x52k銑床的數(shù)控化改造設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2024-08-09 19:15本頁(yè)面
【正文】 鍵盤輸入和ＬＥＤ顯示控制功能；采用７４ＬＳ１３８做為統(tǒng)一地址譯碼器尋址，并用７４ＬＳ３４３為地址鎖存器，并由８０３１對(duì)各步進(jìn)電機(jī)脈沖信號(hào)進(jìn)行環(huán)形分配。因?yàn)?255輸出的信號(hào)功率很小，故用功率放大器對(duì)輸出的脈沖信號(hào)放大，以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)工作。 第2章 機(jī)構(gòu)與電氣控制部分的設(shè)計(jì) 縱向方向（X軸）的設(shè)計(jì)：步進(jìn)電機(jī)是一種用電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，并將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成響應(yīng)角位移的機(jī)電元件。它的優(yōu)點(diǎn)有：角位移輸出與輸入的脈沖數(shù)相對(duì)應(yīng),改變通電順序可以改變步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向；步矩誤差不會(huì)長(zhǎng)期積累；在負(fù)載范圍內(nèi)步矩角和轉(zhuǎn)速不受電源電壓波動(dòng)的影響，而僅與脈沖頻率有關(guān)；維持控制繞組的電流不變，電機(jī)便停在某一位置上不動(dòng)，即步進(jìn)電機(jī)有自整角能力，不需要機(jī)械制動(dòng)，步矩角可在很大的范圍內(nèi)變化；步進(jìn)電機(jī)的主要特性：步矩角、啟動(dòng)頻率、連續(xù)運(yùn)行頻率和加減速特性。數(shù)控系統(tǒng)對(duì)伺服電機(jī)的基本要求是調(diào)速范圍寬，伺服電機(jī)需滿足調(diào)速要求。電機(jī)的運(yùn)行頻率必須大于電機(jī)實(shí)際最高工作頻率。步矩角。 縱向步進(jìn)電機(jī)選擇計(jì)算1. 計(jì)算工作臺(tái)、絲杠以及齒輪折算到電機(jī)軸上的慣量 根據(jù)《機(jī)電一體化基礎(chǔ)》所提供的計(jì)算公式： 式中：折算到電機(jī)軸的慣量；小 大齒輪的慣量；絲杠慣量；橫向工作臺(tái)及夾具重量,；絲杠螺距，；齒輪及絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算：由于有些傳動(dòng)件（如齒輪、絲杠等）的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不易精確計(jì)算，可將其等效成圓柱體來(lái)近似計(jì)算。3. 負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算及最大靜轉(zhuǎn)矩選擇計(jì)算快速空載起動(dòng)時(shí)所需力矩 依據(jù)公式： 式中：快速空載起動(dòng)力矩；空載起動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)軸上最大加速力矩；折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩；由于絲杠預(yù)緊時(shí)折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩；又： 式中： 慣量和，；電機(jī)最大角加速度；又： 其中： 電機(jī)最大轉(zhuǎn)速；運(yùn)動(dòng)部件從停止起動(dòng)加速到最大快進(jìn)速度所需時(shí)間取25ms 又：則： 則： 故： 又因?yàn)椋菏街校?導(dǎo)軌的摩擦力；傳動(dòng)鏈總效率，一般可取 ，現(xiàn)取 ；又： 式中： 垂直方向的切削力，； 導(dǎo)軌摩擦系數(shù)， (貼塑導(dǎo)軌)； 橫向工作臺(tái)及夾具重量，；則：=103N故： 又： 式中： 滾珠絲杠預(yù)加載荷，??；滾珠絲杠預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率， ； 故： =140++=4. 快速進(jìn)給時(shí)所需力矩 依據(jù)公式：而： 故有： 5. 最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩 根據(jù)公式： 式中： 折算到電機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩；又有公式： 式中：進(jìn)給方向最大切削力，；則： 故： 6. 最大靜轉(zhuǎn)矩選擇依據(jù)文獻(xiàn)《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》上，有：（1）對(duì)于在最大切削力下工作時(shí)所需要電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩為：（2）對(duì)于空載起動(dòng)時(shí)所需要的電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩為： 由（1）和（2）可知，以計(jì)算得：恒大于 所以就以作為選取步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的依據(jù)。7. 步進(jìn)電機(jī)動(dòng)載荷矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性由《數(shù)控技術(shù)》得：動(dòng)矩頻特性： 運(yùn)行矩頻特性： 其中： 最大切削力下的進(jìn)給速度，可取最高進(jìn)給速度 的，現(xiàn)取中間值，即。所以最終就確定步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)為：110BF004反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。其中在縱向（Ｘ軸）進(jìn)給系統(tǒng)的改造布置中，滾珠絲杠、軸承支架固定在工作臺(tái)上，隨工作臺(tái)移動(dòng)。滾珠絲杠螺母副，它的特點(diǎn)是在具有螺旋槽的絲杠螺母間裝有滾珠作為中間傳動(dòng)元件，以減少摩擦，絲杠與螺母之間基本上為滾動(dòng)摩擦。（2）給予適當(dāng)預(yù)緊，可消除絲杠和螺母的螺紋間隙，反向時(shí)就可以消除空程死區(qū)，防止失步；定位精度高，剛度好。（4）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)爬行現(xiàn)象，傳動(dòng)精度高。工件材料為 ：40 鍛件并調(diào)質(zhì) 銑削寬度 ：22 mm銑削深度 ：5 mm 刀具直徑 ：mm每齒切厚 ： mm/Z 刃齒數(shù) ：4刀具材料為 ：高速剛立銑刀據(jù)171。 有公式： ≈ 1500N3. 滾珠絲杠所受的平均軸向載荷 的計(jì)算用高速鋼立銑刀逆銑合金剛時(shí),工件的切削力可查171。中得:縱向進(jìn)給力 （取中間值：）==1500=1650N橫向進(jìn)給力 （取中間值：）= =1500=垂直進(jìn)給力 （取中間值：） ==1500=375N故可知在插補(bǔ)平面內(nèi)的合力為:=1734N那么絲杠所受的平均工作載荷： 所以絲杠軸向所受載荷 ：＝其中為橫向分力 ==1275NMg 為縱向工作臺(tái)及夾具重量 Mg =2200N 為顛覆力矩影響系數(shù) 取 M 為當(dāng)量摩擦系數(shù) M 取 那么=1162 + (2200+1275)=1903N根據(jù)《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》得， 故可選絲杠型號(hào)為：（內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)返向器），的基本尺寸為：公稱直徑： =50mm， 螺距：=8mm 剛球直徑： =5mm， 螺紋升角，=絲杠外徑，d = (～)= 螺紋底徑，=30mm其動(dòng)載荷 =25000=13194N 故選擇符合要求，絲杠可用。6. 穩(wěn)定性的驗(yàn)算由于縱向（X軸）的滾珠絲杠兩端采用的是滾珠絲杠螺紋副固定，絲杠一般不會(huì)受壓，又由于機(jī)床的原普通絲杠的直徑大于滾珠絲杠的直徑，故穩(wěn)定性一定能滿足要求。 = 工作最大行程 + 螺母長(zhǎng)度 + 兩端余量（取40mm）螺母長(zhǎng)度由《機(jī)床零部件設(shè)計(jì)》上可查得，絲杠設(shè)計(jì)部分 = 680 + （131 + 40） 2 = 680 + 342 = 1022mm支撐跨距 應(yīng)略大于 取 = 1100臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度 = 680 + 131 + 40 + = 811 + 40 + 39 = 890mm=9533可見滿足： 所以滿足穩(wěn)定性的要求，故可選絲杠型號(hào)為：（內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)返向器）。初選7級(jí)精度。大齒輪也采用45鋼，其齒輪硬度為180HBS。 步距角為： 絲杠導(dǎo)程為： 如果不采取齒輪傳動(dòng)，那么每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)的距離為： ==所以需要有減速機(jī)構(gòu)，也就是要設(shè)計(jì)齒輪減速。 3. 直齒圓柱齒輪副的計(jì)算（1）計(jì)算減速器的傳動(dòng)比由 和步距角為：，絲杠導(dǎo)程為：則傳動(dòng)比：=粗選小齒輪齒數(shù) ，則大齒輪齒數(shù)： =（可參照《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》169頁(yè)）則實(shí)際傳動(dòng)比為：滿足誤差要，取齒輪壓力角，初選模數(shù)m=，則：小齒輪
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