普通車床數(shù)控改造

一般車床數(shù)控改造一般車床數(shù)控改造84/84一般車床數(shù)控改造如有幫助，歡迎支持。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：一般車床數(shù)控改造畢業(yè)設(shè)計(jì)專題題目：CA6140車床數(shù)控改造畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求：對(duì)CA6140車床進(jìn)行數(shù)控改造。要求實(shí)現(xiàn)主軸的分級(jí)無級(jí)變速；縱向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)脈沖當(dāng)量為脈沖；橫向進(jìn)給系統(tǒng)脈沖當(dāng)量為脈沖；刀架改為自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架(四工位)從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀；經(jīng)過MCS-51系列8051單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算辦理，由I/O接口輸出步進(jìn)脈沖信號(hào)控制進(jìn)給速度和行程；為了保持切削螺紋的功能，要在主軸外端或其他適合部位裝上脈沖發(fā)生器。綱要數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)中發(fā)揮著巨大的作用，但數(shù)控機(jī)床一次性投資較大，對(duì)機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造不失為一良策。本設(shè)計(jì)利用數(shù)控裝置對(duì)CA6140一般車床進(jìn)行控制,主傳動(dòng)系統(tǒng)部分采用交流調(diào)頻主軸電動(dòng)機(jī)經(jīng)帶輪及分級(jí)齒輪變速箱驅(qū)動(dòng)主軸，經(jīng)過變頻器和齒輪變速箱實(shí)現(xiàn)分段無級(jí)變速；進(jìn)給系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)經(jīng)過減速后驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠運(yùn)動(dòng)，在縱向進(jìn)給系統(tǒng)中經(jīng)過一級(jí)齒輪減速后驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，在橫向進(jìn)給系統(tǒng)中經(jīng)過二級(jí)齒輪減速驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠；刀架改為自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架(四工位)從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀；經(jīng)過MCS-51系1如有幫助，歡迎支持。列8051單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算辦理，由I/O接口輸出步進(jìn)脈沖信號(hào)控制進(jìn)給速度和行程；為了保持切削螺紋的功能，要在主軸外端或其他適合部位裝上脈沖發(fā)生器；將車床的手動(dòng)尾座改造成為可控電動(dòng)尾座。本次設(shè)計(jì)的數(shù)控改造為經(jīng)濟(jì)適用型，改造簡(jiǎn)單易行，可降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。主要介紹了經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算。闡述了CA6140一般數(shù)控車床的主軸系統(tǒng)的改進(jìn)及機(jī)床縱向、橫向進(jìn)給系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)及計(jì)算。要點(diǎn)詞：CA6140車床；數(shù)控改造；滾珠絲杠；步進(jìn)電動(dòng)機(jī)ABSTRACT2如有幫助，歡迎支持。TheNCmachineplaysaverygreatroleinmechanicalengineering．Althoughtheinvestmentneedsagreatdealofmoney，itisagoodwaytotrydigitalmodificationforordinarylathe.ThespindlespeedofCA6140remainsthemanualfunctionofshiftinggears．Thealterationiseasyanditcanreducelaborintensityandimproveproductiveefficiency．buttheNCMachinelargerone-timeinvestment,NCmachinetoolsforthetransformationofagoodafterall.ThedesignofthedeviceusingNCLatheCA6140control,partofthemaintransmissionsystemusingACspindlemotorandgradedbythepulleydrivenspindlegearbox,throughtheinverterandgearboxtoachievesub;FeedSystemusedbysteppermotordrivenballscrewslowdownaftercampaignverticalfeedsystemthroughagearaftertheballscrewdrive,inthehorizontalfeedsystemthroughtwogear-drivenballscrew;Tooltoautomaticallytransfertoolcarrier(4-position),thusachievingautomatictoolchange;byMCS-51series8051datatobedealtwith.fromtheI/Ointerfacestepperpulseoutputsignaltocontrolthefeedrateanditineraries;Inordertomaintainthefunctionofcuttingthread,totheouterendofspindleorotherappropriatelocationloadedpulsegenerator;LathewillbetransformedintoTailstockmanuallycontrolledelectricTailstock.ThedesignoftheNCtransformationoftheeconomy-theapplication,transformingsimple,canreducelaborintensity,improveproductionefficiency.IntroducedamajoreconomicNCmachinetoolservosystemdesign.ExpoundedtheCA6140ordinaryNClathespindlesystemimprovementsandverticalmachine,horizontalfeedsystemofthedesignandcalculation.Keywords：CA6140lathe；digitalmodification；ballscrew；steppingmotor3如有幫助，歡迎支持。目錄第一章歸納61.O序言6經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的實(shí)質(zhì)意義6技術(shù)解析6經(jīng)濟(jì)解析7市場(chǎng)解析7生產(chǎn)解析7綜合解析7數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)及工作原理7數(shù)控機(jī)床的分類9按加工工藝方法分類9按控制運(yùn)動(dòng)的方式分類9按驅(qū)動(dòng)裝置的特點(diǎn)分類10數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍11數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)11數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍12第二章經(jīng)濟(jì)型車床數(shù)控改造整體方案的確定13設(shè)計(jì)任務(wù)13整體數(shù)控改造方案設(shè)計(jì)13第三章主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)15歸納15數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)15主傳動(dòng)系統(tǒng)的配置方式16主傳動(dòng)系統(tǒng)的主軸電動(dòng)機(jī)的選型16交流主軸電機(jī)的調(diào)速17分級(jí)變速齒輪箱的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)18主傳動(dòng)系統(tǒng)組件的結(jié)構(gòu)形式22第四章伺服進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算24伺服進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)歸納24步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及開環(huán)進(jìn)給控制25步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制25、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)放大電路28步進(jìn)電動(dòng)機(jī)參數(shù)說明31縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算32設(shè)計(jì)參數(shù)32縱向進(jìn)給切削力的確定334如有幫助，歡迎支持?？v向進(jìn)給滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型33縱向進(jìn)給減速齒輪的設(shè)計(jì)與校核36縱向進(jìn)給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算和選型37橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算40橫向進(jìn)給切削力的確定40橫向進(jìn)給切削力的確定40橫向進(jìn)給滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型40橫向進(jìn)給減速齒輪的設(shè)計(jì)與校核42橫向進(jìn)給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算和選型46滾珠絲杠的安裝48滾珠絲杠的安裝形式48滾珠絲杠軸承的校核48除掉齒輪縫隙的措施：51第五章自動(dòng)輾轉(zhuǎn)刀架的設(shè)計(jì)52自動(dòng)輾轉(zhuǎn)刀架主要種類及特點(diǎn)52自動(dòng)輾轉(zhuǎn)刀架的設(shè)計(jì)計(jì)算53自動(dòng)輾轉(zhuǎn)刀架步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的采用53自動(dòng)輾轉(zhuǎn)刀架的蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)計(jì)算54第六章電動(dòng)尾座的設(shè)計(jì)57設(shè)計(jì)方案57電動(dòng)尾座改造部分設(shè)計(jì)計(jì)算57電動(dòng)尾座驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇57電動(dòng)尾座用的齒輪設(shè)計(jì)57第七章主軸編碼器的設(shè)計(jì)597．1編碼器工作原理597．2主軸編碼器的安裝60第八章數(shù)控車床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)61618.2計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的簡(jiǎn)介62歸納62微辦理器數(shù)控（MNC）系統(tǒng)的組成638.3CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)64單微辦理機(jī)與多微辦理機(jī)結(jié)構(gòu)64大板式結(jié)構(gòu)與功能模塊式結(jié)構(gòu)658.4CNC系統(tǒng)的軟件668.4.1CNC系統(tǒng)軟件的組成與功能668.4.2CNC系統(tǒng)軟件的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)69系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)的分類718.5CNC系統(tǒng)的工作過程725如有幫助，歡迎支持。8.5.1CNC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)段歷程728.5.2CNC系統(tǒng)自動(dòng)工作時(shí)的整體流程72運(yùn)動(dòng)軌跡的插補(bǔ)原理73運(yùn)動(dòng)軌跡插補(bǔ)的看法73運(yùn)動(dòng)軌跡插補(bǔ)的方法74逐點(diǎn)比較法74結(jié)論80參照文件81致謝錯(cuò)誤！不決義書簽。第一章歸納1.O序言由于現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，一般機(jī)床已越來越不能夠滿足現(xiàn)代加工工藝及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的要求。若是設(shè)備全部更新?lián)Q代，不但資本投入太大，成本太高，而且原有設(shè)備的閑置又將造成極大的浪費(fèi)。所以最經(jīng)濟(jì)的方法就是進(jìn)行一般機(jī)床的數(shù)控改造，這樣既能夠提高生產(chǎn)率，改進(jìn)加工工藝，還可以夠減少資本投入，采用此方法對(duì)中、小型企業(yè)來說是十分理想的選擇。1.1經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的實(shí)質(zhì)意義當(dāng)前，各企業(yè)一般都有很多一般車床，完好用數(shù)控車床加以代替根本不可能。解決這個(gè)問題，必定走一般車床數(shù)控改造之路。日本大企業(yè)中有26%的機(jī)床經(jīng)過數(shù)控化改造，而中小企業(yè)則占74%;美國(guó)有好多數(shù)控專業(yè)化企業(yè)為用戶供應(yīng)數(shù)控改造服務(wù)。我國(guó)擁有300萬臺(tái)機(jī)床，此中大量的是通用車床。所以，一般車床的數(shù)控改造，大有可為。數(shù)控改造一般是指對(duì)一般車床某些部位作必然的改造，配上數(shù)控裝置，從而使車床擁有數(shù)控加工能力。技術(shù)解析在過去的幾十年里，金屬切削機(jī)床的基本動(dòng)作原理變化不大?，F(xiàn)在科學(xué)技術(shù)發(fā)展很快，特別是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展更快。應(yīng)用到機(jī)床控制系統(tǒng)上，它既能提高機(jī)床的自動(dòng)化程度，又能提高加工的精度，有些企業(yè)6如有幫助，歡迎支持。已在這方面做了有益的試一試。實(shí)踐證明，改造后的機(jī)床滿足了技術(shù)發(fā)展的需要，提高了生產(chǎn)率和產(chǎn)品精度，增大了設(shè)備適應(yīng)能力和型面加工范圍。經(jīng)濟(jì)解析由于新式機(jī)床價(jià)格昂貴，一次性投資巨大，若是把舊機(jī)床設(shè)備全部以新式機(jī)床代替，要開銷大量的資本，而代替下的機(jī)床又會(huì)閑置起來造成浪費(fèi)，若采用數(shù)控技術(shù)對(duì)舊機(jī)床加以改造，和購(gòu)買新機(jī)床對(duì)照，則能夠節(jié)約50％以上的資本。一套經(jīng)濟(jì)型數(shù)控裝置的價(jià)格僅為全功能數(shù)控裝置的1／3到l／5，一般用戶都能夠肩負(fù)得起，這為資本緊張的中小型企業(yè)的技術(shù)改造首創(chuàng)了新路，也對(duì)實(shí)力雄厚的大型企業(yè)產(chǎn)生了較大的吸引力。市場(chǎng)解析據(jù)國(guó)內(nèi)資料統(tǒng)計(jì)，訂購(gòu)新的數(shù)控機(jī)床的交貨周期一般較長(zhǎng)，經(jīng)常不能夠滿足用戶需要。所以機(jī)床的數(shù)控改造就成為滿足市場(chǎng)需求的主要補(bǔ)充手段。生產(chǎn)解析在現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)中，多品種、中小批量甚至單件生產(chǎn)占有相當(dāng)大的比重。若要達(dá)成這些生產(chǎn)任務(wù)，不外乎選擇通用機(jī)床、專用機(jī)床或數(shù)控機(jī)床，此中數(shù)控機(jī)床是最能適應(yīng)這類生產(chǎn)需要的。綜合解析從上述解析中不難看出，數(shù)控技術(shù)用于機(jī)床改造是建立在微電子現(xiàn)代技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上，擁有可靠性高、柔性強(qiáng)、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化、經(jīng)濟(jì)性可觀等優(yōu)點(diǎn)。為此，在舊有機(jī)床進(jìn)步行數(shù)控改造能夠提高機(jī)床的使用性能，降低生產(chǎn)成本，用較少的資本投入而獲取較大的經(jīng)濟(jì)效益。1.2數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)及工作原理數(shù)控機(jī)床加工部件的工作過程分以下幾個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)：（1）依照被加工部件的圖樣與工藝方案，用規(guī)定的代碼和程序格式編寫程序。（2）所編程序指令輸入機(jī)床數(shù)控裝置中。7如有幫助，歡迎支持。（3）數(shù)控裝置對(duì)程序（代碼）進(jìn)行翻譯、運(yùn)算此后，向機(jī)床各個(gè)坐標(biāo)的伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和輔助控制裝置發(fā)出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床的各運(yùn)動(dòng)部件，并控制所需要的輔助運(yùn)動(dòng)。（4）在機(jī)床上加工出合格的部件。下面對(duì)其各組成部分加以介紹。1．輸入裝置數(shù)控加工程序可經(jīng)過鍵盤，用手工方式直接輸入數(shù)控系統(tǒng)。還可由編程計(jì)算機(jī)用RS232C或采用網(wǎng)絡(luò)通信方式傳達(dá)到數(shù)控系統(tǒng)中。部件加工程序輸入過程有兩種不同樣的方式：一種是邊讀入邊加工，另一種是一次將部件加工程序全部讀入數(shù)控裝置內(nèi)部的儲(chǔ)藏器，加工時(shí)再?gòu)膬?chǔ)藏器中逐段調(diào)出進(jìn)行加工。．?dāng)?shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的中樞。數(shù)控裝置從內(nèi)部?jī)?chǔ)藏器中取出或接受輸入裝置送來的一段或幾段數(shù)控加工程序，經(jīng)過數(shù)控裝置它的邏輯電路或系統(tǒng)軟件進(jìn)行編譯、運(yùn)算和邏輯辦理后，輸出各種控制信息和指令，控制機(jī)床各部分的工作，使其進(jìn)行規(guī)定的有序運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作。部件的輪廓圖形經(jīng)常由直線、圓弧或其他非圓弧曲線組成，刀具在加工過程中必定按部件形狀和尺寸的要求進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，即按圖形軌跡搬動(dòng)。但輸入的部件加工程序只能是各線段軌跡的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)值等數(shù)據(jù)，不能夠滿足要求。所以要進(jìn)行軌跡插補(bǔ)，也就是在線段的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)值之間進(jìn)行“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化”，求出一系列中間點(diǎn)的坐標(biāo)值，并向相應(yīng)坐標(biāo)輸出脈沖信號(hào)，控制各坐標(biāo)軸（即進(jìn)給運(yùn)動(dòng)各執(zhí)行部件）的進(jìn)給速度、進(jìn)給方向和進(jìn)給位移量等。3．驅(qū)動(dòng)裝置和檢測(cè)裝置驅(qū)動(dòng)裝置接受來自數(shù)控裝置的指令信息，經(jīng)功率放大后，嚴(yán)格依照指令信息的要求驅(qū)動(dòng)機(jī)床的搬動(dòng)部件，以加“出吻合圖樣要求的部件。驅(qū)動(dòng)裝置包括控制器（含功率放大器）和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩大多數(shù)。當(dāng)前多數(shù)采用直流或交流伺服電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。檢測(cè)裝置將數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸的實(shí)質(zhì)位移量檢測(cè)出來，經(jīng)反響系統(tǒng)輸入到機(jī)床的數(shù)控裝置中。數(shù)控裝置將反響回來的實(shí)質(zhì)位移量值與設(shè)定值進(jìn)行比較，控制驅(qū)動(dòng)裝置按指令設(shè)定值運(yùn)動(dòng)。4．輔助控制裝置輔助控制裝置的主要作用是接收數(shù)控裝置輸出的開關(guān)量指令信號(hào)，經(jīng)過編譯、邏輯鑒識(shí)和運(yùn)算，再經(jīng)功率放大后驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電器，帶動(dòng)機(jī)床的機(jī)械、液壓、氣動(dòng)等輔助裝置達(dá)成指令規(guī)定的開關(guān)量動(dòng)作。這些控制包括主軸運(yùn)動(dòng)部件的變速、換向和啟停指令，刀具的選擇和交換指令，冷卻、潤(rùn)滑裝置的啟停，工件和機(jī)床部件的松開、夾緊，分度工作臺(tái)轉(zhuǎn)位分度等開關(guān)輔助動(dòng)作?，F(xiàn)寬泛采用可編程控制器（PLC）作數(shù)控機(jī)床的輔助控制裝置。5．機(jī)床本體8如有幫助，歡迎支持。數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體與傳統(tǒng)機(jī)床相似，由主軸傳動(dòng)裝置、進(jìn)給傳動(dòng)裝置、床身、工作臺(tái)以及輔助運(yùn)動(dòng)裝置、液壓氣動(dòng)系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻裝置等組成。1.3數(shù)控機(jī)床的分類按加工工藝方法分類1．金屬切削類數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、銑床、鉆床、磨床、齒輪加工機(jī)床和加工中心等。2．特種加工類數(shù)控機(jī)床數(shù)控電火花線切割機(jī)床、數(shù)控電火花成型機(jī)床、數(shù)控等離子弧切割機(jī)床、數(shù)控火焰切割機(jī)床以及數(shù)控激光加工機(jī)床等。3．板材加工類數(shù)控機(jī)床數(shù)控壓力機(jī)、數(shù)控剪板機(jī)和數(shù)控折彎?rùn)C(jī)等。4．非加工設(shè)備，如數(shù)控多坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、自動(dòng)繪圖機(jī)及工業(yè)機(jī)器人等。按控制運(yùn)動(dòng)的方式分類．點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床機(jī)床搬動(dòng)部件只能實(shí)現(xiàn)由一個(gè)地址到另一個(gè)地址的精確定位，在搬動(dòng)和定位過程中不進(jìn)行任何加工。如：數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控點(diǎn)焊機(jī)等。點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置稱為點(diǎn)位數(shù)控裝置。2．點(diǎn)位直線控制數(shù)控機(jī)床機(jī)床搬動(dòng)部件不但要實(shí)現(xiàn)由一個(gè)地址到另一個(gè)地址的精確搬動(dòng)定位，而且要控制工作臺(tái)以必然的速度沿平行坐標(biāo)軸方向進(jìn)行直線切削加工。主要有簡(jiǎn)單數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床等。3．輪廓控制數(shù)控機(jī)床輪廓控制數(shù)控機(jī)床不但可達(dá)成點(diǎn)位及點(diǎn)位直線控制數(shù)控機(jī)床的加工功能，而且能夠?qū)蓚€(gè)或兩個(gè)以上坐標(biāo)軸進(jìn)行插補(bǔ)，所以擁有各種輪廓切削加工功能。常用的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床就是典型的輪廓控制數(shù)控機(jī)床。輪廓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要比點(diǎn)位直線控制系統(tǒng)更加復(fù)雜，在加工過程中需要不斷進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，爾后進(jìn)行相應(yīng)的速度與位移控制。9如有幫助，歡迎支持。按驅(qū)動(dòng)裝置的特點(diǎn)分類1．開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床其控制系統(tǒng)不帶反響裝置，平時(shí)使用功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)。開環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低。不能夠進(jìn)行誤差校正，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的失步、步距角誤差、齒輪與絲杠等傳動(dòng)誤差都將影響被加工部件的精度。開環(huán)系統(tǒng)僅適用于加工精度要求不很高的中小型數(shù)控機(jī)床，特別是簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。2．半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)是在伺服電動(dòng)機(jī)的軸或數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)絲杠上裝有角度檢測(cè)裝置（如光電編碼器等），經(jīng)過檢測(cè)絲杠的轉(zhuǎn)角間接地檢測(cè)搬動(dòng)部件的實(shí)質(zhì)位移，爾后反響到數(shù)控裝置中去，并對(duì)誤差進(jìn)行修正。半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試比較方便，而且擁有很好的堅(jiān)固性。當(dāng)前大多將角度檢測(cè)裝置和伺服電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成一體，使結(jié)構(gòu)更加緊湊。10如有幫助，歡迎支持。3．閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)是在機(jī)床搬動(dòng)部件上直接安裝直線位移檢測(cè)裝置，將測(cè)量的實(shí)質(zhì)位移值反響到數(shù)控裝置中，與輸入的指令位移值進(jìn)行比較，用差值對(duì)機(jī)床進(jìn)行控制，使搬動(dòng)部件4．混雜控制數(shù)控機(jī)床將以上三類數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)結(jié)合起來，就形成了混雜控制數(shù)控機(jī)床?；祀s控制數(shù)控機(jī)床特別適用于大型或重型數(shù)控機(jī)床?；祀s控制系統(tǒng)又分為兩種形式：（1）開環(huán)補(bǔ)償型控制方式。其特點(diǎn)是基本控制采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開環(huán)伺服機(jī)構(gòu)，其他附加一個(gè)校正電路。經(jīng)過裝在工作臺(tái)上的直線位移測(cè)量元件的反響信號(hào)校正機(jī)械系統(tǒng)的誤差。（2）半閉環(huán)補(bǔ)償型控制方式。其特點(diǎn)是用半閉環(huán)控制方式獲取高速度控制，再用裝在工作臺(tái)上的直線位移測(cè)量元件實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)修正，以獲取高速度與高精度的一致。1.4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)1．加工精度高當(dāng)前數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量寬泛達(dá)到了0．001mm，而且進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向縫隙與絲杠螺距誤差等均可由數(shù)控裝置進(jìn)行補(bǔ)償。數(shù)控機(jī)床的加工精度由過去的±0．01mm提高到±0．005mm。定位精度90年代初中期已達(dá)到±～±0．005mm。11如有幫助，歡迎支持。2．對(duì)加工對(duì)象的適應(yīng)性強(qiáng)在數(shù)控機(jī)床上改變加工部件時(shí)，只要重新編制（改換）程序，輸入新的程序后就能實(shí)現(xiàn)對(duì)新部件的加工。3．自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低數(shù)控機(jī)床對(duì)部件的加工是按早先編好的程序自動(dòng)達(dá)成的,操作者除了操作面板、裝卸部件、要點(diǎn)工序的中間測(cè)量以及觀察機(jī)床的運(yùn)轉(zhuǎn)外，其他的機(jī)床動(dòng)作直至加工達(dá)成，都是自動(dòng)連續(xù)達(dá)成，不需要進(jìn)行深重的重復(fù)性手工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度與緊張程度均可大為減少，勞動(dòng)條件也獲取了相應(yīng)的改進(jìn)。4．生產(chǎn)效率高數(shù)控機(jī)床能有效的減少靈便時(shí)間與輔助時(shí)間，每一道工序都能采用最有益的切削用量，采用了很高的空行程運(yùn)動(dòng)時(shí)間。所以耗資在快進(jìn)、快退、和定位的時(shí)間比一般機(jī)床少得多。5．優(yōu)異的經(jīng)濟(jì)效益在單件、小批量生產(chǎn)的情況下，能夠節(jié)約工藝裝備開銷、輔助生產(chǎn)工時(shí)、生產(chǎn)管理開銷及降低廢品率等，所以能夠獲取優(yōu)異的經(jīng)濟(jì)效益。有益于現(xiàn)代化管理用數(shù)控機(jī)床加工部件，能正確地計(jì)算部件的加工工時(shí)，并有效地簡(jiǎn)化了檢驗(yàn)和工夾具、半成品的管理工作。這些特點(diǎn)都有益于使生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍數(shù)控機(jī)床最適合加工擁有以下特點(diǎn)的部件：（1）多品種小批量生產(chǎn)的部件；（2）形狀結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的部件；（3）精度要求高的部件；（4）需要頻頻改型的部件；（5）價(jià)格昂貴，不同樣意報(bào)廢的要點(diǎn)部件；（6）需要生產(chǎn)周期短的急需部件；（7）批量較大，精度要求高的部件。12如有幫助，歡迎支持。第二章經(jīng)濟(jì)型車床數(shù)控改造整體方案的確定2.1設(shè)計(jì)任務(wù)采用ISO標(biāo)準(zhǔn)語言，絕對(duì)/增量方式混雜編程。連續(xù)方式控制X,Z向二軸。脈沖當(dāng)量:X向，0.005mm/脈沖;Z向脈沖。迅速定位速度:X軸為lm/min,Z軸為3m/min。最大編程尺寸:士9999.99mm,8位數(shù)碼管。最大加工速度:直線為1.5m/min，圓弧為0.6m/min。螺紋加工:公制0.25～12mm，英制33.5～3牙/吋。數(shù)控系統(tǒng)程序儲(chǔ)藏器和數(shù)據(jù)儲(chǔ)藏器各8KB。2.2整體數(shù)控改造方案設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造，基本源則是在滿足使用要求的前提下對(duì)機(jī)床的變動(dòng)盡可能少,以降低成本。整體方案為：本設(shè)計(jì)利用數(shù)控裝置對(duì)CA6140一般車床進(jìn)行控制,主傳動(dòng)系統(tǒng)部分采用交流調(diào)頻主軸電動(dòng)機(jī)經(jīng)帶輪及分級(jí)齒輪變速箱驅(qū)動(dòng)主軸，經(jīng)過變頻器和齒輪變速箱實(shí)現(xiàn)分段無級(jí)變速；進(jìn)給系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)經(jīng)過減速后驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠運(yùn)動(dòng)，在縱向進(jìn)給系統(tǒng)中經(jīng)過一級(jí)齒輪減速后驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，在橫向進(jìn)給系統(tǒng)中經(jīng)過二級(jí)齒輪減速驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠；刀架改為自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架(四工位)從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀；經(jīng)過MCS-51系列8051單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算辦理，由I/O接口輸出步進(jìn)脈沖信號(hào)控制進(jìn)給速度和行程；為了保持切削螺紋的功能，要在主軸外端或其他適合部位裝上脈沖發(fā)生器；將車床的手動(dòng)尾座改造成為可控電動(dòng)尾座。13如有幫助，歡迎支持。14如有幫助，歡迎支持。第三章主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1歸納主傳動(dòng)系統(tǒng)是用來實(shí)現(xiàn)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，它應(yīng)擁有必然的轉(zhuǎn)速和必然的變速范圍，并能方便地實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的開停、變速、換向和和制動(dòng)。主傳動(dòng)系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和主軸部件，對(duì)照一般車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上比較簡(jiǎn)單，由于變速功能由主軸電動(dòng)機(jī)的無級(jí)調(diào)速來肩負(fù)，省去了復(fù)雜的齒輪變速機(jī)構(gòu)，只有二級(jí)或三級(jí)齒輪變速系統(tǒng)用以擴(kuò)大電動(dòng)機(jī)無級(jí)調(diào)速的變速范圍。數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)與一般機(jī)床比較，數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)擁有以下特點(diǎn)：轉(zhuǎn)速高、功率大。使數(shù)控機(jī)床能進(jìn)行大功率切削和高速切削，實(shí)現(xiàn)高效率加工。變速范圍寬。一般Rn>100,以保證加工時(shí)能采用合理的切削用量，從而獲取最正確的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。主軸變速迅速可靠。數(shù)控機(jī)床的變速是依照控制指令自動(dòng)進(jìn)行的，所以變速機(jī)構(gòu)必定適應(yīng)自動(dòng)操作的要求。主軸組件的耐磨性高，使傳動(dòng)系統(tǒng)擁有優(yōu)異的精度保持性。3.1.2數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求主軸擁有必然的轉(zhuǎn)速和足夠的轉(zhuǎn)速范圍、轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)的開停、變速、換向和和制動(dòng)。主電動(dòng)機(jī)擁有足夠的功率，全部機(jī)構(gòu)和元件擁有足夠的強(qiáng)度和剛度，以滿足機(jī)床的動(dòng)力要求。主傳動(dòng)的相關(guān)結(jié)構(gòu)，特別是主軸組件要有足夠高的精度、抗振性，熱變形和噪聲要小，傳動(dòng)效率要高，以滿足機(jī)床的工作性能要求?？刂旗`便可靠，調(diào)整維修方便，潤(rùn)滑密封優(yōu)異，以滿足機(jī)床的使用要求。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，工藝性好，成本低，以滿足經(jīng)濟(jì)性要求。15如有幫助，歡迎支持。3.2主傳動(dòng)系統(tǒng)的配置方式主傳動(dòng)系統(tǒng)的主軸電動(dòng)機(jī)的選型數(shù)控機(jī)床的調(diào)速是依照控制指令自動(dòng)執(zhí)行的，所以變速機(jī)構(gòu)必定適應(yīng)自動(dòng)操作的要求。在主傳動(dòng)系統(tǒng)中，當(dāng)前多采用交流主軸電動(dòng)機(jī)和直流主軸電動(dòng)機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)。為了擴(kuò)大調(diào)速范圍，適應(yīng)低速大轉(zhuǎn)矩的要求，也經(jīng)常應(yīng)用齒輪有級(jí)調(diào)速和電動(dòng)機(jī)無級(jí)調(diào)速相結(jié)合的調(diào)速方式。我們采用交流主軸電動(dòng)機(jī)配以齒輪變速箱實(shí)現(xiàn)分級(jí)無級(jí)調(diào)速。由于交流調(diào)速電機(jī)體積小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小，動(dòng)向響應(yīng)快，沒有電刷，能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速比同功率的直流電動(dòng)機(jī)高，磨損和故障也少。在中小功率領(lǐng)域已占優(yōu)勢(shì)，故本次設(shè)計(jì)采用交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)。經(jīng)過調(diào)治供電頻率的方法調(diào)速。功率特點(diǎn)見以下列圖：16如有幫助，歡迎支持。主軸電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速時(shí)輸出全部功率和最大轉(zhuǎn)矩，隨著轉(zhuǎn)速的變化，功率和轉(zhuǎn)矩將發(fā)生變化。在額定轉(zhuǎn)速至最低轉(zhuǎn)速為恒轉(zhuǎn)矩速度范圍，在額定轉(zhuǎn)速至最高轉(zhuǎn)速為恒功率速度范圍。恒功率的速度范圍只有1：3的速度比。當(dāng)電動(dòng)機(jī)速度高出某必然值此后，其功率——速度曲線又會(huì)向下傾斜，不能夠保持恒功率。交流主軸電機(jī)的調(diào)速交流主軸電動(dòng)機(jī)屬于交流感覺電動(dòng)機(jī),當(dāng)定子三相繞組通上交流電時(shí),將建立起旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),其主磁通Φm的空間轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速,其值為n0=60f1/p(r/min)式中f1--定子供電電源頻率（HZ）—旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)極對(duì)數(shù)感覺電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)n為n=n0（1-s）=60f1（1-s）/p式中s—轉(zhuǎn)差數(shù),s=n0-n/n0由上式可知，調(diào)速方法可分為兩類。第一類是改變同步轉(zhuǎn)數(shù)n0的調(diào)速，它分為兩種方法，一是改變電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)p。由于p是整數(shù)，所以只能獲取級(jí)差很大的有級(jí)調(diào)速，不能夠滿足數(shù)控機(jī)床的要求；二是改變電動(dòng)機(jī)的供電頻率f1?？色@取圓滑的無級(jí)調(diào)速，是一種高效型交流調(diào)速，范圍寬，精度高。第二類是不改變同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速，常用的有調(diào)壓調(diào)速和電磁調(diào)速。由于有轉(zhuǎn)差功率耗費(fèi)，效率低，特點(diǎn)軟，不適合數(shù)控機(jī)床調(diào)速。在實(shí)質(zhì)調(diào)速時(shí)，單純改變電源頻率是不夠的，由于由“電動(dòng)機(jī)學(xué)”可知，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以n0速度切割定繞組，同在每相繞組感覺電勢(shì)為E1=4.44f1k1w1Φm≈u1式中k1w1—-定子每相繞組等效匝數(shù)；Φm—每極磁通量；u1—定子相電壓所以Φm=u1/4.44f1k1w1由上式可知，如在變頻調(diào)速中，只保持定子電壓u1不變，則主磁通大小將會(huì)發(fā)生變化。若是頻率從工頻往下調(diào)治，則上升，將以致斷念過熱，功率因數(shù)下降，電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載能力降低。所以，必定在降低頻率的同時(shí)，降低電壓，以保持不變。這就是所謂的恒磁通變頻調(diào)速中的“調(diào)速控制”。17如有幫助，歡迎支持。只能用變頻調(diào)速，而且是有效方法。變頻調(diào)速的主要環(huán)節(jié)是為交流電機(jī)供應(yīng)變頻、變壓電源的變頻器，變頻器分為：·交–直–交變頻器分電壓型和電流型。電壓型先將電網(wǎng)的交流電經(jīng)整流器變成直流，再經(jīng)逆變器變成頻率和電壓都可變的交流電壓。電流型是切換一串方波，方波電流供電，用于大功率?！そ花C交變頻器該變頻器沒有中間環(huán)節(jié)，直接將電網(wǎng)的交流電變成頻率和電壓都可變的交流電。當(dāng)前對(duì)于中小功率電機(jī)，用得最多的是電壓型交–直–交變頻器。分級(jí)變速齒輪箱的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)時(shí)，必定考慮電動(dòng)機(jī)與機(jī)床主軸功率特點(diǎn)般配問題。由于主軸要求的恒功率變速范圍Rnp遠(yuǎn)大于電動(dòng)機(jī)的恒功率范圍Rdp，所以在主軸之間要串通一個(gè)分級(jí)變速箱，以擴(kuò)大其恒功率變速范圍，滿足低速大功率切削時(shí)對(duì)電動(dòng)機(jī)的輸出功率的要求。我們先設(shè)定主軸的最高轉(zhuǎn)速為4000r/min,最低轉(zhuǎn)速為了30r/min,計(jì)算轉(zhuǎn)速為150r/min，最大切削功率為，交流主軸電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為1500r/min,最高轉(zhuǎn)速為4500r/min.主軸要求的恒功率變速范圍Rnp=4000/150=26.7電動(dòng)機(jī)的恒功率變速范圍Rdp=4500/1500=3主軸要求的恒功率變速范圍遠(yuǎn)大于電動(dòng)機(jī)所能供應(yīng)的恒功率變速范圍，故必定配以分級(jí)變速箱。取變速箱的公比Φf等于電動(dòng)機(jī)的恒功率變速范圍Rdp,即Φf=Rdp=3，功率特點(diǎn)圖是連續(xù)的，無缺口無重合的。如變速箱的變速級(jí)數(shù)為Z，則主軸的恒功率變速范圍Rnp等于Rnp=ΦfZ-1Rdp=ΦfZ故變速箱的變速級(jí)數(shù)Z=lgRnp/lgΦ取Z=3變速齒輪箱采用一級(jí)變速三對(duì)齒輪副數(shù),齒數(shù)分別為:高速級(jí)Z1:Z2=112:58；中速級(jí)Z1:Z2=68：102；低速大轉(zhuǎn)矩級(jí)Z1:Z2=30：140利用原車床主軸箱內(nèi)的第三軸和主軸，查車床圖冊(cè)，兩軸的中心距為170mm。因所采用電機(jī)與原電機(jī)功率同樣，故軸不用另行校核。三副齒輪只校核低速重載齒輪副即可。校核以下：<1>已知電動(dòng)機(jī)輸出功率為7.5KW,額定轉(zhuǎn)速為1500r/min,則經(jīng)同步帶傳18如有幫助，歡迎支持。動(dòng)，第三根軸的轉(zhuǎn)速為750r/min。經(jīng)Z1:Z2=30/140傳動(dòng)后，主軸轉(zhuǎn)速為160r/min.<2>大、小齒輪均采用45鋼并進(jìn)行調(diào)質(zhì)辦理,選小齒輪硬度HBS260～290,大齒輪硬度HBS220～250,精度選6級(jí)。m=2mm,a=20°,齒寬b=20mm,ha*=1,c*=0.25,齒輪傳動(dòng)效率η<3>齒輪幾何尺寸計(jì)算:d1=z1m=60mm,d=zm=280mm,22da1=(z1+2)m=64mm,da2=(z2+2)m=284mm,df1=(z1-2.5)m=55mm,df2=(z2-2.5)m=275mm,a=(z1+z2)m/2=170mm<3>齒輪校核:1)小齒輪轉(zhuǎn)矩9550*P**T175091.2Nm式中P——電動(dòng)機(jī)的輸出功率η——齒輪傳動(dòng)效率取2)動(dòng)載荷系數(shù)KKAKVKK式中KA——使用系數(shù)取1Kv——?jiǎng)虞d荷系數(shù)取KB——齒向載荷系數(shù)取Ka——齒向載荷分配系數(shù)由113.2()]cosZ1Z2查表并插值得Kα則3)許用波折應(yīng)力[F]=FlimYNYX/SF式中：Flim——波折疲倦極限；22Flim1=460N/mmFlim2=390N/mmYN——波折壽命系數(shù)YN1YN21YX——尺寸系數(shù)取1SF——安全系數(shù)取則[F1]=Flim1YNYX/SF353.85N/mm219如有幫助，歡迎支持。[F2]=Flim2YNYX/SF300N/mm2齒要波折疲倦強(qiáng)度校核計(jì)算由式F=2KT1YFaYSaY/bd1m[F]式中YFa——齒形系數(shù)YFa1YFa2YSa——應(yīng)力修正系數(shù)YSa1YSa2Y——重合度系數(shù)Y0.250.75/則2*1.56*91600[F]F1=2KT1YFaYSaY/bd1m=20*60*2F2=2KT1YFaYSaY/bd2m=2*1.56*91600[F]20*280*2故齒根波折強(qiáng)度足夠，滿足要求。20如有幫助，歡迎支持。傳動(dòng)系統(tǒng)圖見以下列圖轉(zhuǎn)速圖見以下列圖21如有幫助，歡迎支持。主軸轉(zhuǎn)速?gòu)?000r/min至145r/min由AB、BC、CD在段連接而成，屬電動(dòng)機(jī)的恒功率區(qū)，從145r/min降至30r/min上圖中的CD段為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)。如取總效率η=0.75，則電動(dòng)機(jī)功率。可采用北京數(shù)控設(shè)備廠的BESK-8型交流主軸電動(dòng)機(jī)，連續(xù)額定輸出功率為。主傳動(dòng)系統(tǒng)組件的結(jié)構(gòu)形式在檢查原有主軸軸承圓滿、運(yùn)轉(zhuǎn)正常的前提下，保留原有主軸支撐方式。保留原機(jī)床的主軸手動(dòng)變速。改造后使其主/運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)分別，主電機(jī)的作用僅為帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。增加一只電磁離合器，用以接收數(shù)控系統(tǒng)的停體系動(dòng)信號(hào)以控制原制動(dòng)裝置制動(dòng)停車。加工螺紋時(shí)，為保證主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀具正確搬動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程，須配置主軸脈沖發(fā)生器作為主軸地址信號(hào)的反響元件。脈沖發(fā)生器采用同軸安裝，橡膠管柔性聯(lián)接，意在實(shí)現(xiàn)角位移信號(hào)傳達(dá)的同時(shí)，又能吸取車床主軸的部分振動(dòng)，從而使主軸脈沖發(fā)生器轉(zhuǎn)動(dòng)平.穩(wěn)，傳達(dá)信號(hào)正確。22如有幫助，歡迎支持。數(shù)控機(jī)床主軸帶傳動(dòng)變速常用多楔帶和同步帶。同步帶又稱為同步齒形帶，按齒形不同樣又可分為梯形齒同步帶和圓弧齒同步帶兩種。此中梯形齒多用在轉(zhuǎn)速不高或小功率動(dòng)力傳動(dòng)中，而圓弧齒多用在數(shù)控加工中心等要求較高的數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)中。我們采用H型梯形齒同步帶。查手冊(cè)選兩梯形齒同步帶用帶輪為Z1:Z2=22：44，帶寬為50.8mm,小帶輪節(jié)圓為80mm,大帶輪節(jié)圓為194mm。帶高齒高節(jié)距。23如有幫助，歡迎支持。第四章伺服進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1伺服進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)歸納數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)由伺服驅(qū)動(dòng)電路、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及執(zhí)行部件組成。它的作用是接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的進(jìn)給速度和位移指令信號(hào)，由伺服驅(qū)動(dòng)電路作變換和放大后，經(jīng)伺服驅(qū)動(dòng)裝置（直流、交流伺服電動(dòng)機(jī)、功率步進(jìn)電機(jī)、電液脈沖馬達(dá)等）和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床的工作臺(tái)、主軸刀架等執(zhí)行部件實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給和迅速運(yùn)動(dòng)。數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)與一般機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)有實(shí)質(zhì)上的差別，它能依照指令信號(hào)精確地控制執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)速度與地址，以及幾個(gè)執(zhí)行部件按必然規(guī)律運(yùn)動(dòng)所合成的運(yùn)動(dòng)軌跡。伺服進(jìn)給系統(tǒng)的基本要求：精度要求伺服系統(tǒng)必定保證機(jī)床的定位精度和加工精度。對(duì)于低檔型數(shù)控系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)控制精度一般為；而對(duì)于高性能數(shù)控系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)控制精度為1um甚至為。響應(yīng)速度為了保證輪廓切削形狀精度和加工表面粗糙度，除了要求有較高的定位精度外，還要有優(yōu)異的迅速響應(yīng)特點(diǎn)，即要求追蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快。3)調(diào)整范圍調(diào)整范圍Rn是指生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)能供應(yīng)的最高轉(zhuǎn)速nmax和最低轉(zhuǎn)速nmin之比。為保證在任何情況下都能獲取最佳切削條件，就要求進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必定擁有足夠?qū)挼恼{(diào)整范圍。4)低速、大轉(zhuǎn)矩依照機(jī)床的加工特點(diǎn)，經(jīng)常在低速下進(jìn)行重切削，即在低速下進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必定有大的轉(zhuǎn)矩輸出。伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)地址伺服控制有開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)三種方式。開環(huán)控制的伺服系統(tǒng)存在著控制精度不高的問題，但步進(jìn)電機(jī)擁有角位移與輸入脈沖的嚴(yán)格對(duì)應(yīng)關(guān)系，使步距誤差不會(huì)累積。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸入脈沖頻率也有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而且擁有在負(fù)載能力范圍內(nèi)不隨電流、電壓、負(fù)載、環(huán)境條件的顛簸而變化的特點(diǎn)。其他，步進(jìn)電機(jī)控制的開環(huán)系統(tǒng)不存在地址檢測(cè)與反響控制的問題，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，易于控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與調(diào)試。而且隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，在改進(jìn)步進(jìn)電機(jī)控制性能方面也獲取了可喜的進(jìn)展。所以，在必然范圍內(nèi)，這類采用步進(jìn)電機(jī)傲為驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件的開環(huán)伺服系統(tǒng)能夠滿足加工要求，適合于在精度要求不很高的一般數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)用。誠(chéng)然閉環(huán)、半閉環(huán)控制為實(shí)現(xiàn)高精度的地址伺服控制供應(yīng)了可能，可是由于在系統(tǒng)中增加了地址檢測(cè)、反響比較及伺服放大等環(huán)節(jié)，除了給安裝調(diào)24如有幫助，歡迎支持。試增加了工作量和復(fù)雜性外，從控制理論的角度看，要實(shí)現(xiàn)閉環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)異穩(wěn)態(tài)和動(dòng)向性能，其難度也將大為提高?？紤]到是在一般車床進(jìn)步行改造，精度要求不是很高，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低成本，我們采用了微機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)開環(huán)伺服系統(tǒng)。4.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及開環(huán)進(jìn)給控制步進(jìn)電機(jī)是一種把電脈沖信號(hào)變成直線位移或角位移的執(zhí)行元件，是一種用脈沖信號(hào)控制的電動(dòng)機(jī)，也稱為脈沖電動(dòng)機(jī),在負(fù)載能力及動(dòng)向特點(diǎn)范圍內(nèi)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)將來自數(shù)控裝置的進(jìn)給脈沖輸出，電動(dòng)機(jī)的角位移與控制脈沖數(shù)成正比，轉(zhuǎn)速與控制脈沖頻率成正比。對(duì)于每一個(gè)電脈沖,步進(jìn)電機(jī)都將產(chǎn)生一個(gè)恒定的步進(jìn)角位移,每一個(gè)脈沖或每步的轉(zhuǎn)角稱為步進(jìn)電機(jī)的步距角θb,θb取為0.75。每脈沖代表電機(jī)必然的轉(zhuǎn)角,這個(gè)轉(zhuǎn)角經(jīng)齒輪副和滾珠絲杠副使工作臺(tái)搬動(dòng)必然的距離"每個(gè)脈沖所對(duì)應(yīng)的執(zhí)行件的移距,稱為脈沖當(dāng)量或分辨率依照機(jī)床精度要求確定脈沖當(dāng)量δp，縱向：0．01mm／步；橫向：0．005mm／step。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于控制繞組與電源接通和斷開的脈沖變化頻率。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn):能夠開環(huán)驅(qū)動(dòng)而無需反響,無堅(jiān)固性問題,無累積定位誤差,能響應(yīng)數(shù)字信號(hào),適合于數(shù)字計(jì)算機(jī)控制,機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,很少需要保護(hù),不易受污染,可重復(fù)地堵轉(zhuǎn)而不會(huì)損壞,相當(dāng)堅(jiān)固耐用。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)的增量和步距是固定的，在步進(jìn)辯白率上缺乏靈便性，承受大慣性負(fù)載的能力有限，可供使用的電機(jī)尺寸和輸出功率是有限的。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的種類好多，平時(shí)分為三各種類：反響式、永磁式和混雜式。反響式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是利用磁阻轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的，是我國(guó)使用最寬泛的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)形式。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制步進(jìn)電機(jī)是一種特其他機(jī)電元件，不能夠直接接到交直流電源上工作，必定使用專用的驅(qū)動(dòng)器。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)框圖以以下列圖所示。25如有幫助，歡迎支持。齒輪箱CNC指令環(huán)形分步進(jìn)電動(dòng)機(jī)功率放大器n脈沖配器電源步進(jìn)電動(dòng)機(jī)環(huán)形分配器用來接收來自控制器的脈沖信號(hào)，每來一個(gè)脈沖，環(huán)形分配器的輸出變換一次。所以，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的高低、升或降速、啟動(dòng)和停止都完好取決于控制器的有無或頻率。同時(shí)，環(huán)形分配器還必定接受控制器的方向信號(hào)，從而決定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。1、脈沖分配控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路達(dá)成由弱電到強(qiáng)電的變換和放大，也就是將邏輯電平信號(hào)變換成電機(jī)繞組所需的擁有必然功率的電流脈沖信號(hào)。驅(qū)動(dòng)控制電路由環(huán)形分配器和功率放大器組成。環(huán)形分配器是用于控制步進(jìn)電機(jī)的通電方式的，其作用是將數(shù)控裝置送來的一系列指令脈沖依照必然的序次和分配方式加到功率放大器上，控制各相繞組的通電、斷電。環(huán)形分配器的主要功能是把來自控制環(huán)節(jié)的時(shí)鐘脈沖串按必然的規(guī)律分配給步進(jìn)電機(jī)各相驅(qū)動(dòng)器的輸入端以控制勵(lì)磁繞組的導(dǎo)通或截止。同時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)有正反轉(zhuǎn)要求，所以脈沖環(huán)分配既是周期性的，又是可逆的。所以環(huán)形分配器是一種可逆循環(huán)的特別編碼計(jì)數(shù)器。其功能可由硬件或軟件產(chǎn)生，硬件環(huán)形分配器是依照步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)和控制方式設(shè)計(jì)的1、脈沖分配控制——硬件（環(huán)形分配器）硬件環(huán)形分配器的種類好多，有專用基金的集成電路，能夠用JK觸發(fā)器或D觸發(fā)器組成，還可以夠用通用的可編程邏輯器件組成。集成CH250是一種專為反響式三相步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)的環(huán)形分配器。該集成電路采用CMOS工藝，集成度高，可靠性好。以以下列圖示當(dāng)DIR=“1”時(shí)，每來一個(gè)脈沖（CLK）則電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)一步；當(dāng)DIR=“0”時(shí)，每來一個(gè)脈沖（CLK）則電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)一步。26如有幫助，歡迎支持。電源A相驅(qū)CNC裝置

CLKDIRFULL/HALF

B相驅(qū)環(huán)形M分配器C相驅(qū)三相硬件環(huán)形分配器的驅(qū)動(dòng)控制軟件脈沖分配的控制軟件脈沖分配器是指實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)脈沖分配控制的計(jì)算機(jī)程序。硬件脈沖分配器不占用計(jì)算機(jī)資源，但需要電路的支持，硬件成本較高。軟件脈沖分配器不需額外電路，但要占用計(jì)算機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。軟環(huán)形分配器的設(shè)計(jì)方法有多種，如查表法、比較法、移位存放器法等，最常用的是查表法。查表法的基本思路是：依照步進(jìn)電機(jī)與計(jì)算機(jī)的接線情況及通電方式求出所需要的環(huán)形分配器輸出狀態(tài)表，將其存入儲(chǔ)藏器中，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)按節(jié)拍序號(hào)查表獲取相應(yīng)控制數(shù)據(jù)，在規(guī)準(zhǔn)時(shí)辰經(jīng)過輸出口將數(shù)據(jù)輸出到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。對(duì)于三相六拍環(huán)形分配器，每當(dāng)接收到一個(gè)進(jìn)給脈沖指令，環(huán)形分配器軟件依照下表所示真值表，按序次及方向控制輸出接口將A、B、C的值輸出即可。導(dǎo)電相工作狀態(tài)CBAA001AB011B010BC11027如有幫助，歡迎支持。C00CA1014.2.2、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)放大電路一般步進(jìn)電機(jī)需要幾個(gè)安培的電流，而環(huán)形分配器的輸出電流很小，不能夠直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，所以需要功率放大電路實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖分配回路弱信號(hào)的放大，產(chǎn)生電機(jī)脈沖信號(hào)工作所需的激磁電流，。功率放大電路有單電壓、雙電壓、斬波型等。驅(qū)動(dòng)放大器的作用：將環(huán)形分配器發(fā)出的TTL電平信號(hào)放大至幾安培到十幾安培的電流，送至步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的各繞組。驅(qū)動(dòng)放大器的控制電路：?jiǎn)坞妷汉?jiǎn)單驅(qū)動(dòng)、高低壓切換驅(qū)動(dòng)、高壓恒流斬波、調(diào)頻調(diào)壓、細(xì)分驅(qū)動(dòng)等。單電壓功率放大電路單電壓功率放大電路是步進(jìn)電動(dòng)控制中最簡(jiǎn)單的一種驅(qū)動(dòng)電路。此中L是步進(jìn)電機(jī)的電感；RL是繞組電阻；D是二續(xù)流二極管；它為繞組放電供應(yīng)回路；Rc是一個(gè)外接的功率電阻，也是一個(gè)限流電阻，V是大功率開關(guān)晶體管。電路的時(shí)間常數(shù)為T=L/（RL+RC）時(shí)間常數(shù)表示開關(guān)回路在導(dǎo)通時(shí)贊同步進(jìn)電機(jī)繞組電流上升的速率。T越小，則在晶體管V從截止變成導(dǎo)通時(shí)贊同步進(jìn)電機(jī)按指數(shù)曲線上升越快，達(dá)到穩(wěn)準(zhǔn)時(shí)間越短，T越大，電流上升越慢，達(dá)到堅(jiān)固值的時(shí)間就越長(zhǎng)。驅(qū)動(dòng)電路時(shí)間常數(shù)T對(duì)電機(jī)繞組的電流到達(dá)穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間有極大的關(guān)系，它影響步進(jìn)電機(jī)的工作頻率。T越小，電流到達(dá)穩(wěn)態(tài)的時(shí)間越短，則電機(jī)的工作頻率即可越高；反之，T越大，電流到達(dá)穩(wěn)態(tài)的時(shí)間越長(zhǎng)，電機(jī)的工作頻率就越低。單電壓功率放大電路最大的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但它的缺點(diǎn)是工作效率低，在高頻工作狀態(tài)時(shí)其效率很差。它的外接電阻Rc耗資相當(dāng)大的一部分能量，而且Rc還會(huì)發(fā)熱影響到電路工作的正常堅(jiān)固狀態(tài)。所以單電壓功率放大電路一般只用于小功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)，28如有幫助，歡迎支持。單電壓功率放大電路單電壓基本改進(jìn)電路以以下列圖所示單電壓基本改進(jìn)電路29如有幫助，歡迎支持。它在外接電阻Rc的兩端并聯(lián)了一個(gè)電容C，同時(shí)在貫注回路中串通一個(gè)電阻Rd。在Rc上并聯(lián)電容C能夠改進(jìn)步進(jìn)電機(jī)繞組的電流前沿特點(diǎn)。在功率晶體管V導(dǎo)通的瞬時(shí)，電容相當(dāng)于短路，迫使流過繞組的電流上升進(jìn)一步加速，這樣可使電流的前沿顯然變陡，從而提高了步進(jìn)電機(jī)的高頻性能。在Rc上并聯(lián)C，俁的在一個(gè)步進(jìn)的周期中，注入繞組的平均電流值相對(duì)增加了，從而提高了步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。特別是在高頻段工作時(shí)更加顯然。這類電路在實(shí)質(zhì)應(yīng)用中有著很多的應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的主要功能是功率放大，它將光電隔斷電路進(jìn)來的弱信號(hào)經(jīng)功率放大，變成較強(qiáng)的電信號(hào)，直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，以下列圖。當(dāng)控制脈沖來時(shí)，vl，v3，v4全導(dǎo)通，并使脈沖變壓器Tc的副邊產(chǎn)生必然寬度的脈沖電流，使v2導(dǎo)通，使v5處于反向偏置，將低壓Ga與繞組La切斷，高壓電源Gh經(jīng)過v2、v1為步進(jìn)電機(jī)某一相繞組La供電，使其電流上升沿變陡。經(jīng)過tb時(shí)間后脈沖電流消失，使V2截止，Gh與繞組之間被切斷。Ga經(jīng)過v5、V1為L(zhǎng)a供電，供應(yīng)電動(dòng)機(jī)所需的額定電流。經(jīng)過調(diào)整脈沖變壓器的磁芯和R5可改變高壓供電的時(shí)間寬度tb。30如有幫助，歡迎支持。速度控制：進(jìn)給脈沖頻率f→定子繞組通電/斷電狀態(tài)變化頻率f→步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速ω→工作臺(tái)的進(jìn)給速度V。V=60δf硬件環(huán)分：控制CLK的頻率，控制電動(dòng)機(jī)的速度。軟件環(huán)分：控制相鄰兩次軟件環(huán)分狀態(tài)之間的延時(shí)時(shí)間，可電動(dòng)機(jī)線圈通電狀態(tài)的變化頻率。光電隔斷電路：在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中，脈沖信號(hào)經(jīng)功率放大器后控制電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組，由于步進(jìn)電機(jī)需要的驅(qū)動(dòng)電壓較高(約80v)，電流較大(約6A)，若將輸出信號(hào)與功率放大器直接相聯(lián)，將會(huì)引起強(qiáng)電攪亂。所以一般在接口電路與功率放大器之間都要接上隔斷電路。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)參數(shù)說明1、步距角θb每輸入一個(gè)脈沖信號(hào)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)所轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角，以θb表示。步距誤差是指步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子每一步實(shí)質(zhì)轉(zhuǎn)過的角度與理論步距角之差值。b＝

360mKZm—電機(jī)相數(shù)；Z—轉(zhuǎn)子齒數(shù)；K—系數(shù)，相鄰兩次通電相數(shù)同樣，K＝1；相鄰兩次通電相數(shù)不同樣，K＝2。2、矩角特點(diǎn)與最大靜轉(zhuǎn)矩若是在電機(jī)軸上外加一個(gè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩Mz，轉(zhuǎn)子會(huì)偏離平衡地址向負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向轉(zhuǎn)過一個(gè)角度θ，角度θ稱為失調(diào)角。有失調(diào)角此后，步進(jìn)電機(jī)就產(chǎn)生一個(gè)靜態(tài)轉(zhuǎn)矩（也稱為電磁轉(zhuǎn)矩），這時(shí)靜態(tài)轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩。靜態(tài)轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角θ的關(guān)系叫矩角特點(diǎn)，，近似為正弦曲線。該矩角特點(diǎn)上的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩最大值稱為最大靜轉(zhuǎn)矩。3、啟動(dòng)頻率空載時(shí)，步進(jìn)電機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)突然起動(dòng)，并進(jìn)入不失步的正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最31如有幫助，歡迎支持。高頻率，稱為啟動(dòng)頻率或突跳頻率，加給步進(jìn)電機(jī)的指令脈沖頻率如大于啟動(dòng)頻率，就不能夠正常工作。步進(jìn)電機(jī)在帶負(fù)載（特別是慣性負(fù)載）下的啟動(dòng)頻率比空載要低。而且，隨著負(fù)載加大（在贊同范圍內(nèi)），啟動(dòng)頻率會(huì)進(jìn)一步降低。4、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)后，其運(yùn)轉(zhuǎn)速度能依照指令脈沖頻率連續(xù)上升而不丟步的最高工作頻率，稱為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率。其值遠(yuǎn)大于啟動(dòng)頻率，它也隨著電機(jī)所帶負(fù)載的性質(zhì)和大小而異，與驅(qū)動(dòng)電源也有很大關(guān)系。5、矩頻特點(diǎn)與動(dòng)向轉(zhuǎn)矩矩頻特點(diǎn)是描述步進(jìn)電機(jī)連續(xù)堅(jiān)固運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩與連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率之間的關(guān)系，該特點(diǎn)上每一個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩稱為動(dòng)向轉(zhuǎn)矩。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，若輸入脈沖頻率逐漸增加，則電動(dòng)機(jī)所能帶動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩將逐漸下降。在使用時(shí)，必然要考慮動(dòng)向轉(zhuǎn)矩隨連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率的上升而下降的特點(diǎn)。步進(jìn)電機(jī)與滾珠絲杠聯(lián)接方式：一種是直聯(lián)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但運(yùn)動(dòng)位移的脈沖不是5的整數(shù)倍時(shí)給編程計(jì)算帶來不便；另一種是在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠間能過減速器聯(lián)接在一起，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜但有益于編程計(jì)算有益于提高加工精度。4.3縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)參數(shù)加工最大直徑：在床面上Φ400mm，在床鞍上Φ210mm；加工最大長(zhǎng)度：1000mm；溜板及刀架重力：縱向800N；刀架迅速速度：縱向2．4m/min；最大進(jìn)給速度：縱向O．8m／min；主電動(dòng)機(jī)功率：P主=7，5kW；起動(dòng)加速時(shí)間：30ms；機(jī)床定位精度：±0．015mm。依照機(jī)床精度要求確定脈沖當(dāng)量δp，縱向：0．01mm／步；橫向：0．005mm／步。32如有幫助，歡迎支持?？v向進(jìn)給切削力的確定-3P主≥Pm/ηm=FzV*10/ηm式中ηm=0.75～0.85;V--主軸傳達(dá)全部功率時(shí)的最低速度主切削力Fz按經(jīng)驗(yàn)公式估計(jì)：Fz=0.67Dmax=5360N式中Dmax為車床床面上加工的最大直徑按切削力各分力比Fz：Fx：Fy=1：0．25：0．4Fx=5360×0．25=1340NFy=5360×O．40=2144N縱向進(jìn)給滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型滾珠絲杠工作原理及特點(diǎn)：滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)是輾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)互相變換的傳動(dòng)裝置，是數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)中使用最寬泛的傳動(dòng)裝置。在絲杠和螺母上分別加工出圓弧形螺旋槽，這兩個(gè)圓弧形槽合起來便形成了螺旋滾道，在滾道內(nèi)裝入滾珠。當(dāng)絲杠相對(duì)螺母旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠在螺旋滾道內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，迫使二者發(fā)生軸向相對(duì)位移。為了防范滾珠從螺母中滾出來，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置，使?jié)L珠能返回絲杠螺母之間組成一個(gè)閉合回路。由于滾珠的存在，絲杠與螺母之間是轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦，僅在滾珠之間存在滑動(dòng)摩擦。滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)有以下特點(diǎn)。摩擦損失小、傳動(dòng)效率高。滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率可達(dá)0.92～0.96，是一般滑動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)的3～4倍，而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩僅為滑動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)的四分之一。運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，摩擦力小、矯捷度高、低速時(shí)無爬行、由于主要存在的是轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦，不但動(dòng)、靜摩擦因數(shù)小，且其差值也很小，所以啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，動(dòng)作矯捷，即使在低速情況下也不會(huì)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。軸向剛度高、反向定位精度高，由于可能完好除掉絲杠與螺母之間的縫隙并可實(shí)現(xiàn)滾珠的預(yù)緊，所以軸向剛度，反向時(shí)無空行程，定位精度高。磨損小、壽命長(zhǎng)、保護(hù)簡(jiǎn)單，使用壽命是一般滑動(dòng)絲杠的4～10倍。傳動(dòng)擁有可逆性、不能夠自鎖，由于摩擦因數(shù)小，不能夠自鎖所以使該機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)擁有可逆性，即不但能夠把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成直線運(yùn)動(dòng)，而且還可以夠把直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。同步性好，用幾套同樣的滾珠絲杠副同時(shí)傳動(dòng)幾個(gè)同樣的部件或裝33如有幫助，歡迎支持。置時(shí)，可獲取較好的同步性。有專業(yè)廠生產(chǎn)，采用配套方便，當(dāng)前滾珠絲杠不但寬泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床，而且越來越多地代替一般絲杠螺母機(jī)構(gòu)，用于各種精美機(jī)床和精美裝置。計(jì)算進(jìn)給牽引力FmFm=KFx+f′(Fz+G)=1．15×1340+0．16(5360+800)=2530N式中K——考慮顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，綜合導(dǎo)軌取K=1．15；f′——滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，?。?．15～0．18；G——溜板及刀架重力，G=800N。計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載Cm=3LfwFm,L=60nT/106n=1000Vs/L。式中L——滾珠絲杠導(dǎo)程，初選L。=8mm；Vs——最大切削力下的進(jìn)給速度，可取最高進(jìn)給速度的(1／2～1／3)，此處Vmax=0．8m／min；T——使用壽命，數(shù)控機(jī)床用轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠壽命15000h；fw——運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取1．2～1.5L——壽命，以106r為1單位。n=1000Vs/L。=1000×0．8×0．5/8=50r／min，L=60nT/106=L=60*50*15000/106=45Cm=3LfwFm=C=345*1.2*2530縱向進(jìn)給滾珠絲杠螺母副的選型滾珠絲杠副選擇的主要依照是工作動(dòng)負(fù)荷Cm(N)必定小于滾珠絲杠的額定動(dòng)負(fù)荷Ca(N),即必定滿足:Cm<Ca。公稱直徑dm越大,承載能力和剛度越大,數(shù)控機(jī)床常用進(jìn)給絲杠的公稱直徑dm為Φ30～80mm"取dm=Φ40mm"滾珠絲杠副按其使用范圍及要求分為7個(gè)精度等級(jí),即1、2、3、4、5、7、10,1級(jí)最高,其他依次降低一般采用4～7級(jí),數(shù)控機(jī)床及精美機(jī)械可選2～3級(jí),滾珠絲杠副的精度直接影響定位精度、承載能力和接觸剛度,應(yīng)選擇3級(jí)精度。查表可采用CDM4008-外5循環(huán)雙螺母墊片預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠副。字母含意：C：外循環(huán)插管D：墊片預(yù)緊M：插管埋入式。其幾何參數(shù)以下：公稱直徑do=40mm導(dǎo)程Lo=8mm鋼球直徑34如有幫助，歡迎支持。螺旋角r=3°38′絲杠外徑d1=39mm循環(huán)列圈數(shù)2*2.5*2額定動(dòng)載荷Ca=31714N額定靜壓載荷Coa=101702N剛度1240N/umkc傳動(dòng)效率計(jì)算絲杠副傳動(dòng)效率η=tgr／tg(r+θ)=O．956式中y——螺旋升角(CDM4008-5滾珠絲杠)，y=3°38′；θ——摩擦角，θ=10′。轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦系數(shù)0．003—0．004。絲杠的剛度驗(yàn)算工作時(shí)受軸向力和扭轉(zhuǎn)作用，因絲杠受扭時(shí)引起的導(dǎo)程變化很小，可忽略不計(jì)，故工作負(fù)載引起的導(dǎo)程變化量L=FmLo/ES式中：Lo-絲杠導(dǎo)程進(jìn)給牽引力Fm=2530NE-62彈性模量20.6*10N/cms-滾珠絲杠截面積（按外徑確定2）則L=FmLo/ES=8.229*10-6cm絲杠1m長(zhǎng)度上導(dǎo)程變形總誤差L總?cè)?jí)精度滾珠絲杠贊同誤差為15um/m故剛度足夠。絲杠的堅(jiān)固性計(jì)算EI滾珠絲杠失穩(wěn)時(shí)臨界負(fù)載Pc=(ul)2式中：u—絲杠軸端系數(shù)，兩端鉸支取u=1l—絲杠長(zhǎng)度，取2000mm62E—絲杠彈性模量，對(duì)鋼材質(zhì)取E=20.6*10N/cmd44I—絲杠截面慣性矩，對(duì)實(shí)心圓柱體I=64cmEIPcr=(ul)2=65KN許用安全系數(shù)[nst]=4堅(jiān)固性安全系數(shù)n=Pcr/Fm=65000/2530=25.691≥435如有幫助，歡迎支持。故滾珠絲杠滿足堅(jiān)固性要求不失穩(wěn)?？v向進(jìn)給減速齒輪的設(shè)計(jì)與校核齒輪的設(shè)計(jì)<1>傳動(dòng)比的選定對(duì)于步進(jìn)電機(jī),當(dāng)脈沖當(dāng)量δp確定,而且滾珠絲杠導(dǎo)程L0和電機(jī)步距角θb選定后,則該軸伺服傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比i=θb?L0/(360δ<2>齒輪的設(shè)計(jì)大、小齒輪均采用45鋼并進(jìn)行調(diào)質(zhì)辦理,選小齒輪硬度HBS260～290,大齒輪硬度HBS220～250,精度選6級(jí)。m=2mm,a=20°,z1=42,z2=70,齒寬b=17mm,ha*=1,c*=0.25,齒輪傳動(dòng)效率η<3>齒輪幾何尺寸計(jì)算:d1=z1m=84mm,d2=z2m=140mm,da1=(z1+2)m=88mm,da2=(z2+2)m=144mm,df1=(z1-2.5)m=79mm,df2=(z2-2.5)m=135mm,a=(z1+z2)m/2=112mm<3>齒輪校核:小齒輪轉(zhuǎn)矩T1=T*K1式中T——電動(dòng)機(jī)的輸出功率K1——J電動(dòng)機(jī)效率取則T1=9600Nmm6)小齒輪的轉(zhuǎn)速vmax625r/minn1y3607)小齒輪的圓周速度Vd1n1/600002.75m/s8)動(dòng)載荷系數(shù)KKAKVKK式中KA——使用系數(shù)取1Kv——?jiǎng)虞d荷系數(shù)取KB——齒向載荷系數(shù)取Ka——齒向載荷分配系數(shù)36如有幫助，歡迎支持。由[1.883.2(11)]cosZ1Z2查表并插值得Kα則9)許用波折應(yīng)力[F]=FlimYNYX/SF式中：Flim——波折疲倦極限；22Flim11=460N/mmFlim22=390N/mmYN——波折壽命系數(shù)YN1YN21YX——尺寸系數(shù)取1SF——安全系數(shù)取則[F1]=Flim1YNYX/SF353.85N/mm2[F2]=Flim2YNYX/SF300N/mm2齒要波折疲倦強(qiáng)度校核計(jì)算由式F=2KT1YFaYSaY/bd1m[F]式中YFa——齒形系數(shù)YFa1YFa2YSa——應(yīng)力修正系數(shù)YSa1YSa2Y——重合度系數(shù)Y0.250.75/則F1=2KT1YFaYSaY/bd1m=2*1.56*9600[F]20*84*2F2=2KT1YFaYSaY/bd2m=2*1.56*9600[F]20*84*2故齒根波折強(qiáng)度足夠，滿足要求。縱向進(jìn)給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算和選型等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣性量計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：J=JM+J1+(Z1/Z2)2[(J2+JS)+G(L0/2)2/g]37如有幫助，歡迎支持。式中JM——步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量kg/cm2，J1,J2——齒輪z1，z2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量kg/cm2Js——滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量kg/cm2參照同類機(jī)床，初選磁滯式(反響式)步進(jìn)電機(jī)150BF，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JM=10kg/cm2對(duì)資料為鋼的圓柱形部件,其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算:J7.8*104D4L式中D—圓柱形部件直徑—部件軸向長(zhǎng)度J1=7.8×10-4d42：J1=6.6kg/cm2，J2=7.8×10-4d42：J2=50.94kg/cm2，Js查表查出:1m長(zhǎng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為15.18kg/cm2，則kg/cm2G=800N，得G(L0/2)2/g=1.325kg/cm2則總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=10+6.6+(42/70)2[50.94+30.36+1.325]=46.345kg/cm2負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算及最大靜轉(zhuǎn)矩選擇a.迅速空載起動(dòng)時(shí)所需力矩Mq=Mamax+Mf+M0式中Mq迅速起動(dòng)時(shí)所需力矩Mamax—迅速空載時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的最大加速力矩Mf折算到電動(dòng)機(jī)軸的摩擦力矩M0絲杠預(yù)緊時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的附加摩擦力矩當(dāng)工作臺(tái)迅速搬動(dòng)時(shí),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速max=Vmaxθb/(δMamax=J*2*nmax/(60T)=46.345*2*500*10-2/60/0.03=808.87Ncm折算到電動(dòng)機(jī)軸上的摩擦力矩Mf=FoLo/2ηi式中Fo導(dǎo)軌的摩擦力Fo=f′(Fz+G)Fc垂直方向切削力η主傳動(dòng)效率Mf=FoLo/2ηi=f′(Fc+G)Lo/2ηi=0.16*(5360+800)*0.8/(2*0.8*1.667)=88.218Ncm附加摩擦力矩Mo=FpoLo(1-ηs2)/2η式中Fpo滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷取1/3Fm=2530/3=843Nηs滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率取為38如有幫助，歡迎支持。迅速搬動(dòng)時(shí)所需力矩最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩MQ=Mf+M0+Mt式中Mt折算到電動(dòng)機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩=FxLo/2ηNcm則MQ從上面計(jì)算能夠看出，Mq，Mk，MQ三種工況下，以迅速空載起動(dòng)所需力矩最大。以此項(xiàng)作為初選步進(jìn)電機(jī)的依照。查表，查表，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為五相十拍時(shí)=Mq／Mjmax=0．951。最大靜力矩Mjmax=Mq/λ按此最大靜轉(zhuǎn)矩，查表，150BF002型最大靜轉(zhuǎn)矩為1372Ncm。大于所需最大靜力矩，可作為初選型號(hào)，但還必定進(jìn)一步核查步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特點(diǎn)和運(yùn)轉(zhuǎn)矩頻特點(diǎn)。計(jì)算步進(jìn)電機(jī)空載起動(dòng)頻率和切削時(shí)的工作頻率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最高工作頻率Fmax=1000Vmax/60δ150BF002型步進(jìn)電機(jī)贊同的最高空載起動(dòng)頻率為2800Hz，運(yùn)轉(zhuǎn)頻率為000Hz。由150BF002步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特點(diǎn)和運(yùn)轉(zhuǎn)矩頻特點(diǎn)曲線看出當(dāng)步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)時(shí)，=2500Hz時(shí)，M=100Ncm。遠(yuǎn)不能夠滿足此機(jī)床所需求的空載起動(dòng)力矩(926.07Ncm)，直接使用則會(huì)產(chǎn)生失步現(xiàn)象，所以必定采用起落速控制(用軟件實(shí)現(xiàn))，將運(yùn)動(dòng)頻率降到1000H2時(shí)，起動(dòng)力矩可增到588．4Ncm，爾后在電路上采用高低壓驅(qū)動(dòng)電路，還可將步進(jìn)電機(jī)輸用心矩?cái)U(kuò)大1倍左右。當(dāng)迅速運(yùn)動(dòng)和切削進(jìn)給時(shí)，150BF002型步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率特點(diǎn)完好能夠滿足要求。依照計(jì)算綜合考慮選150BF002型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù):型號(hào):150BF002相數(shù):5步距角(°):電壓/V:80/12相電流/A:13最大靜轉(zhuǎn)矩/(N·m):空載起動(dòng)頻率/(step/s):2800空載運(yùn)轉(zhuǎn)頻率/(step/s):80電感/mH:電阻/Ω:分配方式:五相十拍39如有幫助，歡迎支持。外形尺寸/mm:φ150×155質(zhì)量/kg:14縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)改造時(shí)拆掉原機(jī)床的進(jìn)給箱及絲杠,將步進(jìn)電機(jī)減速齒輪箱安裝在原機(jī)床的尾端,滾珠絲杠仍安裝在原絲杠的地址,兩端仍采用原固定方式,這樣能夠減小改裝工作量，并由于滾珠絲杠的磨擦系數(shù)小于原絲杠,從而使縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)整體剛度增大。為了便于安裝滾珠絲杠副，絲杠軸不是整體的，而是分移式的，用套筒剛性聯(lián)接。采用一級(jí)齒輪減速。4.4橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算橫向進(jìn)給切削力的確定設(shè)計(jì)參數(shù)：溜板及刀架重力：橫向600N；刀架迅速速度：橫向1．2m/min；最大進(jìn)給速度：橫向0．4m/min；主電動(dòng)機(jī)功率：P主=7，5kW；起動(dòng)加速時(shí)間：30ms；機(jī)床定位精度：±0．015mm。滾珠絲杠導(dǎo)程取為6mm橫向進(jìn)給切削力的確定橫向進(jìn)給力為縱向的1/2～1/3，取為1/2，則Fz=1/2F縱=2680N按切削力各分力比Fz：Fx：Fy=1：0．25：0．4Fx=2680×0．25=670NFy=2680×O．40=1072N橫向進(jìn)給滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型選型橫向?yàn)檠辔矊?dǎo)軌，則軸向進(jìn)給切削力FmFm=KFx+f′(Fz+2Fy+G)=1．4×670+0．2(2680+2*670+600)=1754N式中K——考慮顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，燕尾導(dǎo)軌??；40如有幫助，歡迎支持。f′——滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，?。?.2；G——溜板及刀架重力，G=600N。計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載Cm=3LfwFm,L=60nT/106n=1000Vs/L。式中L——滾珠絲杠導(dǎo)程，初選L。=6mm；Vs——最大切削力下的進(jìn)給速度，可取最高進(jìn)給速度的(1／2～1／3)，此處Vmax=0．4m／min；T——使用壽命，數(shù)控機(jī)床用轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠壽命15000h；fw——運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取1．2～1.5L——壽命，以106r為1單位。n=1000Vs/L。=1000×0．4×0．5/6=33.33r／min，L=60nT/106=L=60*33.333*15000/106=303Cm=LfwFm=C=330*1.2*17546540N依照Cm值，Cm<Ca的原則查表可采用CDM3206-外5循環(huán)雙螺母墊片預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠副。字母含意：C：外循環(huán)插管D：墊片預(yù)緊M：插管埋入式。其幾何參數(shù)以下：公稱直徑do=32mm導(dǎo)程Lo=6mm鋼球直徑螺旋角r=3°25′絲杠外徑d1循環(huán)列圈數(shù)2*2.5*2額定動(dòng)載荷Ca=22780N剛度1240N/umkc傳動(dòng)效率計(jì)算絲杠副傳動(dòng)效率η=tgr／tg(r+θ)=O．953式中y——螺旋升角(CDM3206-5滾珠絲杠)，y=3°25′；θ——摩擦角，θ=10′。轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦系數(shù)0．003—0．004。絲杠的剛度驗(yàn)算工作時(shí)受軸向力和扭轉(zhuǎn)作用，因絲杠受扭時(shí)引起的導(dǎo)程變化很小，可忽略不計(jì)，故工作負(fù)載引起的導(dǎo)程變化量L=FmLo/ES式中：Lo-絲杠導(dǎo)程進(jìn)給牽引力Fm=1754N41如有幫助，歡迎支持。6E-彈性模量20.6*10N/cm2s-滾珠絲杠截面積（按底徑直確定2）則L=FmLo/ES=7.07*10-6cm絲杠1m長(zhǎng)度上導(dǎo)程變形總誤差L總?cè)?jí)精度滾珠絲杠贊同誤差為15um/m故剛度足夠。絲杠的堅(jiān)固性計(jì)算EI滾珠絲杠失穩(wěn)時(shí)臨界負(fù)載Pc=(ul)2式中：u—絲杠軸端系數(shù)，兩端鉸支取u=1l—絲杠長(zhǎng)度，取1000mmE—絲杠彈性模量，對(duì)鋼材質(zhì)取6E=20.6*10N/cm2d44I—絲杠截面慣性矩，對(duì)實(shí)心圓柱體I=64cmEIPcr==(ul)2=65KN許用安全系數(shù)[nst]=4堅(jiān)固性安全系數(shù)n=Pcr/Fm=65000/1754=37.058≥4故滾珠絲杠滿足堅(jiān)固性要求不失穩(wěn)。橫向進(jìn)給減速齒輪的設(shè)計(jì)與校核齒輪的設(shè)計(jì)<1>傳動(dòng)比的選定對(duì)于步進(jìn)電機(jī),當(dāng)脈沖當(dāng)量δp確定,而且滾珠絲杠導(dǎo)程L0和電機(jī)步距角θb選定后,則該軸伺服傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比i=θb?L0/(360δ<2>齒輪的設(shè)計(jì)采用二級(jí)齒輪傳動(dòng),i1=2;i2取Z1=36；Z2=72；Z3=40；Z4=50大、小齒輪均采用45鋼并進(jìn)行調(diào)質(zhì)辦理,選小齒輪硬度HBS260～290,大齒輪硬度HBS220～250,精度選6級(jí)。m=2mm,a=20°,齒寬b=20mm,ha*=1,c*=0.25,齒輪傳動(dòng)效率η=0.98<3>齒輪幾何尺寸計(jì)算:42d1=z1m=72mm,d2=z2m=144mm,da1=(z1+2)m=76mm,da2=(z2+2)m=148mm,df1=(z1-2.5)m=67mm,df2=(z2-2.5)m=139mm,a1=(z1+z2)m/2=108mmd3=z3m=80mm,d4=z4m=100mm,da3=(z3+2)m=84mm,da4=(z4+2)m=104mm,df3=(z3-2.5)m=75mm,df4=(z4-2.5)m=95mm,a3=(z3+z4)m/2=90mm43<3>齒輪校核:一級(jí)齒輪副強(qiáng)度校核：小齒輪轉(zhuǎn)矩T1=T*K1式中T——電動(dòng)機(jī)的輸出功率K1——J電動(dòng)機(jī)效率取則T1=9600Nmm2)小齒輪的轉(zhuǎn)速n1vmax625r/miny3603)小齒輪的圓周速度Vd1n1/600002.355m/s4)動(dòng)載荷系數(shù)KKAKVKK式中KA——使用系數(shù)取1Kv——?jiǎng)虞d荷系數(shù)取KB——齒向載荷系數(shù)取Ka——齒向載荷分配系數(shù)由[1.883.2(11)]cosZ1Z2查表并插值得Kα則5)許用波折應(yīng)力[F]=FlimYNYX/SF式中：Flim——波折疲倦極限；22Flim11=460N/mmFlim22=390N/mmYN——波折壽命系數(shù)YN1YN21YX——尺寸系數(shù)取1SF——安全系數(shù)取則[F1]=Flim1YNYX/SF353.85N/mm2[F2]=Flim2YNYX/SF300N/mm2齒要波折疲倦強(qiáng)度校核計(jì)算由式F=2KT1YFaYSaY/bd1m[F]式中YFa——齒形系數(shù)YFa1YFa2YSa——應(yīng)力修正系數(shù)YSa1YSa2Y——重合度系數(shù)Y0.250.75/44則F1=2KT1YFaYSaY/bd1m=2*1.553*9600[F]20*72*2F2=2KT1YFaYSaY/bd2m=2*1.553*9600[F]20*72*2故齒根波折強(qiáng)度足夠，滿足要求。二級(jí)齒輪副強(qiáng)度校核：n2n1/i312.5r/min小齒輪轉(zhuǎn)矩T2=9550P2/n2式中P2=P1*η2T2=9550P2/n2=18816N/mm2)小齒輪的圓周速度Vd1n1/600001.308m/s3)動(dòng)載荷系數(shù)KKAKVKK式中KA——使用系數(shù)取1Kv——?jiǎng)虞d荷系數(shù)取KB——齒向載荷系數(shù)取Ka——齒向載荷分配系數(shù)由[1.883.2(11)]cosZ1Z2查表并插值得Kα則4)許用波折應(yīng)力[F]=FlimYNYX/SF式中：Flim——波折疲倦極限；22Flim11=460N/mmFlim22=390N/mmYN——波折壽命系數(shù)YN1YN21YX——尺寸系數(shù)取1SF——安全系數(shù)取則[F1]=Flim1YNYX/SF353.85N/mm2[F2]=Flim2YNYX/SF300N/mm2齒要波折疲倦強(qiáng)度校核計(jì)算由式F=2KT1YFaYSaY/bd1m[F]式中YFa——齒形系數(shù)YFa1YFa2YSa——應(yīng)力修正系數(shù)YSa1YSa245Y——重合度系數(shù)Y0.250.75/[F]則F1=2KT1YFaYSaY/bd1m=20*80*2F2=2KTYYY/bdm=[F]1FaSa220*80*2故齒根波折強(qiáng)度足夠，滿足要求。4.4.5橫向進(jìn)給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算和選型等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣性量計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：J=JM+J1+(Z1/Z2)2[(J2+JS)+G(L0/2)2/g]式中JM——步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量kg/cm2，J1,J2——齒輪z1，z2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量kg/cm2Js——滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量kg/cm2參照同類機(jī)床，初選磁滯式(反響式)步進(jìn)電機(jī)150BF，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JM=10kg/cm2對(duì)資料為鋼的圓柱形部件,其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算:J7.8*104D4L式中D—圓柱形部件直徑—部件軸向長(zhǎng)度J1=7.8×10-4d4：J1=4.19kg/cm2，J2=7.8×10-4d4：J2=67.08kg/cm2，J3=7.8×10-4d4：J1=6.39kg/cm2，J4=7.8×10-4d4：2，Js查表查出:1m長(zhǎng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為11.45kg/cm2，則Js=11.45*2=22.901kg/cm22G=600N，得G(L0/2)2/g=0.994kg/cm則總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=10+4.19+[36/72]2[67.08+6.39]+[36402[15.6+0.994]7250]kg/cm2負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算及最大靜轉(zhuǎn)矩選擇a.迅速空載起動(dòng)時(shí)所需力矩Mq=Mamax+Mf+M0式中Mq迅速起動(dòng)時(shí)所需力矩Mamax—迅速空載時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的最大加速力矩Mf折算到電動(dòng)機(jī)軸的摩擦力矩M0絲杠預(yù)緊時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的附加摩擦力矩當(dāng)工作臺(tái)迅速搬動(dòng)時(shí),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ｎmax=Vmaxθb/(δ46Mamax=J*2*nmax/(60T)=35.212*2*500*10-2/60/0.03=615.444Ncm折算到電動(dòng)機(jī)軸上的摩擦力矩Mf=FoLo/2ηi式中Fo導(dǎo)軌的摩擦力Fo=f′(Fz+G)Fc垂直方向切削力η主傳動(dòng)效率Mf=FoLo/2ηi=f′(Fc+G)Lo/2ηi=0.2*(2680+600)*0.6/(2*0.8*2.5)=31.321Ncm附加摩擦力矩Mo=FpoLo(1-ηs2)/2η式中Fpo滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷取ηs滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率取為迅速搬動(dòng)時(shí)所需力矩最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩MQ=Mf+M0+Mt式中Mt折算到電動(dòng)機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩=FxLo/2η則MQ從上面計(jì)算能夠看出，Mq，Mk，MQ三種工況下，以迅速空載起動(dòng)所需力矩最大。以此項(xiàng)作為初選步進(jìn)電機(jī)的依照。查表，查表，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為五相十拍時(shí)λ=Mq／Mjmax=0．951最大靜力矩按此最大靜轉(zhuǎn)矩，查表，130BF001型最大靜轉(zhuǎn)矩為931Ncm。大于所需最大靜力矩，可作為初選型號(hào)，但還必定進(jìn)一步核查步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特點(diǎn)和運(yùn)轉(zhuǎn)矩頻特點(diǎn)。計(jì)算步進(jìn)電機(jī)空載起動(dòng)頻率和切削時(shí)的工作頻率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最高工作頻率Fmax=1000Vmax/60δ依照計(jì)算綜合考慮選130BF001型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù):型號(hào):130BF001相數(shù):5步距角(°):電壓/V:80/12相電流/A:10最大靜轉(zhuǎn)矩/(N·m):空載起動(dòng)頻率/(step/s):3000空載運(yùn)轉(zhuǎn)頻率/(step/s):16000電感/mH:電阻/Ω:分配方式:五相十拍外形尺寸/mm:φ130×170質(zhì)量/kg:474.5滾珠絲杠的安裝4.5.1滾珠絲杠的安裝形式采用兩端固定，可在絲杠一端安裝碟形彈簧和調(diào)整螺母，既能對(duì)絲杠施加預(yù)緊力，又能讓彈簧來補(bǔ)償絲杠的熱變形，保持預(yù)緊力近乎不變。這類支承的特點(diǎn)是：剛度最高，只要軸承無縫隙，絲杠的軸向剛度為一端固定的四倍。安裝時(shí)需要螺母與兩端支承同軸，故結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝較困難：絲杠一般不會(huì)受壓，無壓桿堅(jiān)固問題，固有頻率比一般固定要高。滾珠絲杠的支承軸承應(yīng)采用滾珠絲杠專用軸承，這是一種特其他向心推力球軸承，其接觸角增大到60度，增加了滾珠數(shù)量并相應(yīng)減小了滾珠直徑，使軸向剛度增大到一般向心推力球軸承的兩倍。該軸承一般是成套銷售，出廠時(shí)已調(diào)好預(yù)緊力，使用極為方便。我們縱向進(jìn)給系統(tǒng)中左端采用成對(duì)滾珠絲杠專用軸承，右端采用深溝球軸承。橫向進(jìn)給系統(tǒng)中采用深溝球軸承。4.5.2滾珠絲杠軸承的校核縱向右端深溝球軸承的校核左端采用了滾珠絲杠專用雙列成對(duì)向心推力球軸承，不需要校核。已知：d=30mm,n=50r/min.軸承所受軸向載荷A=2.53KN,所受徑向載R=1.34KN,Lh′=15000h采用6306型軸承，查手冊(cè)：由得：e=0,34由:A/R=2.53/1.34=1.888A/R>e查表得：徑向載荷系數(shù)軸向載荷系數(shù)則因軸承工作溫度不高故查表取6ftCr31061*20.8*1033Lh=1060n()(1.5*4.065*103)16231hfpPr60*50Lh>Lh′=15000故軸承滿足設(shè)計(jì)要求。使用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)電子版V3.0常用設(shè)計(jì)計(jì)算程序中轉(zhuǎn)動(dòng)軸承設(shè)計(jì)，盤問結(jié)果以下：轉(zhuǎn)動(dòng)軸承設(shè)計(jì)報(bào)告一、設(shè)計(jì)信息48設(shè)計(jì)者Name=李曉瑞設(shè)計(jì)單位Comp=中國(guó)礦業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)日期Date=2007-5-