【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 動(dòng)精度高，運(yùn)動(dòng)部件慣量小等要求，要求傳動(dòng)元件剛度大，傳動(dòng)間隙小，靈敏度高和摩擦阻力低。 數(shù)控工具磨床工作臺(tái)定的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)采用單獨(dú)的私服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)方式，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)。通過數(shù)控系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制各軸之間聯(lián)動(dòng)，不使用皮帶或齒輪傳動(dòng)副，最大限度地減少傳動(dòng)誤差，提高傳動(dòng)精度。另外機(jī)床導(dǎo)軌必須具有較小的摩擦力，耐磨性要高?？刹捎脻L動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，見圖6。圖7為磨床工作臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)，X,Y,Z私服驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過波紋管式聯(lián)軸器直接與滾珠絲杠連接。滾珠絲杠螺母固定在進(jìn)給工作臺(tái)拖板上面，滾珠絲杠在私服電機(jī)驅(qū)動(dòng)下傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)各個(gè)方向的拖板沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。2 工作臺(tái)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 數(shù)控工具磨床集粗，精加工于一體，三坐標(biāo)工作臺(tái)既要能夠承受粗加工時(shí)大吃刀，大走刀的最大切削力，又要能夠保證精加工時(shí)的高精度。因此對(duì)零件強(qiáng)度，剛度，抗振性，熱變形和內(nèi)應(yīng)力等都有較高的要求。工作臺(tái)機(jī)體零件材料選用高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵，鑄件采用半封閉截面，合理布置內(nèi)部隔板和肋條，并加寬導(dǎo)軌面，以提高整體剛度。圖8為磨床工作臺(tái)X軸滑臺(tái)零件結(jié)構(gòu)。第2章數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的原理與應(yīng)用數(shù)控機(jī)床的圓周進(jìn)給由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)完成，稱為數(shù)控機(jī)床的第四軸：回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以與X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，從而加工出各種球、圓弧曲面等?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)精確的自動(dòng)分度，擴(kuò)大了數(shù)控機(jī)床加工范圍。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)主要用于數(shù)控鏜床和銑床，其外形和通用工作臺(tái)幾乎一樣，但它的驅(qū)動(dòng)是伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式。它可以與其他伺服進(jìn)給軸聯(lián)動(dòng)。它的進(jìn)給、分度轉(zhuǎn)位和定位鎖緊都是由給定的指令進(jìn)行控制的。工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)是由伺服電動(dòng)機(jī)，經(jīng)齒輪減速后由蝸桿傳給蝸輪。為了消除蝸桿副的傳動(dòng)間隙，采用了雙螺距漸厚蝸桿，通過移動(dòng)蝸桿的軸向位置調(diào)整間隙。這種蝸桿的左右兩側(cè)面具有不同的螺距，因此蝸桿齒厚從頭到尾逐漸增厚。但由于同一側(cè)的螺距是相同的，所以仍然可以保持正常的嚙合。當(dāng)工作臺(tái)靜止時(shí)必須處于鎖緊狀態(tài)。為此，在蝸輪底部的輻射方向有8對(duì)夾緊瓦，并在底座上均布同樣數(shù)量的小液壓缸。當(dāng)小液壓缸的上腔接通壓力油時(shí)，活塞便壓向鋼球，撐開夾緊瓦，并夾緊蝸輪。在工作臺(tái)需要回轉(zhuǎn)時(shí)，先使小液壓缸的上腔接通回油路，在彈簧的作用下，鋼球抬起，夾緊瓦將蝸輪松開。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的導(dǎo)軌面由大型滾動(dòng)軸承支承，并由深溝球軸承及雙列向心圓柱滾子軸承保持準(zhǔn)確的回轉(zhuǎn)中心。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的定位精度主要取決于蝸桿副的傳動(dòng)精度，因而必須采用高精度蝸桿副。在半閉環(huán)控制系統(tǒng)中，可以在實(shí)際測(cè)量工作臺(tái)靜態(tài)定位誤差之后，確定需要補(bǔ)償角度的位置和補(bǔ)償?shù)闹?，記憶在補(bǔ)償回路中，由數(shù)控裝置進(jìn)行誤差補(bǔ)償。在全閉環(huán)控制系統(tǒng)中，由高精度的圓光柵發(fā)出工作臺(tái)精確到位信號(hào)，反饋給數(shù)控裝置進(jìn)行控制?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)有零點(diǎn)，當(dāng)它作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，先用擋鐵壓下限位開關(guān)，使工作臺(tái)降速，然后由圓光柵或編碼器發(fā)出零位信號(hào)，使工作臺(tái)準(zhǔn)確地停在零位。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以作任意角度的回轉(zhuǎn)和分度，也可以作連續(xù)回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。我們的設(shè)計(jì)過程中，本著以下幾條設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：1） 創(chuàng)造性的利用所需要的物理性能2） 分析原理和性能3） 判別功能載荷及其意義4） 預(yù)測(cè)意外載荷5） 創(chuàng)造有利的載荷條件6） 提高合理的應(yīng)力分布和剛度7） 重量要適宜8） 應(yīng)用基本公式求相稱尺寸和最佳尺寸9） 根據(jù)性能組合選擇材料10） 零件與整體零件之間精度的進(jìn)行選擇11） 功能設(shè)計(jì)應(yīng)適應(yīng)制造工藝和降低成本的要求（1）圓臺(tái)面300*300mm（2）回轉(zhuǎn)角度：360～+360176。（3）167。=2分/step（4）最大承載100Kg第3章 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)方案的選擇 傳動(dòng)方案?jìng)鲃?dòng)時(shí)應(yīng)滿足的要求數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)一般由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作臺(tái)組成，傳動(dòng)裝置在原動(dòng)機(jī)和工作臺(tái)之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并可實(shí)現(xiàn)分度運(yùn)動(dòng)。在本課題中，原動(dòng)機(jī)采用應(yīng)采用步進(jìn)電機(jī)，工作臺(tái)為T形槽工作臺(tái)，傳動(dòng)裝置由齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)組成。合理的傳動(dòng)方案主要滿足以下要求：（1）機(jī)械的功能要求：應(yīng)滿足工作臺(tái)的功率、轉(zhuǎn)速和運(yùn)動(dòng)形式的要求。（2）工作條件的要求：例如工作環(huán)境、場(chǎng)地、工作制度等。（3）工作性能要求：保證工作可靠、傳動(dòng)效率高等。（4）結(jié)構(gòu)工藝性要求；如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、使用維護(hù)便利、工藝性和經(jīng)濟(jì)合理等。 傳動(dòng)方案確定及其分析本設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，所設(shè)計(jì)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)最好要符合以下主要指標(biāo)：良好的分度精度和重復(fù)定位精度、精度保持性、承載能力、密封能力、足夠的夾緊力和回轉(zhuǎn)定位速度。（1）采用開環(huán)控制系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)提供動(dòng)力。 目前可以實(shí)現(xiàn)伺服控制的電機(jī)有：步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)。其中，直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)作為進(jìn)給電動(dòng)機(jī)通常用于閉環(huán)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)中。而開環(huán)控制的系統(tǒng)中采用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。其工作原理：將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移的一種電機(jī)式數(shù)模轉(zhuǎn)換器。根據(jù)控制系統(tǒng)要求必須選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。同時(shí)這也是目前同類產(chǎn)品中大部分采用的設(shè)計(jì)組合方案。從市場(chǎng)價(jià)格和需求上采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)也比采用直流或交流伺服電動(dòng)機(jī)更具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和較高適應(yīng)性。使用步進(jìn)電機(jī)可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)精確的轉(zhuǎn)動(dòng)和定位。（2）采用蝸桿蝸輪傳動(dòng)。 用蝸桿分別與蝸輪的右齒面接觸，以消除正反傳動(dòng)間隙；并可使傳動(dòng)裝置更穩(wěn)。（3）控制系統(tǒng)采用單片機(jī)控制。 因?yàn)閱纹瑱C(jī)小巧靈活、成本低、易于產(chǎn)品化，它能方便的組裝成各種智能式控制設(shè)備；面向控制，能針對(duì)性地解決從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的各類控制任務(wù)，因而能獲得最佳性能價(jià)格比；抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)溫度范圍寬，在各種惡劣環(huán)境下都能可靠地工作，這是其他機(jī)型無法比擬的；可以方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式控制，是整個(gè)系統(tǒng)的效率和可靠性大為提高。綜上，本設(shè)計(jì)采用開環(huán)控制系統(tǒng)由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力、采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)、控制系統(tǒng)采用單片機(jī)控制。所以數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)傳動(dòng)方案為：步進(jìn)電機(jī)——蝸桿傳動(dòng)——工作臺(tái)。該傳動(dòng)方案分析如下：齒輪傳動(dòng)承受載能力較高 ，傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)，傳遞 功率和圓周速度范圍很大，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。蝸桿傳動(dòng)有以下特點(diǎn)：1．傳動(dòng)比大，在分度機(jī)構(gòu)中可達(dá)1000以上。與其他傳動(dòng)形式相比，傳動(dòng)比相同時(shí)，機(jī)構(gòu)尺寸小，因而結(jié)構(gòu)緊湊。2．傳動(dòng)平穩(wěn) 蝸桿齒是連續(xù)的螺旋齒，與蝸輪的嚙合是連續(xù)的，因此，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低。3．可以自鎖 當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于齒輪間的當(dāng)量摩擦角時(shí)，若蝸桿為主動(dòng)件，機(jī)構(gòu)將自鎖。這種蝸桿傳動(dòng)常用于起重裝置中。4．效率低、制造成本較高 蝸桿傳動(dòng)方面：齒面上具有較大的滑動(dòng)速度，摩擦磨損大。為了提高減摩擦性和耐磨性，蝸輪通常采用價(jià)格較貴的有色金屬制造。由以上分析可得：將齒輪傳動(dòng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級(jí)，蝸桿傳動(dòng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的低速級(jí)，傳動(dòng)方案較合理。 電機(jī)的選擇 步進(jìn)電機(jī)是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運(yùn)動(dòng)的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個(gè)脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)軸步進(jìn)一個(gè)步距角增量。電機(jī)總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖頻率。步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化產(chǎn)品中關(guān)鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進(jìn)電機(jī)慣量低、定位精度高、無累積誤差、控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于機(jī)電一體化產(chǎn)品中，如：數(shù)控機(jī)床、包裝機(jī)械、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)等。選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要保證步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大于負(fù)載所需的功率。而在選用功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要計(jì)算機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的矩頻特性能滿足機(jī)械負(fù)載并有一定的余量保證其運(yùn)行可靠。在實(shí)際工作過程中，各種頻率下的負(fù)載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。一般地說最大靜力矩大的電機(jī)，負(fù)載力矩大。選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，應(yīng)使步