【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(jī)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(shí)間后就會(huì)變鈍，此時(shí)必須對(duì)其重磨方可使用。和生產(chǎn)效率都受到嚴(yán)重的影響。車刀刃磨機(jī)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(guò)對(duì)車刀刃磨的控制研究，人的勞動(dòng)強(qiáng)度，及時(shí)滿足生產(chǎn)的需求。本課題主要研究?jī)?nèi)容是分析普。而實(shí)現(xiàn)對(duì)車刀刃磨角度自動(dòng)精確調(diào)整。師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。第二部分傳動(dòng)裝置以及電動(dòng)機(jī)的選擇設(shè)計(jì)……………………值時(shí)就應(yīng)進(jìn)行重磨然后才能繼續(xù)使用。對(duì)金屬切削刀具的刃磨既是刀

　　

【正文】 于步進(jìn)電機(jī)的控制，了解其性能參數(shù)必須的，因?yàn)樵谶M(jìn)行步進(jìn)電機(jī)選擇和軟件設(shè)計(jì)時(shí)，它的性能決定整個(gè)控制系統(tǒng)的性能。 (二 )步進(jìn)電機(jī)選擇和計(jì)算 1 初 選步進(jìn)電機(jī) 型 號(hào) 相數(shù) 電壓 電流 電阻 電 感 靜轉(zhuǎn)矩 機(jī)身長(zhǎng) 定位轉(zhuǎn)矩 出軸長(zhǎng) 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(jì) 第 頁(yè) 共 頁(yè) 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(jī)的外形圖 初步選用型號(hào)是 57BYGH203 系列的混合式步進(jìn)電機(jī)，這種電機(jī)產(chǎn)品同時(shí)兼有反應(yīng)式和 永磁式兩種步進(jìn)電機(jī)優(yōu)點(diǎn)。該產(chǎn)品具有體積小、驅(qū)動(dòng)電流和功耗小、起動(dòng)和運(yùn)行頻率高、動(dòng)態(tài)性好的特點(diǎn)，同時(shí)還具 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 共 頁(yè) 有良好的內(nèi)部阻尼特性，因而運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)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(kāi)環(huán)系統(tǒng)，也可用于組建閉環(huán)系統(tǒng)。工作中要求步進(jìn)電機(jī)能嚴(yán)格跟隨指令脈沖 ,不發(fā)生失頻、振蕩 。能快速起動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)和高效運(yùn)轉(zhuǎn) 。能滿足各項(xiàng)性能指標(biāo)且具有良好的動(dòng)態(tài)特性。步進(jìn)電機(jī)選用時(shí)首先必須保證步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大于負(fù)載所需的功率，使電動(dòng)機(jī)的矩頻特性有一定余量以保證運(yùn)行可靠，一般來(lái)說(shuō)最大靜轉(zhuǎn)矩 T大的電機(jī)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩 也大，通常取 T /T=~。對(duì)于相數(shù)較多，突跳頻率要求不高時(shí)取大值，反之取小值。其次要求計(jì)算機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載慣量和產(chǎn)品所要求的啟動(dòng)頻率，使之與步進(jìn)電機(jī)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(dòng)的要求。選用步進(jìn)電機(jī)時(shí)還必須注意到要使其步距角和機(jī)械系統(tǒng)相匹配，以得到所需要的脈沖當(dāng)量。 57 電機(jī)的參數(shù) 步 距 角： 絕緣電阻： 500V DC 100MΩ 絕緣強(qiáng)度： 500V AC 1 Minute 溫 升： 65K 環(huán)境溫度： 10~+55℃ 絕緣等級(jí)： B 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 共 頁(yè) 圖 57BYGH203 以及 57BYGH301 運(yùn)行矩頻特性 2 負(fù)載轉(zhuǎn)矩和慣量的計(jì)算 (1)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的估算 精確計(jì)算驅(qū)動(dòng)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(shí)際裝置實(shí)測(cè)求取，在選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，常常 使用近似的公式，先估算出負(fù)載的轉(zhuǎn)矩，從而為選定步進(jìn)電機(jī)提供依據(jù)。 根據(jù)該課題的要求 ,估算電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。由機(jī)械結(jié)構(gòu)可知 ,電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)在到工作臺(tái)，該直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)換到電動(dòng)機(jī)軸的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 LT 一般由下式估算 : i DWFTL ??2 )( ??? (31) F 一直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械的軸向力， kg； D 一齒輪齒條傳動(dòng)中的齒輪直徑， cm； W 一負(fù)載質(zhì)量， kg； i 一減速傳動(dòng)比； 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 共 頁(yè) ?一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率； ? 一滑動(dòng)摩擦系數(shù)。 式中其中，取 ? ～ , ?=～ ， D=14mm。 由機(jī)床的結(jié)構(gòu)參數(shù)，估算工作平臺(tái)的總質(zhì)量 (包括旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)、蝸輪、蝸桿、刀架等 )為 15kg，根據(jù)刀具刃磨載荷輕的特點(diǎn)，直線運(yùn)動(dòng)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(fù)載慣量的計(jì)算 根據(jù)慣量的定義，物體對(duì)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(jì)算： 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 共 頁(yè) 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(zhǎng)度 該機(jī)構(gòu)是經(jīng)過(guò)一級(jí)蝸輪蝸桿減速傳到工作臺(tái)上故其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量必須經(jīng)過(guò)折算，其公式為： 102()ZJJZ? 35 ①工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)傳到工作臺(tái)，這時(shí)根據(jù)動(dòng)能守恒定律可得到工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)慣量換算到驅(qū)動(dòng)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： 2()2W WLJ g ?? 36 = 215 () 2? = 2gcm ②蝸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)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(dòng)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(jī)軸上總慣性負(fù)載 LJ 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 共 頁(yè) 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(dòng)負(fù)載時(shí)往往需要進(jìn)行加減速度運(yùn)行。慣性體就會(huì)產(chǎn)生加速轉(zhuǎn)矩ACT ，其計(jì)算式為： 2LAC JfT g tS?? 式中 S— 每轉(zhuǎn)走的步數(shù)， 360S ?? ， ? 為步進(jìn)電機(jī)的步距角； F— 最大驅(qū)動(dòng)頻率， Hz(pps)； T— 加速時(shí)間； g— 重力加速度， 2/cms 。 二 絲杠螺母機(jī)構(gòu)的選擇計(jì)算 （一） 絲杠螺母機(jī)構(gòu)概 述 1 絲杠螺母機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) （ 1）用較小的扭矩傳動(dòng)絲杠，可使得螺母獲得較大的軸向牽引力； （ 2）可達(dá)到很大的降速比，使得機(jī)構(gòu)大為簡(jiǎn)化； （ 3）能達(dá)到較大的傳動(dòng)精度。用于機(jī)構(gòu)進(jìn)給時(shí)，還可算作測(cè)量元件，通過(guò)刻度盤(pán) 讀出直線位移的尺寸，最小度數(shù)值可達(dá)到 ； （ 4）傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪聲； （ 5）在一定條件下能自鎖，即絲杠螺母不能進(jìn)行逆?zhèn)鲃?dòng)。此特點(diǎn) 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 共 頁(yè) 可用于部件升降移動(dòng)，防止因部件自重而降落。 2 絲杠螺母機(jī)構(gòu)的選用 根據(jù)該設(shè)計(jì)方案，要求工作臺(tái)能夠上下移動(dòng)，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(jī)構(gòu)的計(jì)算 1 絲杠的導(dǎo)程：根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和要求，選用絲杠頭數(shù) k=1,螺距 t=4mm,故絲杠螺母機(jī)構(gòu)的導(dǎo)程 s=kt=4mm。 2 絲杠的效率：正傳動(dòng)的效率即回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)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(dāng)量摩擦角。 2arctansd? ?? = 414?? = 對(duì)于滑動(dòng)絲杠： 1 cosftg? ??? ，當(dāng) f=, ? =15 時(shí)， `554?? 。 代入數(shù)據(jù)得 ?= tan tan( )? = 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 共 頁(yè) 3 驅(qū)動(dòng)扭矩 M 計(jì)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(dòng)扭矩 M 為： 2()2dM P tg tg ???? 39 用 222dstg???代入得：2sMP???= 42 ?? ? = 4 耐磨性計(jì)算 滑動(dòng)螺旋的磨損與螺紋工作面上的壓力、滑動(dòng)速 度、螺紋表面粗糙度以及潤(rùn)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(guò)渡磨損。因此，滑動(dòng)螺旋的耐磨性計(jì)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(zhǎng)徑比，2ld?? ， L 為螺母的長(zhǎng)度（ mm） 一般 ?取 ～ 4，但螺母的螺紋圈數(shù)一般不超過(guò) 10。因?yàn)槿?shù)越多，載荷分布越不均，第 10 圈以后的螺紋，實(shí)際上起不到分擔(dān)載荷的作用。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 共 頁(yè) 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(jī)構(gòu)選擇計(jì)算 （一） 蝸輪蝸桿傳動(dòng)的尺寸參數(shù) 1 蝸輪蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn) 蝸桿傳動(dòng)是在空間交錯(cuò)的兩軸間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，兩軸線的夾角圍任意值，通常用的為 90。這種傳動(dòng)有以下的特點(diǎn)： （ 1）當(dāng)使用單頭蝸桿（相當(dāng)于單線螺紋）時(shí)，蝸桿旋轉(zhuǎn)一周，蝸輪只轉(zhuǎn)過(guò)一齒距，因而能實(shí)現(xiàn)大的傳動(dòng)比。在動(dòng)力傳動(dòng)中，一 般傳動(dòng)比 i=5～ 80；在分度機(jī)構(gòu)或手動(dòng)機(jī)構(gòu)中，傳動(dòng)比可達(dá) 300。 （ 2）在蝸桿傳動(dòng)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(jìn)入嚙合及漸漸退出嚙合，同時(shí)嚙合的齒對(duì)有較多，故沖擊載荷小，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低。 （ 3）當(dāng)蝸桿的螺旋線升角小于嚙合面的當(dāng)量摩擦角時(shí)，蝸桿的傳動(dòng)具有自鎖性。 （ 4）蝸桿傳動(dòng)與螺旋齒輪的嚙合相似，在嚙合處有相對(duì)的滑動(dòng)。當(dāng)滑動(dòng)速度很大，工作條件不夠良好時(shí)，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的摩擦與磨損， 陜西理工學(xué)院畢業(yè)