【文章內容簡介】 功率要求。因此本設計采用交流伺服電動機。 控制系統(tǒng)設計 控制對象的描述 數(shù)控激光加工機工作臺運動控制主要是工作臺在 X， Y， Z三軸方向的進給運動以及圍繞 Z 軸的回轉運動 。由于設計要求是實 現(xiàn)二維聯(lián)動而不是同時運動，所以不能用傳統(tǒng)的數(shù)控工作臺的控制系統(tǒng)方式，但是傳統(tǒng)控制系統(tǒng) 經(jīng)過改造，就可以實現(xiàn)要求。為此我們采用的是由南京華興數(shù)控設備有限公司設計的 21D/21X/31D 液晶顯示車床數(shù)控系統(tǒng)。在確定了數(shù)控系統(tǒng)之后，我們選擇伺服電動機的伺服驅動器，我們選擇的是松下的 MinasA4系列 AC伺服驅動器。選擇的原因有很多，具體就不再一一列舉了。 總體控制方案的確定 根據(jù)上述對控制對象的描述和具體的控制要求，該控制系統(tǒng)可采用同步式模塊化控制結構，微機作為中央控制器，實現(xiàn)對 X， Y 軸進給運動的同步控 制，當需要 Z 軸和回轉工作臺運動的時候則停止微機對另外 2個方向的控制，這樣則實現(xiàn)了 2 維聯(lián)動。 該系統(tǒng)的控制框圖如下 第二章 具體設計 7 本科生畢業(yè)設計說明書 8 第三章 進給傳動系統(tǒng)設計 設計分析 數(shù)控伺服進給傳動系統(tǒng)的每一個運動都由單獨的伺服電動機驅動，傳動鏈大大縮短，傳動件大大減少，這極有利于減少傳動誤差，提高傳動精度。執(zhí)行件之間的傳動比關系，由數(shù)控系統(tǒng)（計算機）來保證。也即是說數(shù)控伺服進給傳動系統(tǒng)是把彼此相關（復合）的運動分解為簡單（外聯(lián)系）的運動，再由計算機將各個運動復合起來，以形成工件的各種表面，特別是空間曲面。數(shù)控伺服進給 傳動系統(tǒng)的精度要求高，響應要求快，故多采用低摩擦、無間隙傳動。 對伺服系統(tǒng)的要求 數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)由各坐標的驅動電機及其控制單元、機械傳動部件、執(zhí)行件和控制反饋環(huán)節(jié)組成。伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的關鍵環(huán)節(jié)，一般有下列要求。 （ 1） 高精度 為了保證加工質量的穩(wěn)定性、一致性，解決空間復雜曲面零件的加工，對進給系統(tǒng)的定位精度和輪廓加工精度都有比較高的要求。同時，在速度控制中，要求有高的調速精度，比較強的抗負載擾動能力，即靜態(tài)和動態(tài)精度要求都比較高。 （ 2） 高穩(wěn)定性 穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在給定輸入或外界干擾作用下，能經(jīng) 短暫的調節(jié)過程之后，迅速達到新的或恢復到原來的平穩(wěn)狀態(tài)。 （ 3） 高速響應 響應是進給伺服系統(tǒng)動態(tài)性能的重要指標，它反映了系統(tǒng)的跟蹤精度。 （ 4） 調速范圍寬 （ 5） 低速大轉矩 伺服驅動電動機的選擇 數(shù)控機床伺服系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于伺服驅動電動機及其驅動技術的發(fā)展。數(shù)控機床發(fā)展的初期多采用步進電動機，加液壓轉矩放大器； 70 年代初期流行使用由步進電動機、伺服閥、液壓馬達組成的電液脈沖馬達； 70 年代中后期，開始了永磁式寬調速直流伺服電動機時代；80 年代交流伺服電動機逐漸取代了直流伺服電動機。 第三章 進給傳動設計 9 設計結果 電動機的選擇 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。如需要完整說明書和設計 圖紙等 .請聯(lián)系 扣扣： 九七 一 九二 零八零零 另提供全套機械畢業(yè)設計下載！ 該論文已經(jīng)通過答辯 3 、根據(jù)估算的功率選擇電機 SZJI 系列交流伺服電動機是我國自行設計研法的產(chǎn)品。它同 S 系列相比具有體積小，質量小，伺服性好，力能指標高等特點。在自動控制系統(tǒng)中作執(zhí)行元件，也可以做驅動元件。產(chǎn)品按激磁方式分為他激（并激），復激兩種。 在這里根據(jù)旋轉工作臺所需的功率選擇 110SZ04 型號電機。其技術數(shù)據(jù)如下： 電壓（ V） 電流（ A） 功率（ W） 轉速 （ r/min） 轉矩（ N． cm） 允許順逆轉差 （ r/min） 電樞 激磁 電樞 激磁 220 600 3000 120 200 進給系統(tǒng)機械結構設計 數(shù)控機床進給系統(tǒng)的機械傳動結構，包括引導和支承執(zhí)行部件的導軌、絲杠螺母副、齒輪齒條副、蝸輪蝸桿副、齒輪或齒鏈副及其支承部件等。數(shù)控機床的進給運動是數(shù)字控制的直接對象，被加工工件的最終坐標位置精度和輪廓精度都與其傳動結構的幾何精度、傳動精度、靈敏度和穩(wěn)定性密本科生畢業(yè)設計說明書 10 切相關。為此，設計和選用機械傳動 結構時，須考慮以下問題。 （ 1） 減少摩擦阻力。 （ 2） 提高傳動精度和剛度，消除傳動間隙。進給傳動系統(tǒng)的傳動精度和剛度，主要取決于絲杠螺母副、及其支承機構的剛度。在傳動鏈中設置減速齒輪，可以減小脈沖當量，從系統(tǒng)設計的角度來分析，可以提高傳動精度。而加大絲杠直徑，以及對絲杠螺母副、支承部件、絲杠本身施加預緊力，是提高傳動剛度的有效措施。傳動間隙主要來自傳動齒輪副、絲杠螺母副及其支承部件之間，應施加預緊力或采取消除間隙的結構措施。 （ 3） 減小運動慣量。 傳動齒輪副設計 為了使絲杠、工作臺的慣量在系統(tǒng)中占有較小的比重；同時 也為使高轉速低轉矩的伺服驅動裝置的輸出變?yōu)榈娃D速大轉矩，因而在所設計的進給系統(tǒng)中應用了齒輪減速裝置。 A. 設計傳動齒輪副時考慮的問題 除了考慮應滿足強度要求之外，還考慮了其速度分配及傳動級數(shù)對傳動件的轉動慣量和執(zhí)行件的失動的影響。綜合考慮之后，具體設計出齒輪減速裝置為一級減速，傳動比為 1： 2，齒輪模數(shù) 3?m ，齒數(shù)分別為40,20 87 ?? zz 。 B. 消除傳動齒輪間隙的措施 由于數(shù)控機床進給系統(tǒng)的傳動齒輪副存在間隙，在開環(huán)系統(tǒng)中會造成進給運動的 位移值滯后 于指令值；反向時，會出現(xiàn)方向死區(qū)，影響加工精度。在閉環(huán)系統(tǒng)中，由于有反饋作用，滯后量雖可得到補償，但反向時會使伺服系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩而不穩(wěn)定。所以，在設計中加入了消除間隙的措施。通常，消除間隙的方法有下列幾種。 1)剛性調整法。 剛性調整法調整后齒側間隙不能自動補償，常用方法有偏心軸調整法和軸向墊片調整法 2)柔性調整法 柔性調整法在調整之后齒側間隙仍可自動補償，這種方法一般都采用調整壓力彈簧的壓力來消除齒側間隙，并在齒輪的齒厚和周節(jié)有變化的情況下，也能保持無間隙嚙合，但這種結構較復雜。主要方法有軸向壓簧調整法和 周向彈簧調整法兩種。這里選用了周向彈簧調整法。詳見床鞍裝配圖。 絲杠螺母副設計 在數(shù)控機床的進給運動鏈中，需要將旋轉運動轉換為直線運動，可選第三章 進給傳動設計 11 用的方法很多，比如齒輪赤條副、絲杠螺母副等。這里選用了滾珠絲杠螺母副。它具有如下特點。 a)摩擦損失小，傳動效率高，可達 ~。 b)絲杠螺母之間預緊后，可以完全消除間隙，提高了傳動剛度。 c)摩擦阻力小，幾乎與運動速度無關，動靜摩擦力之差極小，能保證運動平穩(wěn)，不易產(chǎn)生低速爬行現(xiàn)象。磨損小、壽命長、精度保持性好。 d)不能自鎖，有可逆性，即能將旋轉 運動轉化為直線運動，又能將直線運動轉化為旋轉運動。 常用的循環(huán)方式有兩種。滾珠在循環(huán)過程中有時與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)；始終與絲杠保持接觸的為內循環(huán)。本設計選用了外循環(huán)結構。 預緊方法有三種，基本原理都是使兩個螺母產(chǎn)生軸向位移，以消除它們之間的間隙和施加預緊力。 1）調整墊片預緊法。這種結構簡單可靠、剛性好，但調整較費時間，且不能在工作中隨意調整。 2）調整螺母預緊法。這種結構既緊湊，工作又可靠，調整也方便。只是預緊力不能準確控制。 3）齒差式調 整機構。調整準確可靠，精度較高，但結構復雜，制造較困難。本設計選用了調整螺母預緊法。 導軌設計 1..對導軌的基本要求 機床上的運動部件都是沿著其導軌而運動的，導軌的功用概括為起導向和支承作用。因此，導軌的制造精度及其精度保持性對機床加工精度有著重要的影響。導軌設計時須考慮以下問題。 1）有一定的導向精度。 2）有良好的精度保持性。精度保持性是指導軌能否長期保持原始精度，數(shù)控機床的精度保持性要求比較高。 3）有足夠的剛度。導軌的剛度主要決定于導軌類型、結構形式和尺寸大小、導軌與床身的連接方式， 導軌材料和表面加工質量等。數(shù)控機床常采用加大導軌截面積的尺寸，或在主導軌外添加輔助導軌來提高剛度。 4）有良好的摩擦特性。 導軌結構工藝性要好，便于制造和裝配，便于檢驗、調整和維修，而且須有合理的導軌防護和潤滑措施。 ，設計時一般要求如下： 1）調整方便，保證剛度，接觸良好。 2）鑲條應放在受力較小的一側。 本科生畢業(yè)設計說明書 12 3）選擇燕尾導軌的鑲條時，應考慮部件的裝配方式，要便于裝配。 C. 導軌材料的要求和匹配 導軌副應盡量由不同材料組成，如果選用相同材料也應采用不同的熱處理或不同的硬度 。通常，動導軌（短導軌）用較軟耐磨性低的材料，固定導軌（長導軌）用較硬和耐磨材料制造。 由于本產(chǎn)品的加工范圍較小，工作臺的工作范圍為 400*400mm，因此，從經(jīng)濟性的角度來考慮不易采用直線導軌，因此我選擇了直線軸承。直線軸承的選取由于目前資料中的直線軸承與現(xiàn)有產(chǎn)品差距很大，在此不做介紹，選取是根據(jù)其他部件在網(wǎng)站選取。 第四章 設計計算部分 13 第四章 設計計算部分 帶傳動設計 已知，電動機額定功率 P =600w ，計算轉速 min/600rnj ? ,傳動比2?i ，二班制工作。 1）確定設計功率 dP PKP Ad ? 查得 ?AK wPd ??? 2）選擇 V 帶型號 選用普通 V 帶，根據(jù) dP 和 1n