【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩。相對(duì)于和很小，可以忽略不計(jì)。則有： （46）其中，折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩由式計(jì)算，本例中在對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，已知進(jìn)給方向的最大工作載荷,則有：再由式計(jì)算承受最大工作負(fù)載（）情況下，移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩: 最后由式（46），求得最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承的負(fù)載轉(zhuǎn)矩： （47）經(jīng)上述計(jì)算后，得到加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩： （47）（3） 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選定考慮到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用的是開(kāi)環(huán)控制，當(dāng)電網(wǎng)電壓降低時(shí)，其輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)下降，可能造成丟布，甚至堵轉(zhuǎn)。因此，根據(jù)來(lái)選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩時(shí)，需要考慮安全系數(shù)。本例中取安全系數(shù)，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足： （48）對(duì)于前面預(yù)選的130BYG5501型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，查表可知，其最大靜轉(zhuǎn)矩，可見(jiàn)完全滿足式（48）要求。（4） 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能校核1）最大工進(jìn)速度時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核任務(wù)書(shū)給定縱向最快工進(jìn)速度，脈沖當(dāng)量，由式求出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率。在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩，滿足要求。2）最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核任務(wù)書(shū)給定縱向最快空載移動(dòng)速度，由式，求出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率。查表得，此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，大于快速空載起動(dòng)時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，滿足要求。3）最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率校核最快空載移動(dòng)速度，對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率。查表可知130BYG550的極限運(yùn)行頻率為，可見(jiàn)沒(méi)有超出上限。4）起動(dòng)頻率的計(jì)算已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子自身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，查表可知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時(shí)最高空載起動(dòng)頻率。由式，可以求出步進(jìn)電動(dòng)機(jī)克服慣性負(fù)載的起動(dòng)頻率為：，上式說(shuō)明，要想保證步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)不失步，任何時(shí)候的起動(dòng)頻率都必須小于。實(shí)際上，在采用軟件升降頻率時(shí)，起動(dòng)頻率選得很低，通常只有(即)。綜上所述，縱向進(jìn)給系統(tǒng)選用130BYG550步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，可以滿足要求。分兩種工作情況，分別進(jìn)行校核。（1） 快速空載起動(dòng) 電動(dòng)機(jī)從靜止到加速至，由式（45）可知，同步帶傳遞的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，傳遞的功率為。（2） 最大工作負(fù)載、最快工進(jìn)速度由式（47）可知，帶需要傳遞的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩，任務(wù)書(shū)給定最快工進(jìn)速度，對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。傳遞的功率為?？梢?jiàn)，兩種情況下同步帶傳遞的負(fù)載功率均小于帶的額定功率。因此，選擇的同步帶功率合格。第五節(jié) 繪制進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配圖在完成滾珠絲杠螺母副和步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算選型后可以著手繪制進(jìn)給伺服系統(tǒng)的機(jī)械裝配圖。在繪制機(jī)械裝配圖時(shí)，除了從總體上考慮機(jī)床布局情況以及伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)與原機(jī)床的聯(lián)系外，還應(yīng)認(rèn)真的考慮與具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)的一些問(wèn)題。（1） 了解原機(jī)床的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，從有關(guān)資料中查閱床身、縱溜板、橫溜板、刀架等的結(jié)構(gòu)尺寸。（2） 根據(jù)載荷特點(diǎn)和支承形式確定絲杠兩端支承軸承的型號(hào)，軸承座的結(jié)構(gòu)以及軸承預(yù)緊和調(diào)節(jié)方式，確定齒輪軸支承軸承的型號(hào)。（3） 考慮各部件之間的定位、聯(lián)接和調(diào)整方法。例如，應(yīng)保證絲杠兩端支承與滾珠絲杠螺母同軸，保證絲杠與機(jī)床導(dǎo)軌平行，考慮螺母座。軸承座在安裝面上的聯(lián)接與定位、齒輪箱在安裝面上的定位、步進(jìn)電機(jī)在齒輪箱上的聯(lián)接與定位等。（4） 考慮密封、防護(hù)、潤(rùn)滑以及安全機(jī)構(gòu)等問(wèn)題。例如，絲杠螺母的潤(rùn)滑、防塵、防鐵屑保護(hù)、軸承的潤(rùn)滑及密封、齒輪的潤(rùn)滑及密封、行程限位保護(hù)裝置等。（5） 在進(jìn)行各零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意裝配的工藝性，考慮正確的裝配順序，保證安裝、調(diào)試和拆卸的方便。此外，注意繪制裝配圖時(shí)的一些基本要求。例如，制圖標(biāo)準(zhǔn)、視圖布置及圖形畫(huà)法要求、重要的中心距、中心高、聯(lián)系尺寸和輪廓尺寸的標(biāo)準(zhǔn)、重要配合的標(biāo)注、裝配技術(shù)要求、標(biāo)題欄要求等。第六節(jié) 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的硬件電路時(shí)主要考慮以下功能：1） 接收鍵盤數(shù)據(jù)，控制LED顯示；2） 接收操作面板的開(kāi)關(guān)與按鈕信號(hào)；3） 接收車床限位開(kāi)關(guān)信號(hào)；4） 接收螺紋編碼器信號(hào)；5） 接收電動(dòng)卡盤夾緊信號(hào)與電動(dòng)刀架刀位信號(hào)；6） 控制X、Z向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)器；7） 控制主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止；8） 控制多速電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)主軸有級(jí)變速；9） 控制交流變頻器，實(shí)現(xiàn)主軸無(wú)級(jí)變速；10）控制切削液泵起動(dòng)停止；11）控制電動(dòng)卡盤的夾緊與松開(kāi)；12）控制電動(dòng)刀架的自動(dòng)選刀；13）與PC機(jī)的串行通信。圖（2）為控制系統(tǒng)的原理框圖。CPU選用ATMEL公司的8位單片機(jī)AT89S52；由于AT89S52本身資源有限，所以擴(kuò)展了一片EPROM芯片W27C512用做程序存儲(chǔ)器，存放系統(tǒng)底層程序；擴(kuò)展了一片SRAM芯片6264用做數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，存放用戶程序；鍵盤與LED顯示采用8279來(lái)管理；輸入輸出口的擴(kuò)展選用了并行接口8255芯片，一些進(jìn)出的信號(hào)均做了隔離放大；模擬電壓的輸出借助于DAC0832。與PC機(jī)的串行通信經(jīng)過(guò)MAX233芯片。數(shù)控系統(tǒng)的操作面板布置如圖（1）所示。面板設(shè)置了48個(gè)微動(dòng)按鈕，三個(gè)船形開(kāi)關(guān)，一只急停按鈕，顯示器包括1組數(shù)碼管和7只發(fā)光二極管。交流變頻器主軸電動(dòng)機(jī)隔離放大X向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)隔離放大隔離放大隔離放大隔離放大隔離放大隔離放大隔離放大Z向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)刀架電動(dòng)機(jī)主軸電動(dòng)機(jī)卡盤電動(dòng)機(jī)切削液泵電動(dòng)機(jī)刀架刀位信號(hào)限位開(kāi)關(guān)信號(hào)SRAM芯片6264復(fù)位電路晶振電路EPROM芯片W27C512CPUAT89S52單片機(jī)鍵盤與顯示接口芯片8279串行接口芯片MAX233并行接口芯片8255D/A轉(zhuǎn)換芯片DAC0832螺紋光柵信號(hào)操作面板開(kāi)關(guān)/按鈕信號(hào)圖（2）第七節(jié) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的選用本例中X向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為110BYG5802,Z向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為30BYG5501，生產(chǎn)廠家為常州寶馬集團(tuán)公司。兩種電動(dòng)機(jī)除了外形尺寸、步距角和輸出轉(zhuǎn)矩不同外，電氣參數(shù)基本相同，均為5相混合式，5線輸出，電動(dòng)機(jī)供電電壓，電流5安。這樣，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源可用同一型號(hào)。在此，選擇合肥科林?jǐn)?shù)控科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)的五相混合式調(diào)頻調(diào)壓型步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，型號(hào)為BD5A。第八節(jié) 控制系統(tǒng)的部分軟件設(shè)計(jì)1. 存儲(chǔ)器與I/O芯片地址分配根據(jù)圖三中地址譯碼器U4（74LS138）的連接情況，可以算出主機(jī)板中存儲(chǔ)器與I/O芯片的地址分配，如下表所示：器件名稱地址選擇線（）片內(nèi)地址單元數(shù)地址編碼62648K8255482792DAC083212. 控制系統(tǒng)的