【文章內(nèi)容簡介】 電機(jī)有聯(lián)系的測(cè)量元件，如測(cè)速發(fā)電機(jī)或光電編碼盤等間接測(cè)出伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)角，推算出工作臺(tái)的實(shí)際位置量，用此值與指令植進(jìn)行比較，用差值來實(shí)現(xiàn)控制。這種控制方式介于開環(huán)與閉環(huán)之間，精度沒有閉環(huán)高，調(diào)試卻比比環(huán)方便。閉環(huán)控制系統(tǒng)有機(jī)床移動(dòng)部件上的檢測(cè)反饋裝置，在加工時(shí)刻檢測(cè)機(jī)床移動(dòng)部件的位置，使之和數(shù)控裝置所要求的位置想符合，以期達(dá)到很高的加工精度。閉環(huán)系統(tǒng)多采用直流伺服電機(jī)或交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。這類機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是精度高，速度快，但是調(diào)試個(gè)維修比較復(fù)雜，其關(guān)鍵是系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以在設(shè)計(jì)是必須對(duì)穩(wěn)定性給予足夠的重視。（二）總體方案的確定1．系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式與伺服系統(tǒng)的選擇由于改造后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床具有定位、直線插補(bǔ)、順、逆圓弧插補(bǔ)、暫停、循環(huán)加工、公英制螺紋加工等功能，故應(yīng)選擇連續(xù)控制系統(tǒng)?？紤]屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工的精度要求不高，為了簡化結(jié)構(gòu)、降低成本，采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。半閉環(huán)控制系統(tǒng)中，對(duì)工作臺(tái)的實(shí)際位置不進(jìn)行檢查測(cè)量，而是通過與伺服電機(jī)有聯(lián)系的測(cè)量元件，如測(cè)速發(fā)電機(jī)或光電編碼盤等間接測(cè)出伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)角，推算出工作臺(tái)的實(shí)際位置量，用此值與指令植進(jìn)行比較，用差值來實(shí)現(xiàn)控制。這種控制方式介于開環(huán)與閉環(huán)之間，精度沒有閉環(huán)高，調(diào)試卻比比環(huán)方便。閉環(huán)控制系統(tǒng)有機(jī)床移動(dòng)部件上的檢測(cè)反饋裝置，在加工時(shí)刻檢測(cè)機(jī)床移動(dòng)部件的位置，使之和數(shù)控裝置所要求的位置想符合，以期達(dá)到很高的加工精度。閉環(huán)系統(tǒng)多采用直流伺服電機(jī)或交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。這類機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是精度高，速度快，但是調(diào)試個(gè)維修比較復(fù)雜，其關(guān)鍵是系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以在設(shè)計(jì)是必須對(duì)穩(wěn)定性給予足夠的重視。（二）總體方案的確定1．系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式與伺服系統(tǒng)的選擇：由于改造后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床具有定位、直線插補(bǔ)、順、逆圓弧插補(bǔ)、暫停、循環(huán)加工、公英制螺紋加工等功能，故應(yīng)選擇連續(xù)控制系統(tǒng)?？紤]屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工的精度要求不高，為了簡化結(jié)構(gòu)、降低成本，采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。2．?dāng)?shù)控系統(tǒng)： 根據(jù)機(jī)床要求采用8為微機(jī)。由于MCS—51系列單片機(jī)具有集成度高，可靠性好，功能強(qiáng)，速度快?？垢蓴_性強(qiáng)，具有很高的性能價(jià)格比等特點(diǎn)，決定采用MCS—51系列的8031單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)由微機(jī)部分、鍵盤和顯示器、I/O接口及發(fā)光隔離電路、步進(jìn)電機(jī)功率放大電路組成，系統(tǒng)的加工程序和控制命令通過鍵盤操作實(shí)現(xiàn)，顯示器采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)及機(jī)床狀態(tài)等信息。3．機(jī)械傳動(dòng)方式：為了實(shí)現(xiàn) 機(jī)床所要的分辨率，采用步進(jìn)電機(jī)經(jīng)齒輪減速傳動(dòng)絲桿，為保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，盡量減少摩擦力，選用滾珠絲桿螺母副。同時(shí)，為了提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，采用有預(yù)加負(fù)荷的結(jié)構(gòu)。齒輪傳動(dòng)也要采用消除齒側(cè)間隙的結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)總體方案框圖見圖1—1。圖1—1經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床總體方案框圖第三章：機(jī)床橫向進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算：進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容包括：確定系統(tǒng)負(fù)載、確定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量，運(yùn)動(dòng)部件慣量計(jì)算，空載啟動(dòng)及切削力矩計(jì)算，確定伺服電機(jī)，傳動(dòng)及導(dǎo)向元件的設(shè)計(jì)、計(jì)算及選用，繪制機(jī)械部分裝配圖及零件圖等。現(xiàn)分別如下：主要參數(shù)：在床面上 500㎜在床鞍上 260㎜最大加工長度 7501000㎜溜板及刀架重量 縱向 1100N 橫向 550N 刀架快進(jìn)速度 縱向 3m/min 橫向 m/min最大進(jìn)給速度 縱向 m/min 橫向 m/min主電機(jī)功率 起動(dòng)加速時(shí)間 30ms機(jī)床定位精度 ㎜最小分辨率 縱向 橫向 脈沖當(dāng)量是衡量數(shù)控機(jī)床加工精度的一個(gè)技術(shù)參數(shù)?！?已知條件：工作臺(tái)重（根據(jù)圖紙粗略計(jì)算） W=30kgf=300N時(shí)間常數(shù) T=25ms滾珠絲杠基本導(dǎo)程 L=4mm左旋行程 S=230mm脈沖當(dāng)量 =步距角 = 176。/step快速進(jìn)給速度 νmax=1mm/min：切削力，是指在切屑過程中產(chǎn)生的作用在工件和刀具上的大小相等、方向相反的切削力。通俗的講：在切削加工時(shí)，工件材料抵抗刀具切削時(shí)產(chǎn)生的阻力，切削力有三個(gè)垂直的分力：切削力， 背向力　、進(jìn)給力。1． Z坐標(biāo) 3473N 其中 V=90~100，取V=95， （~）=（~）3=~ KW, KW 1736N 2083 N (一)縱（Z）向進(jìn)給絲桿1． 計(jì)算進(jìn)給軸向力（N） N其中，K=（三角形導(dǎo)軌），f′=，W=1100 N2． 計(jì)算最大負(fù)載 L= 90 n= 100 其中 壽命T=15000h，導(dǎo)程=8，=，運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)=3． 滾珠絲桿螺母副的選型 查表：可采用3508外循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲桿副，其額定動(dòng)載荷為2000N，精度等級(jí)按表2—12選為1級(jí)。4． 傳動(dòng)效率計(jì)算 其中，螺旋升角=，摩擦角5． 剛度驗(yàn)算先畫出縱向進(jìn)給滾珠絲杠支承方式草圖。支承間距L=950，絲杠螺母及軸承均進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力為最大軸向負(fù)荷的1/3。如圖(1)絲杠的拉伸或壓縮變形量材料彈性模數(shù)E=滾珠絲杠截面積A 絲杠導(dǎo)程的可變化量 絲杠上的變形量，由于兩端均采用推力球軸承，則， =L (2)滾珠與螺紋滾道間接觸變形= 其中，承載滾珠數(shù)量 有預(yù)緊時(shí) 5．剛度驗(yàn)算 橫向進(jìn)給絲杠支承方式下圖 所示，最大軸向力為 ，支承間距L=500 mm，因絲桿長度較短，不需要欲緊，螺母與軸承欲緊。計(jì)算如下：(1)絲桿的拉伸或壓縮變型量δ1（mm） 其中 ，F(xiàn)=，do=20mm, A=(2) 滾珠與螺紋滾道間接變形δ2 （mm）= 其中，承載滾珠數(shù)量 有預(yù)緊時(shí)， 所以： 滿足精度要求6．穩(wěn)定性校核計(jì)算臨界負(fù)載： 15828N 式中 E— 材料彈性摸量， 鋼：E=I—截面慣性矩（cm）絲桿：；L— 絲杠兩支承距320（cm）。fz 絲杠支承方式系數(shù)，從表中查出 一端固定，一端簡支；fz = =》[] (一般=—4)此絲杠不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)。（三）縱向及橫向滾珠絲杠幾何參數(shù) W1L3508及W1L2506滾珠絲杠幾何參數(shù)名 稱符號(hào)W1L3508W1L2005 螺紋滾道公稱直徑 3520導(dǎo)程 85接觸角 鋼球直徑 滾道法面半徑 R=偏心距螺紋升角螺杠螺杠外徑34螺杠內(nèi)徑螺杠接觸直徑螺母螺母螺紋直徑螺母內(nèi)徑36211．縱向進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比計(jì)算 傳動(dòng)比 其中，脈沖當(dāng)量=，滾珠絲杠導(dǎo)程=8mm，初選步距角=可選定齒輪齒數(shù)為，模數(shù)取m=22．橫向進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比計(jì)算 傳動(dòng)比 其中，脈沖當(dāng)量=，滾珠絲杠導(dǎo)程=5mm，初選步距角=，可選定齒輪齒數(shù)為，模數(shù)取m=2。傳動(dòng)齒輪幾何參數(shù) 齒數(shù)273620253040分度圓5472