小型數控臥式鏜銑床主軸箱升降和制動裝置設計(編輯修改稿)
2025-07-27 00:10 本頁面
【文章內容簡介】 彎曲失穩(wěn)現(xiàn)象。產生失穩(wěn)的計算臨界負載=1189N≥式中 ——絲杠材料彈性模量，鋼：；——截面慣性矩，絲杠：，為絲杠螺紋的底徑；——絲杠兩支承端距離；——絲杠支承方式系數，由《機電一體化系統(tǒng)設計課程設計指導書》P42表334查取。故絲杠不失衡，是穩(wěn)定的。 聯(lián)軸器的選型選撓性聯(lián)軸器型號為： L=55, A=45根據式 i=（αPh）/（360δ）=1 δ——脈沖當量，；Ph——滾珠絲杠的導程，取4mm；α——初選步進電機的補距角，○；由于傳動比為1，絲杠可與聯(lián)軸器直接相連，不需減速箱。 步進電機的計算與選型 Jeq 已知：滾珠絲杠的公稱直徑d0=20mm，總長l=600mm，導程Ph=4mm，材料密度ρ= X 103Kg/cm2；移動部件總重力G=800N，傳動比i=1.滾珠絲杠的傳動慣量 JS=mjD28=cm2主軸箱折算到絲杠的傳動慣量JW=（Ph2π）2mi=cm2初選步進電動機型號為90BYG2502，為兩相混合式，由常州寶馬集團公司生產，○，查的該型號電動機轉子的轉動慣量Jm=4Kg cm2。則加在不僅電動機轉軸上的總轉動慣量為：Jeq=Jm+JW+JS=cm2計算加在步進電動機轉軸上的等效負載轉矩Teq 分快速空載啟動和承受最大工作負載兩種情況進行計算。：一部分是快速空載啟動時折算到電動機轉軸上的最大加速轉矩Tamax；一部分是移動部件運動時折算到電動機轉軸上的摩擦轉矩Tf；還有一部分是滾珠絲杠預緊后折算到電動機轉軸上的附加摩擦轉矩T0。因為滾珠絲杠副傳動效率很高，T0相對于Tf和Tamax很小，可以忽略不計。則有Teq1=Tamax+Tf考慮傳動鏈的總效率η，計算快速空載起動時折算到電動機轉軸上的最大加速轉矩： Tamax= 2πJeqnm60ta 1η式中 nm 對應空載最快移動速度的步進電動機最高轉速，單位為r/min； ta 步進電動機由靜止到加速至nm轉速所需的時間，單位為s。 其中： nm=Vmaxα360δ式中 Vmax ——空載最快移動速度，任務書指定為600mm/min； α —— 步進電動機步距角，○； δ —— 脈沖當量，本例δ=。將以上各值代入，算得nm=200r/min設步進電動機由靜止到加速至nm轉速所需要時間ta=，傳動鏈總效率。則： Tamax= 2πJeqnm60ta 1η=m移動部件運動時，折算到電動機轉軸上的摩擦轉矩為： 式中 μ 導軌的摩擦因數，； FZ 垂直方向的銑削力，空載時取0； η 傳動鏈總效率。得： ≈m最后，求得快速空載起動時電動機轉軸所承受的負載轉矩： Teq1=Tamax+Tf=m：一部分是折算到電動機轉軸上的最大工作負載轉矩Tt；一部分是移動部件運動時折算到電動機轉軸上的摩擦轉矩Tf；還要有一部分是滾珠絲杠預緊后折算到電動機轉軸上的附加摩擦轉矩T0，T0相對于Tf和Tt很小，可以忽略不計。則有： Teq2=Tt+Tf其中，折算到電動機轉軸上的最大工作負載 Tt=FfPh2πηi=m 承受最大工作負載情況下，移動部件運動時折算到電動機轉軸上的摩擦轉矩： Tf=μ（Fx+Fz)Ph2πηi=m最后，求得最大工作負載狀態(tài)下電動機轉軸所承受的負載轉矩應為： Teq2=Tt+Tf=m經過上述計算后，得到加在步進電動機轉軸上的最大等效負載轉矩應為： Teq=max?{Teq1，Teq2} = m 步進電動機最大靜轉矩的選定 考慮到步進電動機的驅動電源受電網電壓影響較大，當輸入電壓降低時，其輸出轉矩會下降，可能造成丟步，甚至堵轉。因此，根據Teq來喧雜步進電動機的最大靜轉矩時，需要考慮安全系數。本例中取安全系數K = 4，則步進電動機的最大靜轉矩應滿足： Tjmax≥4Teq = m 上述初選的步進電動機型號為90BYG2502，查的該型號電動機的最大靜轉矩Tjmax=6Nm。可見，滿足要求。 步進電動機的性能校核① 最快工進速度時電動機輸出轉矩校核 任務書給定的最快工進速度Vmaxf=。200mm/min，脈沖當量δ=，求出電動機對應的運行頻率從90BYG2502電動機的運行矩頻特性曲線圖可以看出，在此頻率下，電動機的輸出轉矩，遠遠大于最大工作負載轉矩Teq2=m，滿足要求② 最快空載移動時電動機輸出轉矩校核 任務書給定最快空載移動速度，求出電動機對應的運行頻率。用差補法求得在此頻率下，電動機的輸出轉矩，大于快速空載起動時的負載轉矩 Teq1==m，滿足要求。③ 最快空載移動時電動機運行頻率校核 最快空載移動速度對應的電動機運行頻率1000Hz，查表可知 90GBY2502電動機的空載運行頻率可達20000Hz，可見沒有超出上限。 起動頻率的計算已知電動機轉軸上的總轉動慣量 Jeq=cm2，電動機轉子的轉動慣量Jm=4Kgcm2電動機步帶任何負載時的空載起動頻率fq=1800Hz。則可以求出步進電動機克服慣性負載的起動頻率： 上式說明，要想保證步進電動機起動時不失步，任何時候的起動頻率都必須小于1192Hz。實際上，在采用軟件升降頻時，起動頻率選更低，通常只有100Hz。綜上所述，本例中選用的90BYG2502步進電動機，完全滿足設計要求。第三章 微機數控系統(tǒng)硬件電路設計 計算機系統(tǒng)微機數控系統(tǒng)由CPU，存儲器擴展電路，I/O接口電路，驅動電機驅動電路，檢測電路等幾部分組成。微機是數控系統(tǒng)的核心，其他裝置都是在微機的指揮進行工作的。系統(tǒng)的功能和系統(tǒng)中所用的微機直接相關。數控系統(tǒng)對微機的要求是多方面的，但主要指標是字長和速度。字長不僅影響系統(tǒng)的最大加工尺寸，而且影響加工的精度和運算精度。字長較長的計算機，價格顯著上升，而字長較短的計算機，要進行雙字長和三字長的運算，就會影響速度
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