【正文】 分別用。為了避免尺寸換算，在編制四個(gè)局部輪廓的數(shù)控加工程序時(shí)，分別將工件原點(diǎn)偏置到O1,O2,3,O4點(diǎn)。從《簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》中可查出150BF002型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)允許的最大空載起動(dòng)頻率為2800Hz，運(yùn)行頻率為8000Hz，在從步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性曲線圖，可以看出步進(jìn)電動(dòng)機(jī)完全能滿足空載起動(dòng)轉(zhuǎn)矩而不產(chǎn)生失步現(xiàn)象，且步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在快速運(yùn)動(dòng)和切削時(shí)是滿足要求的。（c）校核步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)距頻特性和運(yùn)行距頻特性。m （64）從《簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》/= T180。 Tjmax180。=，則最大靜轉(zhuǎn)矩為Mjmax180。 /Tjmax180。在表35中查出，當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為五相10拍時(shí)λ= T180。cm= N247。 =93++(3960+1080)6247。i180。/2πη180。) L0180。+ Fz180。+(Fx180。+T0180。= Tf180。+ Tt180。+T0180。= Tf180。T2180。m （62）3）最大切削負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)矩T2180。cm =180。180。180。180。cm==+93+ N+T0180。+Tf180。=Tamax180。/3；故空載起動(dòng)轉(zhuǎn)矩由公式（61）得: T180。= Fm180。—預(yù)緊力（N ）， Fp180。cm式中 Fp180。m= 247。2247。)247。180。180。178。 (1η0180。L0180。= Fp180。: T0180。cm附加摩擦轉(zhuǎn)矩T0180。m= 247。2247。180。180。180。 式中 f180。i180。/2πη180。)L0180。(Fx+ Fz +G180。180。180。180。180。180。180。cm =492N30247。180。180。180。 )。/30 ta180。=πn180?！羌铀俣?180。）； 180?！獋鲃?dòng)系統(tǒng)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg （63）式中：J∑180。180。amax= J∑180。=30ms由動(dòng)力學(xué)知：T180。6 r/min =（62）起動(dòng)加速時(shí)間 ta180。 / L0180。 i180。=υmax180。cm)當(dāng)工作臺(tái)快速移動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為： nmax180。180?！朔Σ了柁D(zhuǎn)矩(Ncm) Tf180。180。180。180。180。180。的要求。因數(shù)控機(jī)床對(duì)運(yùn)動(dòng)性能要求較高，確定電動(dòng)機(jī)最大靜扭矩時(shí)應(yīng)滿足快速空載起動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩T180。（b）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 1）快速空載起動(dòng)轉(zhuǎn)矩T180。cm178。cm178。]=14++(+)/ 178。180。178。/i180。180。180。178。)/ i180。+J3180。+( J2180。+J1180。=JΜ180。 （60）代入式（58）可得：J∑180。= kg/178。)178。g(πθb180。180。) 178。(180δp180。= [G180。托板的運(yùn)動(dòng)慣量：Jw180。= kg=500 kg （滾珠絲杠的總廠500 mm，名義直徑50 mm） J3180。 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J3180。==2 kg（大齒輪圓直徑為100mm,寬20 mm） J2180。cm大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J2180。cm178。180。180。對(duì)材料為鋼的圓柱形零件，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可按下列公式估算： J=L （59）式中：D—圓柱零件直徑（cm）。=14kg JΜ180。 參考同類型的機(jī)床，應(yīng)選的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為150BF002型，其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JΜ180。cm178。180。cm178。180。180。cm178。180。 )178。g(πθb180。180。) 178。 (180δp180。+ [G180。180。180。180。180。180。180。180。（2）校核步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩（a）180。因數(shù)控機(jī)床有較大的切削用量，應(yīng)選稍大一點(diǎn)轉(zhuǎn)矩的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，以保證有一定的余量。=m Tjmax180。60247。180。180。180。60247。180。180。180。180。180。=180。180。180。m =/(∽)=247。= Tm180。Tq180。m?。╞）估算步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tq180。2 N180。180。180。180。180?！v向進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比， 。 i180。180。180。=3840N。180。180。180。180。180。180。180。而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在快速運(yùn)動(dòng)和切削時(shí)是滿足要求的?？梢钥闯霾竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)不能滿足空載起動(dòng)轉(zhuǎn)矩而產(chǎn)生失步現(xiàn)象，必須采用升降速軟件控制，并用高低壓驅(qū)動(dòng)電路來(lái)改善。m，大于所需的最大靜轉(zhuǎn)矩，滿足要求。m== T180。=，則最大靜轉(zhuǎn)矩為Mjmax180。在表35中查出，當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為三相6拍時(shí)λ= T180。cm= N247。 （51） =++39608247。/2πη180。+Fx180。= Tf180。+T0180。180。180。cm= N=+ N= Tf180。m2）快速移動(dòng)時(shí)需要的轉(zhuǎn)矩T180。cm= N+T0180。=T180。= Fm180。cm式中 Fp180。m= 247。2247。)247。i180。178。L0180。: T0180。cm= N247。 =（3960+4500）8247。=4500N， π=， i180。 （52）式中 f180。/2πη180。(Fx+G180。i180。L0180。:Tf180。cm =30247。180。所以由公式（51）得： T180。/30 ta180?！羌铀俣?180。cm178。 （51）式中：J∑180。amax= J∑180。8 r/min =（50）起動(dòng)加速時(shí)間 ta180。 / L0180。max =υ180。cm) —由于絲杠預(yù)緊時(shí)所引起折算到電機(jī)軸上的附加轉(zhuǎn)矩(Ncm) T180。0 （49）式中: T180。amax+ T180。 在快速空載起動(dòng)時(shí)，加速轉(zhuǎn)矩占的比例較大，其計(jì)算公式為： T180。因數(shù)控機(jī)床對(duì)運(yùn)動(dòng)性能要求較高，確定電動(dòng)機(jī)最大靜扭矩時(shí)應(yīng)滿足快速空載起動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩T180。=。cm178。cm178。] =6++(+)/ 178。g(πθb180。/i180。(180δp180。178。+ J3180。+ J1180。代入上式可得：J∑180。= kg/178。)178。178。) 178。= [G180。cm178。cm178。 （滾珠絲杠的總廠400 mm，名義直徑40 mm） J3180。cm178。cm178。（大齒輪圓直徑為140mm,寬20 mm） J2180。==2 kg L—零件軸上長(zhǎng)度（cm）；小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J1180。cm178。 JΜ180。cm178。）； J3180。 — 齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg）； J1180。— 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg )178。178。) 178。+ [G180。)/ i180。+( J2180。= JΜ180。等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J∑180。（2）校核步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩（a）此步進(jìn)電機(jī)的最高空載起動(dòng)頻率為8000Hz滿足fmax180。m可以滿足要求。=（44）（e）選電機(jī)的型號(hào)根據(jù)估算出的最大靜轉(zhuǎn)矩在《簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》=1000247。=1000υmax180。60247。/60δp180。 fe180。m （42）（d） 計(jì)算步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行頻率fe180。 /=247。查表35取三相6拍，則： Tjmax180。m =/(∽)=247。Tq180。m= Ni180。L0180。所以 由公式（40）得： Tm180。 i180。— 滾珠絲杠導(dǎo)程,取8mm； η180。=2673N。 （40）式中: Fm180。/2πη180。= Fm180。2 橫向進(jìn)給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算和選型（1）初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（a）計(jì)算步進(jìn)電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tm180。將步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩增大。從《簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》中可查出150BF5型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)允許的最大空載起動(dòng)頻率為2500Hz，運(yùn)行頻率為15000Hz，在從步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性曲線圖。（c）校核步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)距頻特性和運(yùn)行距頻特性。m （39）從《簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》中查出150BF5型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩為20N在表35中查出，當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為五相10拍時(shí)λ= T /Tjmax=，則最大靜轉(zhuǎn)矩為Mjmax Tjmax= T /cm= N180。180。cm = T180。cm= Ncm式中 Fp—預(yù)緊力（N ）， Fp = Fm/3；故空載起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 T=Tamax+Tf+T0=++ Nm=247。2247。)247。cm附加摩擦轉(zhuǎn)矩T0: T0= FpL0(1178。m=247。2247。(Fz+G)L0/2πηi （34）式中 f180。=所以由公式（33）得：Tamax= J∑= 247。cm178。cm)當(dāng)工作臺(tái)快速移動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為： nmax =υmax i / L0=2300247。cm) Tf—克服摩擦所需轉(zhuǎn)矩(N（b）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 1）快速空載起動(dòng)轉(zhuǎn)矩T 因數(shù)控機(jī)床對(duì)運(yùn)動(dòng)性能要求較高，確定電動(dòng)機(jī)最大靜扭矩時(shí)應(yīng)滿足快速空載起動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩T的要求。cm178。cm178。]=12++(+)/ 178。/i178。代入（29）式可得：J∑=JΜ+J1+( J2+J3)/ i178。= kg/178。g(πθb )178。托板的運(yùn)動(dòng)慣量：Jw= [G (180δp) 178。= kg 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J3 （滾珠絲杠的總長(zhǎng)1000 mm，名義直徑50 mm） J3=100 kg=cm 大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J2（大齒輪圓直徑為100mm,寬20 mm） J2=2 kgcm178。對(duì)材料為鋼的圓柱形零件，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可按下列公式估算： J=L （30）式中：D—圓柱零件直徑（cm）。 參考同類型的機(jī)床，應(yīng)選的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為150BF5型，其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JΜ JΜ=12kgcm178。cm178。cm178。g(πθb )178。+ [G (180δp) 178。 校核步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩（a）(2)因數(shù)控機(jī)床有較大的切削用量，應(yīng)選稍大一點(diǎn)轉(zhuǎn)矩的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，以保證有一定的余量。選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)根據(jù)估算出的最大靜轉(zhuǎn)矩在《簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》中可查出150BF5型的最大靜轉(zhuǎn)矩為20 N所以由公式（27）（28）得：fe=1000υs/60δp =10001/60=fmax=1000υmax/60δp=1000=（e）m （26）（d）m （25） （c）計(jì)算最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的其動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系步進(jìn)電機(jī)相數(shù) 三 相 四 相 五 相 六 相拍數(shù)3 6 4 8 5 10 6 12λ=Tq/ Tmax取五相10拍，則： Tjmax= Tq /=15247。m247。m= NL0— 滾珠絲杠導(dǎo)程,取12mm； η— 電動(dòng)機(jī)到絲杠的傳動(dòng)效率，為齒輪，軸承，絲杠的效率之積， ，,計(jì)算為： 。 其參數(shù)見(jiàn)表34 傳動(dòng)齒輪幾何參數(shù)齒 數(shù) Z205021 70 2050 分度圓 d=mz40100 42140 40100 齒頂圓 da=d+2m 44104 46144 44104 齒根圓 df= 35 95 37135 35 95 齒 寬 (6∽10)m 20 20 20 20 20 20 中心距A=(d1+d2)/2 70 91 707步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算和選型1縱向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型（1） 模數(shù)m取2 。180。180。247。6247。δQ180。180。180。180。=。=6mm，選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角為θb180。=，滾珠絲杠導(dǎo)程取L0180。 3垂直方向進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比的計(jì)算垂直進(jìn)給脈沖當(dāng)量δp180。 模數(shù)m取2 。=21, Z2180。8/360176。δQ180。L0180。計(jì)算總傳動(dòng)比： i180。=8mm，選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角為θb180。2橫向進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比的計(jì)算 橫向進(jìn)給脈沖當(dāng)量δp180。 壓力角 取20176。= （20）可選定齒輪數(shù)為: Z1=20, Z2=50 。δQ =176。螺桿 外 徑dd= d 0(∽) dq 39 內(nèi) 徑d1d1= d 0+2е2 R 接 觸直 徑dzdz=d0dqcoβ螺母螺 紋直 徑DD= d 02е+2 R 內(nèi)