畢業(yè)論文設(shè)計(jì)微型高速數(shù)控鉆床設(shè)計(jì)(已改無(wú)錯(cuò)字)
2022-07-26 10:18:56 本頁(yè)面
【正文】 130BF001型運(yùn)行矩頻特性 X向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)計(jì)算（1）等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 Y向進(jìn)給系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的傳動(dòng)慣量可由下式計(jì)算：參考同類型機(jī)床，初選反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)150BF，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。；；；W=(N)。代入上式： 考慮步進(jìn)電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)慣量相匹配問(wèn)題。 基本滿足慣量匹配的要求。（2）電機(jī)力矩計(jì)算機(jī)床在不同的工況下，其所需轉(zhuǎn)矩不同，下面分別按各階段計(jì)算：①快速空載起動(dòng)力矩在快速空載起動(dòng)階段，加速力矩占的比例比較大，具體計(jì)算公式如下：折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩： 附加摩擦力矩： 上述三項(xiàng)合計(jì)：②快速移動(dòng)時(shí)所需力矩③最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩 對(duì)于大多數(shù)數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，因?yàn)橐ＷC一定的動(dòng)態(tài)性能，系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)較小，而等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量又較大，故電機(jī)力矩主要是用來(lái)產(chǎn)生加速度的，而負(fù)載力矩往往小于加速力矩，又由上述計(jì)算可得，三種工況下，以快速空載起動(dòng)所需力矩最大，所以以此項(xiàng)作為初選步進(jìn)電機(jī)的依據(jù)。從機(jī)電專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表324查出，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為五相十拍時(shí) 最大靜力矩 按此最大靜轉(zhuǎn)矩從機(jī)電專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表323查出，大于所需最大靜轉(zhuǎn)矩，可作為初選型號(hào)，但還需要進(jìn)一步考核步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性。（3） 計(jì)算步進(jìn)電機(jī)空載起動(dòng)頻率和切削時(shí)的工作頻率 從機(jī)電專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表323中查出130BF001型步進(jìn)電機(jī)允許的最高空載起動(dòng)頻率為3000Hz，運(yùn)行頻率為16000Hz。再?gòu)臋C(jī)電專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書圖317。，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)時(shí)，時(shí)。遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足此機(jī)床所要求的空載起動(dòng)力矩，直接使用則會(huì)產(chǎn)生失步現(xiàn)象，所以必須采取升降速控制，將起動(dòng)頻率降到1400Hz，然后在電路上采用高低壓驅(qū)動(dòng)電路，還可將步進(jìn)電機(jī)輸出力矩?cái)U(kuò)大一倍左右。當(dāng)快速運(yùn)動(dòng)和切削進(jìn)給時(shí)，130BF001型步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行矩頻特性（）完全可以滿足要求。 130BF001型起動(dòng)矩頻特性 130BF001型運(yùn)行矩頻特性 Z向步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算Z向步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型與Y向相同，此處不再贅述。4 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)工作原理是以PC機(jī)強(qiáng)大的硬件與軟件資源為后盾，借助于運(yùn)動(dòng)控制卡提供的運(yùn)動(dòng)函數(shù)庫(kù)，運(yùn)用Vc++語(yǔ)言編制直線、圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)軌跡圖形程序，通過(guò)板卡接口輸出PC機(jī)運(yùn)算結(jié)果的運(yùn)動(dòng)控制脈沖數(shù)和運(yùn)動(dòng)方向控制等信號(hào)，經(jīng)過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)功率放大器放大后，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過(guò)滾珠絲杠傳動(dòng)機(jī)械，驅(qū)動(dòng)十字工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。從而，最終實(shí)現(xiàn)按編制的運(yùn)動(dòng)軌跡作伺服運(yùn)動(dòng)或按編制的加工零件輪廓圖形作精確的插補(bǔ)定位運(yùn)動(dòng)。 控制系統(tǒng)的組成一套完整的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的數(shù)控系統(tǒng)主要由以下幾大硬件構(gòu)成：PC機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制卡、電機(jī)(直流伺服、交流伺服、步進(jìn))、編碼器、驅(qū)動(dòng)器(如果運(yùn)動(dòng)控制卡包含有驅(qū)動(dòng)功能，則驅(qū)動(dòng)器可以不要)、直線運(yùn)動(dòng)單元、其他傳感器(光柵尺、限位信號(hào)等)。 PC機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制卡PC機(jī)是控制系統(tǒng)的上位機(jī)，主要利用它的強(qiáng)大信息處理、較高的運(yùn)算速度、組網(wǎng)能力和通用的人機(jī)交互能力。在數(shù)控系統(tǒng)中主要任務(wù)是對(duì)加工文件進(jìn)行處理并轉(zhuǎn)化為一定的信息傳給下位機(jī)對(duì)工件進(jìn)行加工。市面上有較多的運(yùn)動(dòng)控制卡以固高較為常見，運(yùn)動(dòng)控制器典型的為西門子和貝加萊，我們選擇基于PC的PCL839運(yùn)動(dòng)控制卡。 PCL運(yùn)動(dòng)控制卡開關(guān)信號(hào)電源開關(guān)信號(hào)方向與脈沖信號(hào)電源開關(guān)即使能信號(hào)開關(guān)信號(hào)總線控制命令電平信號(hào)ISA插槽 行程開關(guān)操作面板控制器I/O接口板強(qiáng)電控制繼電器熔斷器空氣開關(guān)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器冷卻泵電機(jī)主軸調(diào)速電機(jī)軸步進(jìn)電機(jī)軸步進(jìn)電機(jī)軸步進(jìn)電機(jī)PCL839PC機(jī) 系統(tǒng)框圖PCL839運(yùn)動(dòng)控制卡的主要特點(diǎn)如下：（1）3個(gè)步進(jìn)電機(jī)的獨(dú)立、同步控制：PCL839有自己的CPU，有三個(gè)獨(dú)立的脈沖發(fā)生器，能同時(shí)控制三個(gè)軸的動(dòng)作，為每個(gè)步進(jìn)電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)脈沖和方向控制信號(hào)；（2）PCL839卡的應(yīng)用程序?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)的控制設(shè)計(jì)了友好的用戶接口，使得它的應(yīng)用程序編寫簡(jiǎn)單；（3）它提供了包含設(shè)備驅(qū)動(dòng)的“C”庫(kù)函數(shù)，那里有步進(jìn)電機(jī)常用到的一些指令；在用VB或VC編寫應(yīng)用程序時(shí)，可以直接調(diào)用這些庫(kù)函數(shù)，為編程者提供了極大的方便；（4）指令提供了對(duì)PCL839卡的指令設(shè)置功能，可直接訪問(wèn)卡上控制器的寄存器；（5）它有單機(jī)編譯系統(tǒng)，這是一個(gè)單機(jī)的非常駐程序的編譯軟件，可不用編程而直接用于控制步進(jìn)電機(jī)；（6）它提供帶光電隔離的16路通用數(shù)字輸入和16路通用數(shù)字輸出普通接口（16路DI和16路DO）；（7）有獨(dú)立的保護(hù)措施；（8）每軸5路用于行程開關(guān)的隔離數(shù)字量輸入：839卡的脈沖方向輸出和5個(gè)限位開關(guān)與PC機(jī)是獨(dú)立的；（9）它有兩種操作模式：雙脈沖(+、脈沖)式和單脈沖(定向脈沖)式；（10）16Kpps步進(jìn)速率:可編程的步進(jìn)速率達(dá)1—16kpps(pulses persecond)；（11）具有可編程梯形曲線規(guī)劃和S曲線規(guī)劃，在線刷新運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)功能，具有可編程的初始速度、終止速度、持續(xù)時(shí)間以及執(zhí)行梯形加減速度；（12）具有連續(xù)直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)及三軸聯(lián)動(dòng)軌跡插補(bǔ)算法。、驅(qū)動(dòng)器、編碼器
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