數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)

數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)26/26數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)目錄一、設(shè)計(jì)目的二、設(shè)計(jì)要求三、設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟（一）整體設(shè)計(jì)方案（二）機(jī)械部分改裝設(shè)計(jì)①設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的性能要求②待改裝鉆床型號(hào)的確定③控制方式的確定④伺服系統(tǒng)的確定⑤工作臺(tái)參數(shù)的初步選定⑥導(dǎo)軌的選型思路⑦滾珠絲杠選型思路⑧絲杠和電機(jī)連接部件的采用思路⑨支承座資料的采用⑩軸承種類的采用思路（三）計(jì)算部分①確定工作臺(tái)的尺寸及其重量②支承座參數(shù)設(shè)計(jì)③滾珠絲杠參數(shù)設(shè)計(jì)④轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)軌參數(shù)設(shè)計(jì)⑤電機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)1⑥聯(lián)軸器的選著（四）設(shè)計(jì)總結(jié)（五）參照文件一、設(shè)計(jì)的目的經(jīng)過本次設(shè)計(jì)，使我們?nèi)娴?、系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)和掌握數(shù)控機(jī)床的基本內(nèi)容和基本知識(shí)，初步掌握數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)方法，并學(xué)會(huì)運(yùn)用手冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)資料。同時(shí)培養(yǎng)我們學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、工程意識(shí)和著手能力。二、設(shè)計(jì)要求1、改造后的鉆床能夠加工最大面積為200×210mm2，最大工件重量為150kg。2、數(shù)控XY工作臺(tái)要求孔的定位精度在±0.02mm內(nèi)，工作臺(tái)快進(jìn)速度為，加速時(shí)間為：0.2秒。三、設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟題目：鉆床數(shù)控改裝——數(shù)控XY工作臺(tái)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一套簡(jiǎn)單數(shù)控XY工作臺(tái)，固定在某一鉆床的工作臺(tái)上。XY工作臺(tái)的地址控制采用步進(jìn)電機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)過上述方案將該一般鉆床改裝成簡(jiǎn)單的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控鉆床。（一）、整體設(shè)計(jì)方案1、機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)應(yīng)具備優(yōu)異的伺服性能（即高精度、快速響應(yīng)性和牢固性好）從而要求本次設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)滿足以下幾方面：2（1）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小在不影響機(jī)械系統(tǒng)剛度的前提下，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡量減小。否則，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成不良影響，機(jī)械負(fù)載增大；系統(tǒng)響應(yīng)速度降低，矯捷度下降；系統(tǒng)固有頻率減小，簡(jiǎn)單產(chǎn)生諧振。所以在設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)盡量減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。（2）剛度大剛度是使彈性體產(chǎn)生單位變形量所需的作用力。大剛度對(duì)機(jī)械系統(tǒng)而言是有益的：①伺服系統(tǒng)動(dòng)力損失隨之減小。②機(jī)構(gòu)固有頻率高，超出機(jī)構(gòu)的頻帶寬度，使之不易產(chǎn)生共振。③增加閉環(huán)伺服系統(tǒng)的牢固性。所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用大的剛度的機(jī)構(gòu)。（3）阻尼合適機(jī)械系統(tǒng)產(chǎn)生共振時(shí)，系統(tǒng)的阻尼增大，其最大振幅就越小且衰減也快，但大阻尼也會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差增大，精度降低，所以設(shè)計(jì)時(shí)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的阻尼要選著合適。其他還要求摩擦小（提高機(jī)構(gòu)的矯捷度）、共振性好（提高機(jī)構(gòu)的牢固性）、縫隙?。ūＷC機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)精度），特別是其動(dòng)向特點(diǎn)應(yīng)與伺服電動(dòng)機(jī)等其他環(huán)節(jié)的動(dòng)向特性相般配。2、將一般鉆床改裝成數(shù)控鉆床，是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的工作。必須依照加工對(duì)象的要求和加工數(shù)量的大小實(shí)質(zhì)情況，確定切實(shí)可行的技術(shù)改造方案，搞好機(jī)床的改造設(shè)計(jì)。進(jìn)行改造的可行性解析，針對(duì)某臺(tái)鉆床或鉆床的某一部分的現(xiàn)況確定改3造方案。依照本次課程設(shè)計(jì)改造范圍，是設(shè)計(jì)一套簡(jiǎn)單的數(shù)控ＸＹ工作臺(tái)，固定在某臺(tái)鉆床的工作臺(tái)上，所以要對(duì)機(jī)床的改動(dòng)盡可能少，控制部分要有較高的動(dòng)向特點(diǎn)，動(dòng)向剛度，阻尼精度，耐磨性及抗熱變形性能。改造前要對(duì)原鉆床的性能，有關(guān)參數(shù)，以便對(duì)機(jī)床的自己精度高低來確定改造后精度和改造范圍。下面鉆床是本設(shè)計(jì)要改裝的機(jī)床：型號(hào)Z4032最大鉆孔直徑(mm)32主軸變速級(jí)數(shù)及范12(65-2600)圍最大攻絲直徑(mm)M20主軸進(jìn)給級(jí)數(shù)及范3(0.1-0.3)圍主軸最大行程(mm)160工作臺(tái)有效工作面450×390積(mm)主軸中心線至立柱母線350底座有效工作面積405×395距離(mm)(mm)主軸端面至工作臺(tái)距離主柱直徑(mm)120(mm)主軸端面至底座工作面750距離(mm)工作臺(tái)及托架最大行程三相雙速交流電機(jī)(mm)功率(kw)4主軸箱旋轉(zhuǎn)角度±45°包裝尺寸(cm)103×61×209主軸圓錐孔（莫氏）MT4毛凈重（kgs）550/500整體改裝思路以下：電機(jī)的選定滾珠絲杠副的選定及其支承形式直線轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)軌的選定工作臺(tái)尺寸的要求控制方式的選定導(dǎo)軌支座的設(shè)計(jì)3、數(shù)控系統(tǒng)按運(yùn)動(dòng)方式分為點(diǎn)位控制系統(tǒng)、直線控制系統(tǒng)、輪廓控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)的鉆床工作臺(tái)相對(duì)刀具運(yùn)動(dòng)時(shí)不進(jìn)行任何切削，可是在點(diǎn)與點(diǎn)之間進(jìn)行精確定位，所以能夠采用點(diǎn)位控制。4、XY工作臺(tái)系統(tǒng)能夠設(shè)計(jì)為開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)伺服系統(tǒng)三種。開環(huán)的伺服系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng),系統(tǒng)沒有檢測(cè)裝置;半閉環(huán)的伺服系統(tǒng)中一般采用交流或直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),并在電機(jī)輸出軸安裝脈沖編碼器,將速度反響信號(hào)傳給控制單元;閉環(huán)的伺服系統(tǒng)也是采用交流或直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),地址檢測(cè)裝置安裝在工作臺(tái)尾端,將地址反響信號(hào)傳給控制單元。閉環(huán)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)價(jià)格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時(shí)其可控分辨率也很高，但在本次設(shè)計(jì)中，其地址精度（±）要求不高，考慮到成本低，維修方便，工作牢固等條件。采用步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)就可以滿足要求。其經(jīng)過單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng),經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)工作5臺(tái)運(yùn)動(dòng)。ＸＹ工作臺(tái)系統(tǒng)整體框圖以以下圖:：控制器接口電路驅(qū)動(dòng)裝置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)XY工作臺(tái)5、工作臺(tái)條件的確定在老師給定的參數(shù)中，我選鉆床能夠加工的最大面積為200×210mm2，最大工件重量150kg，所以留出裝夾的尺寸后工作臺(tái)應(yīng)該設(shè)計(jì)為280×290mm2，并且考慮到工件最大重量為150kg，所以我選工作臺(tái)厚度為10mm，資料選45號(hào)剛，誠然在這里用鑄鐵就可以很好的完成其工作要求，可是由于鑄件少要特地制造砂型不合成本要求，而45號(hào)剛擁有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，制造業(yè)比較方便，故本設(shè)計(jì)中所用金屬資料全部為45號(hào)剛，其密度為ρ。6、直線轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)軌的選定轉(zhuǎn)動(dòng)直線導(dǎo)軌副是在滑塊與導(dǎo)軌之間放入合適的鋼球，使滑塊與導(dǎo)軌之間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)檗D(zhuǎn)動(dòng)摩擦，大大降低二者之間的運(yùn)動(dòng)摩擦阻力，從而獲?。簞?dòng)、靜摩擦力之差很小，隨動(dòng)性極好，即驅(qū)動(dòng)信號(hào)與機(jī)械動(dòng)作滯后的時(shí)間間隔極短，有益于提高數(shù)控系統(tǒng)的響應(yīng)速度和矯捷度。驅(qū)動(dòng)功率大幅度下降，只相當(dāng)于一般機(jī)械的十分之一。與V型十字交織滾子導(dǎo)軌對(duì)照，摩擦阻力可下降約40倍。適應(yīng)高速直線運(yùn)動(dòng)，其瞬時(shí)速度比滑動(dòng)導(dǎo)軌提高約10倍。能實(shí)現(xiàn)高定位精度和重復(fù)定位精度。能實(shí)現(xiàn)無縫隙運(yùn)動(dòng)，提高機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)剛度。成對(duì)使用導(dǎo)軌副時(shí)，擁有“誤差均化效應(yīng)”，從而降低基礎(chǔ)件（導(dǎo)軌安裝面）的加工精度要求，6降低基礎(chǔ)件的機(jī)械制造成本與難度。導(dǎo)軌副滾道截面采用合理比值的圓弧溝槽，接觸應(yīng)力小，承接能力及剛度比平面與鋼球點(diǎn)接觸時(shí)大大提高，轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力比雙圓弧滾道有明顯降低。導(dǎo)軌采用表面硬化辦理，使導(dǎo)軌擁有優(yōu)異的可校性；心部保持優(yōu)異的機(jī)械性能。簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造①運(yùn)動(dòng)矯捷讀高②定位精度高③牽引力小、搬動(dòng)輕盈④精度保持性好⑤潤滑系統(tǒng)簡(jiǎn)單、維修方便⑥摩擦系數(shù)小、動(dòng)摩擦系數(shù)很湊近、不產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。7、滾珠絲杠副的采用及其支承形式（1）滾珠絲杠副有以下特點(diǎn)：①傳動(dòng)效率高②系統(tǒng)剛性好③傳動(dòng)精度高④使用壽命長⑤運(yùn)動(dòng)擁有可逆性（既可將輾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，又可將直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)檩氜D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且逆?zhèn)鲃?dòng)效率幾乎與正傳動(dòng)效率相同⑥不會(huì)自鎖⑦可進(jìn)行預(yù)緊和調(diào)隙（2）常用的雙螺母除掉軸向縫隙的結(jié)構(gòu)形式有三種：①墊片調(diào)隙式（該形式結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整方便，應(yīng)用廣，但不正確，并且當(dāng)滾道磨損時(shí)不能夠隨意調(diào)整，除非更換墊圈）②螺紋調(diào)隙式（該形式結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整方便，缺點(diǎn)是不很精確）③齒差調(diào)隙式（該形式調(diào)整精度很高，工作可靠，可是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工和裝置工藝性能差），其調(diào)整時(shí)，先取下兩端的內(nèi)齒圈，使兩螺母產(chǎn)生相對(duì)角位移，相對(duì)地產(chǎn)生軸向的相對(duì)位移，從而兩螺母中的滾道中的滾珠分別貼在螺旋滾道的兩個(gè)相反側(cè)面上，爾后將內(nèi)齒圈復(fù)位固定，故而達(dá)7到除掉縫隙，產(chǎn)生算緊的目的。調(diào)整縫隙：S=kpz1z2在本設(shè)計(jì)中，我采用第③種縫隙調(diào)整方式，并且選外循環(huán)滾珠絲杠做為工作臺(tái)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由于這種循環(huán)方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好，承載能力強(qiáng)，成本低等優(yōu)點(diǎn)。3）支承形式：我采用兩端固定形式（F—F），特點(diǎn)：①只要軸承無縫隙，絲杠的軸向剛度為一端固定的4倍②絲杠一般不會(huì)受壓，無壓桿牢固問題，固有頻率比一端固定的高③能夠預(yù)拉伸，預(yù)緊拉伸后可減小絲杠自重的下垂和熱補(bǔ)償膨脹。8、聯(lián)軸器的選著由于要求設(shè)計(jì)的工作臺(tái)屬于輕載型工作臺(tái)，工作臺(tái)上的負(fù)載折算到電機(jī)上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不是很大，所以電機(jī)與絲杠的連接用聯(lián)軸器就可以滿足要求。這樣大大簡(jiǎn)化了主軸的結(jié)構(gòu)，縮短傳動(dòng)鏈，提高了傳動(dòng)精度。同時(shí)有效地提高了主軸部件的剛度。9、導(dǎo)軌支承座的選著10、軸承的選著由于絲杠主要受軸向力的作用，為了保證其高速、高精度可靠性?？刹捎谩扒昂笾С芯捎酶呔鹊膯瘟邢蛐耐屏S承和一個(gè)深溝球軸承支承”。這樣既保證了軸向載荷和徑向載荷。注：執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的確定為保證數(shù)控系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性。在滿載設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)裝置時(shí)，平時(shí)提出低摩擦、低慣量、高剛度、無縫隙、高諧振以及有合適阻尼的要求，所以設(shè)計(jì)時(shí)要遵守以下原則：81）縮短傳動(dòng)鏈，這樣能夠提高系統(tǒng)傳動(dòng)的傳動(dòng)剛度，減少傳動(dòng)鏈誤差，同時(shí)能夠經(jīng)過預(yù)緊方式提高傳動(dòng)精度。2）工作臺(tái)與導(dǎo)軌的安裝要保證工作臺(tái)與導(dǎo)軌的垂直度和平行度達(dá)到規(guī)定的精度。3）控制好兩導(dǎo)軌的水平度和平行度，否則以致工作臺(tái)在搬動(dòng)過程中出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。4）保證電機(jī)與絲杠連接時(shí)達(dá)到規(guī)定的同軸度及調(diào)治好電機(jī)的定位精度。5）軸承的安裝，保證預(yù)緊，提高傳動(dòng)精度。（二）、機(jī)械部分改裝設(shè)計(jì)計(jì)算1、初步確定工作臺(tái)的尺寸及其重量我設(shè)計(jì)的工件尺寸為200×210mm2。由于我們加工的時(shí)候要用夾具夾緊工件所以我每邊留出裝夾具的尺寸40mm，所以最后確定工作臺(tái)尺寸為280×290mm2。由于工作臺(tái)加工的最大工件重量為150kg，考慮到剛度和強(qiáng)度問題，最后我選工作臺(tái)的厚度為H=10mm所以工作臺(tái)的體積V=A·B·H=280×290×10=812000mm3=812cm3工作臺(tái)質(zhì)量：m=ρ××2、支承座的確定依照工作臺(tái)的尺寸確定支9承座的長度，以以下圖：各邊所取長度為a=130mmb=70mmh=50mm1h=10mm絲杠上各部件的長度約為：聯(lián)軸器40mm軸承15×2mm絲杠螺母10×2mml=290+聯(lián)軸器+軸承×2+絲杠螺母×2=290+40+15×2+10×2=380mm考慮到其他因素放大到420mm即l=420mmV1=ahl-b（h-h’）l=130×50×420-70×（50-10）×420=1554000mm3=1554cm3采用45號(hào)鋼，密度ρ／cm3所以m1=V1ρ=1554×最低的那根絲杠以上的全部質(zhì)量為：m總又對(duì)工作臺(tái)上的各部件質(zhì)量進(jìn)行估計(jì)：聯(lián)軸器200g軸承300g2絲杠螺母100g×2過渡板5kg×2夾具20kg又知工件質(zhì)量m2=150kg所以m總=m+m1+m2××2+5×2+20對(duì)總質(zhì)量進(jìn)行取整，即m總=200kg3、滾珠絲杠傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算滾珠絲杠螺母副的承載能力用額定負(fù)荷表示，其動(dòng)靜載強(qiáng)度計(jì)算原則與轉(zhuǎn)動(dòng)軸承鄰近似。一般依照額定動(dòng)負(fù)荷采用滾珠絲杠副，只有當(dāng)n≤10r/min時(shí)，滾珠絲杠螺母的主要破壞形式是工作表面的10疲倦點(diǎn)蝕，所以進(jìn)行動(dòng)載荷強(qiáng)度計(jì)算。（1）求計(jì)算載荷FC絲杠工作時(shí)的軸向壓力Fm＝m總gμ=200××其中g(shù)=9.8m/s2μ為導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)，由《數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)》取μ又由于工作臺(tái)在工作過程中無沖擊、平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)∴載荷系數(shù)KF＝１.2硬度系數(shù)KH短行程系數(shù)KL=1FC=KHKFKHFm××1×（2）依照壽命條件計(jì)算必需的額定動(dòng)載荷假設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠能工作6年，每年為360天,每天工作16小時(shí)L'h＝6×360×2=34560hnmmaxvmax1000/p=0.7×2.4×1000/4=420r/min'nmL'hFC=4203456060×∴Ca=104104（3）依照必需的額定動(dòng)載荷Ca'選擇螺旋尺寸11依照Ca'選著滾珠絲杠副，按滾珠絲杠副的額定運(yùn)動(dòng)載荷Ca等于梢大于Ca'的原則．在網(wǎng)上查到：同時(shí)考慮到各種因素采用的絲杠參數(shù)以下：型號(hào)：FFZD1604-3絲杠軸尺寸：公稱直徑D0=16mm導(dǎo)程：Ｐ＝4mm滾珠直徑（鋼球直徑）d0螺旋升角λ=4.55°螺桿內(nèi)經(jīng)d1基本動(dòng)載荷Ca＝4800N12基本靜載荷C0＝9700N牢固性計(jì)算因螺桿較長，所以牢固性驗(yàn)算應(yīng)以下式求臨界載荷π2EIaFcr(μl)2式中E-螺桿資料的彈性模量，對(duì)于鋼，E=206GPaIa=螺桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩；44πdπ（）-94Ia64×10m64μ-長度系數(shù)，兩端用鉸接時(shí)μ=1；l=0.36m。22061091.6310-9Fcr(10.36)2故Fcr=25545.19=2606.652.5-4是安全的。Fm4）剛度驗(yàn)算按最不利情況考慮，螺紋螺距因受軸向力引起的彈性變形與受轉(zhuǎn)矩引起彈性變形方向是一致的。故有16T1s24Fs2Gd1Ed1式中T1=FmD0tg(1)××10-3（°°）2=9.816/2tg式中摩擦系數(shù)μ按0.003計(jì)，°S=4mmd1×1011Pa=13∴s(4103)21064410-3106=6.08×s3.14210100.0135410110.0135210-5×10-3×10-3μm每米螺紋長度上的螺紋距離的彈性變形為s1.3908103s4103m0.3477m/m轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋(s)p可按滑動(dòng)螺旋（同精度等級(jí)）的一半定，依照s《機(jī)電必然化技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用》有(s)p=15μms所以s<(s)pss（6）效率驗(yàn)算tgtg1式中tg11°°=f=0.003;所以4、導(dǎo)軌的計(jì)算與選擇方案一采用四方向等載荷轉(zhuǎn)動(dòng)直線導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)GGB型轉(zhuǎn)動(dòng)直線導(dǎo)軌副是由導(dǎo)軌、滑塊、鋼球、返向器、保持架、密封端蓋及擋板等組成（見以下圖）。當(dāng)導(dǎo)軌與滑塊作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，鋼球就沿著導(dǎo)軌上的經(jīng)過淬硬和精美磨削加工而成的四條滾道轉(zhuǎn)動(dòng)，在滑塊端部鋼球又經(jīng)過返向裝置（返向器）進(jìn)入返向孔后再進(jìn)入滾道，鋼球14就這樣周而復(fù)始地進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。返向器兩端裝有防塵密封端蓋，可有效地防范灰塵、屑末進(jìn)入滑塊內(nèi)部。1.計(jì)算工作臺(tái)搬動(dòng)到極限地址時(shí)滑塊承受的載荷m200kg總質(zhì)量總修正系數(shù)：Fp1.2m總g2352NFp(ab)Fpb由力矩平衡得：Fb2aFa2a其中a100mmb55mm由上式代入數(shù)據(jù)算得：FaFbGGB20預(yù)加載荷種類為中預(yù)載時(shí)，按表（機(jī)電一體化設(shè)計(jì)手冊(cè)—下冊(cè)）查得預(yù)緊力為575N。15所以：F1FaF2Fb575333F1F22、計(jì)算當(dāng)量載荷FcFc2把數(shù)據(jù)代入上式算得：Fc3、計(jì)算額定動(dòng)、靜載荷轉(zhuǎn)動(dòng)直線導(dǎo)軌副的壽命計(jì)算公式為）LfhftfcfaC)350(fwFc（km）式中：L—長度壽命C—額定動(dòng)載荷由中國藝工網(wǎng)查得GGB20的C11600Nfh--硬度系數(shù)，取fh=1ft——為溫度系數(shù)。按表1取ft1fc——為接觸系數(shù)。按表2取fcfa--精度系數(shù)按表。按表3取f1afw——為載荷系數(shù)。按表4取fw116將采用的數(shù)據(jù)代入算得：3TL1060Th63601634560hTTh所選導(dǎo)軌種類合格由網(wǎng)址查得中國藝工網(wǎng)選擇GGBAA/AL四方向等載荷型轉(zhuǎn)動(dòng)直線導(dǎo)軌副系列滾珠絲杠副。以以下圖所示：17選擇GGB20AA型號(hào)，其基本額定靜載荷C014500N4、驗(yàn)算額定靜載荷取安全系數(shù)f03，按下式驗(yàn)算：C0Fmax其中FmaxF2c0f0F2滿足要求5、電機(jī)的選著①確定脈沖當(dāng)量，初選步進(jìn)電機(jī)脈沖當(dāng)量依照系統(tǒng)精度來確定，對(duì)于開環(huán)系一致般為—。如獲取太大，無法滿足系統(tǒng)精度要求；如獲取太小，也許機(jī)械系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)，也許對(duì)其精度和動(dòng)態(tài)特點(diǎn)能提出更高的要求，是經(jīng)濟(jì)性降低。知道本次設(shè)計(jì)的工作臺(tái)的精度為±，所以依照經(jīng)驗(yàn)公式得脈沖181當(dāng)量δ=3×0.04=0.0125mm取mm又知道是用聯(lián)軸器連接電機(jī)主軸和絲杠，所以傳動(dòng)比i=1。依照公式得步距角α=360iδ/p=0已知快進(jìn)速度：vmax2.4m/min絲桿導(dǎo)程：P4mmnmaxvmax600r/min3所以最高轉(zhuǎn)速：P10fmaxvmax4000HZ3最高頻率：6010②計(jì)算系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的目的是選著步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)力參數(shù)及進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)向特點(diǎn)與設(shè)計(jì)。絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算d4l7.8510341mr2=32×j1=2=32105kg·m2其中ρ是絲杠密度（kg/m3），取×103kg/m3；d是絲杠的等效直徑(m),取0.016m;l是絲杠的長度。沿直線軸搬動(dòng)物體的慣量工作臺(tái)、工件等折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可由下述公式達(dá)到：22vj2=2nM×106=2600××105kg·m2M——工作臺(tái)（包括工件）的質(zhì)量，kgv——工作臺(tái)快進(jìn)速度，mm/min19n——絲杠轉(zhuǎn)速,r/min又從雷賽步進(jìn)電機(jī)網(wǎng)差得57步進(jìn)網(wǎng)可獲取大概電機(jī)軸的J352轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：10kgm折算到電機(jī)上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J總=j1＋j2+j3×104kg·m2③空載啟動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)軸上的慣性轉(zhuǎn)矩：產(chǎn)生加速度所需的轉(zhuǎn)矩Ta擬訂初始頻率f0500HZ,在t加速至ft4000HZ的加速度轉(zhuǎn)矩TaTaJ(ftf0)tf0ft——為加速開始及停止時(shí)的脈沖頻率（HZ）；——為加速過程時(shí)間（s）；2——為電機(jī)轉(zhuǎn)子和負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kgm）其中，把個(gè)數(shù)據(jù)代入可求得：Ta0.035N27m搬動(dòng)工作臺(tái)加到步進(jìn)電機(jī)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩Tl2Tl236(mgFz)2210式中：m——工作臺(tái)質(zhì)量（包括工件、夾具等質(zhì)量在內(nèi)）——摩擦系數(shù)，轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)軌0.0025~0.005，這里取20Fz——垂直方向的切削分力（空行程時(shí)Fz0）（N）；——驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率，取——為脈沖當(dāng)量,——為步距角；把數(shù)據(jù)代入可求得：Tl2m由于我們所設(shè)計(jì)的是用于鉆床的的工作臺(tái)電機(jī)主若是起帶動(dòng)X,Y兩個(gè)方向的作用，故戰(zhàn)勝切削抗力加到電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tc很小可忽略不計(jì)。所以總的負(fù)載轉(zhuǎn)矩：TTaTL20.035270.004130.039N4m要求速度不高，依照廠家給出電機(jī)矩頻率性，采用金壇市四海電機(jī)電器廠的57BYG系列的57BYGH203步進(jìn)電機(jī)可滿足要參考電機(jī)的外觀及尺寸以以下圖：21矩頻特點(diǎn)圖以下：依照這個(gè)的電機(jī)的矩頻特點(diǎn)圖在4000HZ時(shí)能和其他的一些參數(shù)吻合我們?cè)O(shè)計(jì)所要求的條件。4）依照選定電機(jī)矩頻率特點(diǎn)計(jì)算加速性能從fs=500加速至f=6000脈沖的加速時(shí)間(JrJl))t(ftf0(TcpTl)式中t——為加速時(shí)間，t、JrJl——為轉(zhuǎn)子、負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量521.2831042Jr10kgm、Jlkgm——為步距角；22、Nm）TcpTl——電機(jī)最大平均轉(zhuǎn)矩、負(fù)載轉(zhuǎn)矩（TcpmTl0.0394Nmf0ft——為初步加速時(shí)、加速終了時(shí)的頻率（HZ）。把數(shù)據(jù)代入上式可求得：t0.0112s由此可得所選擇的電機(jī)滿足快速特點(diǎn)說明慣量般配合理。⑤電動(dòng)機(jī)最大運(yùn)轉(zhuǎn)頻率確定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)的輸出轉(zhuǎn)矩隨運(yùn)轉(zhuǎn)頻率增加而下降，所以應(yīng)根據(jù)所計(jì)算出的負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tl，按電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)矩頻特點(diǎn)曲線來確定最大運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，并