【正文】 4 5 /3 1 .9 5nc dK ra d s ra d sm? ?? ? ? 折算到滾珠絲杠軸上的系統(tǒng)總當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 2 2 2( 9 . 8 4 . 2 7 5 ) 6 . 2 5 8 8 0 . 0 0 8 8siJ J k g c m k g c m k g m? ? ? ? ? ? ? ? ? 已知滾珠絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度 1 3 5 6 6 .0 4 /sK K N m ra d?? ? ?，則 1 3 5 6 6 . 0 4 1 2 4 1 . 6 /0 . 0 0 8 8sntsK r a d sJ? ? ? ? 由以上計(jì)算可知，絲杠 — 工作臺(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率 nc? 、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)的 14 最低固有頻率 nt? 都比較高。 確定最大靜轉(zhuǎn)矩 sT ： 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)空載啟動(dòng)力矩 qT 與所需的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩 1sT 的關(guān)系為： 1 qsTT ? 1 10 .15 10 . 51 51qs TT N m N m? ? ? ? ? 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)空載啟動(dòng)力矩 qT 與所需的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩 2sT 的關(guān)系為： 2 0 .4 4 1 .4 70 .3 0 .3GJs TT N m N m? ? ? ? ? 取 1sT 和 2sT 中的較大者為所需的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩 sT? ? 。當(dāng)滾珠絲杠的螺母中心至固定端支承中心的距離 300Ya L mm?? 時(shí)，滾珠絲杠螺母副具有最小拉壓剛度 minsK 2 2532m i n 3 . 1 4 2 7 . 9 2 . 1 1 01 0 4 2 7 . 7 3 /4 4 3 0 0s YdEK N mL? ?? ? ? ?? ? ? ?? 當(dāng) 100Ja L mm?? 時(shí)，滾珠絲杠螺母副具有最大拉壓剛度 maxsK 2 2532m a x 3 . 1 4 2 7 . 9 2 . 1 1 01 0 1 2 8 3 . 2 1 /4 4 1 0 0s JdEK N mL? ?? ? ? ?? ? ? ?? 已知滾動(dòng)體直徑 ? mm，滾動(dòng)體個(gè)數(shù) Z= 60???。 （ 6）制造工藝復(fù)雜。螺母上有滾珠的回路管道，將幾圈螺旋滾道的兩端連接起來(lái)構(gòu)成封閉的螺旋滾道，并在滾道內(nèi)裝滿滾珠，當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠在滾道內(nèi)既自轉(zhuǎn)又沿滾道循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，因而迫使螺母軸向移動(dòng)。角接觸軸承，組合方式為 DDB。 角接觸軸承，在這兩種軸承中， 60176。根據(jù)結(jié)構(gòu)需要，確定各傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)分別為 1 20z? 、 2 60z ? 、 3 20z ? 、 4 42z ? ，模數(shù) m=2，齒寬 b=20mm。目前在半閉環(huán)伺服系統(tǒng)中，也常采用廣電脈沖傳感器，既測(cè)量電動(dòng)機(jī)的角位移，又通過(guò)計(jì)時(shí)而獲得速度。因而，隨著微處理器技術(shù)和電力電子半導(dǎo)體技術(shù)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(wèn)題，維修也方便， 因此 隨著價(jià)錢(qián)的逐年降低它在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。如圖所示： 半閉環(huán)控制系統(tǒng)示意圖 ． 1 控制方案的確定 閉環(huán)或半閉環(huán)控制方案的選擇主要取決于機(jī)床精度要求。數(shù)控裝置根據(jù)輸入指令，經(jīng)過(guò)運(yùn)算發(fā)出脈沖指令給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)線路，從而驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)一定距離，這種伺 服系統(tǒng)比較簡(jiǎn)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。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，市場(chǎng)需求的產(chǎn)品日益逐漸復(fù)雜精密，精度要求也越來(lái)越高、更新?lián)Q代的周期也變的越來(lái)越短，從而促進(jìn)類暗袋制造業(yè)的發(fā)展，尤其是宇航、軍工、造船、汽車(chē)和模具加工等行業(yè)，其中普通機(jī)床進(jìn)行加工（精度低、效率低、勞動(dòng)度大）已無(wú)法滿足大生產(chǎn)量要求，于是一種新型的用數(shù)字程序控制的機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生，這種機(jī)床運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制、精密測(cè)量和機(jī)械設(shè)計(jì)等新技術(shù)的機(jī)械一體化典型產(chǎn)品即數(shù)控機(jī)床。 ............................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 具體方案的設(shè)計(jì)計(jì)算和選擇 ...................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。作為數(shù)控裝置和機(jī)床的聯(lián)系環(huán)節(jié)它是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，研究和開(kāi)發(fā)高性能伺服系統(tǒng)是現(xiàn)代數(shù) 3 控機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)之一。在數(shù)控機(jī)床中由伺服電動(dòng)機(jī)、比較線路、伺服放大線路、速度檢測(cè)器和安裝在工作臺(tái)上的位置檢測(cè)器組成。但是當(dāng)精度要求沒(méi)那么大的時(shí)候我們同樣可以采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)，雖然他只能補(bǔ)償部分誤差但是由于其對(duì)傳感器要求較低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用。 檢測(cè)反饋元件的選擇 常用的位置檢測(cè)傳感器有旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、光電脈沖編碼器、光柵尺等。比如直流伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)確定是采用晶體管脈寬調(diào)制還是采用晶閘管放大器驅(qū)動(dòng)控制：對(duì)于家劉伺服電動(dòng)機(jī)，應(yīng)確定采用矢量控制，還是采用幅值、相位或幅相控制。 已知本車(chē)床橫向進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度為 40 m? ,重復(fù)定位精度為 16 m? ，則有 m a x 1 11( ) 1 6 5 . 3 3 832 mm? ? ?? ? ? m a x 2 11( ) 4 0 8 1 054 mm? ? ?? ? ? 取上述計(jì)算結(jié)果的較小值，即 max m??? 。 60176。為了補(bǔ)償因絲杠熱膨脹而引起的定位精度誤差，可采用絲杠預(yù)拉伸的結(jié)構(gòu)，使預(yù)拉伸量略大于熱膨脹量。因此，功率消耗只相當(dāng)于普通絲杠的 1/4/3. （ 2）若給于適當(dāng)預(yù)緊，可以消除絲杠和螺母之間的螺紋間隙，反向時(shí)還可以消除空載死區(qū)，從而使絲杠的定位精度高，剛度好。特別是垂直安裝的絲杠，由于其自重和慣性力的不同，下降時(shí)當(dāng)傳動(dòng)切斷后，不能立即停止運(yùn)動(dòng)，故還需要增 加制動(dòng)裝置。已知滾珠絲杠上所承受的最大軸向載荷 m ax 24 01 .1 9aFN? 則 11m a x 33 2 4 0 1 . 1 9( ) 6 8 3 ( ) / 7 2 3 . 5 1 /0 . 1 0 . 1 2 0 2 0 0ac aFK K N m N mC ??? ? ? ?? 10 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的 最大值為 m a x m a x1 1 1 1 1 1 1 0 . 0 0 3 6 8 91 2 8 3 . 2 1 6 5 4 . 4 9 7 2 3 . 5 1s b cK K K K? ? ? ? ? ? ? 故 m a x 72 3. 51 /K N m?? 。 增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的選用 由于 本設(shè)計(jì)所選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用半閉環(huán)控制，可在電動(dòng)機(jī)的 尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，用以檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速。 （ 2）計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)由綜合拉壓剛度變化引起的定位誤差 maxk? 3m a x 0 m i n m a x11( ) 1 0k F KK? ? ? ? 3366114 6 0 ( ) 1 0 0 . 7 1 1 01 9 1 1 0 2 7 1 1 0 mm?? ? ? ? ? ??? 即 m a x 0. 71 6k mm? ? ???，故滿足要求。因此，床身特別是數(shù)控車(chē)床的床身具有足夠的靜態(tài)剛度和較高的剛度 /質(zhì)量比；良好的動(dòng)態(tài)性能；較小的熱變形和內(nèi)應(yīng)力；并易于加工制造，裝配等，才能滿足數(shù)控車(chē)床對(duì)床身的要求。 (3)由于在床身上無(wú) 需開(kāi)排屑孔，就可以增加與底座連接的床身底面的整體性，從而可增加床身底面的剛性。鑄鐵具有良好的減震性和耐磨性，易于鑄造和加工。塑料導(dǎo)軌可與淬硬的鑄造鐵支承導(dǎo)軌和鑲鋼支承導(dǎo)軌組成對(duì) 偶摩擦副。后，側(cè)面磨損能自動(dòng)補(bǔ)償，克服了矩形 16 導(dǎo)軌側(cè)面磨損不能自動(dòng)補(bǔ)償?shù)娜毕荩蛊鋵?dǎo)向性更好。 鑲條 床身及導(dǎo)軌 中間軸的設(shè)計(jì) 中間軸 上的齒輪 是 電機(jī)輸出與滾珠絲杠的傳力結(jié)構(gòu)，它主要通過(guò)鍵連接齒輪 2和齒輪 3.所以要設(shè)計(jì)鍵槽，可設(shè)計(jì)一個(gè)鍵槽為兩個(gè)齒輪傳力。該程序完成從外部 I/O 設(shè)備輸入零件加工源程序的任務(wù)。 鍵盤(pán)操作和顯示處理程序。如監(jiān)視緊急停機(jī)鍵及行程開(kāi)關(guān)，鍵盤(pán)掃描等 功能。在設(shè)計(jì)管理程序時(shí)，應(yīng)確定接收命令的形式，系統(tǒng)的各種操作功能等。 （ 7）、工作臺(tái)的手動(dòng)控制。 （ 2）、工作臺(tái)復(fù)位。根據(jù)插補(bǔ)運(yùn)算的結(jié)果或操作者的命令控制伺服電機(jī)的速度，轉(zhuǎn)角以及方向。 第 四 章 系統(tǒng)控制軟件的設(shè)計(jì) ．控制軟件的主要內(nèi)容 數(shù)控系統(tǒng)是按照事先編好的控制程 序來(lái)實(shí)現(xiàn)各種控制功能。壓板用于調(diào)整輔助導(dǎo)軌面的間隙和承受顛覆力矩。 直線運(yùn)動(dòng)滑動(dòng)導(dǎo)軌截面形狀主要有三角形、矩形、燕尾形和圓形，并可互相組合。但傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦阻力大且磨損快，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)差別大，低速時(shí)易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。材料、截面相同，但形狀不同的床身，截面的慣性矩相差很大。的斜面床身。同時(shí)還要通過(guò)兩個(gè)凸耳用螺栓與導(dǎo)軌聯(lián)接。 此次設(shè)計(jì)選用的編碼器型號(hào)為： ZLKA12005VO10H 盤(pán)狀空心型，孔徑 10mm，與電動(dòng)機(jī)尾部出軸相匹配，電源電壓 +5V，每秒輸出 120個(gè) A/B脈沖，信號(hào)為電壓輸出。當(dāng)機(jī)床以最快進(jìn)給速度 1000 / minv mm? 運(yùn)動(dòng)時(shí)