機(jī)電鉆削加工控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

/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）題目鉆削加工電氣限制系統(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)老師田林紅目錄緒論3第一章課程設(shè)計(jì)要求41.1設(shè)計(jì)要求41.2課題要求2其次章課程設(shè)計(jì)內(nèi)容42.1鉆削加工的流程52.2繼電器限制的電器原理72.3繼電器限制的電器原理圖72.4電器原理圖的符號(hào)意義82.5電磁閥的選擇92.6電器限制系統(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)113.1限位開關(guān)SQ1的設(shè)計(jì)113.2限位開關(guān)SQ2的設(shè)計(jì)123.3限位開關(guān)SQ3的設(shè)計(jì)123.4.滾珠絲杠的介紹、選擇及計(jì)算說明123.5步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選用163.6蝸桿和滾珠絲杠協(xié)作193.7鉆削深度計(jì)算20第四章調(diào)試及留意事項(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)是高校生在完成《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)生通過課程設(shè)計(jì),對(duì)所學(xué)課程理論學(xué)問進(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,通過調(diào)研,設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)電限制方面的課題,受到從理論到實(shí)踐應(yīng)用的綜合訓(xùn)練，培育學(xué)生獨(dú)立運(yùn)用所學(xué)理論解決具體問題的實(shí)力,具體有以下幾點(diǎn)：

1、通過檢索查閱運(yùn)用有關(guān)手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)及參考資料，培育起學(xué)生檢索查閱資料、運(yùn)用資料的方法和實(shí)力。

2、通過回顧查閱課程理論學(xué)問、運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)課,專業(yè)技術(shù)課和專業(yè)課學(xué)問，培育學(xué)生依據(jù)實(shí)際問題正確設(shè)計(jì)總體方案,分析具體問題、進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的實(shí)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)潔，加工精度相對(duì)較低，可鉆通孔、盲孔，更換特別刀具，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。廣泛用于小型修理工廠。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，特別鉆床：只用于特別零件的加工。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)生學(xué)問的綜合運(yùn)用和學(xué)生的動(dòng)手實(shí)力的培育及機(jī)電類及機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)的實(shí)力。因此設(shè)計(jì)內(nèi)容的選擇很重要。基于鉆削加工電氣限制系統(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)探討意義。第一章課程設(shè)計(jì)要求及內(nèi)容1.1設(shè)計(jì)要求用繼電器限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。為確保其牢靠夾緊，延時(shí)10秒鐘，限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，鉆頭起先慢進(jìn)，起先鉆削。達(dá)到預(yù)定深度，限位開關(guān)SQ2動(dòng)作，鉆頭快速退回?；貋碓嘉恢茫尬婚_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）畫出加工過程流程圖2）畫出繼電器限制的電器原理圖3）完成加工程序設(shè)計(jì)。4）整理設(shè)計(jì)說明書，答辯。其次章課程設(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。為確保其牢靠夾緊，延時(shí)10秒鐘，限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，鉆頭起先慢進(jìn)，起先鉆削。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加工過程流程圖2.2繼電器的限制原理1）過程如下：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，噴油限制繼電器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)，起先鉆削。步進(jìn)電機(jī)限制滾珠絲杠旋轉(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繼電器限制的電器原理圖1、限制原理圖的繪制留意事項(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)電路的限制，為了簡(jiǎn)化電路，可設(shè)置該電路限制的幫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)立為了防止限制正反轉(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KM1KM3的線圈不能同時(shí)通電圖2.3繼電器限制的電氣原理圖2.4電器原理圖的符號(hào)意義SB1起動(dòng)SB2停止K1夾緊限制繼電器K2噴油限制繼電器K3進(jìn)給繼電器K4快退限制繼電器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夾緊限制接觸器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限制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器；并不限于液壓，氣動(dòng).電磁閥用于限制液壓流淌方向，工廠的機(jī)械裝置一般都由液壓鋼限制，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，通過限制閥體的移動(dòng)來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，然后通過油的壓力來推動(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).這樣通過限制電磁鐵的電流就限制了機(jī)械運(yùn)動(dòng).電磁閥包括（線圈、磁鐵、頂桿）。簡(jiǎn)潔來說就是當(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)和材料上的不同和原理上的區(qū)分又分為六個(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)，電磁力消逝，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)入口和出口壓差≤0.05Mpa，通電時(shí)，電磁力干脆把先導(dǎo)小閥和主閥關(guān)閉件依次向上提起，閥門打開。當(dāng)入口和出口壓差>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)亦能牢靠工作，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，上腔室壓力快速下降，在關(guān)閉件四周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，入口壓力通過旁通孔快速進(jìn)入上腔室在關(guān)閥件四周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，但必需滿足流體壓差條件3）電磁閥的選型依據(jù)：一、依據(jù)管道參數(shù)選擇電磁閥的：通徑規(guī)格(即DN)、接口方式1、依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管道內(nèi)徑尺寸或流量要求來確定通徑(DN)尺寸。2、接口方式，一般>DN50要選擇法蘭接口，≤DN50則可依據(jù)用戶須要自由選擇。二、依據(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：要選擇接受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)確定要區(qū)分開來。4、流體粘度：通常在50cSt以下可隨意選擇，若超過此值，則要選用高粘度電磁閥。三、依據(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)和其它通用閥門的含義是一樣的，是依據(jù)管道公稱壓力來定。2、工作壓力：假如工作壓力低則必需選用直動(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較為便利。五、依據(jù)持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)短來選擇：常閉、常開、或可持續(xù)通電1、當(dāng)電磁閥須要長(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、但是有些用于平安愛惜的工況，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電器限制系統(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的說明限位開關(guān)SQ1用于在鉆頭向工件快進(jìn)過程中推斷其之間距離，接受雙極霍爾開關(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=K·I·B/d.其中K為霍爾系數(shù)，I為薄片中通過的電流，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，它可便利的把磁輸入信號(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)用易操作和牢靠性的要求.霍爾開關(guān)的輸入端是以磁感應(yīng)強(qiáng)度B來表征的，當(dāng)B值達(dá)到確定的程度時(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).輸出端一般接受晶體管輸出，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)具有無觸電、低功耗、長(zhǎng)運(yùn)用壽命、響應(yīng)頻率高等特點(diǎn)，內(nèi)部接受環(huán)氧樹脂封灌成一體化，所以能在各類惡劣環(huán)境下牢靠的工作.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)元件起先作用，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限制鉆頭停止移動(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限制鉆頭快速退回.通過步進(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)定工件須要鉆削的深度值，通過計(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.滾珠絲杠的介紹、選擇及計(jì)算說明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)的志向的產(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)一步延長(zhǎng)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)械上最常運(yùn)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．和滑動(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和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。和過去的滑動(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)力為運(yùn)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(duì)溫度、濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的限制，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)力矩微小,不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)那樣的爬行現(xiàn)象,能保證明現(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),由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增加)。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)程和公程直徑)、支承方式等幾個(gè)方面的內(nèi)容。滾珠絲杠副的承載實(shí)力用額定動(dòng)載荷或額定靜載荷來表示,在加工中心的設(shè)計(jì)中一般按額定動(dòng)載荷來確定滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格,對(duì)瘦長(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干脆影響數(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)定絲杠的隨意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1/3～1/2,在最終精度驗(yàn)算中確定。1.2絲杠導(dǎo)程的確定絲杠導(dǎo)程的選擇一般依據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)快速進(jìn)給的最高速度為vmax、伺服電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速nmax及電機(jī)和絲杠的傳動(dòng)比i來確定。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)過運(yùn)轉(zhuǎn)一百萬次后,90%的絲杠副(螺紋表面或滾珠)不產(chǎn)生乏累剝傷(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)的狀況計(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)定運(yùn)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)算由于絲杠兩端接受止推軸承，故不須要穩(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)，限制技術(shù)以及電動(dòng)機(jī)本體的發(fā)展和變更，傳統(tǒng)的電機(jī)分類的間界面越來越模糊；步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)定義為：依據(jù)輸入的脈沖信號(hào)，每變更一次勵(lì)磁狀態(tài)就前進(jìn)確定角落，若不變更勵(lì)磁狀態(tài)則保持確定的狀態(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)限制的無刷式直流電動(dòng)機(jī)，也可看作是在確定頻率范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速和限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年頭后期，隨著永磁材料的發(fā)展，各種好用型的步進(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)起先于21世紀(jì)50年頭后期，其發(fā)展過程大致閱歷了四個(gè)階段：第一階段從50年頭后期到60年頭后期主要是高等院校和科研機(jī)構(gòu)開發(fā)并運(yùn)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；其次階段，70年頭初期反映在步進(jìn)電機(jī)的生產(chǎn)和探討發(fā)展到了一個(gè)水平；第三階段，70年頭中期至80年頭后期新產(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年頭已被淘汰；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)限制器及步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器.其特點(diǎn)如下：用數(shù)字信號(hào)干脆進(jìn)行開環(huán)限制，整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)潔廉價(jià).位移和輸入脈沖數(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)潔又具有確定精度的開環(huán)限制系統(tǒng)，也可在要求更高組成閉環(huán)限制系統(tǒng).無刷，電動(dòng)機(jī)本體部件少，牢靠性高.抑郁啟動(dòng)正反轉(zhuǎn)和變速停止，影響性好.平滑性好，步距角選擇范圍大，停止時(shí)可有自鎖實(shí)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)載的最小辨別率（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。干脆起動(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。一般狀況下，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（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，推斷電機(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)：⑴．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.⑵．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，依據(jù)能量守恒原理，電機(jī)所做的功和負(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）；——和重量方向一樣的作用在移動(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)力矩取平安系數(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)⑶、步進(jìn)電機(jī)的最高工作頻率查表選用45BF005-Ⅱ型步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)的有關(guān)參數(shù)見表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)距相數(shù)電壓電流外徑長(zhǎng)度軸徑45BF005-Ⅱ1.519.630003272.5455843.6蝸桿和滾珠絲杠協(xié)作一般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.滾珠絲杠和蝸桿聯(lián)接，蝸桿一頭安裝鉆頭。取蝸桿頭數(shù)Z1=1，取滾珠絲杠直徑和蝸桿直徑比例為10：1，即滾珠絲杠每轉(zhuǎn)動(dòng)1圈，蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)10圈。蝸桿的材料和選擇如下所述：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限制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)向以及轉(zhuǎn)速.4.調(diào)試及留意事項(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堅(jiān)實(shí)，有無遺漏線頭，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)和油量的潤(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)按鈕和功能是否正常。檢查繼電器、中間繼電器、接觸器是否完好。

2）留意事項(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，假如系統(tǒng)原來的溝通接觸器的線圈是380V的應(yīng)將線圈換成220V的繼電器輸出模塊不能干脆驅(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)，必需停機(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50~100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）加工過程示例：比如須要加工一發(fā)動(dòng)機(jī)箱體，端面箱蓋用螺紋和箱體連接。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，噴油限制繼電器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K