【正文】 不僅含有數(shù)字元件，而且也含有模擬元件。這也就是說信號在系統(tǒng)的傳遞過程中一部分是連續(xù)的模擬信 號，一部分是離散的數(shù)字信號，數(shù)字信號與模擬 信號必須通過數(shù) 模（ D/A）或模 數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換才能進行傳遞，這就須要在系統(tǒng)中加上能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字信號與模擬信號相互轉(zhuǎn)換的接口裝置。綜上所述，比較模擬伺服系統(tǒng)與數(shù)字伺服系統(tǒng)，可以總結出以下特點： ① 在模擬控制伺服系統(tǒng)中，各處的信號都是連續(xù)的模擬信號；而數(shù)字伺服控制系統(tǒng)中，除了含有連續(xù)模擬信號外，還含有離散信號、數(shù)字信號等多種信號。因此，數(shù)字伺服控制系統(tǒng)是模擬信號和數(shù)字信號的混合控制系統(tǒng)。 ② 在模擬伺服控制系統(tǒng)中，控制規(guī)律是由運算放大器通過不同電路元件的連接實現(xiàn)的 ，控制規(guī)律越復雜，所需要的模擬電路往往越多，如果要修改控制規(guī)律，一般必須改變原有的電路結構；而在數(shù)字伺服控制系統(tǒng)中，控制規(guī)律是由數(shù)字控制器通過編寫算法程序?qū)崿F(xiàn)的，修改一個控制規(guī)律，只需要修改計算機控制器的算法程序，一般不用對硬件電路進行改動，而且由于計算機具有豐富的指令系統(tǒng)和很強的邏輯判斷能力，從而能夠?qū)崿F(xiàn)模擬電路不能實現(xiàn)的復雜控制規(guī)律，因此具有更好的靈活性與適應性。 ③ 在模擬伺服控制系統(tǒng)中，一般一個控制器占用一套控制設備，控制一個回路；而在數(shù)字伺服控制系統(tǒng)中，由于數(shù)字控制器具有高速運算能力，一個控制器可 以包含多個數(shù)字控制程序，可以采用分時控制的方式，同時控制多個回路。 ④ 采用數(shù)字方式進行伺服系統(tǒng)的控制，如分級數(shù)字控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡等，便于實現(xiàn)控制與管理的一體化，使得伺服控制系統(tǒng)的自動化水平進一步提高。 ⑤ 由于數(shù)字伺服控制系統(tǒng)需要同時處理數(shù)字信號與模擬信號，所以與模擬伺服控制系統(tǒng)相比，數(shù)字伺服控制電路需要額外的、能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字信號與模擬信號相互轉(zhuǎn)換的接口驅(qū)動電路，以保證信號的有效傳遞 。 數(shù)控橫向進給系統(tǒng)總體設計方案的擬定 1.（簡述數(shù)控伺服系統(tǒng)閉環(huán)控制方案中的閉環(huán)與半閉環(huán)控制 方案，然后選定控制方案）。 1） .數(shù)控機床按控制方式分類就包括開環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)三種。 ① .開環(huán)控制 (Open loop control system )指調(diào)節(jié)系統(tǒng)不接受反饋的控制，只控制輸出 ,不計后果的控制。又稱為無反饋控制系統(tǒng)，在數(shù)控機床中由步進電動機和步進電動機驅(qū)動線路組成。數(shù)控裝置根據(jù)輸入指令，經(jīng)過運算發(fā)出脈沖指令給步進電動機驅(qū)動線路，從而驅(qū)動工作臺移動一定距離，這種伺服系統(tǒng)比較簡單，工作穩(wěn)定，容易掌握使用，但精度和速度的提高受到限制。所以一般僅用于可以不考慮外界影響，或 慣性小，或精度要求不高的一些經(jīng)濟型數(shù)控機床。 ② .閉環(huán)控制（ closedloop control system）則是由信號正向通路和反饋通路構成閉合回路的自動控制系統(tǒng)，又稱反饋控制系統(tǒng)。在數(shù)控機床中由伺服電動機、比較線路、伺服放大線路、速度檢測器和安裝在工作臺上的位置檢測器組成。這種系統(tǒng)對工作臺實際位移量進行自動檢測并與指令值進行比較，用差值進行控制。這種系統(tǒng)定位精度高，但系統(tǒng)復雜，調(diào)試和維修困難，價格較貴，主要用于高精度和大型數(shù)控機床。 ③ .半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的工作原理和閉環(huán)伺服系統(tǒng)相似，只是位置檢測器不是 安裝在工作臺上，而是安裝在伺服電動機的軸上。這種伺服系統(tǒng)所能達以的精度、速度和動太特性優(yōu)于開環(huán)伺服系統(tǒng)，其復雜性和成本低于閉環(huán)伺系統(tǒng)，主要用于大多數(shù)中小型數(shù)控機床，且能滿足市場要求所以，目前應用最為廣泛。 2） .半閉環(huán)控制系統(tǒng)中一般采用直流伺服電動機、交流伺服電動機或液壓伺服馬達作為驅(qū)動元件。在負載較大的大型伺服系統(tǒng)中常采用液壓伺服馬達，而在中小型伺服系統(tǒng)中，則多數(shù)采用直流或交流伺服電動機。由于直流電動機具有優(yōu)良的靜、動態(tài)特性，并且易于控制，因而在 20世紀 90年代以前，一直是閉環(huán)系統(tǒng)中執(zhí)行元件的主流。但是因 為其內(nèi)部有機械換向裝置，存在電刷磨損問題，運行時電機的換向器也會出現(xiàn)運行火花，限制了直流電動機的轉(zhuǎn)速與輸出功率的提高，所以需要較多維護。因而，隨著微處理器技術和電力電子半導體技術的發(fā)展，交流伺服系統(tǒng)的性能有了很大提高，它不存在電刷磨損問題，維修也方便，因此隨著價錢的逐年降低它在數(shù)控機床中的應用也越來越廣泛。不過根據(jù)設計任務，由于 脈沖當量和定位精度并不是很高，空載最快移動速度也不算高，所以可以選用混合式步進電動機。以降低成本，提高性價比。 綜上所述，本次設計 考慮 采用交流 伺服電機半閉環(huán) 控制 系統(tǒng)。 2. 機床傳動 方式 的擬定 為了實現(xiàn)機床所要求的分辨率，采用 伺服 電機和絲杠直接相連 。為了保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性，盡量減小摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副。同時，為了提高傳動剛度和消除間隙，采用有預加負載荷的結構。 第三章 機床進給伺服系統(tǒng)機械部分設計計算 伺服系統(tǒng)機械部分設計計算內(nèi)容包括：確定系統(tǒng)的負載，確定系統(tǒng)脈沖當量，運動部件慣量計算，空載起動及切削力矩計算，確定伺服電機，繪制機械部分裝配圖及零件工作圖等?，F(xiàn)分述如下： 切削力的確 定 主切削力計算及技術參數(shù) 切削力的大小可用各種測力儀測得，也可用實驗得 出的近似公式計算： PZ PZXYZ PZP C t s k? () vPZ PZ PZ hPZPZk k k k k k??? 料 () P Z P ZXYZ P Z v P Z P Z P Z h P ZPZP C t s k k k k k??? 料 ( 公 斤 力 ) () 式中 PZC —— 系數(shù)。決定于工件材料和加工方法，在一定的切削條件（ v、 s、 t固定）下， PZC 為一 常數(shù)。 PZC 大表示工件材料的加工性差； PZC 小表示工件材料的加工性好。 k—— 總的修正系數(shù)。決定于工件材料、切削用量和刀具幾何形狀等。 vPZ PZ PZ hPZPZk k k k k??料 —— 分別為工件材料、切削速度、主偏角、前角、刀具磨損限度對 P的修正系數(shù)。 PZX 、 PZY —— 指數(shù)。一般情況下 PZX PZY 。這說明吃刀深度對切削力的影響要比走刀量對切削力的影響大。 下表所列為的系數(shù)、指數(shù)和修正系數(shù)。這些系數(shù)在下列條件下制定：刀片材料為硬質(zhì)合金，工件材料為碳素結構鋼， 275 /b? ? 公 斤 力 毫 米， 50 /v? 米 分 ， 45?? ， 10??? ，0?? ，后刀面磨損限度 ? 毫 米，切削時不用冷卻液，車削外圓。 它們的系數(shù)、指數(shù)和修正系數(shù)之值也各有不同，可從有關手冊中查得。 表 31 系 數(shù) 及 指 數(shù) 工件材料 PZC PZX PZY 結構鋼 167 修 正 系 數(shù) 工 件 材 料 b?? 40 50 50 60 60 70 70 80 80 90 90 100 PZk料 = 切 削 速 度 v= 50 100 200 300 400 500 vPZk = 主 偏 φ = 30176。 45176。 60176。 70176。 90176。 角 PZk? = 前 角 γ = +20176。 +10176。 0176。 10176。 20176。 PZk? = 后刀面磨損限度 h= hPZk = 切削力計算 切削功率是切削時在切削區(qū)內(nèi)消耗的功率。當切削速度為已知時，切削功率可用下式計算： 1 0 2 6 0 6 1 2 0ZZP v P vN kw???切 削 () 在校驗機床選用的電動機功率時應使 N N k??切 削 過電 機 () 式中 N電 機 —— 機床電動機名義功率（千瓦）； ? —— 機床效率（一般齒輪機床 ? = ）； k過 —— 電動機超載時容許的系數(shù)（一般 k過 =） [5][7]。 如表 31，取其中各參數(shù)的最大值進行估算： 取 PZC =167， PZX =， ? ， PZk料 =， P