【導(dǎo)讀】通車床和數(shù)控車床上加工端面、圓柱面和曲面等。在車類加工中心或。車類數(shù)控機床上，車刀應(yīng)用的頻率更高。車刀和其它刀具一樣，切削。一段時間后就會變鈍，此時必須對其重磨方可使用。和生產(chǎn)效率都受到嚴重的影響。車刀刃磨機研究的目的就是提高其刃。磨質(zhì)量，降低制造成本，提高生產(chǎn)率;通過對車刀刃磨的控制研究，人的勞動強度，及時滿足生產(chǎn)的需求。本課題主要研究內(nèi)容是分析普。而實現(xiàn)對車刀刃磨角度自動精確調(diào)整。師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。第二部分傳動裝置以及電動機的選擇設(shè)計……………………值時就應(yīng)進行重磨然后才能繼續(xù)使用。對金屬切削刀具的刃磨既是刀

　　

【正文】 于步進電機的控制，了解其性能參數(shù)必須的，因為在進行步進電機選擇和軟件設(shè)計時，它的性能決定整個控制系統(tǒng)的性能。 (二 )步進電機選擇和計算 1 初 選步進電機 型 號 相數(shù) 電壓 電流 電阻 電 感 靜轉(zhuǎn)矩 機身長 定位轉(zhuǎn)矩 出軸長 重量 接線圖 單 位 V A Ω mH mm mm Kg 57BYGH101 4 3 45 21 a 57BYGH102 2 5 45 21 b 57BYGH201 4 16 40 60 55 21 a 57BYGH202 4 12 22 55 21 a 57BYGH203 2 8 55 21 b 57BYGH204 4 5 55 21 a 57BYGH205 2 6 10 55 21 b 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 頁 共 頁 57BYGH206 4 3 55 21 a 57BYGH207 2 8 9 55 21 b 57BYGH208 2 12 33 55 21 b 57BYGH209 4 4 55 21 a 57BTGH210 4 4 8 55 21 a 57BYGH211 4 3 2 2 55 21 a 57BYGH212 2 3 55 21 b 57BYGH213 2 3 9 55 21 b 57BYGH214 2 3 14 55 b 57BYGH251 2 12 68 21 b 57BYGH301 4 2 4 14 76 21 a 57BYGH302 4 14 76 21 a 57BYGH303 4 12 76 21 a 57BTGH304 4 7 14 76 21 a 57BYGH306 2 3 15 76 21 b 圖 57 電機的外形圖 初步選用型號是 57BYGH203 系列的混合式步進電機，這種電機產(chǎn)品同時兼有反應(yīng)式和 永磁式兩種步進電機優(yōu)點。該產(chǎn)品具有體積小、驅(qū)動電流和功耗小、起動和運行頻率高、動態(tài)性好的特點，同時還具 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 頁 共 頁 有良好的內(nèi)部阻尼特性，因而運行平穩(wěn)，無明顯的低頻振蕩區(qū)，噪音小，可靠性高。既可用于組建穩(wěn)定、可靠的開環(huán)系統(tǒng)，也可用于組建閉環(huán)系統(tǒng)。工作中要求步進電機能嚴格跟隨指令脈沖 ,不發(fā)生失頻、振蕩 。能快速起動、停止、正反轉(zhuǎn)和高效運轉(zhuǎn) 。能滿足各項性能指標且具有良好的動態(tài)特性。步進電機選用時首先必須保證步進電機的輸出功率大于負載所需的功率，使電動機的矩頻特性有一定余量以保證運行可靠，一般來說最大靜轉(zhuǎn)矩 T大的電機，負載轉(zhuǎn)矩 也大，通常取 T /T=~。對于相數(shù)較多，突跳頻率要求不高時取大值，反之取小值。其次要求計算機械系統(tǒng)的負載慣量和產(chǎn)品所要求的啟動頻率，使之與步進電機相匹配并有一定余量，并使最高連續(xù)工作頻率能滿足產(chǎn)品快速移動的要求。選用步進電機時還必須注意到要使其步距角和機械系統(tǒng)相匹配，以得到所需要的脈沖當量。 57 電機的參數(shù) 步 距 角： 絕緣電阻： 500V DC 100MΩ 絕緣強度： 500V AC 1 Minute 溫 升： 65K 環(huán)境溫度： 10~+55℃ 絕緣等級： B 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 頁 共 頁 圖 57BYGH203 以及 57BYGH301 運行矩頻特性 2 負載轉(zhuǎn)矩和慣量的計算 (1)負載轉(zhuǎn)矩的估算 精確計算驅(qū)動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩是比較復(fù)雜的，習(xí)慣的做法是根據(jù)實際裝置實測求取，在選擇步進電機時，常常 使用近似的公式，先估算出負載的轉(zhuǎn)矩，從而為選定步進電機提供依據(jù)。 根據(jù)該課題的要求 ,估算電機的負載轉(zhuǎn)矩。由機械結(jié)構(gòu)可知 ,電機驅(qū)動絲杠螺母機構(gòu)在到工作臺，該直線運動系統(tǒng)換到電動機軸的負載轉(zhuǎn)矩 LT 一般由下式估算 : i DWFTL ??2 )( ??? (31) F 一直線運動機械的軸向力， kg； D 一齒輪齒條傳動中的齒輪直徑， cm； W 一負載質(zhì)量， kg； i 一減速傳動比； 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 頁 共 頁 ?一驅(qū)動系統(tǒng)的效率； ? 一滑動摩擦系數(shù)。 式中其中，取 ? ～ , ?=～ ， D=14mm。 由機床的結(jié)構(gòu)參數(shù)，估算工作平臺的總質(zhì)量 (包括旋轉(zhuǎn)步進電機、蝸輪、蝸桿、刀架等 )為 15kg，根據(jù)刀具刃磨載荷輕的特點，直線運動受到的軸向力可根據(jù)力矩平衡原理得出，如圖 53 所示，軸向力矩與摩擦分力 zF 的力矩相等： 1 1 2 2FL FL? （ 32） 2211FLF L? = 901156? ≈ 代入（ 31）可得： i DWFTL ??2 )( ??? = )( ??? ?? cmkg?? (2)負載慣量的計算 根據(jù)慣量的定義，物體對某軸的慣量定義為該物體微小體積的質(zhì)量 dm 與該微小體積到軸的距離 r 的平方的乘積之總和，即 2J r dm?? 33 回轉(zhuǎn)體的慣量計算： 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 頁 共 頁 432J D L??? 34 式中： ? — 回轉(zhuǎn)體的材料密度 D— 回轉(zhuǎn)體直徑 L— 回轉(zhuǎn)體的長度 該機構(gòu)是經(jīng)過一級蝸輪蝸桿減速傳到工作臺上故其轉(zhuǎn)動慣量必須經(jīng)過折算，其公式為： 102()ZJJZ? 35 ①工作臺轉(zhuǎn)動慣量計算 步進電機驅(qū)動蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)，通過蝸輪蝸桿機構(gòu)傳到工作臺，這時根據(jù)動能守恒定律可得到工作臺運動慣量換算到驅(qū)動軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量為： 2()2W WLJ g ?? 36 = 215 () 2? = 2gcm ②蝸輪軸轉(zhuǎn)動慣量計算 3 41J = 7 .8 1 0 1 .53 7 .52? ??? ?= 2gcm ③蝸輪蝸桿等效為圓柱體，其轉(zhuǎn)動慣量為 3 4G1J = 7 .32 8 1 0 2 7 .8? ? ? ??= k 2gcm 3 4G2J = 7 .32 8 1 0 4 1 .2? ? ? ?? = 2cmkg? ④換算 到電機軸上總慣性負載 LJ 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 頁 共 頁 21G 1 G 22J ( ) ( J )WL JZJ Z? ? ? =+ 21( ) (0 .0 9 5 0 .2 3 5 )40 ?= ≈ k 2gcm (3)加速轉(zhuǎn)矩 驅(qū)動負載時往往需要進行加減速度運行。慣性體就會產(chǎn)生加速轉(zhuǎn)矩ACT ，其計算式為： 2LAC JfT g tS?? 式中 S— 每轉(zhuǎn)走的步數(shù)， 360S ?? ， ? 為步進電機的步距角； F— 最大驅(qū)動頻率， Hz(pps)； T— 加速時間； g— 重力加速度， 2/cms 。 二 絲杠螺母機構(gòu)的選擇計算 （一） 絲杠螺母機構(gòu)概 述 1 絲杠螺母機構(gòu)的特點 （ 1）用較小的扭矩傳動絲杠，可使得螺母獲得較大的軸向牽引力； （ 2）可達到很大的降速比，使得機構(gòu)大為簡化； （ 3）能達到較大的傳動精度。用于機構(gòu)進給時，還可算作測量元件，通過刻度盤 讀出直線位移的尺寸，最小度數(shù)值可達到 ； （ 4）傳動平穩(wěn)，無噪聲； （ 5）在一定條件下能自鎖，即絲杠螺母不能進行逆?zhèn)鲃?。此特點 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 頁 共 頁 可用于部件升降移動，防止因部件自重而降落。 2 絲杠螺母機構(gòu)的選用 根據(jù)該設(shè)計方案，要求工作臺能夠上下移動，而且要能夠自鎖，故根據(jù)選用如圖所示結(jié)構(gòu)： (二 )絲杠螺母機構(gòu)的計算 1 絲杠的導(dǎo)程：根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計和要求，選用絲杠頭數(shù) k=1,螺距 t=4mm,故絲杠螺母機構(gòu)的導(dǎo)程 s=kt=4mm。 2 絲杠的效率：正傳動的效率即回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動的效率為： ()tgtg ?? ??? ? 37 式中： ? — 中徑處的螺紋升角，2stg d? ?? ； 2d — 絲杠螺紋中徑； ? — 當量摩擦角。 2arctansd? ?? = 414?? = 對于滑動絲杠： 1 cosftg? ??? ，當 f=, ? =15 時， `554?? 。 代入數(shù)據(jù)得 ?= tan tan( )? = 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 頁 共 頁 3 驅(qū)動扭矩 M 計算 設(shè)所受的軸向力為 P，則螺紋中徑處的圓周力 Q 為： ()Q p tg ???? 38 = tan( )?? = 驅(qū)動扭矩 M 為： 2()2dM P tg tg ???? 39 用 222dstg???代入得：2sMP???= 42 ?? ? = 4 耐磨性計算 滑動螺旋的磨損與螺紋工作面上的壓力、滑動速 度、螺紋表面粗糙度以及潤滑狀態(tài)等因素有關(guān)。其中最主要的是螺紋工作面上的壓力，壓力越大，螺旋副間越容易形成過渡磨損。因此，滑動螺旋的耐磨性計算，主要是限制螺紋工作面上的壓力 p,使其小于材料的許用壓力 [p]。有耐磨性決定絲杠中徑 2d 的公式為： 2d ≥ 8 []pp? 310 式中 :p— 絲杠所承受的最大軸向力； ? — 螺母的長徑比，2ld?? ， L 為螺母的長度（ mm） 一般 ?取 ～ 4，但螺母的螺紋圈數(shù)一般不超過 10。因為圈數(shù)越多，載荷分布越不均，第 10 圈以后的螺紋，實際上起不到分擔載荷的作用。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 頁 共 頁 2 2 80 10d ?? ?? =16mm 故取 2d =16mm,耐磨性核算的公式為：2264 [ ]pppd ??? 311 代入數(shù)據(jù)得 p= 16 2 10 ?? ??=?80,故滿足要求。 三 蝸輪蝸桿機構(gòu)選擇計算 （一） 蝸輪蝸桿傳動的尺寸參數(shù) 1 蝸輪蝸桿傳動的特點 蝸桿傳動是在空間交錯的兩軸間傳遞運動和動力的一種傳動機構(gòu)，兩軸線的夾角圍任意值，通常用的為 90。這種傳動有以下的特點： （ 1）當使用單頭蝸桿（相當于單線螺紋）時，蝸桿旋轉(zhuǎn)一周，蝸輪只轉(zhuǎn)過一齒距，因而能實現(xiàn)大的傳動比。在動力傳動中，一 般傳動比 i=5～ 80；在分度機構(gòu)或手動機構(gòu)中，傳動比可達 300。 （ 2）在蝸桿傳動中，由于蝸桿齒是連續(xù)不斷的螺旋齒，它和蝸輪齒是漸漸進入嚙合及漸漸退出嚙合，同時嚙合的齒對有較多，故沖擊載荷小，傳動平穩(wěn)，噪聲低。 （ 3）當蝸桿的螺旋線升角小于嚙合面的當量摩擦角時，蝸桿的傳動具有自鎖性。 （ 4）蝸桿傳動與螺旋齒輪的嚙合相似，在嚙合處有相對的滑動。當滑動速度很大，工作條件不夠良好時，會產(chǎn)生嚴重的摩擦與磨損， 陜西理工學(xué)院畢業(yè)