【正文】 in的Y系列電機(jī)，型號為Y8012，其滿載轉(zhuǎn)速=3000r/min。查得：齒輪傳動的效率為ηw=；一對滾動軸承的效率為ηw=；蝸桿傳動的效率為ηw=。額定功率小于工作要求，則不能保證工作機(jī)器正常工作，或使馬達(dá)長期過載、發(fā)熱大而過早損壞；額定功率過大，則馬達(dá)價(jià)格高，并且由于效率和功率因素低而造成浪費(fèi)。 電液脈沖馬達(dá)的選擇及運(yùn)動參數(shù)的計(jì)算 電液脈沖馬達(dá)電機(jī)的選擇按照工作要求和條件選Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電機(jī)。要同時(shí)達(dá)到這幾方面的要求比較困難，因此應(yīng)按設(shè)計(jì)要求考慮傳動比分配方案，以滿足某些主要要求。圖33 工作臺箱體圖2 傳動比的確定總傳動比為各級傳動比、的乘積，即分配總傳動比，即各級傳動如何取值，是設(shè)計(jì)中的重要問題。 圖32 工作臺箱體圖1數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的蝸桿及軸的設(shè)計(jì)，考慮蝸桿軸的拆卸不便，將箱體后方和右邊放置蝸桿軸與蝸輪配對?？紤]箱體內(nèi)零件的布置及與機(jī)床上的工件關(guān)系，設(shè)計(jì)尺寸圖31所示：自動分度回轉(zhuǎn)工作臺尺寸：長 寬 高 555mm 720mm 160mm工作臺右端蓋部分尺寸：長 寬 高 240mm 50mm 160mm 圖31 工作臺尺寸數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的箱體蝸輪設(shè)計(jì)，考慮到蝸桿傳動的裝卸，設(shè)計(jì)成上端放置蝸輪，在蝸輪上面放置回轉(zhuǎn)工作臺，而蝸輪由蝸輪上的軸與箱體用軸承固定。改善機(jī)器造型，協(xié)調(diào)機(jī)器各部分比例，使整機(jī)造型美觀。安全保護(hù)和密封作用，使箱體內(nèi)的零件不受外界環(huán)境的影響，又保護(hù)機(jī)器操作者的人生安全，并有一定的隔振、隔熱和隔音作用。 機(jī)械部分的設(shè)計(jì)綜合以上分析機(jī)械部分的總體設(shè)計(jì)原理圖如下圖：圖27 總體設(shè)計(jì)原理圖與之對應(yīng)的工作臺實(shí)體參照為： 圖28 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺第三章 各零件的設(shè)計(jì)分析計(jì)算 工作臺箱體設(shè)計(jì)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺箱體起著支承并包容各種傳動零件，如齒輪、軸、軸承等，使它們能夠保持正常的運(yùn)動關(guān)系和運(yùn)動精度。但是可以獲得比開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)更高的精度，更快的速度，驅(qū)動功率更大的特性指標(biāo)。閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上比開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)復(fù)雜，相對成本也高，對使用環(huán)境要求嚴(yán)。所測量的結(jié)果經(jīng)反饋與指令值進(jìn)行比較，將兩者的差值放大和變換，驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以給定的速度向著減少偏差的方向運(yùn)動，直到指令給定位置與反饋的實(shí)際位置的差值為零。但該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試維修方便、工作可靠度高、成本價(jià)格低，易改裝成功等優(yōu)點(diǎn)。這種系統(tǒng)不將所測得的實(shí)際位置和速度反饋到輸入端，故稱之為開環(huán)系統(tǒng)。數(shù)控裝置將工件加工程序處理后，輸出指令脈沖信號，由 圖25 開環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺數(shù)控系統(tǒng)送出的進(jìn)給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動電路控制和功率放大后，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，驅(qū)動執(zhí)行部件。兩種型式各有特點(diǎn)：（1） 開環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺開環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺和開環(huán)直線進(jìn)給機(jī)構(gòu)一樣，都可以用步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動。 原動機(jī)選擇由于步進(jìn)電機(jī)輸出扭矩現(xiàn)在還不能做得太大，且隨著輸出扭矩的增大，其慣量亦增大，使它的起停頓率受到限制，且相比較之下電液脈沖馬達(dá)在數(shù)控機(jī)床上的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性都較伺服電機(jī)好，而且電液脈沖馬達(dá)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床上，各方面都比較成熟，故綜合比較之下選擇電液脈沖馬達(dá)。圖24 電液脈沖馬達(dá)采用電液脈沖馬達(dá)為驅(qū)動單元，其機(jī)構(gòu)也比較簡單，主要是變速齒輪副、滾珠絲杠副，以克服爬行和間隙等不足。其優(yōu)點(diǎn)為：角位移準(zhǔn)確、反應(yīng)迅速、調(diào)整范圍廣，在低速下可以得到很高的輸出力矩，剛性好，時(shí)間常數(shù)小，反應(yīng)快，速度平穩(wěn)等。是當(dāng)前數(shù)控系統(tǒng)中特別是開環(huán)系統(tǒng)中比較理想的伺服元件。由步進(jìn)電機(jī)接收數(shù)字控制裝置發(fā)出的脈沖信號，把它轉(zhuǎn)換或角位移。免維護(hù)，性價(jià)比高。大慣量，最高轉(zhuǎn)動速度低，且隨著功率增大而快速降低。但現(xiàn)在價(jià)格高。控制復(fù)雜，容易實(shí)現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。 伺服電機(jī)分為直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)： 直流伺服電機(jī)分為有刷和無刷電機(jī)。避免了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。(7)過載能力：具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。(3)適應(yīng)性：抗過載能力強(qiáng)，能承受三倍于額定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載，對有瞬間負(fù)載波動和要求快速起動的場合特別適用； (4)穩(wěn)定：低速運(yùn)行平穩(wěn)，低速運(yùn)行時(shí)不會產(chǎn)生類似于步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)運(yùn)行現(xiàn)象。（16）步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲。（14）速度可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)，低速下仍能保證獲得大轉(zhuǎn)矩，因此，一般可以不用減速器而直接驅(qū)動負(fù)載。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。（12）步進(jìn)電機(jī)的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。（11）步進(jìn)電機(jī)外表不允許較高的溫度。 同時(shí)用一臺控制器控制幾臺步進(jìn)電動機(jī)可使它 在小步距情況下通常 (4)易于起動、停止、正反轉(zhuǎn)及變速．響應(yīng)性也好 (3)無刷，電動機(jī)本體部件少，可靠性高。 又具有—定精度的開環(huán)控制系統(tǒng)，也可在要求更高招度時(shí)組成閑環(huán)控制系統(tǒng)。 原動機(jī)的選擇 步進(jìn)電動機(jī)圖22 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電動機(jī)具有自身的特色．歸納起來有：為了提高減摩擦性和耐磨性，蝸輪通常采用價(jià)格較貴的有色金屬制造。這種蝸桿傳動常用于起重裝置中。2．傳動平穩(wěn) 蝸桿齒是連續(xù)的螺旋齒，與蝸輪的嚙合是連續(xù)的，因此，傳動平穩(wěn)，噪聲低。蝸桿傳動有以下特點(diǎn)：1．傳動比大，在分度機(jī)構(gòu)中可達(dá)1000以上。所以數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺傳動方案為方案二：步進(jìn)電機(jī)——齒輪傳動——蝸桿傳動——工作臺。圖21 傳動方案方案一的最大缺陷是：；；，無法使工作臺完成自鎖。 R2 {4）制造和安裝的精度要求較高。 M* I3 P9 J% ]3）外廓尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊、效率高。2）能傳遞很大的動力。齒輪傳動特點(diǎn): 齒輪傳動是由分別安裝在主動軸及從動軸上的兩個(gè)齒輪相互嚙合而成。采用自鎖蝸桿傳動時(shí)，效率約為50%。2)蝸輪副傳動的結(jié)構(gòu)緊湊，渦輪箱的外形尺寸較小。（4）結(jié)構(gòu)工藝性要求；如結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、使用維護(hù)便利、工藝性和經(jīng)濟(jì)合理等。（2）工作條件的要求：例如工作環(huán)境、場地、工作制度等。在本課題中，原動機(jī)采用應(yīng)采用步進(jìn)電機(jī)，工作臺為T形槽工作臺，傳動裝置由齒輪傳動和蝸桿傳動組成。（3）回轉(zhuǎn)精度：0．03176。而工科類學(xué)生更應(yīng)側(cè)重于從生產(chǎn)的第一線獲得生產(chǎn)實(shí)際知識和技能，獲得工程技術(shù)經(jīng)用性崗位的基本訓(xùn)練，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，可樹立正確的生產(chǎn)觀點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和全局觀點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)由學(xué)生向工程技術(shù)人員的過渡。同時(shí)，對所學(xué)知識的全面總結(jié)和綜合應(yīng)用，又為今后走向社會的實(shí)際操作應(yīng)用鑄就了一個(gè)良好的開端。 本課題研究的主要內(nèi)容 通過對數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)計(jì)，希望學(xué)生熟悉機(jī)電一體化系統(tǒng)中機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程，以及掌握利用AutoCAD或UG來繪制二維圖形或創(chuàng)建三維實(shí)體的能力。因此必須另辟蹊徑開發(fā)數(shù)控轉(zhuǎn)臺和擺頭的新型電磁驅(qū)動系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床旋轉(zhuǎn)運(yùn)動坐標(biāo)的零傳動驅(qū)動。 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的組成數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺具有兩個(gè)正交測試軸的傾角儀作為測試工具，將傾角儀設(shè)置于待調(diào)平的轉(zhuǎn)臺臺面中心處，使傾角儀的兩個(gè)正交測試軸平行于轉(zhuǎn)臺臺面，通過調(diào)整轉(zhuǎn)臺底座下的調(diào)平機(jī)構(gòu)使傾角儀兩測試軸輸出的傾斜角度值轉(zhuǎn)臺即為調(diào)平狀態(tài)。搖臂鉆床是來調(diào)整軸承的調(diào)整套的厚度，可以使圓導(dǎo)軌上有適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力，保證導(dǎo)軌有一定的接觸剛度。徑向?qū)к売蓾L子軸承及圓錐滾子軸承保證回轉(zhuǎn)精度和定心精度。　　數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺還設(shè)有零點(diǎn)，當(dāng)它作回零控制時(shí)，先快速回轉(zhuǎn)運(yùn)動至擋塊壓合微動開關(guān)時(shí)，發(fā)出“快速回轉(zhuǎn)”變?yōu)椤奥倩剞D(zhuǎn)”的信號，再由擋塊壓合微動開關(guān)發(fā)出從“慢速回轉(zhuǎn)”變?yōu)椤包c(diǎn)動步進(jìn)”信號，最后由功率步進(jìn)電動機(jī)停在某一固定的通電相位上(稱為鎖相)，數(shù)控機(jī)床從而使轉(zhuǎn)臺準(zhǔn)確地停在零點(diǎn)位置上。　　數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺的分度定位和分度工作臺不同，數(shù)控機(jī)床它是按控制系統(tǒng)所指定的脈沖數(shù)來決定轉(zhuǎn)位角度，并沒有其他的定位元件。數(shù)控機(jī)床用于實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動的部件主要就是回轉(zhuǎn)工作臺。常見的有光學(xué)轉(zhuǎn)臺、數(shù)顯轉(zhuǎn)臺和超精密端面齒盤轉(zhuǎn)臺。 、立臥轉(zhuǎn)臺和萬能轉(zhuǎn)臺。 數(shù)控回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺的分類轉(zhuǎn)臺是鏜床、鉆床、銑床和插床等重要附件，用于加工有分度要求的孔、槽和斜面，加工時(shí)轉(zhuǎn)動工作臺，則可加工圓弧面和圓弧槽等。　　　數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺主要用途：是落地銑鏜床，端面銑床等工作母機(jī)不可缺少的主要輔機(jī)。回轉(zhuǎn)工作臺耐沖擊、吸震、美觀，適合一般工廠鉗工作業(yè)、機(jī)具維修、生產(chǎn)線包裝與保養(yǎng)廠作業(yè)及其它用途使用。它可以與其他伺服進(jìn)給軸聯(lián)動。它的作用是按照控制裝置的信號或指令作回轉(zhuǎn)分度或連續(xù)回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動，以使數(shù)控機(jī)床能完成指定的加工工序。 (4)可以采用最新的控制技術(shù) 　　可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度，及時(shí)地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次，將舊機(jī)床改成當(dāng)今水平的機(jī)床。 (3)可充分利用現(xiàn)有的條件 　　可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購入新設(shè)備時(shí)那樣需重新構(gòu)筑地基。改造則不然，可以精確地計(jì)算出機(jī)床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者對機(jī)床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓(xùn)時(shí)間短，見效快。但是受到原來機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，不宜做突破性的改造。但有些特殊情況，如高速主軸、托盤自動交換裝置的制作與安裝過于費(fèi)工、費(fèi)錢，往往改造成本提高2～3倍，與購置新機(jī)床相比，只能節(jié)省投資50％左右。特別是大型、特殊機(jī)床尤其明顯。 5）擁有自動報(bào)警、自動監(jiān)控、自動補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長 時(shí)間無人看管加工。 4）可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件 由于計(jì)算機(jī)有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)自動化。 　　由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng)該運(yùn)動的運(yùn)動量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。 微觀看改造的必要性 　　從微觀上看，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。 　?。?）引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工 　　將熟練工人和專家的經(jīng)驗(yàn)，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。 3）向智能化方向發(fā)展 　　隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高。遠(yuǎn)程通訊，遠(yuǎn)程診斷和維修將更加普遍。至少采用PC機(jī)作為它的前端機(jī)，來處理人機(jī)界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控的任務(wù)。 數(shù)控未來發(fā)展的趨勢 　　還要指出的是，雖然國外早已改稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控（即CNC）了，而我國仍習(xí)慣稱數(shù)控（NC）。 　　總之，計(jì)算機(jī)數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。 　　到了1990年，PC機(jī)（個(gè)人計(jì)算機(jī)，國內(nèi)習(xí)慣稱微機(jī)）的性能已發(fā)展到很高的階段，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高，但可以通過多處理器結(jié)構(gòu)來解決。這是因?yàn)樾⌒陀?jì)算機(jī)功能太強(qiáng)，控制一臺機(jī)床能力有富裕（故當(dāng)時(shí)曾用于控制多臺機(jī)床，稱之為群控），不