【正文】 參考文獻(xiàn)[1][M].北京：[2]彭文生，李志明，[M].北京： [3]吳宗澤，[M]. 北京： [4][M].北京：:機(jī)械工業(yè)出版社 [5]成大先主編. 第1卷/機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè)[M].北京： [6]文懷興主編. 數(shù)控銑床設(shè)計(jì)[M].北京： [7]機(jī)電一體化技術(shù)手冊(cè)編委會(huì)編寫. 第1卷/機(jī)電一體化技術(shù)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社[8][M].北京：.[9][M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.[10][M].武漢：湖北科技技術(shù)出版社，2000.42。這個(gè)設(shè)計(jì)過程還是比較繁瑣的，不過看見自己的勞動(dòng)成果也是開心的。通過這次設(shè)計(jì)，我對(duì)普通銑床的改造有了系統(tǒng)性的認(rèn)識(shí)和基礎(chǔ)性的了解；熟悉了其設(shè)計(jì)原理及流程；并對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)進(jìn)行了針對(duì)性的學(xué)習(xí)。經(jīng)過一周的時(shí)間我大致確定了設(shè)計(jì)的初步方向，而且熟悉了在信息檢索課程中所學(xué)習(xí)的網(wǎng)上檢索信息的能力，此后便開始著手對(duì)伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和查找這方面的計(jì)算公式。、圖a　主電路圖交流控制電路如圖b 所示，RCRC5 和RC6 為單相滅弧器，M4 和M5 為兩電柜風(fēng)扇，線路電壓為AC110V。M2 是刀架電機(jī)，KM2 吸合時(shí)，刀架電機(jī)正轉(zhuǎn)， KM3 吸合時(shí)，刀架電 機(jī)反轉(zhuǎn)，刀架電機(jī)正 反轉(zhuǎn)的控 制信號(hào)來自 數(shù)控系統(tǒng)PLC 輸出口Q0. 4 和Q0. 5。R、S、T 為變頻器的電 源輸入端，U、V、W 為輸出控制電機(jī)端，STF 和STR 分別接主軸正反轉(zhuǎn)控制 繼電器觸頭KA1 和K A2 ，2 和5分別 接主軸模 擬量輸 出信號(hào)（0 ～ + 10V） AO4 和AGND4 ，以控制變 頻器的輸 出電壓 頻率。FR1 為熱繼電器，對(duì)主 軸 電 機(jī)實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，RC1 為三相 滅弧器，構(gòu)成三相負(fù) 載的阻容 吸收回 路，能夠抑制接 觸器吸合釋放時(shí) 的干 擾 噪聲。M1為7. 5 kW主電機(jī)，選擇三菱FR A540 7. 5K CH變頻器實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，交流接觸器KM1 控制變頻器的通電和斷電。電機(jī)選為130BF002計(jì)算步驟如上所述，經(jīng)計(jì)算滿足要求，此處計(jì)算略。 ===4000 HZ。㎝ 。㎝ 。從表中查出，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為五相十拍時(shí)，==。㎝最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩切 切=++=++ =94+153+=94+153+ =375 N㎝上述三項(xiàng)合計(jì)：起 =++ =+94+153= N㎝折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩： == ==86 N ===500 。在快速空載起動(dòng)階段，加速力矩占的比例較大，具體計(jì)算公式如下： 起 =++ =㎝考慮步進(jìn)電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)慣量匹配問題 /=10/=基本滿足匹配的要求。㎝=104150=㎏㎝=10 =10參考市場(chǎng)上較常見的數(shù)控機(jī)床，初選反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，型號(hào)150BF，起轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=10㎏滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（㎏、齒輪、的傳動(dòng)慣量（㎏㎝）可由下式計(jì)算： =++式中 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（㎏選用步進(jìn)電機(jī)時(shí)，必須首先根據(jù)機(jī)械結(jié) 構(gòu)草圖計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)裝置及負(fù)載折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn) 動(dòng)慣 量的數(shù)據(jù)分別計(jì)算各種工況下所需的等 效力矩，在根據(jù)步進(jìn)電機(jī)最大靜 轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)、運(yùn)行矩 頻特性選擇合適的步進(jìn)電機(jī)。=9910=991010927 r/min=10000 r/min,所以絲杠工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生共振。（2）高速長(zhǎng)絲杠工作是可能產(chǎn)生共振，因此需驗(yàn)證其不會(huì)發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速。l絲杠工作長(zhǎng)度；絲杠危險(xiǎn)截面的軸慣性矩；長(zhǎng)度系數(shù)。絲杠不發(fā)生失穩(wěn)的最大載荷稱為臨界載荷，其計(jì)算公式為=E絲杠材料的彈性模量?？v向進(jìn)給滾珠絲杠支承方式草圖如圖21所示。最后一種常為滾珠絲杠副系統(tǒng)剛度的薄弱環(huán)節(jié)，但變形量計(jì)算較為困難，一般根據(jù)其精度要求，在結(jié)構(gòu)上盡量增強(qiáng)其剛度而不作計(jì)算。所以，齒輪變速箱內(nèi)齒輪的選擇有關(guān)參數(shù)如下：=32， =40，模數(shù)m=2mm，壓力角=20傳動(dòng)效率計(jì)算　滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為：η=式中 —螺旋升角, =4176。滾珠絲杠兩端支承均采用止推軸承和滾珠向心球軸承，在原有進(jìn)給手動(dòng)端增加齒輪箱，以便安裝減速齒輪及交流伺服電動(dòng)機(jī)，如圖3．3所示。T—使用壽命時(shí)間（h），數(shù)控機(jī)床一般為1500h；滾珠絲杠承受的最大動(dòng)負(fù)載計(jì)算：式中：滾珠絲杠工作載荷，=，=參照漢江機(jī)床有限公司絲杠導(dǎo)軌廠的產(chǎn)品樣本，選取HJG．S系FYClD列4006．5．4滾珠絲杠。由己知條件，取X，=1．0、yF=O．7UF=O．8OF=0及gF 20．73，加工碳鋼時(shí)， =673MPa，其修正系數(shù)為： (33)用圓柱銑刀進(jìn)行逆銑加工時(shí)：由任務(wù)書可知：水平銑削分力垂直銑削分力軸向分力由此可算出：軸向銑削力 =*4313=。當(dāng)工件為碳鋼時(shí)，取=65，=4mm；每齒進(jìn)給量，取=；背吃刀量，取=30mm；z—銑刀齒數(shù)，取z=4；do一銑刀直徑，取do=27mm；n～銑刀轉(zhuǎn)數(shù)；，一切削條件改變時(shí)，切削力的修正系數(shù)。本次設(shè)計(jì)選用雙螺母螺紋式預(yù)緊結(jié)構(gòu)，它通過調(diào)整端部的圓螺母，使螺母產(chǎn)生軸向位移，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較緊湊，工作可靠，滾道磨損時(shí)可隨時(shí)調(diào)整，預(yù)緊量不很準(zhǔn)確，應(yīng)用較普遍。與此同時(shí)缺點(diǎn)是：螺旋槽同通孔不易連接準(zhǔn)確，擋珠器鋼性差、耐磨性差。擋珠器用圓形型鋼彎成弧形，并焊接上螺栓，固定在螺母上。為防止?jié)L珠脫落，螺旋槽用鋼套蓋住。滾珠絲杠副的滾珠循環(huán)方式可分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩大類，外循環(huán)又分為螺旋槽式和插管式。根據(jù)機(jī)床精度要求調(diào)研確定脈沖當(dāng)量，縱向：，橫向：滾珠絲杠螺母副的選型首先要選擇結(jié)構(gòu)類型：確定滾珠循環(huán)方式，滾珠絲杠副的預(yù)緊方式等。現(xiàn)分述如下：一個(gè)進(jìn)給脈沖，使機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件產(chǎn)生的位移量，也稱為機(jī)床的最小設(shè)定單位（脈沖當(dāng)量是衡量數(shù)控機(jī)床加工精度的一個(gè)最基本技術(shù)參數(shù)）。其主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：規(guī)格工作臺(tái)行程(mm)工作臺(tái)、夾具及工作重力(N)工作臺(tái)快移速度(m/min)最大進(jìn)給速度(m/min)走刀方向最大切削分力/垂向最大切削分力x,y向相同(N)啟動(dòng)加速時(shí)間ms定位精度mmX縱向Y橫向X縱向Y橫向X縱向Y橫向X縱向Y橫向12503206802403300550016162750/220040177。 齒輪傳動(dòng)也采用 消除齒 側(cè)間 隙 的消 隙齒 輪結(jié)構(gòu)。 為實(shí)現(xiàn)機(jī) 床所要求的分 辨率，采用步進(jìn)電機(jī)經(jīng)過齒輪減速再傳向傳動(dòng)杠，為保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，盡量 減小摩擦力，所以選用滾珠絲杠螺母副以及滾動(dòng)導(dǎo)軌。根據(jù)機(jī)床要求，采用PLC控制。因此，改造后的機(jī)床 應(yīng)選用連續(xù)控制系統(tǒng)。步進(jìn)電機(jī)通過精密膜片抗繞性聯(lián)軸器與滾珠絲杠直接相連，提高了傳動(dòng)精度，效率較高，其中Z向通過圓錐齒輪轉(zhuǎn)換成垂直方向的傳動(dòng)，其構(gòu)型式如下圖所示X、Y、Z三軸采用帖塑導(dǎo)軌，靜，動(dòng)摩擦系統(tǒng)變化小，快速移動(dòng)響應(yīng)快，振動(dòng)小，低速移動(dòng)是無爬行，穩(wěn)定性好。它從根本上消除傳動(dòng)環(huán)節(jié)對(duì)精度、剛度、快速性和穩(wěn)定性的影響，故可以獲得比傳統(tǒng)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)更高的定位精度，快進(jìn)速度和加速度。 直流電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)是近年來發(fā)展起來的高速、高精度數(shù)控機(jī)床最有代表性的先進(jìn)技術(shù)之一。采用齒輪齒條副運(yùn)動(dòng)是，必須采取措施消除齒側(cè)間隙，當(dāng)傳動(dòng)負(fù)載小是也可采用雙片薄齒輪調(diào)整法，分別與齒條齒槽的左、右兩側(cè)貼緊，從而消除齒側(cè)間隙。齒輪齒條副傳動(dòng)用于行程較長(zhǎng)的大型機(jī)床上，可以得到較大的傳動(dòng)比，進(jìn)行高速直線運(yùn)動(dòng)，剛度及機(jī)械效率也高。靜壓蝸桿蝸條副的工作原來與靜壓絲杠螺母相同，蝸條實(shí)質(zhì)上是螺母的一部分，蝸桿相當(dāng)于一根短絲杠，這種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，壓力油必須從蝸桿進(jìn)入靜壓油腔，加上蝸桿是旋轉(zhuǎn)的，與蝸條的接觸區(qū)只有120。（6）承載能力與供油壓力成正比，與轉(zhuǎn)速無關(guān)，但靜壓絲杠螺母副應(yīng)有一套供油系統(tǒng)，而且對(duì)油的清潔度要求高，如果在運(yùn)動(dòng)中供油忽然中斷，將造成股良后果。（4）油膜成具有一定剛度，減小了反向間隙。（2）油膜層可以吸振，提高了運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)到是通過油膜推動(dòng)螺母直線移動(dòng)，反之，螺母轉(zhuǎn)動(dòng)也可使絲杠直線移動(dòng)。另外，為了防止安裝、使用是螺母脫離絲杠，在機(jī)床上還必須配置超程保護(hù)裝置，這一點(diǎn)對(duì)于高速加工數(shù)控機(jī)床來說尤為重要。 但由于它有運(yùn)動(dòng)的可逆性，即一方面能將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，反過來也能將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，不能實(shí)現(xiàn)自鎖。 滾珠絲杠螺母副 滾珠絲杠螺母副具有以下特點(diǎn)；（1）摩擦損失小，傳動(dòng)效率高；（2）絲杠螺母之間預(yù)緊后，可以消除間隙，提高了傳動(dòng)剛度；（3）摩擦阻力小，而且它幾乎與運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)，動(dòng)、靜摩擦力的變化也很小，不易產(chǎn)生低速爬行現(xiàn)象；（4）長(zhǎng)期工作磨損小，使用壽命廠，精度保持性好。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以分為直線運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)兩大類。減小系統(tǒng)的摩擦阻力進(jìn)給系統(tǒng)的的摩擦阻力一方面會(huì)降低傳動(dòng)效率，產(chǎn)生發(fā)熱，另一方面，它還直接影響系統(tǒng)的快速性；此外，由于摩擦力的存在，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)的編號(hào)，將導(dǎo)致傳動(dòng)配件的彈性變形，產(chǎn)生非線性的摩擦死區(qū)，影響系統(tǒng)的定位精度和閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。減小傳動(dòng)部件的慣量在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)一定是，傳動(dòng)部件的慣量直接決定了進(jìn)給系統(tǒng)的加速度，它是影響進(jìn)給系統(tǒng)快速性的主要因素。如果傳動(dòng)部件的剛度不足，必然會(huì)使出阿杜部件產(chǎn)生彈性變形，影響系統(tǒng)的定位精度、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和響應(yīng)快速性。傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度和慣量主要決定于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而傳動(dòng)系統(tǒng)的間隙、摩擦死區(qū)則是造成傳動(dòng)系統(tǒng)非線性的主要原因。一個(gè)典型的數(shù)控銑床閉環(huán)控制的進(jìn)給系統(tǒng)，通常有位置比較、放大元件、驅(qū)動(dòng)單元、機(jī)械傳動(dòng)裝置和檢測(cè)反饋元件等幾部分組成，而其中的機(jī)械傳動(dòng)裝置是位置控制環(huán)中的一個(gè)重