用微機(jī)數(shù)控技術(shù)改造最大加工直徑為530毫米普通車床的進(jìn)給系統(tǒng)

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1 準(zhǔn)考證號(hào)： 本 科 生 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 用微機(jī)數(shù)控技術(shù)改造最大加工直徑為 530 毫米普通車床的進(jìn)給系統(tǒng) 學(xué) 院： 江西科技學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)電一體化工程 班 級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 何暉暉 完成日期： 2015 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2 本科論文原創(chuàng)性申明 本人鄭重申明：所呈交的論文（設(shè)計(jì)）是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究，所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計(jì)）不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識(shí)到本申明的法律后果由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名（手寫）： 簽字日期： 年 月 日 本科論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 江西科技學(xué)院 可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 學(xué)位論文作者簽名（手寫）： 指導(dǎo)老師簽名（手寫）： 簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3 目 錄 緒論 ................................................................. 4 第 1 章 數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的擬定 .......................... 5 第 2 章 機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算 ............................ 6 計(jì)參數(shù) ...................................................... 6 2,2 進(jìn)給伺服系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力計(jì)算 .................................... 6 定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量 ...................................... 6 算切削力 .............................................. 6 珠絲杠螺 母副的計(jì)算及選型 .................................... 7 向滾珠絲杠螺母副的計(jì)算及選型 .......................... 7 向滾珠絲杠螺母副的計(jì)算及選型 ......................... 11 進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比計(jì)算 ....................................... 14 向進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比及齒輪幾何參數(shù) ..................... 14 向進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比計(jì)算 ............................... 15 進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型 ......................................... 16 向步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型 ............................... 16 向步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型 ............................... 20 第 3 章 數(shù)控機(jī)床零件加工程序 ..................................... 25 第 4 章 總結(jié) ....................................................... 27 主要參考文獻(xiàn) ...................................................... 28 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4 緒論 接到一個(gè)數(shù)控裝置的設(shè)計(jì)任務(wù)以后，必須首先擬定總體方案，繪制系統(tǒng)總體框圖，才能決定各種設(shè)計(jì)參數(shù)和結(jié)構(gòu)，然后再分別對(duì)機(jī)械部分和電器部分、現(xiàn)已機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品 —— 數(shù)控機(jī)床為例 ,分析總體方案擬定的基本內(nèi)容。 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)總體方案的擬定包括以下內(nèi)容：系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定，伺服系統(tǒng)的選擇、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)方式的確定，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的選擇等內(nèi)容。一般應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求提出數(shù)個(gè)總體方案，進(jìn)行綜合分析、比較和論證，最后確定一個(gè)可行的總體方案。 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 第 1 章 數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的擬定 普通車床是金屬切削加工最常用的一類機(jī)床。普通機(jī)床刀架的縱向和橫向進(jìn) 給運(yùn)動(dòng)是由主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)掛輪傳遞而來(lái)，通過(guò)進(jìn)給箱變速后，由光杠或絲杠帶動(dòng)溜板箱、縱溜箱、橫溜板移動(dòng)。進(jìn)給參數(shù)要靠手工預(yù)先調(diào)整好，改變參數(shù)時(shí)要停車進(jìn)行操作。刀架的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)不能聯(lián)動(dòng)，切削次序也由人工控制。 對(duì)普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造，主要是將縱向和橫向進(jìn)給系統(tǒng)改為用微機(jī)控制的、能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給伺服系統(tǒng)；刀架改造成為能自動(dòng)換刀的回轉(zhuǎn)刀架。這樣，利用數(shù)控裝置，車床就可以按預(yù)先輸入的加 工指令進(jìn)行切削加工。由于加工過(guò)程中的切削參數(shù)，切削次序和刀具都會(huì)按程序自動(dòng)調(diào)節(jié)和更換，再加上縱向和橫向進(jìn)給聯(lián)動(dòng)的功能，數(shù)控改裝后的車床就可以加工出各種形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)零件，并能實(shí)現(xiàn)多工序自動(dòng)車削，從而提高了生產(chǎn)效率和加工精度，也能適應(yīng)小批量多品種復(fù)雜零件的加工。 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 6 第 2 章 機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算 計(jì)參數(shù) 用微機(jī)數(shù)控技術(shù) 改造最大加工直徑為 500毫米普通車床的進(jìn)給系統(tǒng) 最大 加工直徑（ 在床身上： 530 在床鞍上： 270 最大加工長(zhǎng)度（ 750~ 1000 溜板及刀架重量（ N）： 橫向： 550 縱向： 1100 刀架快移速度（ m/ 橫向： 1 縱向： 2 最大進(jìn)給速度（ m/ 橫向： 縱向： 小分辨率 （ 橫向： 縱向： 位精度（ 電機(jī)功率（ 動(dòng)加速時(shí)間（ 30 2,2 進(jìn)給伺服系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力計(jì)算 定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量 脈沖當(dāng)量是指一個(gè)進(jìn)給脈沖使機(jī)床執(zhí)行部件產(chǎn)生的進(jìn)給量 ,它是衡量數(shù)控機(jī)床加工精度的一個(gè)基本參數(shù)。因此 ,脈沖當(dāng)量應(yīng)根據(jù)機(jī)床精度的要求來(lái)確定。對(duì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，縱向常采用的脈沖當(dāng)量為 算切削力 1）縱車外圓 主切削力 N) 按經(jīng)驗(yàn)公式估算： )(8 1 7 55 3 m a x ??按切削力各分力比例： 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 : : 1 : 0 . 2 5 : 0 . 4z x F ? 得：) 270(N) 2） 主切削力 'F 21' ?=) 按切削力各分力比例： ' ' ': : 1 : 0 . 2 5 : 0 . 4z x F ? ') '1635(N) 珠絲杠螺母副的計(jì)算及選型 向滾珠絲杠螺母副的計(jì)算及選型 1）計(jì)算進(jìn)給軸向力) 按縱向進(jìn)給為綜合型導(dǎo)軌 ' ()m x zF k F f F G? ? ? 式中 K— 考慮顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，綜合導(dǎo)軌取 K=f — 滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦 系數(shù) 'f 初選 — 溜板及刀架重力 1100N 則 8175+1100） =N） 2）計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載 Q 66 0 / 1 0L n T? ? ? n=1000× 0L 式中 610 轉(zhuǎn)為 1單位。 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 f? 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取 f? 初選 1.2 最大切削力條件下的進(jìn)給速度，可取最大進(jìn)給速度的 1/2～ 1/3；此處 使用壽命，按 15000h； 0L 為絲杠的基本導(dǎo)程，初選 0L =6 n=1000× 0L =1000× =50（ m/ 66 0 / 1 0 6 0 5 0 1 5 0 0 0 / 1 0 0 0 0 0 0 4 5L n T? ? ? ? ? ? ? Q=3L f?45 × ) C=3）滾珠絲杠副的選型 初選滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格，相應(yīng)的額定動(dòng)載荷不得小于最大動(dòng)載荷 C；查閱《數(shù)控設(shè)計(jì)》指導(dǎo)書得到：采用1 40061列 定動(dòng)載荷 16400N，精度等級(jí)按表 2級(jí)。 4）傳動(dòng)效率計(jì)算 ()? ??? ?式中 ? 為1 4006'2 44? ?? ； ? 為摩擦角取 '10 滾動(dòng)摩擦系數(shù) ()? ??? ?=??）縱向滾珠絲杠剛度驗(yàn)算 畫出縱向進(jìn)給滾珠絲杠的支撐方式圖 據(jù)最大軸向力 2532N，支撐間距L=1500杠螺母副及軸承均進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊為最大軸向負(fù)荷的 13。 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 圖 向進(jìn)給滾珠絲杠的支撐方式 a: 絲杠的拉伸或壓縮變形 1? 已知D=45L=6d=42 0 0E ?? 2/N 式中 L? 是在工作載 N 工作負(fù)載，即進(jìn)給牽引力； 0L 滾珠絲杠的導(dǎo)程； E 材料彈性摸數(shù)，對(duì)鋼 42 0 0E ??； F 滾珠絲杠截面積（按內(nèi)徑確定）；“ +”用于拉深，“ ? ”用于壓縮； 絲杠有效截面 A= 21)2d(?? ? = 2 ?? ?杠導(dǎo)程的變化量 L? ==4 4 ?? ?= ? 滾珠絲杠總長(zhǎng)度上的拉深或壓縮變形量 : ? ??????????? b: 滾珠與螺紋滾道間的接觸變形 2? 由 83載 滾珠數(shù)量 （個(gè)） ????? ??預(yù)緊力 3,則變形3?3 ????????? c :定位誤差 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式可得： 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10 2 9 3213 ???????? ?????縱向滾珠絲杠副幾何參數(shù) 表 5081珠絲杠幾何參數(shù) 名 稱 符號(hào) 計(jì)算公式 45081螺 紋 滾 道 公稱直徑 0程 0L 6 接觸角 ? ‘143? 鋼球直徑（ 道法面半徑 R 心距 e ( / 2 ) s i d ???旋升角 ? 00tg d? ?? ‘143? 螺 桿 螺桿外徑 d 0 ( 0 . 2 0 . 5 ) qd d d??桿內(nèi)徑 1d e R? ? ?桿接觸直徑 c o d d ??? 母 螺母螺紋直徑 D 0 22D d e R? ? ?母內(nèi)徑 1 0 . 2 0 . 5 ) qD d d??）穩(wěn)定性校核 滾珠絲杠兩端面推理軸承不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象故不需作穩(wěn)定性校核。 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11 向滾珠絲杠螺母副的計(jì)算及選型 1）計(jì)算進(jìn)給軸向力 )2( '''''m ??? 按橫向進(jìn)給為燕尾形導(dǎo)軌： 式中 K— 考慮顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，燕尾形導(dǎo)軌取 ； 'f — 滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)： 'f = 'G — 溜板及刀架重力， 'G =550N。 則 : )2( '''''' ??? ? ) ?????? )(? 2）計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載 Q '3 66 0 / 1 0L n T? ? ? vn s ???式中 0L 為絲杠的基本導(dǎo)程，初選 0 ? 最大切削力條件下的進(jìn)給速度，可取最大進(jìn)給速度的 1/2～ 1/3，此處 T 使用壽命，按 15000h； f? 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取 f? 初選 1.2 n 為絲杠轉(zhuǎn)速 vn s ??? ； L 為絲杠壽命，以 610 轉(zhuǎn)為 1單位； 305 0 01 0 0 00????? L vn s 2710 1 50 0 030601060 66 ????? 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 12 0 1 1 ????? N) 3）滾珠絲杠副的選型 橫向滾珠絲杠副幾何參數(shù)： 表 1名 稱 符號(hào) 計(jì)算公式 紋 滾 道 公稱直徑 0程 0L 6 接觸角 ? '334? 鋼球直徑（ 道法面半徑 R 心距 e ( / 2 ) s i d ???旋升角 ? 00tg d? ?? ?73? 螺 桿 螺桿外 徑 d 0 ( 0 . 2 0 . 5 ) qd d d??34 螺桿內(nèi)徑 1d e R? ? ?桿接觸直徑 c o d d ??? 母 螺母螺紋直徑 D 0 22D d e R? ? ?母內(nèi)徑 1 0 . 2 0 . 5 ) qD d d??35794 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13 初選滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格，相應(yīng)的額定動(dòng)載荷不得小于最大動(dòng)載荷 C；查閱《數(shù)控設(shè)計(jì)》指導(dǎo)書得到：采用 1列 定動(dòng)載荷 15400N，精度等級(jí)為 1級(jí)。 4）傳動(dòng)效率計(jì)算 ()? ??? ?式中 ? 為 35061螺旋升角， ?? 73?? ； ? 為摩擦角取 '10 滾動(dòng)摩擦系數(shù) 073t a n ( 73t a n)t a n (t a n '' ' ????? ? ??? ?? 5）橫向滾珠絲杠剛度驗(yàn)算 a: 畫出橫向進(jìn)給滾珠絲杠的支撐方式圖 據(jù)最大軸向力? ，支撐間距 L=750絲杠長(zhǎng)度較短，不需預(yù)緊，螺母及軸承預(yù)緊。 圖 向進(jìn)給滾珠絲杠的支撐方式 b: 絲杠的拉深或壓縮變形 )(1 已知 ?， D=35L=59 8 ??? 42 0 0E ?? 2/N 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 14 式中 L? 是在工作載 '用下引起每一導(dǎo)程的變化量； N 工作負(fù)載，即進(jìn)給牽引力； 0 E 材料彈性摸數(shù)，對(duì)鋼 42 0 0E ??； F 滾珠絲杠截面積（按內(nèi)徑確定）；“ +”用于拉深，“ ? ”用于壓縮； 2221 2( ???? ?? 滾珠絲杠總長(zhǎng)度上的拉深或壓縮變形量 FL m 440' 1 5 ????? ???? ? ??????????? c: 滾珠與螺紋滾道間的接觸變形 )(2 由?' 承載滾珠數(shù)量 5 ?????? ?Z(個(gè) ) 3 23 22 ??????????? d: 定位誤差： 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式得： 2 9 3213 ???????? ?????滾珠絲杠允 許的誤差為 )(025.0 所選絲杠合格。 6） 壓桿穩(wěn)定性校 滾珠絲杠兩端面推理軸承不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象故不需作穩(wěn)定性校核。 進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比計(jì)算 向進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比及齒輪幾何參數(shù) 縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量 ?；滾珠絲杠導(dǎo)程0 6L ?? ； 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 15 可得：03 6 0 / ( ) 3 6 0 0 . 0 1 / ( 0 . 7 5 6 ) 0 . 8? ? ? ? ?可選齒數(shù)為： 4032252012 或?? 1Z 取 40 322取Z 表 動(dòng)齒輪幾何參 數(shù) 向進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比計(jì)算 橫向進(jìn)給脈沖當(dāng)量 ?；滾珠絲杠導(dǎo)程 0 ?；?? ；可得： ??? ? 可選齒數(shù)為： 4024252053543412 ?????? 數(shù)取 2 24,40,20,25 4321 ???? 齒數(shù) 32 40 20 25 分度圓 d 64 80 40 50 齒頂圓 0 2d d m??68 84 44 54 齒根圓 2 1 fd d m? ? ?59 75 35 45 齒寬 (6 10)m 20 20 20 20 中心距 12( ) / 2A d d??72 45 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 16 表 動(dòng)齒輪幾何參數(shù) 齒數(shù) 24 40 20 25 分度圓 d 48 80 40 50 齒頂圓 0 2d d m??52 84 44 54 齒根圓 2 1 fd d m? ? ? 42 75 35 45 齒寬 (6 10)m 20 20 20 20 中心距 12( ) / 2A d d??64 45 進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型 向步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型 1） 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 算簡(jiǎn)圖見前面，傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量? 22 01122( ) [ ( ) ( ) ]2Z J J ? ? ? ? ? ? 式中 為步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 )( 2； 21 為齒輪 21 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 )( 2； ( 2； 所選電機(jī)為 150應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 210MJ kg ； 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 17 對(duì)于齒輪、軸、絲杠等圓柱體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算公式： )(304 ?? ?； 則： 23431411 3 8 ??????? ?? 23432422 6 1 ??????? ?? 23434 ??????? ?? 100? 代入上式： 22 01122( ) [ ( ) ( ) ]2Z J J ? ? ? ? ? ? 2 )3240(2 ??????? ?2）電機(jī)力矩計(jì)算 機(jī)床在不同的工況下，所需的力矩也不同，分別計(jì)算： 快速空載起動(dòng)力矩起M： 在快速空載起動(dòng)階段，加速力矩占的比例較 大，其計(jì)算公式為： m a x 0 M M? ? ?起 2m a x m a 0 / ( 6 0 ) J n t?? ???? ? ? ? ? ? m a x m a x / ( 3 6 0 )?? 式中 起( ； )( ； ( ； 0( ； 其它符號(hào)意義同前。 m i 60(m a xm a x ??? ? ?? 起動(dòng)加速時(shí)間 ?江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 18 )60(102 2m a xm a x aa ????? ??? ?? ?????? ? ? 折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩 '0 0 0()22 f F G ? ? ????? 式中 0)('0 z ??；其它參數(shù)含義及取值同前， ? 為傳動(dòng)鏈總效率，一般可取 ，這里取 ； ??? 2)(2 0'00 ???? ??? ???? 1008178(附加摩擦力矩0M： 00 200(1 )2 i ????? 式中0般取 0?滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率，一般取 ； 其它符號(hào)含義取值同上。 p ?????? ????? 2 3 431)1(2 220000 ???? 將數(shù)據(jù)代入公式： 0a m a x f ???起 ???? 7快速移動(dòng)時(shí)所需力矩快M： 0f ??快 ??? 1 最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩切M： 0 M M? ? ?切 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 19 式中( ；?2 0?參數(shù)說(shuō)明同上。 ??? ??????? 0 4 0 ???切從上面可以看出，切快起 和、 快速空載起動(dòng)力矩最 大，以此作為初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的依據(jù) 。 查得當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為五相十拍時(shí) 9 5 J M A ?最大靜力矩 A X 4 ?按此最大靜轉(zhuǎn)矩從附表查出 150最大靜轉(zhuǎn)矩為 大大于所需最大靜轉(zhuǎn)矩，可作為初選型號(hào)，但還必須進(jìn)一步考核步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩 。 3）計(jì)算步進(jìn)電動(dòng)機(jī)空載啟動(dòng)頻率及切削時(shí)工作頻率 空載啟動(dòng)時(shí) 3 1 0 0 0601 0 0 0 m a x ?? ???? ? 切削時(shí)工作頻率 0 0 0 0601 0 0 0 ?? ???? ?可查出 150步進(jìn)電機(jī)允許的最高空載頻率為 2800行頻率為800再?gòu)膱D 出，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)時(shí)， f ?起時(shí)， ? 100 ，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，必須采用升降速控制（用軟件實(shí)現(xiàn)），將起動(dòng)頻率降到 1000右時(shí)，起動(dòng)力矩可提高588.4 。 然后在電路上再采用高低壓驅(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。 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 20 圖 50圖 50動(dòng)矩頻特性 當(dāng)快速運(yùn)動(dòng)和切削進(jìn)給時(shí)，從圖 50 向步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型 1） 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 計(jì)算簡(jiǎn)圖見前面，傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2()J kg ?為： ]})2()[()(){()( 204243322211 ????????江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 21 式中 為步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2()kg ； 12齒輪12轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2()kg ； 為滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2()kg ； 所選電機(jī)為 150應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 210 ?? 對(duì)于齒輪、軸、絲杠等圓柱體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算公式： 04131 J ??? ?則： )(9 2 431 ????? ? )(432 ????? ? )(433 ????? ? )(8 2 434 ????? ? )( 43 s ?????? ? 50? 代入上式： ]})2()[()(){()( 204243322211 ????????) ] }2 )2440(){ (2025( ????????? 65 2）電機(jī)力矩計(jì)算 機(jī)床在不同的工況下，所需的力矩也不同，分別計(jì)算： 快速空載起動(dòng)力矩 在快速空載起動(dòng)階段，加速力矩占的比例較大，其計(jì)算公式為： m a x 0 M M? ? ?起2m a x m a 0 / ( 6 0 ) J n t?? ???? ? ? ? ? ? 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 22 m a x m a x / ( 3 6 0 )??式中 )N ； )N ； )N ； 0算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩 ()N ； 其它符號(hào)意義同前。 m i n )/(416360 0 0360 00m a xm a x ??? ?? 起動(dòng)加速時(shí)間 30at )(1626560 m a xm a x ??????? ?? ?? 折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩 '0 0 0()22 f F W ? ? ????? 式中 0F 為導(dǎo)軌的摩擦力， '0 ()zF f F G??；其它參數(shù)含義及取值同前： ? 為傳動(dòng)鏈總效率，一般可取 0 ? ? ，這里取 f ???????????? 2 0''00?????附加摩擦力矩 0M ： 00 200(1 )2 i ????? 式中 0般取 13 0?滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率，一般取0 ?； 其它符號(hào)含義取值同上。 )1(231)1(2 20020000 ?????? ?????? ???? ??? ?上述三項(xiàng)合計(jì)： )(a x ???????起江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 23 快速移動(dòng)時(shí)所需力矩 )(f ???快 最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩 ?切式中 算到電機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩 ()N ；02 LM i???參數(shù)說(shuō)明同上 ?2 0????切)(5 6 9. 0 43178 ??? ??? ?從上面可以看出， M M 、 和三種工作情況下，以最大切削負(fù)載時(shí)空載起動(dòng)力矩最大， 查表得：當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為五相十拍時(shí)， 951.0/m a x ?? M?，最大靜力矩 ?? 4 79 5 8 6m a x。 按此最大靜轉(zhuǎn)距從附表查出 150，大于所需最大靜轉(zhuǎn)距?？勺鳛槌踹x型號(hào)。但還必須進(jìn)一步考核步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)短頻特性和運(yùn)行短頻特性。 3）計(jì)算步進(jìn)電動(dòng)機(jī)空載啟動(dòng)頻率及切削時(shí)工作頻率 。 空載啟動(dòng)時(shí) 3 30 0 1 0 0 0601 0 0 0 m a x ?? ??? ? 切削時(shí)工作頻率 0 0 0 0601 0 0 0 ?? ??? ?可查出 150步進(jìn)電機(jī)允許的最高空載起動(dòng)頻率為 2800行頻率為8000從圖表查出 150500大靜轉(zhuǎn)矩為 求的空載起動(dòng)力矩 須采用升降速控制（用軟件實(shí)現(xiàn)），把起動(dòng)頻率降到 1000右時(shí)起動(dòng)力矩可提高 可以將步進(jìn)電機(jī)輸出力矩?cái)U(kuò)大一倍左右，起動(dòng)力矩可以滿足要求。 當(dāng)快速運(yùn)動(dòng)和切削進(jìn)給時(shí)，從圖 50滿足要求。 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 24 圖 50圖 50江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 25 第 3 章 數(shù)控機(jī)床零件加工程序 圖 控機(jī)床零件加 工圖 10； 03 10； 5； 10； 10； 10； 10； 2； 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 26 10； 602, 2 10； 10； 2； 10； 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 27 第 4 章 總結(jié) 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè) 知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)剛開始時(shí)不知從何下手，在老師的指導(dǎo)下到圖書館查閱相關(guān)資料。參考了相關(guān)設(shè)計(jì)資料，終于知道了該怎么做。在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不但復(fù)習(xí)了所學(xué)過(guò)的知識(shí)點(diǎn)，還學(xué)到了新的知識(shí)，同時(shí)將所學(xué)到的知識(shí)充分的運(yùn)用起來(lái)，做到了學(xué)以致用。 當(dāng)然，在此過(guò)程中由于時(shí)間緊張也有許多不足之處，內(nèi)容涉及到多方面有知識(shí)要想發(fā)展成實(shí)際產(chǎn)品還需要反復(fù)的探討和論證。 本次課程設(shè)計(jì)一開始就得到老師的幫助，正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的課程設(shè)計(jì)順利完成。在此表示深深的感謝！ 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 28 主要參考文獻(xiàn) [1] 丁洪生 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 [2] 范超毅，趙天嬋 數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì) 中科技大學(xué)出版社 3] 蔡懷崇，張克猛 ） 械工業(yè)出版社 4] 林其駿 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 5] 畢萬(wàn)新 大連：大連理工出版社 6] 王訓(xùn)杰，丘映輝 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 連理工出版社 7] 吳宗澤 北京：北京機(jī)械工業(yè)出版社 8] 陳 立德 北京：北京教育出版社 9] 《數(shù)控設(shè)計(jì)》指導(dǎo)書 2009 [10] 董霞，李天石，陳康寧 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 11] 彭冬明，韋友春 北京：北京理工大學(xué)出版社 12] 董景新，趙長(zhǎng)德 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 13] 鮑小南 杭州：浙江大學(xué)出版社 14] 劉瑾 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 15] 劉海 濤 南昌：江西科技學(xué)院