【文章內(nèi)容簡介】 對縱橫進給系統(tǒng)進行開環(huán)控制，橫向脈沖當量為 ，驅(qū)動元件采用步進電機，傳動系統(tǒng)采用滾珠絲杠副，刀架采用自動轉(zhuǎn)位刀架。采用微機對數(shù)據(jù)進行計算處理，由 I/O 接口輸出步進脈沖，經(jīng)一級齒輪減速滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)縱向、橫向進給運動。圖 經(jīng)濟型數(shù)控車床進給伺服系統(tǒng)總體方案框圖（1） ．橫向進給系統(tǒng)的設計一般步進電機經(jīng)減速后驅(qū)動滾珠絲杠，使刀架橫向運動。步進電機安裝在大拖板上，用法蘭盤將步進電機和機床大拖板連接起來，以保證其同軸，提高傳動精度。圖 二對齒輪副減速（2） ．橫向進給系統(tǒng)的設計計算由于橫向進給系統(tǒng)的設計計算與縱向進給系統(tǒng)的設計計算類似，所用到的公式不再詳細說明，只計算結(jié)果。已知條件： 工作臺質(zhì)量（根據(jù)圖紙粗略計算）W=30kgf=300N 時間常數(shù) T=25ms 滾珠絲杠基本導程 L0=4mm 左旋行程 S=160mm脈沖當量： mm/step05.?p?步距角： /step7.?快速進給速度： m/min1max?V切削力計算 橫向進給量縱向的 1/2～1/3，取 1/2則： 切削力約為縱向的 1/2 kgfNFZ 015..???在切斷工件時 NkgfZy ..?(3) 滾珠絲杠設計計算1)強度計算：對于燕尾型導軌： 由《數(shù)控技術(shù)》可知，導軌車床絲杠的軸向力： 式中 K= =～)(WFfKPZX???f?取 則NkgfP105.)( ?????2)強度計算：壽命值 610LinT?? 最大動負載 查表得：運轉(zhuǎn)系數(shù) 硬度系數(shù) ?wf 1?Hf則 Q ??根據(jù)最大動負荷 Q 的值，可選則滾珠絲杠的型號。所以，滾珠絲杠的型號為： 效率計算：根據(jù)《機械原理》的公式，絲杠螺母副的傳動效率 為：? )(?????tg式中 摩擦角 螺旋升角01??93???則 )13(?????tg? 剛度驗算：滾珠絲杠受工作負載 P 引起的導程的變化量 △ EFL01??式中 mm=：40?L 26/?滾珠絲杠截面積 )80.()(22???dF則 △ cm6261 .)38.(???????L滾珠絲杠受扭矩引起的導程的變化量△L2 很少，可以忽略。即：△L=△L1。所以導程變形總誤差△為：△ = △L= um/???查表知 E 級精度絲杠允許的螺距誤差（1m 長）為 15um/m 故剛度足夠。 齒輪及轉(zhuǎn)矩的有關計算(1)有關齒輪計算 傳動比 ???PLi??故取 Z1=18 Z2=30 m=2 mmB=20 mm 02??mzd36181??022?hdaa4*1?maa62*2?mda4826031???(2)轉(zhuǎn)動慣量計算：工作臺質(zhì)量折算到電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量 2221 .0139./30)()80( cmkgWJP ??????絲杠的轉(zhuǎn)動慣量 2414 kgcLDJZ ???????齒輪的轉(zhuǎn)動慣量 cmkgJZ?24...2 ???電動機轉(zhuǎn)動慣量很少，可以忽略因此，總的轉(zhuǎn)動慣量 122)(1JJiJZZ?? .)53 = 所需轉(zhuǎn)動力矩計算快速空載啟動時所需力矩 0maxMf??最大切削負載時所需力矩 tfat0快速進給時所需力矩 mNTJMna . ??????當 時 maxn?aamnM? min/?? in/ ????主 cmkgfNMa ..?? iWLfiFf ??00??當 時8. 16.?fcmkgfMf .???)(6200???iLFy )9.(. 2???kgfcmiyt 8..???所以，快速空載啟動所需轉(zhuǎn)矩 0maxMf?? ??切削時所需力矩： tfat ?? == 快速進給時所需轉(zhuǎn)矩： cmNckgfMf .????由以上分析計算可知：所需最大力矩 發(fā)生在快速啟動時maz ==首先必須保證步進電機的輸出轉(zhuǎn)矩大于所負載需的轉(zhuǎn)矩。所以應先計算機械系統(tǒng)的負載轉(zhuǎn)矩，并使用電機的輸出轉(zhuǎn)矩有一定余量，以保證可靠運行。通用 M/ maxjM=～， 為步進電機最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩，M 為負載轉(zhuǎn)矩。maxj其次應使步進電機的步距角與機械系統(tǒng)匹配，以得到機床所需的脈沖當量。最后應使被選電機與機械系統(tǒng)的負載慣量及機床要求的啟動頻率相匹配，并有一定余量，還應使其最高工作頻率能滿足機床移動部件快速移動的要求。 (1)橫向進給步進電機① 初選步進電機a 計算步進電機負載轉(zhuǎn)矩 mT =mT????bpF236－脈沖當量（mm/step）取 =?p?－進給牽引力（N）取 =1890。65NmFmF－步距角，初選雙拍制為b?075.－電機－絲桿的傳動效率，為齒輪、軸承、絲桿效率之積，分別為 0 ?9 和 。= ????bpF236 ????b 算步進電機啟動轉(zhuǎn)矩根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩除以 一定的安全系數(shù)來估算步進電機啟動轉(zhuǎn)矩mT qT= /～ 一般縱向進給伺服系統(tǒng)的安全系數(shù)取 ～= /=c 計算最大靜扭矩查《綜合作業(yè)指導書》表 322，如取五相十拍，則 = =?maxjqT = /=d 計算步進電機運行的頻率和最高起動頻率 kf = HZefpsv?601???= HZkf ..1maxp式中：－最大切削進給速度 m/min ， =－最大快移速度 m/min， =－脈沖當量， =?p?e 初步選電機型號(1)根據(jù)估算出的最大的靜轉(zhuǎn)矩 =。mm 在表 323 中查出 130BF003 最大maxjT靜扭矩為 784N 可以滿足要求， ，但從表中看出 130BF003 步進電機最高空載起動頻率為 1500HZ，不能滿足 =3333HZ 的要求，此項指標可暫不考慮，可以采用軟件開降kf速程序來解決。(2)核步進電機轉(zhuǎn)矩前面所初步電機的轉(zhuǎn)矩計算，均為估算，初迭之后，應該進行校核計算。①效轉(zhuǎn)動慣量計算計算簡圖如前（a）所示，根據(jù)《綜合作業(yè)指導書》表 324，傳動系統(tǒng)計算到電機軸上的總的轉(zhuǎn)動慣量 可由下式計算：?J= ＋ ＋ [( ＋ )＋ ( )]?Jm12)(1ZJSgG2)0?L—步進電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量（ ）m 。 —矢輪 Z1Z2 的轉(zhuǎn)動慣量（ ）1J2 —滾珠絲桿轉(zhuǎn)動慣車（ ）S 2.參考同類型機床，初步反應式步進電機 130BF，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動量 =（ ）對于鋼材：= =J4D310??L8M—圓柱體質(zhì)量 kg?！獔A柱體直徑?！獔A柱體長度或厚度。L鋼材的密度為 （ ）310?= = （ ）1J4D3??310? =（ ）= = （ ）2J4D310??L284?310? =（ ）2.=??L=1500mm=150cm =45mm=（ ）????sJ —溜板及刀架重力取 代入公式可得：= ＋ ＋ [( ＋ )＋ ( )]?JmJ12)(1ZJSgG2)0?L=++ [(+)+ 2)403( )(2)6.(?=（ ）考慮步進電機與傳動系統(tǒng)慣車匹配問題： / =?滿足慣量匹配的要求。②電機轉(zhuǎn)矩的計算機床在不同的公況下，其所需轉(zhuǎn)矩是不同的，下面分別按個階段計算：a. 快速進給進所需轉(zhuǎn)矩：maxM= ＋ ＋axf0—快速空載起動轉(zhuǎn)矩—空載起動時計算到電機軸上的加速轉(zhuǎn)矩（）maxM—計算到電機軸上的磨擦轉(zhuǎn)矩。f—由于絲桿預緊里計算到電機軸上的附加轉(zhuǎn)矩（）0采用絲杠螺母副傳動時，上述各種轉(zhuǎn)矩（）可用下式計算= =maxM?J?2max106??tn?將前面數(shù)據(jù)代入式中個符號意義同前= r/ ??pbv??起動加速時間 =25msat—傳動系統(tǒng)計算到電機軸上的總等數(shù)轉(zhuǎn)動慣量 ?J—電機最大角加速度?—電機最大轉(zhuǎn)速maxn—運動部件最大快進速度(mm/min)axv—步進電機的步距角b?—運動部件從停止起加速到最大快進速度所需時間（S）at —脈沖當量（mm/step）b?=（ ）?=1000 r/minmaxn= = = = ?J?2max106??tn???折算到電機軸上的磨擦轉(zhuǎn)矩 fM=f 12039。0/)(2ZLGFfiL????—絲桿導程 =6mm