組為控制繞組，交流伺服電動(dòng)機(jī)一種兩相的交流電動(dòng)機(jī)。 交流伺服電動(dòng)機(jī)使用時(shí)，激磁繞組兩端施加恒定的激磁電壓 制繞組兩端施加控制電壓定子繞組加上電壓后，伺服電動(dòng)機(jī)很快就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來。 通入勵(lì)磁繞組及控制繞組的電流在電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向決定了電機(jī)的轉(zhuǎn)向，當(dāng)任意一個(gè)繞組上所加的電壓反相時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場的方向就發(fā)生改變，電機(jī)的方向也 發(fā)生改變。 表 2流伺服電動(dòng)機(jī)的分類、特點(diǎn)及使用范圍 類型 代號 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 性能特點(diǎn) 使用范圍 籠型交流伺服電動(dòng)機(jī) 子與定子結(jié)構(gòu)與一般籠型異步電動(dòng)機(jī)相似 ,但轉(zhuǎn)子一般為兩相 ,且細(xì)而長 ,籠可用鋁、紫銅、黃銅制成 勵(lì)磁電流較小，體積較小，機(jī)械強(qiáng)度較高，低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不夠平滑，有抖動(dòng)現(xiàn)象 廣泛運(yùn)用于小功率自動(dòng)控制系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)和計(jì)算裝置中 非磁性杯型交流伺服電動(dòng)機(jī) 非磁性金屬鋁、黃銅等制成杯形轉(zhuǎn)子，杯的內(nèi)外由內(nèi)外定子構(gòu)成磁路 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，運(yùn)轉(zhuǎn)平滑、無抖動(dòng)現(xiàn)象，勵(lì)磁電流和 體積較大 用于要求運(yùn)行平滑的系統(tǒng)，如自動(dòng)裝置和計(jì)算裝置等 流伺服電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)矩大 ,轉(zhuǎn)速低 ,機(jī)械特性線性度好 ,低速性能良好，可直接與絲杠連接 用于數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)或其他驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 低速交流伺服電動(dòng)機(jī) A 子、定子結(jié)構(gòu)與籠型交流伺服電動(dòng)機(jī)相同 ,另外機(jī)殼中裝有齒輪減速裝置 體積小 ,重量輕 ,力能指標(biāo)高 ,性能好，輸出轉(zhuǎn)速低 ,轉(zhuǎn)矩大 廣泛應(yīng)用于自動(dòng)裝置和計(jì)算技術(shù)裝置中作驅(qū)動(dòng)、執(zhí)行或控制元件 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動(dòng)的裝置，它和現(xiàn)代 數(shù)字控制技術(shù) 有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式 交流伺服系統(tǒng) 的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢， 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號），但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異?，F(xiàn)就二者的使用性能作一比較 。 1)在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)，其負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)該在電動(dòng)機(jī)連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩的范圍以內(nèi)； 2)工作負(fù)載與過載時(shí)間應(yīng)該在規(guī)定的范圍以內(nèi)； 3)應(yīng)使加速度與希望的時(shí)間常數(shù)一樣； 下表 2交流伺服電動(dòng)機(jī)的特性實(shí)例： 表 2流伺服電動(dòng)機(jī)特性舉例 電動(dòng)機(jī) 特性 伺服電機(jī) 伺服電機(jī) 輸 出功率 /W 1100 1100 峰值電流（ A/相 ) 值電壓（ V/相） 率因素 /% 率 /% 阻 / 應(yīng)電壓常數(shù)/ ) 1 100 100 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 / ）（ 2 功率變化率 / )W（ 12 16 服電機(jī)選擇 服電機(jī)選擇原則 步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動(dòng)的裝置，它和現(xiàn)代 數(shù)字控制技術(shù) 有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式 交流伺服系統(tǒng) 的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢， 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字 式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號），但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異。現(xiàn)就二者的使用性能作一比較。 一般電機(jī)要承受兩種形式的力矩：恒定的負(fù)載力矩和切削力矩（包買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 括摩擦力矩）；加 /減速力矩。 步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí)，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動(dòng)器 上采用細(xì)分技術(shù)等。 交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能（ 可檢測出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。步進(jìn)電機(jī)的控制為開環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問題。交流 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 為閉環(huán) 控制，驅(qū)動(dòng)器可直接對電機(jī)編碼器反饋信號進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。 下面是選擇電機(jī)時(shí)應(yīng)滿足的條件： （ 1）機(jī)床無負(fù)載時(shí)，加在電動(dòng)機(jī)上的力矩應(yīng)小于電動(dòng)機(jī)的連續(xù)額定力矩的 50%一下。否則，在切削或加速 /減速時(shí)電動(dòng)機(jī)就可能過熱。 （ 2）加 /減速時(shí)間要短，須在電動(dòng)機(jī)的允許范圍內(nèi)。通常，負(fù)載力矩幫助電動(dòng)機(jī)的減速，因此如果加速在允許時(shí)間內(nèi)完成的話，減速也可在相同時(shí)間內(nèi)完成。這樣我們只需計(jì)算加速力矩，并在允許時(shí)間內(nèi)核算力矩在電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性的斷續(xù)區(qū)內(nèi)。 （ 3）頻繁地定位和加 /減速會(huì)使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，此時(shí)需要計(jì)算出電動(dòng)機(jī)承受的力矩的均方根值 其小于電動(dòng)機(jī)的額定力矩 （ 4）電動(dòng)機(jī)以最大切削力矩運(yùn)行的時(shí)間應(yīng)在允許范圍內(nèi)。 （ 5）負(fù)載的慣量要小于電動(dòng)機(jī)本身慣量的 3 倍。 這里我們依據(jù)負(fù)載來選擇電動(dòng)機(jī)。 服電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算 步進(jìn)電機(jī)一般不具有過載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過載能力。以松下交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆]有這種過載能力，在選型時(shí)為了克 服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。 加到電機(jī)軸上的負(fù)載力矩通常由下式算出 見式 ( 式（ 其中： 加到電機(jī)軸上的負(fù)載力矩（ F 沿坐標(biāo)軸移動(dòng)一個(gè)部件所需的力（ 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 L 電機(jī)轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)機(jī)床的移動(dòng)距離 = 21 / 滾珠絲杠螺母或軸承加到電機(jī)軸上的摩擦力矩 步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要 200 400 毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以松下 00W 交流伺服電機(jī)為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速 3000需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。 無論是否在切削，是 垂直軸還是水平軸， F 值取決于工作臺的重量，摩擦系數(shù)， F 值還與平衡錘有關(guān)。對于水平工作臺， F 值可按下式計(jì)算 : W 工作臺與工件重量 =60 滑動(dòng)表面摩擦系數(shù) = 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率 =g 鑲條鎖緊力 =5F 反切削力 =50 由切削力矩引起的滑動(dòng)表面上工作臺上收到的力 =30設(shè) 2m） 不切削時(shí) 見式 ( ） 式（ 060(F （ T 1 切削時(shí) 見式 ( ）（ 式（ )305060(F 2) ）（ N 為滿足運(yùn)行條件，應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)選擇電動(dòng)機(jī)，其負(fù)載力矩在不切削時(shí)應(yīng)大于 m，最高轉(zhuǎn)速應(yīng)小于 2000r 1 交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)。但在一 些要求不高的場合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來做執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 服電機(jī)選擇 綜上所述，選擇 列交流伺服電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的型號為 類型伺服電動(dòng)機(jī)是由日本法納克公司為滿足 床和工業(yè)機(jī)器人的需要開發(fā)的，這種伺服交流電動(dòng)機(jī)都是永磁式同步型伺服電動(dòng)機(jī)，其特點(diǎn)都是定子為三相繞組，轉(zhuǎn)子為永久磁鐵。其結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速低，機(jī)械特性線性度好低速性能良好，可直接與絲杠連接。我們選用的 數(shù)據(jù)見表 2特點(diǎn)如下： 1）具有獨(dú)特的磁極形狀，使轉(zhuǎn)矩波動(dòng)最小； 2）外面沒有機(jī)殼，定于鐵心直接在空氣中冷卻，這種結(jié)構(gòu)使電動(dòng)機(jī)溫升能減到最低； 3）具有高的轉(zhuǎn)矩 /慣量比，能承受高的加減速； 4）由于采用了集中磁力線機(jī)構(gòu)，在保證高輸出轉(zhuǎn)矩的情況下，電動(dòng)機(jī)體積小而且重量輕； 5）由于采用高頻脈寬調(diào)制控制，電動(dòng)機(jī)只有很低的噪聲和振動(dòng)。 表 2技術(shù)數(shù)據(jù) 型號） 輸出功率（ 額定轉(zhuǎn)矩（ 最大轉(zhuǎn)矩(最高轉(zhuǎn)速(r/轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(2m ) 機(jī)械時(shí)間常數(shù) (熱時(shí)間常數(shù)(質(zhì)量(4000 11 15 珠絲杠副介紹 珠絲杠副概述 滾珠絲杠是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的理想的產(chǎn)品。滾珠絲杠由螺桿、螺母和滾珠組成。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)，這是滾珠螺絲的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，這項(xiàng)發(fā)展的重要意義就是將 軸承 從滾動(dòng)動(dòng)作變成滑動(dòng)動(dòng)作。由于具有很小的 摩擦阻力 ，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。滾珠絲杠是工具機(jī)和精密機(jī)械上最常使用的傳動(dòng)元件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)，或?qū)?扭矩 轉(zhuǎn)換成軸向反覆作用力，同時(shí)兼具高精度、可逆性和高效率的特點(diǎn) 常用的循環(huán)方式有兩種：外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)。滾珠在循環(huán)過程中有時(shí)與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)；始終與絲杠保持接觸的稱為內(nèi)循環(huán)。滾珠每一個(gè)循環(huán)閉路稱為列，每個(gè)滾珠循環(huán)閉路內(nèi)所含導(dǎo)程數(shù)稱為圈數(shù)。內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副的每個(gè)螺母有 2 列、 3 列、 4 列、 5 列等幾種，每列只有一圈；外循環(huán)每列有 、 和 等幾種。 （ 1） 外循環(huán)外循環(huán)是滾珠在循環(huán)過程結(jié)束后通過螺母外表面的螺旋槽或插管返回絲杠螺母間重新進(jìn)入循環(huán)。 外循環(huán)滾珠絲杠螺母副按滾珠循環(huán)時(shí)的返回方式主要有端蓋式、插管式和螺旋槽式。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 （ 2） 內(nèi)循環(huán)內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠。內(nèi)循環(huán)均采用反向器實(shí)現(xiàn)滾珠循環(huán)，反向器有兩種類型。 絲杠螺母機(jī)構(gòu)有滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦之分。滑動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，制造成本低，具有自鎖功能。但其摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低。滾動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜制造成本高。但其最大優(yōu)點(diǎn)是摩擦阻力小，傳動(dòng)效率高，因此選用滾動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)。 根據(jù)絲杠和螺母相對運(yùn)動(dòng)的組合情況，其基本傳動(dòng)形式一共可分為四種類型，其類型如下： （ 1）螺母固定、絲桿傳動(dòng)并移動(dòng)。該傳 動(dòng)形式因螺母本身起著支承作用，消除了絲桿軸承可能產(chǎn)生的附加軸向竄動(dòng)，結(jié)構(gòu)比較簡單，可獲得較高的傳動(dòng)精度。但其軸向尺寸不已太長，剛性較差。因此只適合用于行程較小的場合。 （ 2）絲桿傳動(dòng)、螺母移動(dòng)。該傳動(dòng)形式需要限制螺母的傳動(dòng)，故需導(dǎo)向裝置。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、絲桿剛性較好。適用于工作行程較大的場合。 （ 3）螺母傳動(dòng)、絲桿移動(dòng)。該傳動(dòng)形式需要限制螺母移動(dòng)和絲桿的傳動(dòng)，由于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜且占用軸向空間較大，故應(yīng)用較少。 （ 4）絲桿固定、螺母傳動(dòng)并移動(dòng)。該傳動(dòng)方式結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，但在多數(shù)情況下，使用極不方便，故很少應(yīng)用。 根據(jù)工作臺運(yùn)動(dòng)情況，應(yīng)選擇絲杠傳動(dòng)螺母移動(dòng)的形式，該傳動(dòng)形式需要限制螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)，故需導(dǎo)向裝置。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，絲杠剛性較好，適用于工作行程較大的場合。 珠絲杠副特點(diǎn) 滾珠絲杠副是一種新型螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其具有螺旋槽的絲杠與螺母之間裝有中間傳動(dòng)元件 滾珠。滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)由絲杠，螺母，滾珠，和反向器等四部分組成。當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)滾珠沿螺紋滾道滾動(dòng)，為防止?jié)L珠從滾道端面掉出，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有滾珠回程引導(dǎo)裝置構(gòu)成滾珠的循環(huán)返回通道，從而形成滾珠流動(dòng)的閉合通路。其主要有如下特點(diǎn)： (1)與滑 動(dòng) 絲杠 副相比驅(qū)動(dòng)力矩為 1/3。 由于 滾珠絲杠副 的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng) ,所以能得到較高的運(yùn)動(dòng)效率。與過去的滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩達(dá)到1/3 以下 ,即達(dá)到同樣運(yùn)動(dòng)結(jié)果所需的動(dòng)力為使用滾動(dòng)絲杠副的 1/3。在省電方面很有幫助。 (2)高精度的保證 。 滾珠絲杠副是用 日本 制造的世界最高水平的機(jī)械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面 ,對溫度、濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。 (3)微進(jìn)給可能 。 滾珠絲杠副由于是利用滾珠運(yùn)動(dòng) ,所以啟動(dòng)力矩極小 ,不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)那樣的爬行現(xiàn)象 ,能保證實(shí)現(xiàn)精確的微進(jìn)給。 (4)無側(cè)隙、剛性高 。 滾珠絲杠副可以加予壓 ,由于予壓力可使 軸向間隙 達(dá)到負(fù)值 ,進(jìn)而得到較高的剛性 (滾珠絲杠內(nèi)通過給滾珠加予壓力 ,在實(shí)際用于機(jī)械裝置等時(shí) ,由于滾珠的斥買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 力可使絲母部的剛性增強(qiáng) )。 (5)高速進(jìn)給可能 。 滾珠絲杠由于運(yùn)動(dòng)效率高、發(fā)熱小、所以可實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給 (運(yùn)動(dòng) )。 珠絲杠副結(jié)構(gòu) 表 2珠的循環(huán)方式 類別 形式 特點(diǎn) 內(nèi)循環(huán) 優(yōu)點(diǎn) :返回通道短 ,一個(gè)循環(huán)只有一圈鋼球 ,流暢性好 ,摩擦損失小 ,效率高 ,徑向尺寸 小 ,剛性好 缺點(diǎn) :返向器鋼球返回通道的曲面加工復(fù)雜 外循環(huán) 端蓋式 優(yōu)點(diǎn) :結(jié)構(gòu)緊湊 ,工藝性好 缺點(diǎn) :循環(huán)回路長 ,流暢性差 ,鋼球通過短槽時(shí)易卡住 螺旋槽式 優(yōu)點(diǎn) :結(jié)構(gòu)簡單 ,制造方便 ,承載能力大 缺點(diǎn) :鋼球流暢性較差 ,擋珠器較易磨損 插管式 優(yōu)點(diǎn) :結(jié)構(gòu)簡單 ,工藝性好 ,鋼球的流暢性好 ,應(yīng)用較廣 缺點(diǎn) :凸出式的插管凸出于螺母外部 ,徑向尺寸較大 外循環(huán) 內(nèi)循環(huán) 圖 2珠絲杠副循環(huán)方式 滾珠絲桿副的結(jié)構(gòu)類型可以從螺紋滾道的截面形狀、滾珠的循環(huán)方式和消除軸向的調(diào)買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 整方法進(jìn)行區(qū)別。我國生產(chǎn)的滾珠絲杠副的螺紋滾道有單圓弧形和雙圓弧形。滾道形面和滾珠接觸點(diǎn)之法線與絲桿軸向之垂線的夾角被稱為接觸角，一般為 45 度。單圓弧形的螺紋滾道的接觸角隨軸向載荷大小的變化而變化，主要由軸向載荷所引起的接觸變形的大小而定。接觸角增大時(shí)，傳動(dòng)效率、軸向剛度以及承載能力也隨之增大。由于單圓弧形滾道加工用砂輪加工成型比較簡單，故容易得到較高的加工精度。單圓弧形面的滾道圓弧半徑R 稍大于滾珠半徑。雙圓弧 形的螺紋滾道的接觸角在工作中基本保持不變。兩圓弧相交處有一小空隙，可使?jié)L道底部與滾珠不接觸，并能儲存一定的潤滑油以減少摩擦磨損。由于加工其型面的