【正文】 擇軸承型號 派生軸向力的計算， 查表可知 02 5 3 2 .2 4 1 6 6 .3 2 62 2 1 .6S FF Y? ? ??N 1 08 3 9 .4 2 5 9 .1 82 2 1 .6sFF Y? ? ?? N 確定軸承的軸向載荷 aF 2259 .18 219 .97asF F N? ? ? 故軸承 1“放松”軸承 2“壓緊” 根據(jù)當量動載荷公式計算 P 值 1 1 2 9 . 1 8 0 . 3 1 0 . 3 78 2 9 . 4aAF eR ? ? ? ? 111, 0xY?? 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 31 1 1 1 ( 1 8 2 9 .4 0 ) 8 2 9 .4AaP x F Y F N N? ? ? ? ? ? 1 2 5 9 . 1 8 0 . 4 6 8 0 . 3 75 3 2 . 2 4aBF eR ? ? ? ? 6, ?? 2 2 2 0 .5 6 5 3 2 .2 4 1 .6 2 5 9 .1 8 7 1 2 .7 3 8BaP x F Y F N? ? ? ? ? ? ? 計算工作所需要的徑向基本額定動載荷： 由于常溫 1tf? ，中等沖擊取 ? ，深溝球軸承壽命指數(shù) 3?? ，兩支承用同一型號， 10 100 0rC KN N?? 31 6 6 6 7 1 6 6 6 7 1 1 0 0 0( ) ( ) 4 0 5 7 94 1 6 . 6 1 . 2 8 2 9 . 4th pfCL n f p ? ?? ? ??h 若按大修期 5 年更換軸承，軸承的壽命足夠用，故所選軸承合適 直流主軸驅(qū)動系統(tǒng) 從原理上說，直流主軸驅(qū)動系統(tǒng)與通常的直流調(diào)速系統(tǒng)無本質(zhì)的區(qū)別，但因為數(shù)控機床高速、高效、高精度的要求，決定了直流主軸驅(qū)動系統(tǒng)具有以下特點： 1)調(diào)速范圍寬。采用直流主軸驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)控機床通常只設(shè)置高、低兩級速度的機械變速機構(gòu)，電動機的轉(zhuǎn)速由主軸驅(qū)動器控制，實現(xiàn)無級變速，因此，它必須具有較寬的調(diào)速范圍。 2)直流主軸電動機通常采用全封閉的結(jié) 構(gòu)形式，可以在有塵埃和切削液飛濺的工業(yè)環(huán)境中使用。 3)主軸電動機通常采用特殊的熱管冷卻系統(tǒng)，能將轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的熱量迅速向外界發(fā)散。此外，為了使電動機發(fā)熱最小，定子往往采用獨特附加磁極，以減小損耗，提高效率。 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 32 4)直流主軸驅(qū)動器主回路一般采用晶閘管三相全波整流，以實現(xiàn)四象限的運行。 5)主軸控制性能好。為了便于與數(shù)控系統(tǒng)的配合，主軸伺服器一般都帶有 D/A 轉(zhuǎn)換器、 “ 使能 ” 信號輸入、 “ 準備好 ” 輸出、速度 /轉(zhuǎn)矩顯示輸出等信號接口。 6)純電氣主軸定向準?？刂乒δ堋Ｓ捎趽Q刀、精密鏜孔、螺紋加工等需要，數(shù)控機床的主軸應(yīng)具 有定向準?？刂乒δ?，而且應(yīng)由電氣控制系統(tǒng)自動實現(xiàn)，以進一步縮短定位時間，提高機床效率。數(shù)控機床常用的直流主軸驅(qū)動系統(tǒng)的原理框圖如圖 31所示。 勵磁電流設(shè)定回路電樞電壓反饋回路電流調(diào)節(jié)器勵磁電流反饋回路電壓/相位調(diào)節(jié)器點弧脈沖發(fā)生器速度調(diào)節(jié)器零電流檢測電流反饋回路電流調(diào)節(jié)器電動機點弧方向信號電壓/相位調(diào)節(jié)點弧脈沖發(fā)生器速度反饋回路觸發(fā)器觸發(fā)器觸發(fā)器速度指令M41 數(shù)控機床常用的直流主軸驅(qū)動系統(tǒng)的原理框圖 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 33 由圖可見，主軸驅(qū)動系統(tǒng)類似于直流進給伺服系統(tǒng)，它也是由速度環(huán)和電流環(huán)構(gòu)成的雙環(huán)速度控制系統(tǒng)，通過控制直流主軸電動機的電樞電壓實現(xiàn)變速?？刂葡到y(tǒng)的主回路一般采用晶閘管反并聯(lián)可逆整流電路。系統(tǒng)的工作原理可參閱直流進給伺服系統(tǒng)部分，在此不再贅述。 圖 41的上半部分為勵 磁控制回路，由于主軸電動機功率通常較大，且要求恒功率調(diào)速范圍盡可能大，因此，一般采用他勵電動機，勵磁繞組與電樞繞組相互獨立，并由單獨的可調(diào)直流電源供電。 圖中，磁控制回路的電流給定、電樞電壓反饋、勵磁電流反饋三組信號經(jīng)比較之后輸入至比例一積分調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器的輸出經(jīng)過電壓 /相位轉(zhuǎn)換器，控制晶閘管觸發(fā)脈沖的相位，調(diào)節(jié)勵磁繞組的電流大小，實現(xiàn)電動機的恒功率弱磁調(diào)速。 主軸定向準?？刂频淖饔檬菍⒅鬏S準確停在某一固定的角度上，以進行換刀等動作。主軸定向準停的位置檢測，可以利用裝在主軸上的位置編碼器或磁性傳感器進行， 通過位置閉環(huán)，使主軸準確定位在規(guī)定的位置上。 圖 42為主軸定向準?？刂剖疽鈭D，當采用位置編碼器作為位置檢測器件時，為了控制主軸位置，主軸與編碼器之間必須是 1∶1 傳動或?qū)⒕幋a器直接安裝在主軸軸端。當采用磁性傳感器作為位置檢測器件時，磁性器件應(yīng)直接安裝在主軸上，而磁性傳感頭則應(yīng)固定在主軸箱體上。 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 34 42 主軸定向準?？刂剖疽鈭D 直流伺服電動機 直流伺服電動機實質(zhì)上就是他勵式直流電動機，其結(jié)構(gòu)與普通小型直流電動機相同，可分為永磁式和電磁式兩種。永磁式直流伺服電動機的磁極是用永久磁鐵制成，電磁式直流 伺服電動機的磁極是磁極鐵心套上勵磁繞組組成的。 直流伺服電動機的工作原理與普通直流電動機相同。勵磁繞組中流過電流所產(chǎn)生的磁通與電樞繞組中通過的電流互相作用時即產(chǎn)生電河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 35 磁轉(zhuǎn)矩，使伺服電動機旋轉(zhuǎn)，當這兩個繞組中有一個斷電時，伺服電動機能立即停轉(zhuǎn)。直流伺服電動機是自動控制系統(tǒng)中一種很好的執(zhí)行元件。 控制方式 幼稚流電動機的調(diào)速方法和正反轉(zhuǎn)方法可知，當改變電樞繞組端電壓的 大小和極性或改變勵磁繞組勵磁電流的大小和方向時，電動機的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向也隨之改變，所以直流伺服電動機的控制方式也就有兩種。 1．電樞控制方式 勵磁恒定，電樞電壓作為控制信號，這時電河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 36 樞繞組稱為控制繞組，電樞電壓稱為控制電壓。 2．磁場控制方式 電樞電壓恒定，勵磁繞組接受控制信號，這時勵磁繞組稱為控制繞組，勵磁電壓稱為控制電壓。 因電樞控制方式的機械特性和調(diào)節(jié)特性均為線性，電樞回路電感小，響應(yīng)迅速，所以直流伺服電動機多采用電樞控制方式。下面只介紹電樞控制方式的運行持性。 電樞控制方式的運行特性 電樞控制時直流伺服電動機的工作原理如圖 4— 1所示。為分析方便，假設(shè)電機磁路不飽和，即認為磁化曲線為直線。并且不計電 樞反應(yīng)的影響。 我們先看一下直流伺服電動機的機械特性方程。 圖 4— 1電樞控制時直流伺服電動機的 工作原理 （ 41） 式中 —— 電樞回路總電阻 —— 電動勢常數(shù)， —— 轉(zhuǎn)矩常數(shù)； —— 每極下的主磁通； —— 控制電壓； —— 電動機轉(zhuǎn)速； —— 電磁轉(zhuǎn)矩。 由他勵直流電動機的機械特性方程可知 ： 1．機械特性 機械特性是指控制電壓為常數(shù)，即 ＝常數(shù)時，河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 37 電動機轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系， 。電樞控制式直流伺服電動機的機械特性如圖 4— 2所示。 從圖中可以看出其機械特性為一組平行線，機械特性是線性的。 圖 4— 2電樞控制式直流伺服電動機的機械特性 機械特性曲線與縱軸交點的縱坐標為理想空載轉(zhuǎn)速 。 (42) 機械特性曲線與橫軸交點的橫坐標為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 Tk (4— 3) 機械特性曲線的斜率的絕對值為 （ 4— 4） 圖 43電樞控制式直流伺服電動機的調(diào)節(jié)持性 ２．調(diào)節(jié)特性 調(diào)節(jié)特性是指電磁轉(zhuǎn)矩為常數(shù)，即 T＝常數(shù)時，轉(zhuǎn)速與控制電壓的關(guān)系， 。由式 (6— 1)即可畫出直流伺服電動機的調(diào)節(jié)持性曲線，如圖 6— 3所示，它們也是一組平行線。 從直流伺服電動機的調(diào)節(jié)特性可以看出，電磁轉(zhuǎn)矩 T一定時，控制電壓 愈高，電動機轉(zhuǎn) 速愈高，轉(zhuǎn)速與控制電壓成正比。 調(diào)節(jié)特性與橫軸交點的橫坐標為負載轉(zhuǎn)矩一定時的始動電壓，如T＝ Tl時之 Ul， T＝ T2時之 U2。當負載轉(zhuǎn)矩大于零并為 — 定值時．電動機的控制電壓大于相應(yīng)的始動電壓，則電機的電磁轉(zhuǎn)矩大于負載轉(zhuǎn)河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 38 矩，電動機才能起動并達到某一轉(zhuǎn)速；反之，控制電壓小于相應(yīng)的始動電壓，則電動機的最大電磁轉(zhuǎn)矩小于負載轉(zhuǎn)矩，它就不能起動。我們稱調(diào)節(jié)特性曲線的橫坐標從零到始動電壓的這一范圍為在一定負載轉(zhuǎn)矩時的控制失靈區(qū)。如 T＝ Tl 時， 的死區(qū)。顯然，失靈區(qū)的大小與負載轉(zhuǎn)矩成正比，即負載轉(zhuǎn)矩愈大，始動電壓也愈大。 直流伺服電動機的機械持性和調(diào)節(jié)特性都是一組平行線．線性度好，這是直流伺服電動機很可貴的優(yōu)點。但是，以上所述結(jié)論是在假設(shè)電動機磁路磁化曲線為直線和不計電樞反應(yīng)的情況下得到的，實際工作中的直流伺服電動機其機械持性和調(diào)節(jié)持性都是一條接近于直線的曲線，線性度不是十分理想。 設(shè)計小結(jié) 對現(xiàn)有的通 用車床進行數(shù)控化改造主要是如何將機械傳動的進給機構(gòu)和手工控制的刀架轉(zhuǎn)位部件，改裝成由數(shù)控系統(tǒng)控制的刀架，對 CW6132 型車床的數(shù)控化改造，利用微機將橫向進給伺服系統(tǒng)改造為開放控制的系統(tǒng)，改造后的車床可以加工出各種形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)零件，并且實現(xiàn)多工序自動車削，從而提高了生產(chǎn)效率和加工精度，也能適應(yīng)小批量多品種復(fù)雜零件的加工。 本次實際改造周期短，改造費用低，操作使用方便，對工人的技術(shù)水平要求不高，特別適應(yīng)中小型企業(yè)的改造 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 39 致謝語 經(jīng)過一月多的努力，我終于將這次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)完成了。在這次作業(yè)過程中 ，遇到許多困難，充分暴露出了前期我在這方面知識欠缺和經(jīng)驗不足。還好得到許多老師和同學的幫助，使畢業(yè)論文順利完成。特別是 田 老師，在此我向他們表示 最誠摯的謝意！ 盡管這次設(shè)計的時間是漫長的，過程是曲折的。但我的收獲還是很大，學到許多書本上學不到的東西。在整個過程中我發(fā)現(xiàn)我們這些學生最缺少的是經(jīng)驗，沒有感性認識，空有理論知識，有些東西很不可與實際脫節(jié)，總體來說這次的畢業(yè)設(shè)計論文對我?guī)椭€是很大的。需要我們將學過的相關(guān)知識都系統(tǒng)的聯(lián)系起來，從中暴露自身的不足。 郭 偉 參考文獻 《數(shù)控技術(shù)》 主編 彭曉南 中國機械工業(yè)教育協(xié)會 組編 《機床數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)》 主編 王侃夫 高等職業(yè)技術(shù)教育機電類專業(yè)教材編委會 《數(shù)控機床故障診斷及維護》 主編 彭躍湘 清華大學出版社 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 40 CW6132 橫向伺服進給單元裝配圖及零件圖 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 41 機床電氣控制電路原理圖