【正文】 。電感式和電阻式屬于傳感器，激光、紅外及電容式屬于非接觸式傳感器。電容式傳感器在運動檢測過程中不發(fā)生摩擦阻力，最適于金屬板材和高速切割加工，而激光和紅外位移傳感器對加工材料的反射率很敏感，僅適用于一些特殊場合的切割加工(如強磁場、強干擾環(huán)境)。所以在選擇傳感器時，應注意檢測精度和對切割材料的適應性，同時安裝時還需要注意采取抗干擾措施。一般來說，普通數控數控十字工作臺Z軸拖動重量在5kg以上時，應采用重力平衡設施。而高性能數控數控十字工作臺的Z軸拖動重量在2kg以上就必須施加重力平衡設施，特別是在高速飛行光路設計中,這一點尤為重要。目前Z軸上的重力平衡設施使用較多的是采用氣缸托動方式(圖21)。該方式重量輕、體積小、易安裝，還可根據要求調整氣缸的平衡力。 第三章 滾珠絲杠傳動系統(tǒng)的設計計算（一） 根據機床的受力情況及結構尺寸，參照南京工藝裝備廠的產品系列，選用FFZD內循環(huán)墊片預緊螺母式滾珠絲桿，具體型號如下： X向： FFZD 25043/490500Y向： FFZD 25043/5001100（二） 因X向的滾珠絲桿比Y向的滾珠絲桿所受的負載大，現只計算X向絲桿的相關數據，Y向根據X向的結果相同選用即可滿足要求。（三） 具體計算如下。 滾珠絲杠副導程的確定軸向負荷計算公式： （）式中F—— 切削力，F=0W——工件重量加工作臺重量 W=2301NU——滾動導軌上的滾動摩擦系數（），取U=則根據式（）： = 2301=92N數控十字工作臺滾珠絲杠是在低速條件下工作的。故本處的 Go=（）， =。對照樣本參數,這里的Go非常小，選定導程為4的滾珠絲杠副。 滾珠絲杠副的傳動效率滾珠絲杠副的傳動效率為: （）式中ψ—滾珠絲杠的螺紋升角ρ＇—當量摩擦角 根據當量摩擦系數和當量摩擦角關系（見表31），前面已經定v=1m/s，材料選擇灰鑄鐵HRC≥45。 所以：ρ＇=4176。00′，tgρ＇= ；因為ψ=arctg（Ph/πd） （）式中:Ph—導程，4mmd——絲杠公稱直徑，25mm則根據式（）：ψ＝176。則根據式（）得：η＝。表31 當量摩擦系數f＇和當量摩擦角ρ＇齒圈材料錫 青 銅無錫青銅灰鑄鐵齒面硬度HRC≥45其它HRC≥45HRC≥45其它相對速度 υs m/sf＇ρ＇f＇ρ＇f＇ρ＇f＇ρ＇f＇ρ＇4581015246176。17′5176。09′4176。34′3176。43′3176。09′2176。35′2176。17′2176。00′1176。43′1176。36′1176。22′1176。16′1176。02′0176。55′0176。48′0176。45′6176。51′5176。43′5176。09′4176。17′3176。43′3176。09′2176。52′2176。35′2176。17′2176。00′1176。47′1176。40′1176。29′1176。22′1176。09′10176。12′7176。58′7176。24′5176。43′5176。09′4176。00′3176。43′3176。09′2176。52′2176。35′2176。17′2176。00′1176。43′10176。2′7176。58′7176。24′5176。43′5176。09′4176。00′3176。43′3176。09′10176。459176。057176。58′6176。51′5176。49′5176。09′4176。34′4176。00′第四章 直線滾動導軌的選型導軌主要分為滾動導軌和滑動導軌兩種， 直線滾動導軌在數控機床中有廣泛的應用。相對普通機床所用的滑動導軌而言，它有以下幾方面的優(yōu)點：①定位精度高直線滾動導軌可使摩擦系數減小到滑動導軌的1/50。由于動摩擦與靜摩擦系數相差很小，運動靈活，可使驅動扭矩減少90%，因此，可將機床定位精度設定到超微米級。②降低機床造價并大幅度節(jié)約電力采用直線滾動導軌的機床由于摩擦阻力小，特別適用于反復進行起動、停止的往復運動，可使所需的動力源及動力傳遞機構小型化，減輕了重量，使機床所需電力降低90%，具有大幅度節(jié)能的效果。③可提高機床的運動速度直線滾動導軌由于摩擦阻力小，因此發(fā)熱少，可實現機床的高速運動，提高機床的工作效率20～30%。④可長期維持機床的高精度對于滑動導軌面的流體潤滑，由于油膜的浮動，產生的運動精度的誤差是無法避免的。在絕大多數情況下，流體潤滑只限于邊界區(qū)域，由金屬接觸而產生的直接摩擦是無法避免的，在這種摩擦中，大量的能量以摩擦損耗被浪費掉了。與之相反，滾動接觸由于摩擦耗能小．滾動面的摩擦損耗也相應減少，故能使直線滾動導軌系統(tǒng)長期處于高精度狀態(tài)。同時，由于使用潤滑油也很少，大多數情況下只需脂潤滑就足夠了，這使得在機床的潤滑系統(tǒng)設計及使用維護方面都變的非常容易了。所以在結構上選用：開式直線滾動導軌。參照南京工藝裝備廠的產品系列。型號：選用GGB型四方向等載荷型滾動直線導軌副，如圖41。具體型號：X向選用GGB20BA2P，2 5004 Y向選用GGB20AB2P，2 11004 圖41 直線滾動導軌第五章 步進電機及其傳動機構的確定 步進電機的選用 脈沖當量和步距角已知脈沖當量為1μm/STEP，而步距角越小，則加工精度越高。（二倍細分）。 電機起動力矩： （）式中: M為滾珠絲杠所受總扭矩Ml為外部負載產生的摩擦扭矩，有: （）=92tg（+）=mM2為內部預緊所產生的摩擦扭矩，有： （）式中: K—預緊時的摩擦系數，— Ph—導程，4cmFao——預緊力，有：Fao=Fao1+Fao2取Fao1=Ca= 1600=640NFao2為軸承的預緊力，軸承型號為6004輕系列，預緊力為Fao2＝130N。故根據式（）： M2= Nm齒輪傳動比公式為：i=φ Ph /(360δp)，故步進電機輸出軸上起動矩近似地可估算為： （）=360Mδp /φηPh 式中: δp =lμm/STEP=；M= M1+ M 2= φ=q=Ph＝η＝則根據式（）：Tq=360()= Nm 因Tq/TJM=(因為電機為五相運行)。則步進電機最大靜轉矩TJM=Tq/= Nm參考有關數控數控十字工作臺床的資料,可以知道步進電機最高工作頻率不超過1000Hz。根據以上討論并參照樣本,確定選取M56853S型步進電機， Nm，轉動慣量為235g/cm2要實現脈沖當量lμm/STEP的設計要求，必須通過齒輪機構進行分度，其傳動比為： （）式中：Ph —為滾珠絲杠導程φ—為步距角δp—為脈沖當量根據前面選定的幾個參數，由式（）得：=4/360=4:1=Z2/Z1根據結構要求,選用Z1為30，Z2為120 ①齒輪類型：選擇直齒加工方便。②模數選擇：本工作臺負載相當輕,參考同類型的機床后,選擇m＝1齒輪傳動側隙的消除。③中心距的計算：A=m（Z1+ Z2） （）=1(30+120)/2=75mm齒頂高為1mm，齒根高為125mm，齒寬為20mm。④齒輪材料及熱處理：小齒輪Z1采用40Cr，齒面高頻淬火。 大齒輪Z2采用45號鋼，調質處理。 由資料知，數控十字工作臺的負載可以認為是慣性負載。機械機構的慣量對運動特性有直接的影響。不但對加速能力、加速時驅動力矩及動態(tài)的快速反應有關，在開環(huán)系統(tǒng)中對運動的平穩(wěn)性也有很大的影響，因此要計算慣性負載。限于篇幅，在此僅對進給系統(tǒng)的負載進行計算。慣性負載可由以下公式進行計算： （）式中：JD為整個傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的慣性負載。J0為步進電機轉子軸的轉動慣量eJ1為齒輪Zl的轉動慣量J2為齒輪Z2的轉動慣量J3為齒輪Z3的轉動慣量mn為系統(tǒng)工作臺質量Vm為工作臺的最大移動速率