機(jī)電、鉆削加工控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).docVIP

河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電一體化 課程設(shè)計(jì)（論文） 題 目鉆削加工電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名馬海龍專 業(yè)機(jī)電一體化班 級(jí)機(jī)電0806班指導(dǎo)教師田林紅目 錄緒 論.3第一章 課程設(shè)計(jì)要求.4 1.1 設(shè)計(jì)要求.4 1.2 課題要求.2第二章 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容.42.1 鉆削加工的流程 .52.2 繼電器控制的電器原理.72.3 繼電器控制的電器原理圖. 72.4電器原理圖的符號(hào)意義.82.5電磁閥的選擇.92.6 電器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能樹.112.7 系統(tǒng)負(fù)載速度圖.11 第三章 機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì).11 3.1 限位開關(guān)SQ1的設(shè)計(jì).11 3.2 限位開關(guān)SQ2的設(shè)計(jì).12 3.3 限位開關(guān)SQ3的設(shè)計(jì).12 3.4. 滾珠絲杠的介紹、選擇及計(jì)算說(shuō)明.12 3.5 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選用.16 3.6 蝸桿與滾珠絲杠配合.19 3.7 鉆削深度計(jì)算.20 第四章 調(diào)試及注意事項(xiàng).20致謝. 22 參考文獻(xiàn).23緒 論一、課程設(shè)計(jì)的目的：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是大學(xué)生在完成機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)等專業(yè)課學(xué)習(xí)后,進(jìn)行綜合性實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，總的目的是在老師的指導(dǎo)下,使學(xué)生通過(guò)課程設(shè)計(jì),對(duì)所學(xué)課程理論知識(shí)進(jìn)行一次系統(tǒng)的回顧檢查復(fù)習(xí)和提高,并運(yùn)用所學(xué)理論,通過(guò)調(diào)研,設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)電控制方面的課題,受到從理論到實(shí)踐應(yīng)用的綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立運(yùn)用所學(xué)理論解決具體問(wèn)題的能力,具體有以下幾點(diǎn)：1、通過(guò)檢索查閱運(yùn)用有關(guān)手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)及參考資料，培養(yǎng)起學(xué)生檢索查閱資料、使用資料的方法和能力。2、通過(guò)回顧查閱課程理論知識(shí)、運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)課,專業(yè)技術(shù)課和專業(yè)課知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實(shí)際問(wèn)題正確設(shè)計(jì)總體方案, 分析具體問(wèn)題、進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的能力。二、 設(shè)計(jì)意義鉆床是指主要用鉆頭在工件上加工孔的機(jī)床。通常鉆頭旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，鉆頭軸向移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。鉆床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工精度相對(duì)較低，可鉆通孔、盲孔，更換特殊刀具，可擴(kuò)、鉸空或進(jìn)行攻絲等加工。鉆床可分為以下類型：一，臺(tái)式鉆床：是安裝在工作臺(tái)上操作的一種小鉆床，一般最大鉆孔直徑為12MM。廣泛用于小型維修工廠。二，立式鉆床：主要用于鉆、擴(kuò)、鉸、惚中小型工作上攻螺紋等，其最大鉆孔直徑25MM。三，搖臂鉆床：主要用于對(duì)大中型零件的孔加工和螺紋加工，其最大鉆孔直徑50MM。四，特殊鉆床：只用于特殊零件的加工。比如深孔鉆床、多軸鉆床等。鉆床的加工特點(diǎn)：加工過(guò)程中工件不動(dòng)，刀具移動(dòng)，將刀具中心對(duì)準(zhǔn)孔中心，并使刀具轉(zhuǎn)動(dòng)（主運(yùn)動(dòng)）。操作可以是手動(dòng)也可是機(jī)動(dòng)。機(jī)電一體化的課程設(shè)計(jì)在機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)中占有重要的位置的，它關(guān)系到學(xué)生知識(shí)的綜合運(yùn)用和學(xué)生的動(dòng)手能力的培養(yǎng)及機(jī)電類及機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)的能力。因此設(shè)計(jì)內(nèi)容的選擇很重要?；阢@削加工電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，以此為設(shè)計(jì)內(nèi)容有較強(qiáng)的教學(xué)研究意義。第一章 課程設(shè)計(jì)要求及內(nèi)容1.1 設(shè)計(jì)要求 用繼電器控制一條多工位加工線，其中第三工位的第一道工序?yàn)殂@孔。此工序的動(dòng)作要求如下：氣動(dòng)后，夾緊裝置動(dòng)作。為確保其可靠夾緊，延時(shí)10秒鐘，控制冷卻油的電磁閥吸合。同時(shí)，鉆頭向工件方向快進(jìn)。當(dāng)接近工件時(shí)，限位開關(guān)SQ1動(dòng)作，鉆頭開始慢進(jìn)，開始鉆削。達(dá)到預(yù)定深度，限位開關(guān)SQ2動(dòng)作，鉆頭快速退回。回來(lái)原始位置，限位開關(guān)SQ3動(dòng)作，鉆頭停止移動(dòng)，鉆削結(jié)束。1.2 課題要求 1）畫出加工過(guò)程流程圖 2）畫出繼電器控制的電器原理圖 3）完成加工程序設(shè)計(jì)。4）整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書，答辯。第二章 課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1鉆削加工的流程 鉆削加工工序的動(dòng)作要求如下：?jiǎn)?dòng)后，夾緊裝置動(dòng)作。為確保其可靠夾緊，延時(shí)10秒鐘，控制冷卻油的電磁閥吸合。同時(shí)，鉆頭向工件方向快進(jìn)。當(dāng)接近工件時(shí)，限位開關(guān)SQ1動(dòng)作，鉆頭開始慢進(jìn)，開始鉆削。達(dá)到預(yù)定深度，限位開關(guān)SQ2動(dòng)作，鉆頭快速退回。回來(lái)原始位置，限位開關(guān)SQ3動(dòng)作，鉆頭停止移動(dòng)，鉆削結(jié)束。 流程圖如圖1圖1 加工過(guò)程流程圖2.2 繼電器的控制原理 1）過(guò)程如下：將工件放在工作臺(tái)上，按下起動(dòng)開關(guān)SB1，鉆頭旋轉(zhuǎn)，同時(shí)夾緊裝置動(dòng)作將箱體夾緊，延時(shí)10s后，噴油控制繼電器KM2得電，噴油電磁閥YV閉合冷卻液流出，同時(shí)快進(jìn)接觸器KM2啟動(dòng)，鉆頭向箱體快進(jìn)，到達(dá)距離箱體表面設(shè)定值時(shí)限位開關(guān)SQ1，進(jìn)給繼電器KM3得電，鉆頭快進(jìn)變?yōu)楣みM(jìn)，開始鉆削。步進(jìn)電機(jī)控制滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)N圈時(shí)，霍爾傳感器發(fā)出信號(hào)給限位開關(guān)，SQ2動(dòng)作，快退接觸器KM4得電，鉆頭由工進(jìn)變?yōu)榭焱?，退回到原位置時(shí)碰觸限位開關(guān)SQ3,步進(jìn)電機(jī)停止移動(dòng)，鉆頭停止移動(dòng)。本工序結(jié)束，轉(zhuǎn)到下一工序。2.3繼電器控制的電器原理圖1、控制原理圖的繪制注意事項(xiàng)1）在繼電器電路圖中，觸點(diǎn)可以放在線圈的左邊，也可以放在線圈的右邊。并聯(lián)多的應(yīng)放右邊。在串聯(lián)電路中，單個(gè)觸點(diǎn)應(yīng)放在右邊；在并聯(lián)電路中，單個(gè)觸點(diǎn)應(yīng)放在下面。2）設(shè)置中間單元，若多個(gè)線圈都受某一觸點(diǎn)串并聯(lián)電路的控制，為了簡(jiǎn)化電路 ，可設(shè)置該電路控制的輔助繼電器它類似繼電器電路中的中間繼電器.4）外部聯(lián)鎖電路的設(shè)立為了防止控制正反轉(zhuǎn)的兩個(gè)接觸器同時(shí)動(dòng)作造成三相電源短路。圖 1中 KM1 KM3 的線圈不能同時(shí)通電圖2.3 繼電器控制的電氣原理圖2.4 電器原理圖的符號(hào)意義 SB1 起動(dòng) SB2 停止K1 夾緊控制繼電器K2 噴油控制繼電器K3 進(jìn)給繼電器K4 快退控制繼電器SQ1 快進(jìn)結(jié)束限位開關(guān)SQ2 進(jìn)給到位開關(guān)SQ3 鉆頭退到原位開關(guān)KM1 夾緊控制接觸器KM2 快進(jìn)接觸器KM3 進(jìn)給接觸器KM4 快退接觸器T1 定時(shí)器YV 電磁閥2.5 電磁閥的選擇 電磁閥是用來(lái)控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器；并不限于液壓，氣動(dòng).電磁閥用于控制液壓流動(dòng)方向，工廠的機(jī)械裝置一般都由液壓鋼控制，所以就會(huì)用到電磁閥.1）電磁閥的工作原理：電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開有通孔，每個(gè)孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會(huì)被吸引到哪邊，通過(guò)控制閥體的移動(dòng)來(lái)檔住或漏出不同的排油的孔，而進(jìn)油孔是常開的，液壓油就會(huì)進(jìn)入不同的排油管，然后通過(guò)油的壓力來(lái)推動(dòng)油剛的活塞，活塞又帶動(dòng)活塞桿，活塞竿帶動(dòng)機(jī)械裝置動(dòng).這樣通過(guò)控制電磁鐵的電流就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng). 電磁閥包括（線圈、磁鐵、頂桿）。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是當(dāng)線圈接通電流，便產(chǎn)生了磁性，跟磁鐵相互吸引，磁鐵就會(huì)拉動(dòng)頂桿。關(guān)閉電源，磁鐵和頂桿就復(fù)位了，這樣電磁閥就完成了作功過(guò)程。這就是電磁閥的工作原理。電磁閥一般用于液壓系統(tǒng)，來(lái)關(guān)閉和開通油路。到目前為止，國(guó)內(nèi)外的電磁閥從原理上分為三大類(即：直動(dòng)式、分步直動(dòng)式、先導(dǎo)式)，而從閥瓣結(jié)構(gòu)和材料上的不同與原理上的區(qū)別又分為六個(gè)分支小類(直動(dòng)膜片結(jié)構(gòu)、分步膜片結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)式膜片結(jié)構(gòu)、直動(dòng)活塞結(jié)構(gòu)、分步活塞結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)活塞結(jié)構(gòu)) 。 (一)、直動(dòng)式電磁閥 原理：通電時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門打開；斷電時(shí)，電磁力消失，彈簧力把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。 特點(diǎn)：在真空、負(fù)壓、零壓時(shí)能正常工作，但一般通徑不超過(guò)25mm。 (二)、分步直動(dòng)式電磁閥 原理：它是一種直動(dòng)和先導(dǎo)式相結(jié)合的原理，當(dāng)入口與出口壓差0.05Mpa，通電時(shí)，電磁力直接把先導(dǎo)小閥和主閥關(guān)閉件依次向上提起，閥門打開。 當(dāng)入口與出口壓差0.05Mpa，通電時(shí)，電磁力先打開先導(dǎo)小閥，主閥下腔壓力上升，上腔壓力下降，從而利用壓差把主閥向上推開；斷電時(shí)，先導(dǎo)閥和主閥利用彈簧力或介質(zhì)壓力推動(dòng)關(guān)閉件，向下移動(dòng)，使閥門關(guān)閉。 特點(diǎn)：在零壓差或真空、高壓時(shí)亦能可靠工作，但功率較大，要求豎直安裝。 (三)、先導(dǎo)式電磁閥 原理：通電時(shí)，電磁力把先導(dǎo)孔打開，上腔室壓力迅速下降，在關(guān)閉件周圍形成上低下高的壓差，推動(dòng)關(guān)閉件向上移動(dòng)，閥門打開；斷電時(shí)，彈簧力把先導(dǎo)孔關(guān)閉，入口壓力通過(guò)旁通孔迅速進(jìn)入上腔室在關(guān)閥件周圍形成下低上高的壓差，推動(dòng)關(guān)閉件向下移動(dòng)，關(guān)閉閥門。 特點(diǎn)：流體壓力范圍上限很高，但必須滿足流體壓差條件3）電磁閥的選型依據(jù)： 一、根據(jù)管道參數(shù)選擇電磁閥的：通徑規(guī)格(即DN)、接口方式 1、按照現(xiàn)場(chǎng)管道內(nèi)徑尺寸或流量要求來(lái)確定通徑(DN)尺寸。 2、接口方式，一般DN50要選擇法蘭接口，DN50則可根據(jù)用戶需要自由選擇。二、根據(jù)流體參數(shù)選擇電磁閥的：材質(zhì)、溫度組 1、腐蝕性流體：宜選用耐腐蝕電磁閥和全不銹鋼；食用超凈流體：宜選用食品級(jí)不銹鋼材質(zhì)電磁閥。 2、高溫流體：要選擇采用耐高溫的電工材料和密封材料制造的電磁閥，而且要選擇活塞式結(jié)構(gòu)類型的。 3、流體狀態(tài)：大至有氣態(tài)，液態(tài)或混合狀態(tài)，特別是口徑大于DN25訂貨時(shí)一定要區(qū)分開來(lái)。 4、流體粘度：通常在50cSt以下可任意選擇，若超過(guò)此值，則要選用高粘度電磁閥。 三、根據(jù)壓力參數(shù)選擇電磁閥的：原理和結(jié)構(gòu)品種 1、公稱壓力：這個(gè)參數(shù)與其它通用閥門的含義是一樣的，是根據(jù)管道公稱壓力來(lái)定。 2、工作壓力：如果工作壓力低則必須選用直動(dòng)或分步直動(dòng)式原理；最低工作壓差在0.04Mpa以上時(shí)直動(dòng)式、分步直動(dòng)式、先導(dǎo)式均可選用。 四、電氣選擇：電壓規(guī)格應(yīng)盡量?jī)?yōu)先選用AC220V、DC24較為方便。五、根據(jù)持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)選擇：常閉、常開、或可持續(xù)通電1、當(dāng)電磁閥需要長(zhǎng)時(shí)間開啟，并且持續(xù)的時(shí)間多余關(guān)閉的時(shí)間應(yīng)選常開型。2、要是開啟的時(shí)間短或開和關(guān)的時(shí)間不多時(shí)，則選常閉型。 3、但是有些用于安全保護(hù)的工況，如爐、窯火焰監(jiān)測(cè)，則不能選常開的，應(yīng)選可長(zhǎng)期通電型。2.6 電器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能樹2.7 系統(tǒng)負(fù)載速度圖第三章 機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.1 有關(guān)限位開關(guān)SQ1的說(shuō)明限位開關(guān)SQ1用于在鉆頭向工件快進(jìn)過(guò)程中判斷其之間距離，采用雙極霍爾開關(guān)元件177A.霍爾開關(guān)原理簡(jiǎn)述如下：當(dāng)一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體薄片垂直地放在磁場(chǎng)中時(shí)，薄片的兩端就會(huì)產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng).兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢(shì)U，其表達(dá)式為 U=KIB/d.其中K為霍爾系數(shù)，I為薄片中通過(guò)的電流，B為外加磁場(chǎng)（洛倫慈力Lorrentz）的磁感應(yīng)強(qiáng)度，d是薄片的厚度.霍爾開關(guān)就屬于這種有源磁電轉(zhuǎn)換器件，它是在霍爾效應(yīng)原理的基礎(chǔ)上，利用集成封裝和組裝工藝制作而成，它可方便的把磁輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)用中的電信號(hào)，同時(shí)又具備工業(yè)場(chǎng)合實(shí)際應(yīng)用易操作和可靠性的要求.霍爾開關(guān)的輸入端是以磁感應(yīng)強(qiáng)度B來(lái)表征的，當(dāng)B值達(dá)到一定的程度時(shí)，霍爾開關(guān)內(nèi)部的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，霍爾開關(guān)的輸出電平狀態(tài)也隨之翻轉(zhuǎn).輸出端一般采用晶體管輸出，和接近開關(guān)類似有NPN、PNP、常開型、常閉型、鎖存型（雙極性）、雙信號(hào)輸出之分.霍爾開關(guān)具有無(wú)觸電、低功耗、長(zhǎng)使用壽命、響應(yīng)頻率高等特點(diǎn)，內(nèi)部采用環(huán)氧樹脂封灌成一體化，所以能在各類惡劣環(huán)境下可靠的工作.霍爾開關(guān)可應(yīng)用于接近開關(guān)，壓力開關(guān)，里程表等，作為一種新型的電器配件.其內(nèi)部原理圖如圖3.1所示： 圖3.1鉆頭向工件方向快進(jìn)，當(dāng)接近工件設(shè)定的距離時(shí)，霍爾開關(guān)元件開始作用，發(fā)出信號(hào)給限位開關(guān)SQ1,SQ1動(dòng)作輸出信號(hào)給PLC.3.2 有關(guān)限位開關(guān)SQ3的說(shuō)明限位開關(guān)SQ3用于鉆頭快速退回到原始位置時(shí)，發(fā)出信號(hào)給PLC控制鉆頭停止移動(dòng)，其型號(hào)選擇及工作原理如上文限位開關(guān)SQ1.3.3 有關(guān)限位開關(guān)SQ2的說(shuō)明： 限位開關(guān)SQ2用于鉆頭鉆削到預(yù)定深度時(shí)，其動(dòng)作輸出信號(hào)給PLC控制鉆頭快速退回.通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)，設(shè)定工件需要鉆削的深度值，通過(guò)計(jì)算滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算出鉆頭鉆削工件是否到達(dá)預(yù)定深度.3.4 滾珠絲杠的介紹、選擇及計(jì)算說(shuō)明 1） 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。2） 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。3） 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)⑴ぞ剞D(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)。4）滾珠絲杠的特點(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(guò)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(lái)的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面,對(duì)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(wú)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(guò)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))。5）滾珠絲杠的選擇滾珠絲杠的選擇包括其精度選擇、尺寸規(guī)格 (包括導(dǎo)程與公程直徑 )、支承方式等幾個(gè)方面的內(nèi)容。滾珠絲杠副的承載能力用額定動(dòng)載荷或額定靜載荷來(lái)表示, 在加工中心的設(shè)計(jì)中一般按額定動(dòng)載荷來(lái)確定滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格, 對(duì)細(xì)長(zhǎng)而又承受壓縮載荷的滾珠絲杠作壓桿穩(wěn)定性核算; 對(duì)轉(zhuǎn)速高, 支承距離大的滾珠絲杠副作臨界轉(zhuǎn)速校核; 對(duì)精度要求高的滾珠絲杠作剛度校核; 對(duì)數(shù)控機(jī)床, 需核算其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量; 對(duì)全閉環(huán)系統(tǒng), 需核算其諧振頻率。1滾珠絲杠副選擇計(jì)算1.1精度選擇滾珠絲杠的精度直接影響數(shù)控機(jī)床的定位精度,在滾珠絲杠精度參數(shù)中, 其導(dǎo)程誤差對(duì)機(jī)床定位精度影響最明顯。一般在初步設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)定絲杠的任意300mm行程變動(dòng)量 V300p應(yīng)小于目標(biāo)設(shè)定位的定位精度值的 1 /31 /2, 在最后精度驗(yàn)算中確定。1.2 絲杠導(dǎo)程的確定絲杠導(dǎo)程的選擇一般根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)快速進(jìn)給的最高速度為 v max、伺服電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速 nmax及電機(jī)與絲杠的傳動(dòng)比 i來(lái)確定。1.3按額定動(dòng)載荷初步確定滾珠絲杠規(guī)格滾珠絲杠副設(shè)計(jì)時(shí)一般按額定動(dòng)載荷來(lái)確定滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格。額定動(dòng)載荷是指一批相同規(guī)格的滾珠絲杠經(jīng)過(guò)運(yùn)轉(zhuǎn)一百萬(wàn)次后, 90%的絲杠副 (螺紋表面或滾珠)不產(chǎn)生疲勞剝傷 (點(diǎn)蝕)時(shí)的軸向載荷。6） 滾珠絲杠的選擇計(jì)算滾珠絲杠的選擇計(jì)算負(fù)荷包括鉆削力及運(yùn)動(dòng)部件的重量所引起的進(jìn)給抗力.應(yīng)按鉆削時(shí)的情況計(jì)算.1. 最大動(dòng)負(fù)載Q的計(jì)算查表得系數(shù)，壽命值設(shè)定使用壽命時(shí)間T=15000h，初選絲杠螺距t=4mm，得絲杠轉(zhuǎn)速所以 X向絲杠牽引力 Y向絲杠牽引力 所以最大動(dòng)負(fù)荷X向 Y向 查表，取滾珠絲杠公稱直徑 ，選用滾珠絲杠螺母副 的型號(hào)為 SFK1004，其額定動(dòng)載荷為390N，符合要求.2滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)計(jì)算表2 滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)名 稱符 號(hào)計(jì)算公式和結(jié)果螺紋滾道公稱直徑10mm螺距mm接觸角鋼球直徑mm螺紋滾道法面半徑mm偏心距mm螺紋升角螺桿螺桿外徑螺桿內(nèi)徑螺桿接觸直徑螺母螺母螺紋外徑螺母內(nèi)徑（外循環(huán)）3傳動(dòng)效率計(jì)算式中：摩擦角；絲杠螺紋升角.4穩(wěn)定性驗(yàn)算由于絲杠兩端采用止推軸承，故不需要穩(wěn)定性驗(yàn)算.3.5步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱脈沖電動(dòng)機(jī)或?yàn)殡A躍電動(dòng)機(jī)，目前，隨著電子技術(shù)，控制技術(shù)以及電動(dòng)機(jī)本體的發(fā)展和變化，傳統(tǒng)的電機(jī)分類的間界面越來(lái)越模糊；步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)定義為：根據(jù)輸入的脈沖信號(hào)，每改變一次勵(lì)磁狀態(tài)就前進(jìn)一定角落，若不改變勵(lì)磁狀態(tài)則保持一定的狀態(tài)而靜止；廣義的定義為，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種受電脈沖信號(hào)控制的無(wú)刷式直流電動(dòng)機(jī)，也可看作是在一定頻率范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速與控制脈沖頻率同步的電動(dòng)機(jī).步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的機(jī)理是基于最基本的電磁鐵作用，其原始模型起源于1830年至1860年間.在20世紀(jì)60年代后期，隨著永磁材料的發(fā)展，各種實(shí)用型的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，半導(dǎo)體的發(fā)展使得步進(jìn)電動(dòng)機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用.我國(guó)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)開始于21世紀(jì)50年代后期，其發(fā)展過(guò)程大致經(jīng)歷了四個(gè)階段：第一階段從50年代后期到60年代后期主要是高等院校和科研機(jī)構(gòu)開發(fā)并使用少量的步進(jìn)電機(jī)，以多段結(jié)構(gòu)三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為主；第二階段，70年代初期反映在步進(jìn)電機(jī)的生產(chǎn)和研究發(fā)展到了一個(gè)水平；第三階段，70年代中期至80年代后期新產(chǎn)品種高性能電動(dòng)機(jī)層出不窮，各種混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)器作為產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的分類：步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（PM），反應(yīng)式（VR）和混合式（HB）。永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度 或15度；反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家80年代已被淘汰；混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為 0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)： 步進(jìn)電機(jī)有三大部分組成：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)本體，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制器及步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器.其特點(diǎn)如下：1） 用數(shù)字信號(hào)直接進(jìn)行開環(huán)控制，整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)單廉價(jià).2） 位移與輸入脈沖數(shù)相對(duì)應(yīng)，步距誤差不長(zhǎng)期積累，可以組成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單又具有一定精度的開環(huán)控制系統(tǒng)，也可在要求更高組成閉環(huán)控制系統(tǒng).3） 無(wú)刷，電動(dòng)機(jī)本體部件少，可靠性高.4） 抑郁啟動(dòng)正反轉(zhuǎn)和變速停止，影響性好.5） 平滑性好，步距角選擇范圍大，停止時(shí)可有自鎖能力步進(jìn)電機(jī)的選擇：步進(jìn)電機(jī)有步距角（涉及到相數(shù)）、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)便確定下來(lái)了。1. 步距角的選擇 電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機(jī)軸上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場(chǎng)上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機(jī)）、0.9度/1.8度（二、四相電機(jī)）、1.5度/3度 （三相電機(jī)）等。 2. 靜力矩的選擇步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動(dòng)時(shí)（一般由低速）時(shí)二種負(fù)載均要考慮，加速起動(dòng)時(shí)主要考慮慣性負(fù)載，恒速運(yùn)行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長(zhǎng)度便能確定下來(lái)（幾何尺寸） 3. 電流的選擇 靜力矩一樣的電機(jī)，由于電流參數(shù)不同，其運(yùn)行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機(jī)的電流（參考驅(qū)動(dòng)電源、及驅(qū)動(dòng)電壓）步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)：步進(jìn)電機(jī)的步距角取系統(tǒng)脈沖當(dāng)量，初選步進(jìn)電機(jī)步距角.步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)力矩的計(jì)算設(shè)步進(jìn)電機(jī)等效負(fù)載力矩為T，負(fù)載力為P，根據(jù)能量守恒原理，電機(jī)所做的功與負(fù)載力做功有如下關(guān)系式中： 電機(jī)轉(zhuǎn)角； 移動(dòng)部件的相應(yīng)位移； 機(jī)械傳動(dòng)效率.若取 ，則，且，所以式中： 移動(dòng)部件負(fù)載（N）；G移動(dòng)部件重量（N）； 與重量方向一致的作用在移動(dòng)部件上的負(fù)載力（N）； 導(dǎo)軌摩擦系數(shù)；步進(jìn)電機(jī)步距角，（rad）；T電機(jī)軸負(fù)載力矩（N/cm）?。ù慊痄摑L珠導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)），為絲杠牽引力，.考慮到重力影響，Y向電機(jī)負(fù)載較大，因此取，所以若不考慮啟動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)部件慣性的影響，則啟動(dòng)力矩取安全系數(shù)為0.3，則 對(duì)于工作方式為三相六拍的三相步進(jìn)電機(jī) 、步進(jìn)電機(jī)的最高工作頻率查表選用45BF005-型步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)的有關(guān)參數(shù)見(jiàn)表3. 表3 步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)型 號(hào)主要技術(shù)數(shù)據(jù)外形尺寸步距角最大靜轉(zhuǎn)距最高空載啟動(dòng)頻率()相數(shù)電壓電流外徑長(zhǎng)度軸徑45BF005-1.519.630003272.5455843.6 蝸桿與滾珠絲杠配合普通圓柱蝸桿可分為阿基米德蝸桿(ZA蝸桿)、漸開線蝸桿(ZI蝸桿)、法向直廓蝸桿(ZN蝸桿)和錐面包絡(luò)圓柱蝸桿(ZK蝸桿)等四種.滾珠絲杠與蝸桿聯(lián)接，蝸桿一頭安裝鉆頭。取蝸桿頭數(shù)Z1=1，取滾珠絲杠直徑與蝸桿直徑比例為10：1，即滾珠絲杠每轉(zhuǎn)動(dòng)1圈，蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)10圈。蝸桿的材料與選擇如下所述：表4 常用蝸桿材料表3.7 鉆削深度計(jì)算設(shè)定工件鉆削深度為L(zhǎng)mm,則滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)數(shù)，由上述計(jì)算所得t=4mm.即（轉(zhuǎn)），鉆頭旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)N1=。確定滾珠絲杠轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)到達(dá)預(yù)定值時(shí)，傳感器即輸出信號(hào)給限位開關(guān)SQ2，SQ2控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)向以及轉(zhuǎn)速. 4. 調(diào)試及注意事項(xiàng)1）程序的檢查，調(diào)試考核和運(yùn)行，先檢查線路是否連接牢固，有無(wú)遺漏線頭，檢查繼電器、中間繼電器、接觸器是否完好。給機(jī)床主軸箱、進(jìn)給箱、液壓夾緊箱和導(dǎo)軌加注相應(yīng)標(biāo)號(hào)與油量的潤(rùn)滑油。按機(jī)床額定的電量，安裝好相應(yīng)的電源。調(diào)試好機(jī)床主軸的正反轉(zhuǎn)，檢查機(jī)床的各開關(guān)按鈕與功能是否正常。檢查繼電器、中間繼電器、接觸器是否完好。2） 注意事項(xiàng)外部負(fù)載的額定電壓 的繼電器輸出模塊和雙向晶閘管輸出模塊只能驅(qū)動(dòng)額定電壓 AC220V 的負(fù)載，如果系統(tǒng)原來(lái)的交流接觸器的線圈是 380V 的應(yīng)將線圈換成 220V 的 繼電器輸出模塊不能直接驅(qū)動(dòng)DC220V的負(fù)載。開機(jī)前先轉(zhuǎn)動(dòng)主軸，檢查機(jī)床各檔位是否掛好，機(jī)床開機(jī)變換檔位時(shí)，必須停機(jī)操作，否則會(huì)打壞齒輪。工作中不準(zhǔn)用反車的方法來(lái)制動(dòng)主軸回轉(zhuǎn)，用鉆頭鉆孔時(shí)，不準(zhǔn)用杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)手輪進(jìn)刀。搖臂作快速移動(dòng)時(shí)，須在離極限位置前50100毫米處停止快速移動(dòng)，防止碰撞。不得戴手套操作機(jī)床3）加工過(guò)程示例：比如需要加工一發(fā)動(dòng)機(jī)箱體，端面箱蓋用螺紋與箱體連接。第一道工序?yàn)殂@光孔，深度L為20mm，有上式計(jì)算公式得=50（轉(zhuǎn)）。過(guò)程如下：將工件放在工作臺(tái)上，按下起動(dòng)開關(guān)SB1，鉆頭旋轉(zhuǎn)，同時(shí)夾緊裝置動(dòng)作將箱體夾緊，延時(shí)10s后，噴油控制繼電器KM2得電，噴油電磁閥YV閉合冷卻液流出，同時(shí)快進(jìn)接觸器KM2啟動(dòng)，鉆頭向箱體快進(jìn)，到達(dá)距離箱體