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下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或1304139763下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763山东理工大学毕业设计（论文）题 目：实验型两轴数控系统的设计学 院 ： 机 械 工 程 学 院 专 业 ： 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化学 生 姓 名 ： 王 婧 指 导 教 师 ： 张 海 云 下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或1304139763下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763毕 业 设 计 （ 论 文 ） 时 间 ： 2006 年 4 月 3 日 6 月 12 日 共 11 周摘 要论 文 介 绍 了 两 轴 实 验 型 数 控 系 统 的 设 计 。 通 过 对 各 种 实 验 型 设 备 的 调 研 ，了 解 到 现 阶 段 我 国 用 于 实 验 型 设 备 的 数 控 系 统 设 备 的 台 套 种 类 、 数 量 与 学 生规 模 反 差 较 大 的 现 况 ， 设 备 落 后 ， 加 之 由 于 各 种 客 观 和 主 观 的 原 因 ， 全 国大 专 院 校 机 电 类 学 生 工 程 实 践 能 力 普 遍 较 差 ， 其 动 手 能 力 与 理 论 更 是 难 结 合在 一 起 ， 严 重 影 响 到 实 训 、 培 训 效 果 。主 要 成 果 是 ： 本 设 计 对 已 有 的 设 备 进 行 分 析 ， 结 合 实 际 教 学 要 求 ， 进行 各 零 部 件 的 设 计 计 算 ， 并 最 终 进 行 校 核 。 该 设 备 可 主 要 应 用 于 高 校 及 职 业技 术 学 校 中 相 关 专 业 的 数 控 教 学 ， 它 具 有 体 积 小 、 价 格 低 、 功 能 完 善 、 安 全系 数 高 、 性 能 优 越 等 系 列 优 点 ； 在 设 计 过 程 中 ， 同 时 进 行 了 电 器 方 面 的改 进 ， 主 要 应 用 PLC 进 行 控 制 ， 引 入 了 数 控 部 分 ， 采 用 步 进 电 动 机 ， 齿 轮 变速 机 构 ， 安 装 了 变 频 器 、 步 进 驱 动 器 等 设 备 。 通 过 弱 电 控 制 强 电 ， 计 算 机 数字 化 控 制 电 路 ， 并 成 功 地 实 现 了 工 作 要 求 ， 使 其 具 有 能 控 制 各 进 给 方 向 电 动机 启 停 、 正 反 转 、 变 频 调 速 、 两 轴 联 动 等 功 能 。 在 机 械 部 分 设 计 过 程 中 ， 尽量 考 虑 节 约 成 本 和 可 互 换 性 ， 在 保 证 X、 Y 进 给 选 用 相 同 的 步 进 电 机 、 滚 珠丝 杠 等 零 部 件 。关键词：数控铣床，两坐标，实验型下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或1304139763下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763AbstractThis paper introduces the two coordinate Numerical control milling machine tool design. Study on the Numerical control milling machine tool of the excited states, Know that the total situation is, a interplanting of the numerical control equipment, quantity and students scale have relatively large contrast. The machine that used can not catch up with the need, As well as other course, Students few can move the cell-phone independently , influence training in fact , result of training seriously.The main results is:First , by doing ansys of the machine excited, connecting to the requires in the study. Do the design of some parts and recheck again. Teaching person who test miniature numerical control milling machine apply university and vocational technical school numerical control teaching and numerical control of workers of relevant speciality train mainly. It has small , the price is low , high , such serial advantages as performance is superior of safety coefficient with perfect function.Second, In the numerical control transformation process, also do the electronic machines transformation and the research, the machine mainly controlled by the PLC, increases the primary device, to the machine part, the electricity has partially carried on the optimized design, introduced the numerical control to be partial, uses step-by-steps the electric motor, the gear changing organization, VFO and the step motor driver and so on. the weak electricity controlled the strong electricity, the computer numerical control electric circuit, successfully has realized the modification requirement, enable it to have the act, rotate one side and other side, the speed changed by VOF, and so on the function. In the machine part design process, Also consider the money and retransferability, make the same the step motor and the ball screw shaft and some other parts.下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或1304139763下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763Key words: Numerical control milling machine, miniature, two coordinate.第 一 章 目 录摘 要 . IABSTRACT（英文摘要） . II目 录 . III第一章 引 言 . 11.1 课题的背景 . 11.2 课题的意义 . 2第二章 两轴实验型数控系统的总体设计 . 32.1 数控系统总体方案的设计 . 32.2 两轴实验型数控系统的方案拟定 . 32.3 方案的比较与选择 . 42.4 两轴实验型数控系统的方案拟定 . 4第三章 机械部件的计算和选择 . 53.1 切削力的计算 . 53.2 机械构件的选择 . 83.2.1 电动机的选择 . 83.2.2 丝杠的选择 . 123.2.3 轴承的选择 . 173.2.4 导轨的选择 . 183.2.5 联轴器的选择 . 213.2.6 传动装置的选择 . 213.3 Y 轴进给系统设计实例 . 26第四章 虚拟样机的制作 . 274.1 微型数控铣床部分零件图 . 274.1.1 减速箱齿轮 . 27下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或1304139763下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 13041397634.1.2 工作台 . 284.1.3 滚珠丝杠 . 284.1.4 套筒式联轴器 . 294.1.5 横 梁 . 294.1.6 滚 动 轴 承 . 304.1.7 轴 . 304.2 两轴实验型数控系统总装配图 . 31第五章 控制系统 . 325.1 步进电机驱动器的选择 . 325.2 变频器的选择 . 355.2.1 外部结构 . 365.2.2 运行方式 . 375.3 定位模块的选择 .37 5.4 其他辅助电路的选择. . 385.4.1 越程报警电路 . 385.4.2 掉电保护电路 . 38结论 . 41致 谢 及 声 明 . 42参 考 文 献 . 43买文档送全套图纸 扣扣 414951605下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或1304139763下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763第二章 引 言1.1 课题的背景我 国 机 床 的 消 费 量 在 全 世 界 仅 次 于 美 国 和 日 本 ， 居 第 三 位 。 我 国 机NC床 工 业 已 基 本 形 成 门 类 较 齐 全 的 生 产 科 研 体 系 ， 数 控 机 床 是 现 代 基 础 机 械 代表 产 品 。 机 床 是 机 床 制 造 技 术 、 微 电 子 和 计 算 机 技 术 三 者 相 结 合 的 产 物 。机 床 的 性 能 水 平 主 要 取 决 与 系 统 的 先 进 性 。 近 年 来 ， 随 着 国 外 高 档NC机 床 产 品 的 进 口 和 国 外 技 术 的 引 进 ， 我 国 的 机 床 生 产 取 得 了 长NC足 的 进 步 。进 入 21 世 纪 ,我 国 机 床 制 造 业 既 面 临 着 提 升 机 械 制 造 业 水 平 的 需 求 而引 发 的 制 造 装 备 发 展 的 良 机 ,也 遭 遇 到 加 入 后 激 烈 的 市 场 竞 争 的 压 力 。WTO从 技 术 层 面 上 来 讲 ,加 速 推 进 数 控 技 术 将 是 解 决 机 床 制 造 业 持 续 发 展 的 一 个关 键 。数 控 机 床 及 由 数 控 机 床 组 成 的 制 造 系 统 是 改 造 传 统 产 业 、 构 建 数 字 化 企业 的 重 要 基 础 装 备 ， 它 的 发 展 一 直 备 受 人 们 关 注 。 数 控 机 床 以 其 卓 越 的 柔 性下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或1304139763下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763自 动 化 的 性 能 、 优 异 而 稳 定 的 精 度 、 敏 捷 而 多 样 化 的 功 能 引 起 世 人 瞩 目 ，它 开 创 了 机 械 产 品 向 机 电 一 体 化 发 展 的 先 河 ， 因 此 数 控 技 术 成 为 先 进 制 造 技术 中 的 一 项 核 心 技 术 。 另 一 方 面 ， 通 过 持 续 的 研 究 ， 信 息 技 术 的 深 化 应 用 促进 了 数 控 机 床 的 进 一 步 提 升 。在 发 达 国 家 ， 数 控 机 床 已 经 大 量 普 遍 使 用 。 我 国 制 造 业 机 床 数 控 化 率 不到 ， 而 且 ， 对 现 有 的 为 数 不 多 的 数 控 机 床 也 未 能 充 分 利 用 。 原 因 是 多 方02面 的 ， 数 控 人 才 的 匮 乏 是 其 主 要 原 因 之 一 。 尤 其 迫 切 需 要 大 量 的 从 研 究 开 发到 使 用 维 修 的 各 个 层 次 的 技 术 人 才 。我 国 经 济 快 速 发 展 。 逐 步 成 为 世 界 制 造 中 心 进 入 新 的 世 纪 以 后 ， 随着 我 国 综 合 国 力 的 进 一 步 增 强 和 加 人 世 界 贸 易 组 织 ， 我 国 经 济 全 面WTO与 国 际 接 轨 ， 并 正 在 成 为 全 球 制 造 业 的 中 心 ， 大 批 跨 国 企 业 抢 滩 登 陆 在 国 内高 起 点 设 厂 、 将 生 产 加 工 向 中 国 转 移 ； 国 内 制 造 企 业 更 是 背 水 一 战 。 大 举 通过 信 息 化 、 广 泛 应 用 现 代 制 造 技 术 积 极 参 与 国 际 竞 争 ， 我 国 制 造 业 进 入 了 一个 空 前 蓬 勃 发 展 的 新 时 期 ， 这 必 然 对 掌 握 现 代 信 息 化 制 造 技 术 的 技 术 人 才 、特 别 是 对 大 量 的 一 线 技 术 工 人 形 成 了 巨 大 需 求 。近 年 来 ， 由 于 受 数 控 人 才 需 求 的 拉 动 ， 各 校 均 建 有 不 同 规 模 的 数 控 实 训基 地 ， 有 的 是 规 模 大 、 设 备 种 类 多 的 实 训 中 有 的 是 设 备 种 类 和 数 量 相 对 较 少的 实 验 室 。 有 的 学 校 实 训 基 地 以 普 通 加 工 设 备 配 进 口 数 控 系 统 为 主 有 的 学校 以 教 学 型 数 控 设 备 为 主 。 总 的 情 况 是 ， 数 控 设 备 的 台 套 种 类 ， 数 量 与 学 生规 模 反 差 较 大 。 用 于 教 学 实 验 的 设 备 更 是 落 后 ， 加 之 由 于 各 种 客 观 和 主 观的 原 因 ， 全 国 大 专 院 校 机 电 类 学 生 工 程 实 践 能 力 普 遍 较 差 ， 其 学 习 和 研 究 工作 偏 向 计 算 机 化 、 软 件 化 ， 动 手 能 力 与 理 论 更 是 难 结 合 在 一 起 。 严 重 影响 实 训 、 培 训 效 果 。1.2 课题的意义通 过 对 实 验 型 两 轴 数 控 系 统 的 设 计 ， 要 求 学 生 能 够 综 合 运 用 所 学 过 的 数控 技 术 、 微 机 原 理 与 接 口 技 术 、 软 件 程 序 设 计 、 工 艺 等 知 识 ， 掌 握 数 控 机 床机 械 结 构 设 计 计 算 及 控 制 系 统 的 设 计 开 发 过 程 。 重 点 掌 握 步 进 电 机 驱 动 、 控下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或1304139763下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763制 系 统 的 设 计 开 发 过 程 ， 机 床 工 作 台 及 其 相 应 的 夹 具 及 机 床 配 件 设 计 。 为 毕业 后 从 事 机 械 电 子 设 备 的 研 制 和 使 用 打 下 良 好 的 基 础 。第三章 两轴实验型数控系统的总体设计2.1 数控系统总 体 方 案 的 设 计主要包括以下几个方面：（ 1） 运动功能设计。 包 括 确 定 机 床 所 需 运 动 的 个 数 、 形 式 （ 直 线 运 动 、回 转 运 动 ） 、 功 能 （ 主 运 动 、 进 给 运 动 、 其 他 运 动 ） 及 排 列 顺 序 ， 最 后 画 出机 床 的 运 动 功 能 图 。（ 2） 基本参数设计。 包 括 尺 寸 参 数 、 运 动 参 数 和 动 力 参 数 设 计 。（ 3） 传动系统设计。 包 括 传 动 方 式 、 传 动 原 理 图 及 传 动 系 统 图 设 计 。（ 4） 总体结构布局设计。 包 括 运 动 功 能 分 配 、 总 体 布 局 机 构 形 式 及 总体 结 构 方 案 图 设 计 。（ 5） 控制系统设计。 包 括 控 制 方 式 及 控 制 原 理 、 控 制 系 统 图 设 计 。根据前面所提到的数控机床应满足的基本要求就可以进行总体设计。 在 各项 基 本 要 求 中 以 工 艺 要 求 最 为 重 要 。 由 工 艺 要 求 决 定 机 床 所 需 要 的 运 动 。 完成 每 个 运 动 又 有 相 应 的 功 能 部 件 。 这 就 可 以 确 定 各 部 件 的 相 对 运 动 和 相 对 位下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或1304139763下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763置 关 系 。 机 床 的 总 体 布 局 也 就 可 以 大 体 确 定 下 来 。因 此 ， 总 体 方 案 设 计 是 一 项 全 局 性 的 设 计 工 作 ， 直 接 影 响 机 床 产 品 的 结构 、 性 能 、 工 艺 和 成 本 ， 关 系 到 产 品 的 技 术 水 平 和 市 场 竞 争 能 力 。2.2 两 轴 实 验 型 数 控 系 统 的 方 案 拟 定对 教 学 试 验 型 微 型 数 控 铣 床 的 设 计 ， 一 方 面 ， 要 求 其 功 能 完 善 、 结 构 开放 ， 具 有 与 一 般 生 产 型 数 控 铣 床 一 样 的 工 作 原 理 和 工 作 性 能 ； 另 一 方 面 ， 要求 其 体 积 小 、 价 格 低 ， 有 利 于 此 类 铣 床 的 普 及 推 广 。 所 以 本 课 题 的 设 计 主 要是 两 个 方 面 ： 其 一 ： 机 械 结 构 的 设 计 ； 其 二 ： 控 制 系 统 的 设 计 。 这 里 有 两个 方 案 ：方 案 一 、 采 用 减 速 箱 ， 并 对 滚 珠 丝 杠 进 行 两 端 支 撑 ；减 速 箱 采 用 圆 注 齿 轮 变 速 ， 这 种 方 案 可 以 通 过 增 加 减 速 箱 ， 达 到 ： 1.增 大 转 动 扭 矩 ； 2.提 高 脉 冲 当 量 ； 3.匹 配 惯 量 。 对 滚 珠 丝 杠 进 行 两 端 支 撑 ，可 以 尽 量 减 少 由 于 一 端 支 撑 ， 可 能 产 生 的 弯 曲 ， 减 少 误 差 ， 提 高 精 度 。方 案 二 、 直 接 采 用 套 筒 式 联 轴 器 连 接 步 进 电 动 机 和 滚 珠 丝 杠 ， 对 滚 珠 丝杠 进 行 一 端 支 撑 。该 设 计 结 构 简 单 。2. 方 案 的 比 较 与 选 择方 案 一 、 由 于 切 削 石 蜡 、 塑 料 等 材 料 ， 根 据 计 算 切 削 力 较 小 ， 选 用 步 进电 机 ， 脉 冲 当 量 为 2mm/min， 采 用 减 速 向 变 速 ， 传 动 比 选 用 1.25， 通 过 计算 可 以 提 高 脉 冲 当 量 为 1.02mm/min。 对 滚 珠 丝 杠 采 用 两 端 支 撑 ， 可 以 提 高滚 珠 丝 杠 的 刚 度 ， 提 高 滚 珠 丝 杠 寿 命 。方 案 二 、 直 接 采 用 套 同 式 联 轴 器 联 接 电 动 机 轴 和 滚 珠 丝 杠 ， 精 度 不 高 ，电 机 功 率 太 小 ， 直 接 带 动 滚 珠 丝 杠 在 长 时 间 工 作 时 ， 对 步 进 电 机 损 耗 较 大 。采 用 一 端 支 撑 ， 会 导 致 滚 珠 丝 杠 产 生 挠 度 ， 影 响 滚 珠 丝 杠 的 刚 度 ， 从 而 影 响其 寿 命 。根 据 实 际 工 作 要 求 ， 考 虑 其 工 作 寿 命 ， 最 终 选 择 地 一 种 方 案 ： 采 用 减 速下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或1304139763下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763箱 ， 并 对 滚 珠 丝 杠 采 用 两 端 支 撑 。2.4 两 轴 实 验 型 数 控 系 统 的 方 案 拟 定教 学 试 验 型 微 型 数 控 铣 床 的 总 体 长 为 300mm， 宽 为 180mm， 高 为400mm， 工 作 台 宽 度 180mm， 长 180mm。 可 以 实 现 X 轴 、 Y 轴 和 Z 轴 三 坐 标联 动 。 X 轴 、 Y 轴 的 进 给 是 通 过 电 机 带 动 丝 杠 ， 丝 杠 又 与 螺 母 传 动 来 实 现 。电 机 与 丝 杠 的 连 接 可 以 通 过 销 钉 来 达 到 。 在 传 动 过 程 中 电 机 带 动 丝 杠 做 旋 转运 动 ， 螺 母 沿 导 轨 做 水 平 移 动 ， 从 而 带 动 工 作 台 运 动 。 Z 轴 的 进 给 也 是 通过 电 机 带 动 丝 杠 ， 丝 杠 又 与 Z 轴 螺 母 传 动 来 实 现 。 主 轴 套 与 Z 轴 螺 母 相 连 ，在 传 动 过 程 中 电 机 带 动 丝 杠 做 旋 转 运 动 ， 螺 母 沿 导 轨 做 上 下 移 动 ， 从 而 带 动主 轴 做 上 下 运 动 。控 制 系 统 部 分 ： 通 过 采 用 三 菱 公 司 的 FX2N系 列 单 片 微 机 构 成 的 控 制 系统 来 实 现 对 步 进 电 机 的 启 停 、 正 反 转 、 两 轴 联 动 和 变 频 调 速 的 控 制 ， 从 而 实现 加 工 过 程 的 自 动 控 制 。 其 中 重 点 是 确 定 硬 件 电 路 的 总 体 方 案 和 软 件 设 计 ，主 要 有 ： 存 储 器 扩 展 电 路 设 计 ， 输 入 输 出 接 口 电 路 设 计 ， 步 进 电 机 接 口 和 驱动 电 路 （ 光 电 隔 离 电 路 ， 功 率 放 大 电 路 ） ， 其 他 辅 助 电 路 （ 时 钟 电 路 ， 复 位电 路 ， 越 界 报 警 电 路 ， 掉 电 保 护 电 路 等 等 ） ， 流 程 图 的 绘 制 和 程 序 的 书 写 。由 此 ， 可 以 大 体 画 出 整 体 结 构 的 系 统 方 案 图 图 1：MCS-51 接口电路驱动电路键盘输入传动机构下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或1304139763下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图 1 总体框图第四章 第 三 章 机械部件的计算和选择3.1 切削力的计算该实验型数控实训设备， 主 要 用 来 模 拟 加 工 ， 工 件 材 料 是 石 蜡 或 塑 料 ，X、 Y 向 形 成 均 为 200mm， 根 据 查 阅 机 床 设 计 手 册 ， 因 没 有 石 蜡 和 塑料 的 铣 削 公 式 ， 所 以 在 查 阅 手 册 时 ， 以 图 表 中 最 软 的 材 料 为 依 据 进 行 参 数 的选 择 。Z 轴 铣 削 工 作 时 铣 削 力 的 计 算 ：现以刀具材料为高速钢，工作材料为碳钢进行计算。1. 最大铣削直径 d =10mm.最小直径 d =4mmmaxmin由实用机床手册P =F V/60000ZF =642a a a d ZKZp0.72r.86W0.FK =K K KMRFZ其中 K =（ /0.638） =0.982 d =400(10-4)X(1590-397)=2b0.30高速钢铣刀 r =15 ,前角系数 K =0.920RFZ主偏角 k =75 K =1.0 a =8mm a =0.080.05mm/ZFZWr数据显示 工作台下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或1304139763下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763取 a =0.05mm/Z a =4mmrp齿数 Z=4 d =6mm0F =64240.05 8 6 40.903=2773NZ.720.0.8V=d n/1000=3.142400/1000=2.520pm= F V/60000=27732.512/60000=0.17KWZ选电动机时按铣削计算。3.选主电动机时：因为铣削最大的切削力为：F =64240.05 8 10 40.903=832.03NZ0.72.60.86V=101590/1000=49.9m/sp = F V/60000=832.0349.9/60000=0.69KWmZp = p /0.88=0.69/0.88=0.79KW所以选电动机为 p =1.1KW 型号：Y90S 4 型m2. X、Y 轴铣削工作时铣削力的计算其中主转动中主轴功率 N =0.79KW.则 =0.79/1.1=0.718主电动机的额定功率 N =1.1KW。铣削力同样遇刀具材料、被铣削工件的材机料、切削量等因素有关，现以刀具材料为高速钢，共建材料为碳钢进行计算。主转动功率包括切削功率 N ，空载功率 N ，附加功率 N 三部分，即：00mmcN= N + N + N ，一般轻载高速的中、小型机床中，N =0.5N/(2-)N ，故0mc 0c总功率为：N= N +0.5 N +（1-）N ，N =0.5N/(2-)，再进给传动中切削0c功率：N =K0.5N/(2- )，N =0.850.51.1/(2-0.718)=0.36KWct ct切削时主轴上的扭短为：M =974000 N /nnct下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或1304139763下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763则主轴上最大扭矩为： M =9740000.36/397=883（ NCM）maxn铣刀的最大直径为：10mm。主切削力 F =883/1=880N。铣削加工时主切削力 Fc与铣削进给抗力 F 之间的值由 机床设计手册查得 F / F =1.01.2，取 F / c s scsF =1.2。则 F =1.2 F =1059.6N，垂直部分力 F 的币值为 0.750.8，取 F / Fcsc c z=0.8，F =0.8 F =706.4N。czc3.2 机械构件的选择3.2.1 电动机的选择应用中的注意点步进电机应用于低速场合-每分钟转速不超过 1000 转，（0.9 度时6666PPS)，最好在 1000-3000PPS(0.9 度）间使用，可通过减速装置使其在此间工作，此时电机工作效率高，噪音低。步进电机最好不使用整步状态，整步状态时振动大。由于历史原因，只有标称为 12V 电压的电机使用 12V 外，其他电机的电压值不是驱动电压伏值 ，可根据驱动器选择驱动电压（建议：57BYG 采用直流 24V-36V， 86BYG 采用直流 50V,110BYG 采用高于直流 80V），当然 12 伏的电压除 12V 恒压驱动外也可以采用其他驱动电源， 不过要考虑温升。转动惯量大的负载应选择大机座号电机。电机在较高速或大惯量负载时，一般不在工作速度起动，而采用逐渐升频提速，一电机不失步，二可以减少噪音同时可以提高停止的定位精度。高精度时，应通过机械减速、提高电机速度,或采用高细分数的驱动器来解决，也可以采用 5 相电机，不过其整个系统的价格较贵，生产厂家少。电机不应在振动区内工作，如若必须可通过改变电压、电流或加一些阻尼的解决。下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或1304139763下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763电机在 600PPS（0.9 度）以下工作，应采用小电流、大电感、低电压来驱动。应遵循先选电机后选驱动的原则。（2）步进电机的选择步进电机有步距角（涉及到相数）、静转矩、及电流三大要素组成。一旦三大要素确定，步进电机的型号便确定下来了。步距角的选择电机的步距角取决于负载精度的要求，将负载的最小分辨率（当量）换算到电机轴上，每个当量电机应走多少角度（包括减速）。电机的步距角应等于或小于此角度。目前市场上步进电机的步距角一般有 0.36 度/0.72 度（五相电机）、0.9 度/1.8 度（二、四相电机）、1.5 度/3 度 （三相电机）等。选用 1.5度。静力矩的选择步进电机的动态力矩一下子很难确定，我们往往先确定电机的静力矩。静力矩选择的依据是电机工作的负载，而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。直接起动时（一般由低速）时二种负载均要考虑，加速起动时主要考虑惯性负载，恒速运行进只要考虑摩擦负载。一般情况下，静力矩应为摩擦负载的 2-3 倍内好，静力矩一旦选定，电机的机座及长度便能确定下来。电流的选择静力矩一样的电机，由于电流参数不同，其运行特性差别很大，可依据矩频特性曲线图，判断电机的电流（参考驱动电源、及驱动电压）综上所述选择电机一般应遵循步骤如图 2 所示：下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或1304139763下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图 2 选择电机的步骤 力矩与功率换算步进电机一般在较大范围内调速使用、其功率是变化的，一般只用力矩来衡量，力矩与功率换算如下：P= M=2 n/60P=2nM/60其中 P 为功率，单位为瓦； 为每秒角速度，单位为弧度；n 为每分钟转速；M 为力矩，单位为牛顿米。P=2fM/400(半步工作)其中 f 为每秒脉冲数（简称 PPS）。（3）混合式步进电机控制系统优缺点混合式步进电机控制系统的优点正是由混合式步进电机特殊的结构所带来的，简而言之它具有稳定可靠、性能好、运行平稳等优点，以和最具有可比性下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或1304139763下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763的反应式步进电机系统相比为例。首先，混合式步进电机系统可靠性和稳定性较高，由于驱动器是系统中可靠性最薄弱的一个部分，所以系统可靠性和稳定性主要是由驱动器的可靠性来决定的。混合式电机转子上有永磁体，部分磁场已由转子上的磁钢产生，所以混合式电机绕组电流可以设计得比较小，而反应式电机磁场完全由绕组电流产生，故欲和混合式电机产生相同的转矩，在电机体积相差不太大的情况下，反应式电机所需电流就要大得多。在当前电力电子器件水平限制下，混合式电机的驱动器就比反应式电机的驱动器要可靠得多，同时由于大的绕组电流，反应式电机本体的发热情况也要严重的多。实际上，为产生相同的转矩，反应式电机不仅线圈电流大，而且定子线圈匝数多，电机体积大，绕组电感也大。由于绕组电感大，反应式驱动器必须要以高压驱动才会有比较好的高频性能，但这样驱动器的可靠性会明显变差；如果反应式驱动器取和混合式驱动器一样的驱动电压时，电机的高频转矩明显要小，这也是反应式电机系统性能比混合式电机系统差的一个重要原因。混合式步进电机一般步距角 较小，再加上混合式步进电机共振区不明显，振荡较小，在控制步进电机升降频规律一致的情况下，运行要比反应式步进电机稳定。混合式步进电机系统的缺点在于混合式步进电机的制造比较复杂，电机的成本相对较高；其次是虽然混合式步进电机共振区不明显，振荡较小，但依然影响性能。脉冲当量应根据系统精度要求来确定，一般取为 0.010.02mm。如取得太大，无法满足系统精度要求，如取得太小，或者机械系统难以实现，或者对其精度和动态性能提出过高要求，使经济性降低。所以根据数控钻铣床的精度要求，步进电动机脉冲当量： =0.02/Step，步角距 =1.8 / Step。由于无减p b0速装置，所以由 = /360 P 可知，滚珠丝杠螺距，即基本导程pb0hP =4mm。一般来讲，反应式步进电机步距角较小，运行频率高，价格较低，h但功耗较大，永磁式步进电机功耗较小，断电后仍有制动力矩，但步距角较大，启动和运行频率较低，混合式步进电机由上述两种电机的优点，但价格较高。下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或1304139763下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763考虑到该机床垂直进给方向需用自锁机构，所以选用具有自锁功能的混合式步进电机。（4） 计算选择1. 步进电机转轴上启动力矩的计算铣削时：F =26.1N, F =65.27NsZT =360.0126.1+0.03（300+65.27）/2 1.80.85=40.8 N.cmP根据以上计算可知，铣削时启动力矩远大于钻削启动力矩，为满足钻铣要求，以铣削时所需要求为宜。由手册可知：T /T =0.866，步进电机最大静转Pjm矩 T = T /0.866=40.8/0.866=47.1 N.cmjmP2. 确定步进电机最高工作频率f =1000v / ，v =0.025(m/s)axaxpmaxf =10000.025/0.02=1250(HZ)m根据以上参数，初选混合式步进电机。57BYGH6403 采用两相四拍的通电方式。相数，3；步距角，1.8 ；电流， 2.5A；静力矩,110Ncm；转动惯量，0280gcm 2引线数，4。接 线 图 图 3下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或1304139763下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 13041397633.2.2 丝杠的选择1.滚珠丝杠的特点滚珠丝杠螺母副（以下简称滚珠丝杠副）是一种新型的传动机构。具有螺旋槽的丝杠螺母间装有滚珠作为中间元件的传动机构为滚珠丝杠副。在数控机床的传动中，经常用于代替滑动丝杠，以提高传动精度。丝杠螺母副的特点：（1）用较小的扭矩转动丝杠（或螺母），可使螺母（或丝杠）获得较大的轴向牵引力。（2）可达到很大的降速比，使降速机构大为简化，传动链的以缩短。（3）能达到较高的传动精。用于进给机构时,还可兼作测量元件，通过刻度盘读出直线位移的尺寸，最小数值可达 0.0001mm。（4）传动效率高，摩擦损失小。滚珠丝杠的传动效率 =0.920.96,而一般的常规（滑动）丝杠螺母副的 =0.200.40。所以滚珠丝杠的传动效率比常规丝杠的传动效率提高了 34 倍。因此功率消耗只相当于常规丝杠螺母副的 。143（5）给予适当的预紧，可消除丝杠和螺母螺纹间隙，这样反向时就可以没有空程死区，反向定位精度高。与常规丝杠螺母副比较有较高的轴向精度。（6）运动平稳，无爬行现象，传动精度高。滚珠丝杠基本上是滚动摩擦，摩擦阻力小，摩擦阻力的大小几乎和运动速度完全无关，这样就可以保证运动的平稳性。由于滚珠丝杠基本上是滚动摩擦，与常规丝杠螺母副比较不宜出现爬行现象，故传动精度高。（7）有可逆性，由于滚珠丝杠副摩擦系数小，可以从旋转运动转换为直线运动，也可以由直线运动转换为旋转运动。丝杠和螺母都可以作为主动件，也可以作为从动件。（8）制造工艺复杂，滚珠丝杠和螺母等元件的加工精度要求较高，光洁度要求也高，故制造成本高。例如丝杠和螺母上的螺旋槽滚道，一般都要求磨削成型表面的。下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或1304139763下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763（9）不能自锁，特别是垂直丝杠，由于自重惯性力的关系，下降时当传动切断后，不能立刻停止运动，故常需要添加制动装置。在设计滚珠丝杠时，首先要确定其名义直径、螺距及滚珠直径等。确定滚珠丝杠的上述参数时，目前采用的方法是，在防止疲劳点蚀的基础上，即滚性丝杠在工作过程中受轴向负载时，在滚珠和滚道型面间使产生接触应力。在这种交变接触应力的作用下，经过一定的应力循环次数后，就要使滚珠或滚道型面产生疲劳剥伤，而使滚珠副丧失其工作性能，这是滚球丝杠副的主要破坏形式。在设计滚珠丝杠副时，必须保证在一定的轴向负载作用下，这种名义直径D 和螺距 t 的滚珠丝杠在回转一百万转后，在他的滚道上由于受滚珠的压力而不致有点蚀现象，这个负载的最大值称为这种滚珠丝杠能承受的最大动负载。2. 滚珠丝杠的选择计算(1) 动载荷 Cae 的计算Q= f f P 3Lnhmax其中 f 载荷系数取为 1.0，f 硬度系数取为 1.2，hP 最大的工作负载maxL使用寿命工作负载 P 是指数控机床工作时，实际作用在滚珠丝杠上的轴向压力，他的数据可用进给牵引力的实验公式计算：对于类似燕尾型寻轨的机床P =kP +f (P +2P +G)maxzyP X 方向的切削力P Y 方向的切削力yP z 方向的切削力下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或1304139763下载论文就送你全套 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763G移动部件的重量f 导轨上的摩擦系数k考虑颠复力矩影响的实验系数选用滚动导轨，在正常润滑情况下，对于类似燕尾型寻轨k=1.4 f =0.03由于铣削时所需切削力均大于钻削的切削力，故意下计算均按铣削设计。在铣削过程中，P =706.4N ，P =0， zxP =1059.6N ，G=300N yP =1.40+0.03(706.4+21059.6+300)=93.7Nmax而 L=60nT/10 6式中 n滚珠丝杠的转速（r/min）T使用寿命（小时）对于数控机床，n 一般取 1250 r/min，T 一般取 15000h，因为 L=60125015000/10 =11256Q= 1.01.293.7=1169N3125查表初步选用的型号为 N 系列 1604-3，3 列 Q=4612
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