【導(dǎo)讀】泛和深入，光固化成型機(jī)的需求也越來越大。由此，本論文針對(duì)cps250型激光。較長時(shí)不出現(xiàn)抖動(dòng)，有利于保證掃描精度，運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定。采用直線步進(jìn)電機(jī)直接。連接滾珠絲杠，響應(yīng)更加快速準(zhǔn)確，同時(shí)因無中間部件，使機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，和平穩(wěn)，進(jìn)而使其在生產(chǎn)過程中能夠更好的進(jìn)行生產(chǎn)。

　　

【正文】 ?J 計(jì)算 21 X向： 22. 04 0. 04 2. 08SGJ J J k g c m? ? ? ? ? ? ?； Y向： 22 .0 4 0 .0 1 2 2 .0 5 2SGJ J J k g c m? ? ? ? ? ? ?。 Z 向等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 SJ 的折算 4 4 27. 8 10 3. 2 30 0 24 .5SJ k g c m?? ? ? ? ? ? 工作臺(tái)質(zhì)量 GJ 的折算 2220 0 . 3( ) 2 0 0 . 0 52 2 3 . 1 4G LJ M k g c m? ??? ? ? ? ?????? 傳動(dòng)系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ?J 計(jì)算 224 .5 5 24 .55SGJ J J k g c m? ? ? ? ? ? ?。 所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的計(jì)算 步進(jìn)電機(jī)空載啟動(dòng)是指電機(jī)在沒有外加工作負(fù)載下的啟動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)所需空載啟動(dòng)力矩可按公式 311計(jì)算： m a x 0afM M M M? ? ? （ 311） 見 《經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 P343。 公式 311 中： M 為空載啟動(dòng)力矩（ N?cm）； maxaM 為空載啟動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)部件由靜止升速到最大快進(jìn)速度，折算到電機(jī)軸上的加速力矩（ N?cm）； fM 為空載時(shí)折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩（ N?cm）； 0M 為由于絲杠預(yù)緊，折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩（ N?cm）。 XY 向轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的計(jì)算 XY 向有關(guān) M 的各項(xiàng)力矩值計(jì)算如下： 加速力矩 2m a xm a x 2 1060a nM J J t?? ???? ? ? （ 312） maxmax 360bpvn ??? （ 313） 見 《經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 P346。 公式 312 和公式 313 中： ?J 為傳動(dòng)系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； ? 為電機(jī)最大角加速度； 22 maxn 為與運(yùn)動(dòng)部件最大快進(jìn)速度對(duì)應(yīng)的電機(jī)最大轉(zhuǎn)速； t為運(yùn)動(dòng)部件從靜止啟動(dòng)加速到最大快進(jìn)速度所需的時(shí)間； maxv 為運(yùn)動(dòng)部件最大快進(jìn)速度； b? 為初選步進(jìn)電機(jī)的步距角； p? 為脈沖當(dāng)量 。 m a xm a x 4 8 0 0 0 .0 9 1 2 0 0 / m in3 6 0 0 .0 0 1 3 6 0bpvnr?? ?? ? ?? X向： 22m a xm a x 2 2 3 . 1 4 1 2 0 01 0 2 . 0 8 1 0 1 4 5 . 1 46 0 6 0 0 . 0 1 8a nM J c mt? ??? ??? ? ? ? ? ? ? ?? Y向： 22m a xm a x 2 2 3 . 1 4 1 2 0 01 0 2 . 0 5 1 0 1 4 3 . 1 86 0 6 0 0 . 0 1 8a nM J c mt? ??? ??? ? ? ? ? ? ? ?? 空載摩擦力矩 02f GfLM i???? （ 314） 見 《經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 P346。 公式 314 中： G 為運(yùn)動(dòng)部件的總重量； f? 為 導(dǎo)軌摩擦系數(shù)； i 為傳動(dòng)降速比； ? 為傳動(dòng)系數(shù)總效率，取 ? ＝ ； 0L 為滾珠絲杠的基本導(dǎo)程。 X向： 1 0 9 . 8 0 . 0 0 5 0 . 4 0 . 0 42 3 . 1 4 0 . 8 1fM c m? ? ?? ? ? ?? ? ? Y向： 3 9 . 8 0 . 0 0 5 0 . 4 0 . 0 12 3 . 1 4 0 . 8 1fM c m? ? ?? ? ? ?? ? ? 附加摩擦力矩 ? ?2000012PLM i ????? （ 315） 見 《經(jīng)濟(jì) 型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 P34 公式 135中： 0P 為滾珠絲杠預(yù)緊力， 0P =xF /3； 23 0? 為滾珠絲杠預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率，現(xiàn)取 0? ＝ 。 X向： ? ?20 4 4 . 4 9 0 . 4 1 0 . 9 0 . 5 0 66 3 . 1 4 0 . 8 1M c m?? ? ? ? ? ?? ? ? Y向： ? ?20 1 3 . 3 4 7 0 . 4 1 0 . 9 0 . 1 5 26 3 . 1 4 0 . 8 1M c m?? ? ? ? ? ?? ? ? 所以，步進(jìn)電機(jī)所 需空載啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩： X向： m a x 0 1 4 5 .1 4 0 .0 4 0 .5 0 6 1 4 5 .6 8 6afM M M M c m? ? ? ? ? ? ? ? ? Y向： m a x 0 1 4 3 .1 8 0 .0 1 0 .1 5 2 1 4 3 .3 4 2afM M M M c m? ? ? ? ? ? ? ? ?。 步進(jìn)電機(jī)所需空載啟動(dòng)所需轉(zhuǎn)矩 M，步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)力矩 qM 關(guān)系如公式 316所示： ? （ 16） 所以， X 向： qM = N m?? ? ? Y 向： qM = N m?? ? ? 為滿足最小步距角要求，查表知步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩 maxjM 與步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)力矩的關(guān)系為： maxqjMM?? （ 317） 查《經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)》表 72 P347 得 ? ＝ 。所以， X 向： max ? ?? Y 向： max ? ?? 綜合考慮，查表選擇 57BYGH101 型步進(jìn)電機(jī)。 Z 向轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算 Z向有關(guān) M 的各項(xiàng)力矩值計(jì)算結(jié)果如下： 加速力矩： 22m a xm a x 2 2 3 . 1 4 2 5 01 0 2 4 . 5 5 1 0 5 3 5 . 3 26 0 6 0 0 . 0 1 2a nM J c mt? ??? ??? ? ? ? ? ? ? ?? 空載摩擦力矩： 2 0 9 . 8 0 . 0 0 5 0 . 3 0 . 0 62 3 . 1 4 0 . 8 1fM c m? ? ?? ? ? ?? ? ? 附加摩擦力矩： ? ?20 2 2 4 0 . 3 1 0 . 9 1 . 96 3 . 1 4 0 . 8 1M c m?? ? ? ? ? ?? ? ? 所以，步進(jìn)電機(jī)所需 空載啟動(dòng)所需轉(zhuǎn)矩： m a x 0 53 5. 32 0. 06 1. 9 53 7. 28afM M M M c m? ? ? ? ? ? ? ? ? 24 所以， qM = N m? ? ? ? 所以， max ? ?? 綜合考慮查表選擇 57BYGH306 型步進(jìn)電機(jī)。 步進(jìn)電機(jī)形狀如圖 33所示： 圖 33 步進(jìn)電機(jī) XY 向步進(jìn)電機(jī) 外型尺寸參數(shù) 以及 Z 向步進(jìn)電機(jī) 外型尺寸參數(shù) 分別 如表3 表 32 所示 ： 表 31 XY 向步進(jìn)電機(jī)外形尺寸參數(shù) 電機(jī)型號(hào) 相數(shù) 步距角 最大靜轉(zhuǎn)距 電壓 電流 分配方式 57BYGH101 4 )(? () 3 V A 雙項(xiàng)四拍 表 32 Z 向步進(jìn)電機(jī)外形尺寸參數(shù) 電機(jī)型號(hào) 相數(shù) 步距角 最大 靜轉(zhuǎn)距 電壓 電流 分配方式 57BYGH306 4 )(? 16 3 V A 雙項(xiàng)四拍 聯(lián)軸器的選擇 波紋管聯(lián)軸器是一種一體成型的金屬彈性聯(lián)軸器，零回轉(zhuǎn)間隙，彈性作用補(bǔ)償徑向、角向和軸向偏差，高扭矩剛性和靈敏度，順時(shí)針和逆時(shí)針回轉(zhuǎn)特性完全相同，免維護(hù)，抗油和耐腐蝕性，鋁合金和不銹鋼材料，這種優(yōu)良的性質(zhì)十分適合與頻繁啟動(dòng)的伺服電機(jī)連用，于是選用波紋管聯(lián)軸器。 波紋管聯(lián)軸器型號(hào)及尺寸分別如圖 3 35 所示： 圖 34 波紋管聯(lián)軸器型 號(hào) 25 圖 35波紋管聯(lián)軸器尺寸 軸承壽命計(jì)算 XY向深溝球軸承壽命計(jì)算： 39。 87600hLh? 1 275 14550rerV FFN??? 21 30 14 16r V re r VF F F N N N? ? ? ? ? 1 250 6002 5 0 2 5 0r H teF F N??? 21 600r H te r HF F F N? ? ? 221 1 1 6 0 0 .1 6r r v r H teF F F N? ? ? 222 2 2 6 0 0 .2 1r r v r H teF F F N? ? ? 600 .16 240 .06 4drF F N? ? ? ? 2 2 600 .21 240 .08 4dF F N? ? ? ? 12 240 .084a ae dF F F N? ? ? 1 1 1 1 1( ) 1 .5 ( 0 .0 2 8 6 0 0 .1 6 1 .3 2 7 2 4 0 .6 4 ) 3 3 6 .3 4p r aP f X F Y F N? ? ? ? ? ? ? ? 2 2 2 2 2( ) 1. 5 ( 0. 32 60 0. 21 0 24 0. 84 ) 19 0. 21p r aP f X F Y F N? ? ? ? ? ? ? ? 26 366 39。11 0 1 0 3 0 5 0 0( ) ( ) 2 2 2 5 6 0 . 9 56 0 6 0 5 5 0 3 3 6 . 3 4hhCL h LnP ?? ? ? ? ?? Z向深溝球軸承壽命計(jì)算： 39。 87600hLh? 由于推力軸承是垂直 Z 向安裝，并且它在 X、 Y 向沒有移動(dòng)，所以： 1 100r V reF F N?? 2 100r V reF F N?? 1 250 6002 5 0 2 5 0r H teF F N??? 21 600r H te r HF F F N? ? ? 221 1 1 14 r v r HF F F N? ? ? 222 2 2 1 4 1 .4r r v r H teF F F N? ? ? 100 40drF F N? ? ? ? 2 0 .4 2 0 .4 1 0 0 4 0dF F N? ? ? ? 12140a ae dF F F N? ? ? 1 1 1 1 1( ) 1. 5 ( 0. 02 8 14 1. 4 1. 32 7 14 0) 18 9. 74p r aP f X F Y F N? ? ? ? ? ? ? ? 2 2 2 2 2( ) 1 .5 ( 0 .3 2 1 4 1 .4 0 1 4 0 ) 4 5 .2 8p r aP f X F Y F N? ? ? ? ? ? ? ? 366 39。11 0 1 0 3 0 5 0 0( ) ( ) 7 6 2 0 3 16 0 6 0 5 5 0 1 8 9 . 7 4hhCL h LnP ?? ? ? ? ??。 刮刀系統(tǒng)設(shè)計(jì) 刮板的選擇 由于樹脂的粘性及固化樹脂的表面張力作用，如僅僅依賴樹脂的流動(dòng)而達(dá)到液面平整的話，就會(huì)需要很長的時(shí)間，特別是在固化面積較大的零件時(shí)。刮平運(yùn)動(dòng)可以使液面盡快流平，提高涂層效率。 刮 平過程包括兩個(gè)步驟 : 第一步托板下降較大的深度并稍作停頓，這一過程是為了克服液態(tài)樹脂與固化層面的表面張力，使樹脂充分覆蓋已固化的一層，然后上升至比上一層低一個(gè)層厚的位置。 第二步刮板按設(shè)定次數(shù)作刮平運(yùn)動(dòng)，其作用是把涂敷在零件表面的多余樹脂刮掉。刮平后，樹脂液面并不是完全平整，仍存在著一些波動(dòng)，尚需等待一定的時(shí)間才能平整。等待時(shí)間的長短要根據(jù)樹脂的流動(dòng)性、零件尺寸的大小而定。 如果使用粘性大的樹脂，這種裝置是必不可少的。由于樹脂對(duì)刮板的粘附作用，刮板刮過之后，液面的實(shí)際位置要比刮板底面所在的位置低。同 時(shí)，刮板刮 27 走多余的樹脂，刮板前面的樹脂由于堆積而造成刮板前后液面存在高度差，導(dǎo)致刮板前面的樹脂向后流動(dòng)的回流現(xiàn)象，影響層厚精度和液面的平整。為此必須采取相應(yīng)措施，來提高液面的位置精度和層厚精度。 不同的刮板形狀會(huì)形成不同的涂層質(zhì)量，刮板的形狀可以設(shè)計(jì)成多樣，但哪種最合適還取決于樹脂的粘性。一般講，圖 36a 所示的刃口式刮板比較適合粘性稍大的樹脂，圖 36b 所示的燕尾式刮板適合中等粘度的樹脂。對(duì)于刃口形狀的刮板，要求刃口側(cè)面的光潔度越高越好。 圖 不同刮板形狀圖 表 33電機(jī)型號(hào)及主要參數(shù) 刃口式刮板的優(yōu)點(diǎn)是：由于刮平時(shí)刮板底面與液面的實(shí)際接觸面積很小，近似為線接觸。因此，刮板移動(dòng)時(shí)對(duì)樹脂的帶動(dòng)作用較??；較高的光潔度使樹脂不致過多地粘在刃口表面上，以盡量避免往復(fù)運(yùn)動(dòng)