實(shí)驗(yàn)型數(shù)控銑床設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)型數(shù)控銑床設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn),試驗(yàn),數(shù)控,銑床,設(shè)計(jì) 摘 要摘 要論文詳細(xì)介紹了實(shí)驗(yàn)型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)過(guò)程，此設(shè)計(jì)過(guò)程大致可分為以下兩部分：論文第一部分主要進(jìn)行了數(shù)控銑床的機(jī)械部分設(shè)計(jì)。首先，論證了各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，從而在總體布局上有所把握。其次，我們通過(guò)分析比較各種設(shè)計(jì)方案，根據(jù)合理性和經(jīng)濟(jì)性的指導(dǎo)思想，決定采用立式結(jié)構(gòu)，十字工作臺(tái)式，床身導(dǎo)軌水平放置。最后，通過(guò)對(duì)各零部件進(jìn)行選擇和校核，最終采用了在生產(chǎn)中已經(jīng)非常專(zhuān)業(yè)化的角接觸球軸承、圓柱形滑動(dòng)導(dǎo)軌、混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等。在機(jī)械部分設(shè)計(jì)過(guò)程中，盡量考慮節(jié)約成本和互換性，保證X、Y進(jìn)給選用相同的步進(jìn)電機(jī)、滾珠絲杠等零部件。論文第二部分主要進(jìn)行了數(shù)控銑床的控制部分設(shè)計(jì)。其主要成果是：對(duì)電氣控制系統(tǒng)的組成作簡(jiǎn)單闡述，通過(guò)比較多種控制系統(tǒng)，選擇采用PLC進(jìn)行控制。了解數(shù)控銑床的全部工作要求，確定采用三菱公司的FX2N系列可編程控制器構(gòu)成的控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的啟停、正反轉(zhuǎn)、兩軸聯(lián)動(dòng)和變頻調(diào)速的控制，從而實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的自動(dòng)控制。通過(guò)弱電控制強(qiáng)電，計(jì)算機(jī)數(shù)字化控制電路，成功地實(shí)現(xiàn)了工作要求，使其具有能控制電動(dòng)機(jī)啟停、正反轉(zhuǎn)、變頻調(diào)速和兩軸聯(lián)動(dòng)等功能。關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床，兩坐標(biāo)，實(shí)驗(yàn)型，可編程控制器第二章 實(shí)驗(yàn)型數(shù)控銑床的總體設(shè)計(jì)2.1 總體設(shè)計(jì)的基本要求(1)滿足各種加工要求，如加工范圍、加工精度等。(2) 確保實(shí)現(xiàn)既定工藝方法所要求的工件和刀具的相對(duì)位置與相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在既經(jīng)濟(jì)又合理的條件下，盡量采用較短的傳動(dòng)鏈，以簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，提高傳動(dòng)精度和傳動(dòng)效率。(3) 確保銑床具有與所要求的加工精度相適應(yīng)的剛度、抗振性、熱變形及噪聲水平。(4) 應(yīng)便于觀察加工過(guò)程，便于操作、調(diào)整和維修。(5) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，合理可靠。(6) 體積小，重量輕。2.2 總體設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容(1) 運(yùn)動(dòng)功能設(shè)計(jì)。包括確定機(jī)床所需運(yùn)動(dòng)的個(gè)數(shù)、形式（直線運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）、功能（主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、其他運(yùn)動(dòng)）及排列順序，最后畫(huà)出機(jī)床的運(yùn)動(dòng)功能圖。(2) 基本參數(shù)設(shè)計(jì)。包括整體尺寸參數(shù)、零件尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)。(3) 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。包括傳動(dòng)方式、傳動(dòng)原理圖及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。(4) 總體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)。包括運(yùn)動(dòng)功能分配、總體布局結(jié)構(gòu)形式及總體結(jié)構(gòu)布局方案圖設(shè)計(jì)。(5) 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。包括控制方式及控制原理、控制流程圖設(shè)計(jì)、控制電路圖設(shè)計(jì)以及PLC選用和控制程序編寫(xiě)。根據(jù)前面所提到的數(shù)控銑床應(yīng)滿足的基本要求就可以進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。在各項(xiàng)基本要求中以加工工藝要求最為重要。由加工工藝要求決定銑床所需要的運(yùn)動(dòng)。完成每個(gè)運(yùn)動(dòng)又有相應(yīng)的功能部件，這就可以確定各部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和相對(duì)位置關(guān)系。銑床的總體布局也就可以大體確定下來(lái)。2.3 方案的比較與選擇數(shù)控銑床與一般的數(shù)控機(jī)床一樣，是由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體組成。對(duì)實(shí)驗(yàn)型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)，一方面，要求其功能完善、結(jié)構(gòu)開(kāi)放，具有與一般生產(chǎn)實(shí)用型數(shù)控銑床一樣的工作原理和工作性能；另一方面，要求其體積小、價(jià)格低，以利于此類(lèi)實(shí)驗(yàn)型銑床的普及推廣。本課題的設(shè)計(jì)主要是兩個(gè)方面：其一：機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；其二：控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。這里有兩個(gè)方案：方案一、采用減速箱，并對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行兩端支撐；減速箱采用圓柱齒輪變速，這種方案可以通過(guò)增加減速箱，達(dá)到：1.增大轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩；2.提高脈沖當(dāng)量；3.匹配慣量。對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行兩端支撐，可以盡量減少由于一端支撐，可能產(chǎn)生的彎曲，減少誤差，提高精度。方案二、直接采用套筒式聯(lián)軸器連接步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠，對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行一端支撐或兩端支撐。這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工安裝方便。綜合考慮，由于切削石蠟、塑料等材料，根據(jù)計(jì)算切削力較小，最終選用步進(jìn)電機(jī)，脈沖當(dāng)量為0.01mm/step，無(wú)減速裝置，直接采用套同式聯(lián)軸器聯(lián)接電動(dòng)機(jī)軸和滾珠絲杠。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)型數(shù)控銑床主要目的是用于演示實(shí)驗(yàn)，行程較短，對(duì)加工精度要求不高，傳遞的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩也不是很高，而一端固定一自由的支承形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛度、臨界轉(zhuǎn)速、壓桿穩(wěn)定性比較低，適用于較短和豎直的絲杠。2.4 實(shí)驗(yàn)型數(shù)控銑床的方案擬定機(jī)械系統(tǒng)部分：實(shí)驗(yàn)型數(shù)控銑床采用立式結(jié)構(gòu)，十字工作臺(tái)式，床身導(dǎo)軌水平放置，這樣布局不僅有利于減少占地面積?？傮w機(jī)床長(zhǎng)為560mm，寬為420mm，高為700mm，工作臺(tái)寬160mm，長(zhǎng)160mm，可以實(shí)現(xiàn)X軸、Y軸兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)與絲杠的連接可以通過(guò)套筒式連軸器來(lái)實(shí)現(xiàn)。在工作過(guò)程中，X軸和Y軸都是步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，滾珠螺母沿絲杠做水平移動(dòng)，從而帶動(dòng)工作臺(tái)沿導(dǎo)軌在水平面前后左右移動(dòng)。Z軸的進(jìn)給則是手動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，從而完成銑削過(guò)程?？刂葡到y(tǒng)部分：通過(guò)采用三菱公司的FX2N系列可編程控制器構(gòu)成的控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的啟停、正反轉(zhuǎn)、兩軸聯(lián)動(dòng)和變頻調(diào)速的控制，從而實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的自動(dòng)控制。其中重點(diǎn)是確定硬件電路的總體方案和軟件設(shè)計(jì)，主要有：輸入輸出接口選用及電路設(shè)計(jì)，步進(jìn)電機(jī)接口和驅(qū)動(dòng)電路。由此，可以大體畫(huà)出整體結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)框圖，如下圖2-1所示。圖2-1 總體的系統(tǒng)框圖v第三章 數(shù)控銑床機(jī)械部分設(shè)計(jì)的一般過(guò)程3.1 銑削力的計(jì)算現(xiàn)假設(shè)刀具材料為高速鋼，工作材料為碳鋼()。Z軸銑削工作時(shí)銑削力的計(jì)算：最大銑削直徑，最小直徑。由實(shí)用機(jī)床手冊(cè)得：銑削功率銑削力銑削力修正系數(shù)其中工件材料系數(shù)高速鋼銑刀,前角系數(shù)主偏角= =1.0 因此工件材料的抗拉強(qiáng)度；銑削深度；毎齒進(jìn)給量；銑削寬度；銑削直徑；Z銑刀齒數(shù)，現(xiàn)取=0.05mm/Z =4mm Z=4 =10mm =8mm n=400r/min ，=64240.0581040.9255=907.8N=3.1410400/1000=12.56mm/s=907.812.56/60000=0.193.2 主軸電機(jī)的選擇選主軸電機(jī)時(shí)按銑削計(jì)算，因?yàn)殂娤鲿r(shí)最大的銑削力為：=64240.058440.9255=1996.3N=3.1441600/1000=20.1m/s=1996.320.1/60000=0.68主軸功率P= =0.68/0.88=0.77所以選電動(dòng)機(jī)為=1.1，型號(hào)：Y90S4型3.3 X、Y軸銑削力的計(jì)算主轉(zhuǎn)動(dòng)中主軸功率P=0.77KW，則=0.77/1.1=0.7電動(dòng)機(jī)的額定功率=1.1KW。銑削力同樣遇刀具材料、被銑削工件的材料、切削量等因素有關(guān)，現(xiàn)以刀具材料為高速鋼，共建材料為碳鋼進(jìn)行計(jì)算。主傳動(dòng)功率P包括銑削功率，空載功率，附加功率三部分，即：P =+，對(duì)于一般輕載高速的中、小型機(jī)床，取=0.5P，故總功率為：P=+0.5 P+（1），=0.5P/(2)，在進(jìn)給傳動(dòng)中銑削功率，查機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)得k=0.85那么=0.850.51.1/(20.7)=0.36切削時(shí)主軸上的扭矩為：則主軸上最大扭矩為：=974000.36/400=876.6（）銑刀的最大直徑為：10mm。主切削力=876.6/1=876.6N。銑削加工時(shí)主切削力與銑削進(jìn)給抗力之間的值由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)查得/=1.01.2，取/=1.2。則=1.2=1051.9N，垂直分力與的比值為0.750.8，取/=0.8，=0.8=841.5N。3.4 步進(jìn)電機(jī)的選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱(chēng)脈沖電動(dòng)機(jī)。它是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移的執(zhí)行元件。其輸入一個(gè)電脈沖就轉(zhuǎn)動(dòng)一步，即每當(dāng)電動(dòng)機(jī)繞組接受一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)相應(yīng)的步距角。轉(zhuǎn)子角位移的大小及轉(zhuǎn)速分別與輸入的電脈沖數(shù)及頻率成正比，并在時(shí)間上與輸入脈沖同步，只要控制輸入電脈沖的數(shù)量頻率以及電動(dòng)機(jī)繞組的通電順序，電動(dòng)機(jī)即可獲得所需的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向，很容易用微機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制。（1）應(yīng)用中需要注意的幾點(diǎn)：步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用于低速場(chǎng)合每分鐘轉(zhuǎn)速不超過(guò)1000轉(zhuǎn)，（0.9度時(shí)6666PPS)，最好在1000-3000PPS(0.9度）間使用，可通過(guò)減速裝置使其在此間工作，此時(shí)電機(jī)工作效率高，噪音低。步進(jìn)電機(jī)最好不使用整步狀態(tài)，整步狀態(tài)時(shí)振動(dòng)大。由于歷史原因，只有標(biāo)稱(chēng)為12V電壓的電機(jī)使用12V外，其他電機(jī)的電壓值不是驅(qū)動(dòng)電壓伏值 ，可根據(jù)驅(qū)動(dòng)器選擇驅(qū)動(dòng)電壓（建議：57BYG采用直流24V-36V，86BYG采用直流50V,110BYG采用高于直流80V），當(dāng)然12伏的電壓除12V恒壓驅(qū)動(dòng)外也可以采用其他驅(qū)動(dòng)電源， 不過(guò)要考慮溫升。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的負(fù)載應(yīng)選擇大機(jī)座號(hào)電機(jī)。電機(jī)在較高速或大慣量負(fù)載時(shí)，一般不在工作速度起動(dòng)，而采用逐漸升頻提速，一電機(jī)不失步，二可以減少噪音同時(shí)可以提高停止的定位精度。高精度時(shí)，應(yīng)通過(guò)機(jī)械減速、提高電機(jī)速度,或采用高細(xì)分?jǐn)?shù)的驅(qū)動(dòng)器來(lái)解決，也可以采用5相電機(jī)，不過(guò)其整個(gè)系統(tǒng)的價(jià)格較貴，生產(chǎn)廠家少。電機(jī)不應(yīng)在振動(dòng)區(qū)內(nèi)工作，如若必須可通過(guò)改變電壓、電流或加一些阻尼的解決。電機(jī)在600PPS（0.9度）以下工作，應(yīng)采用小電流、大電感、低電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)。應(yīng)遵循先選電機(jī)后選驅(qū)動(dòng)的原則。（2）步進(jìn)電機(jī)的選擇步進(jìn)電機(jī)有步距角（涉及到相數(shù)）、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)便確定下來(lái)了。步距角的選擇電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機(jī)軸上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場(chǎng)上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機(jī)）、0.9度/1.8度（二、四相電機(jī)）、1.5度/3度 （三相電機(jī)）等。選用1.5度。靜力矩的選擇步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動(dòng)時(shí)（一般由低速）時(shí)二種負(fù)載均要考慮，加速起動(dòng)時(shí)主要考慮慣性負(fù)載，恒速運(yùn)行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長(zhǎng)度便能確定下來(lái)。電流的選擇靜力矩一樣的電機(jī)，由于電流參數(shù)不同，其運(yùn)行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機(jī)的電流（參考驅(qū)動(dòng)電源、及驅(qū)動(dòng)電壓）綜上所述選擇電機(jī)一般應(yīng)遵循步驟如圖3-1所示： 圖3-1 選擇電機(jī)的步驟力矩與功率換算步進(jìn)電機(jī)一般在較大范圍內(nèi)調(diào)速使用、其功率是變化的，一般只用力矩來(lái)衡量，力矩與功率換算如下：P=M=2n/60P=2nM/60其中P為功率，單位為瓦；為每秒角速度，單位為弧度；n為每分鐘轉(zhuǎn)速；M為力矩，單位為牛頓米。P=2fM/400(半步工作)其中f為每秒脈沖數(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)PPS）。（3）混合式步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)混合式步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)正是由混合式步進(jìn)電機(jī)特殊的結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的，簡(jiǎn)而言之它具有穩(wěn)定可靠、性能好、運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，以和最具有可比性的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)相比為例。首先，混合式步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性較高，由于驅(qū)動(dòng)器是系統(tǒng)中可靠性最薄弱的一個(gè)部分，所以系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性主要是由驅(qū)動(dòng)器的可靠性來(lái)決定的?；旌鲜诫姍C(jī)轉(zhuǎn)子上有永磁體，部分磁場(chǎng)已由轉(zhuǎn)子上的磁鋼產(chǎn)生，所以混合式電機(jī)繞組電流可以設(shè)計(jì)得比較小，而反應(yīng)式電機(jī)磁場(chǎng)完全由繞組電流產(chǎn)生，故欲和混合式電機(jī)產(chǎn)生相同的轉(zhuǎn)矩，在電機(jī)體積相差不太大的情況下，反應(yīng)式電機(jī)所需電流就要大得多。在當(dāng)前電力電子器件水平限制下，混合式電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器就比反應(yīng)式電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器要可靠得多，同時(shí)由于大的繞組電流，反應(yīng)式電機(jī)本體的發(fā)熱情況也要嚴(yán)重的多。實(shí)際上，為產(chǎn)生相同的轉(zhuǎn)矩，反應(yīng)式電機(jī)不僅線圈電流大，而且定子線圈匝數(shù)多，電機(jī)體積大，繞組電感也大。由于繞組電感大，反應(yīng)式驅(qū)動(dòng)器必須要以高壓驅(qū)動(dòng)才會(huì)有比較好的高頻性能，但這樣驅(qū)動(dòng)器的可靠性會(huì)明顯變差；如果反應(yīng)式驅(qū)動(dòng)器取和混合式驅(qū)動(dòng)器一樣的驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，電機(jī)的高頻轉(zhuǎn)矩明顯要小，這也是反應(yīng)式電機(jī)系統(tǒng)性能比混合式電機(jī)系統(tǒng)差的一個(gè)重要原因?；旌鲜讲竭M(jìn)電機(jī)一般步距角較小，再加上混合式步進(jìn)電機(jī)共振區(qū)不明顯，振蕩較小，在控制步進(jìn)電機(jī)升降頻規(guī)律一致的情況下，運(yùn)行要比反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)穩(wěn)定。混合式步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于混合式步進(jìn)電機(jī)的制造比較復(fù)雜，電機(jī)的成本相對(duì)較高；其次是雖然混合式步進(jìn)電機(jī)共振區(qū)不明顯，振蕩較小，但依然影響性能。脈沖當(dāng)量應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)精度要求來(lái)確定，一般取為0.010.02mm。如取得太大，無(wú)法滿足系統(tǒng)精度要求，如取得太小，或者機(jī)械系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)，或者對(duì)其精度和動(dòng)態(tài)性能提出過(guò)高要求，使經(jīng)濟(jì)性降低。所以根據(jù)數(shù)控鉆銑床的精度要求，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)脈沖當(dāng)量：，步角距。由于無(wú)減速裝置，所以由=/360可知，滾珠絲杠螺距，即基本導(dǎo)程=4mm。一般來(lái)講，反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)步距角較小，運(yùn)行頻率高，價(jià)格較低，但功耗較大，永磁式步進(jìn)電機(jī)功耗較小，斷電后仍有制動(dòng)力矩，但步距角較大，啟動(dòng)和運(yùn)行頻率較低，混合式步進(jìn)電機(jī)由上述兩種電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格較高?？紤]到該機(jī)床垂直進(jìn)給方向需用自鎖機(jī)構(gòu)，所以選用具有自鎖功能的混合式步進(jìn)電機(jī)。（4）計(jì)算選擇步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上啟動(dòng)力矩的計(jì)算銑削時(shí)：=1051.9N, =841.5N，分別取=0.03，G=300N,=1.8mm/step=360.011051.9+0.03（300+841.5）/(21.80.7) =49.4由手冊(cè)可知：/=0.866，步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩=/0.866=49.4/0.866=57 確定步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率，假定=0.025m/s=10000.025/0.02=1250根據(jù)以上參數(shù)，初選混合式步進(jìn)電機(jī)。57BYGH6403采用兩相四拍的通電方式。相數(shù)，3；步距角，；電流，2.5A；靜力矩,110；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，280；引線數(shù)，4。3.5 滾珠絲杠的選擇（一） 滾珠絲杠的特點(diǎn)滾珠絲杠螺母副（以下簡(jiǎn)稱(chēng)滾珠絲杠副）是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)話的一種新型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在數(shù)控銑床中得到了廣泛的應(yīng)用。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有螺旋槽的絲杠螺母間裝有滾珠，使絲杠和螺母之間的運(yùn)動(dòng)成為滾動(dòng)，以減少摩擦。在數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)中，經(jīng)常用于代替滑動(dòng)絲杠，以提高傳動(dòng)精度。絲杠螺母副的特點(diǎn)：（1）用較小的扭矩轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠（或螺母），可使螺母（或絲杠）獲得較大的軸向牽引力。（2）可達(dá)到很大的降速比，使降速機(jī)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，傳動(dòng)鏈的以縮短。（3）能達(dá)到較高的傳動(dòng)精。用于進(jìn)給機(jī)構(gòu)時(shí),還可兼作測(cè)量元件，通過(guò)刻度盤(pán)讀出直線位移的尺寸，最小數(shù)值可達(dá)0.0001mm。（4）傳動(dòng)效率高，摩擦損失小。滾珠絲杠的傳動(dòng)效率=0.920.96,而一般的常規(guī)（滑動(dòng)）絲杠螺母副的=0.200.40。所以滾珠絲杠的傳動(dòng)效率比常規(guī)絲杠的傳動(dòng)效率提高了34倍。因此功率消耗只相當(dāng)于常規(guī)絲杠螺母副的1/31/4。（5）給予適當(dāng)?shù)念A(yù)緊，可消除絲杠和螺母螺紋間隙，這樣反向時(shí)就可以沒(méi)有空程死區(qū)，反向定位精度高。與常規(guī)絲杠螺母副比較有較高的軸向精度。（6）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)爬行現(xiàn)象，傳動(dòng)精度高。滾珠絲杠基本上是滾動(dòng)摩擦，摩擦阻力小，摩擦阻力的大小幾乎和運(yùn)動(dòng)速度完全無(wú)關(guān)，這樣就可以保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。由于滾珠絲杠基本上是滾動(dòng)摩擦，與常規(guī)絲杠螺母副比較不宜出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，故傳動(dòng)精度高。（7）有可逆性，由于滾珠絲杠副摩擦系數(shù)小，可以從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，也可以由直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。絲杠和螺母都可以作為主動(dòng)件，也可以作為從動(dòng)件。（8）制造工藝復(fù)雜，滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度要求較高，光潔度要求也高，故制造成本高。例如絲杠和螺母上的螺旋槽滾道，一般都要求磨削成型表面的。（9）不能自鎖，特別是垂直絲杠，由于自重慣性力的關(guān)系，下降時(shí)當(dāng)傳動(dòng)切斷后，不能立刻停止運(yùn)動(dòng)，故常需要添加制動(dòng)裝置。在設(shè)計(jì)滾珠絲杠時(shí)，首先要確定其名義直徑、螺距及滾珠直徑等。確定滾珠絲杠的上述參數(shù)時(shí)，目前采用的方法是，在防止疲勞點(diǎn)蝕的基礎(chǔ)上，即滾性絲杠在工作過(guò)程中受軸向負(fù)載時(shí)，在滾珠和滾道型面間使產(chǎn)生接觸應(yīng)力。在這種交變接觸應(yīng)力的作用下，經(jīng)過(guò)一定的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)后，就要使?jié)L珠或滾道型面產(chǎn)生疲勞剝傷，而使?jié)L珠副喪失其工作性能，這是滾球絲杠副的主要破壞形式。在設(shè)計(jì)滾珠絲杠副時(shí)，必須保證在一定的軸向負(fù)載作用下，這種名義直徑D和螺距t的滾珠絲杠在回轉(zhuǎn)一百萬(wàn)轉(zhuǎn)后，在他的滾道上由于受滾珠的壓力而不致有點(diǎn)蝕現(xiàn)象，這個(gè)負(fù)載的最大值稱(chēng)為這種滾珠絲杠能承受的最大動(dòng)負(fù)載。（二） 滾珠絲杠的選擇計(jì)算（1）動(dòng)載荷C的計(jì)算其中載荷系數(shù)取為1.0，硬度系數(shù)取為1.2，最大的工作負(fù)載L使用壽命工作負(fù)載F是指數(shù)控機(jī)床工作時(shí)，實(shí)際作用在滾珠絲杠上的軸向壓力，他的數(shù)據(jù)可用進(jìn)給牽引力的實(shí)驗(yàn)公式計(jì)算：對(duì)于類(lèi)似燕尾型尋軌的機(jī)床=X方向的切削力Y方向的切削力Z方向的切削力G移動(dòng)部件的重量導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)k考慮顛復(fù)力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)選用滾動(dòng)導(dǎo)軌，在正常潤(rùn)滑情況下，對(duì)于類(lèi)似燕尾型尋軌k=1.4 ，=0.03在銑削過(guò)程中，=841.5N ，=0， =1051.9N ，G=300N =1.40+0.03(841.5+21051.9+300)=97.4N而L=60nT/10式中n滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速（r/min）T使用壽命（小時(shí)）對(duì)于數(shù)控機(jī)床，n一般取1250 r/min，T一般取15000h，因?yàn)長(zhǎng)=60125015000/10=1125C=1.01.294.7=1181.9N查表初步選用的型號(hào)為N系列1604-3，3列Q=4612N較為合適，這是一種內(nèi)循環(huán)墊片調(diào)隙單螺母的滾珠絲杠副，其主要參數(shù)如下：名義直徑：=20mm，基本導(dǎo)程t=5mm，鋼球直徑：=3.725 mm ，絲杠內(nèi)徑=17.96mm，絲杠外徑=19.4mm ，循環(huán)列數(shù)3，額定動(dòng)負(fù)載=6367 N ，螺母外徑D=72 mm，螺母內(nèi)徑=32 mm，螺母長(zhǎng)度L=40 mm。（2）校核效率計(jì)算： 從機(jī)械原理中得知，滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率式中：螺紋的螺旋升角；=摩擦角；滾珠絲杠副的滾動(dòng)摩擦系數(shù)=0.0030.004，其摩擦角約等于(=0.0030.004)。0.965剛度的驗(yàn)算數(shù)控機(jī)床的滾珠絲杠是一種精密的傳動(dòng)元件，它在工作負(fù)載P的作用下，將伸長(zhǎng)或縮短，在扭矩M的作用下，將向一方或另一方扭轉(zhuǎn)，這樣，滾珠絲杠的螺距就要產(chǎn)生變化，從而影響其傳動(dòng)精度和定位精度，因此，滾珠絲杠應(yīng)驗(yàn)算其滿載時(shí)的變形量。從材料力學(xué)中得知，滾珠絲杠受工作負(fù)載（軸向力）P的作用而引起一個(gè)螺距t的變化量,可按下式計(jì)算： (cm)其中：P工作負(fù)載；t滾珠絲杠螺距；E彈性模數(shù)，對(duì)鋼而言（E=20.1）；F滾珠絲杠的橫截面積（按內(nèi)徑而定）； =1.4cm滾珠絲杠受扭矩M作用而引起一個(gè)螺距t的變化量，可以按下式計(jì)算： (cm) 其中在扭矩M的作用下，滾珠絲杠每一螺距長(zhǎng)度兩截面上的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角； 其中，M扭矩（）,=6.43G扭轉(zhuǎn)彈性；對(duì)鋼而言，G=滾珠絲杠載面積的極慣性矩（其中d滾珠絲杠的內(nèi)徑，cm） =2889.8=1.06 =6.75cm(可忽略不計(jì))如果Y方向的滾珠絲杠的長(zhǎng)度為100cm,則整個(gè)工作長(zhǎng)度上的螺距變形總誤差： =100/0.4=3.5cm/m查表得對(duì)E級(jí)絲杠，允許誤差=15，故該滾珠絲杠滿足要求。穩(wěn)定性驗(yàn)算機(jī)床的進(jìn)給絲杠通常是一種受軸向力的壓桿，如果軸向力過(guò)大，可使絲杠失去穩(wěn)定性而產(chǎn)生翹曲。機(jī)床上的進(jìn)給絲杠一般均為長(zhǎng)柱。長(zhǎng)柱壓桿失穩(wěn)時(shí)的臨界負(fù)載，可用材料力學(xué)中的歐拉公式計(jì)算（N）E絲杠材料的彈性模數(shù)，對(duì)鋼而言E=2.1；J截面慣性矩，對(duì)實(shí)心圓桿而言，=1445；l絲杠的工作長(zhǎng)度，l=20cm；u絲杠的軸端系數(shù)，由支撐條件決定，本設(shè)計(jì)是兩端向心軸承，u=1=7.5N 臨界負(fù)載與工作負(fù)載P之比成為穩(wěn)定性安全系數(shù)。如果穩(wěn)定性安全系數(shù)大于許用穩(wěn)定性安全系數(shù)，則該壓桿安全不致失穩(wěn)。7.7=4故此滾珠絲杠不致失穩(wěn)。由于鉆、銑工作時(shí)，滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速比較低，滾珠絲杠傳動(dòng)時(shí)的振動(dòng)就會(huì)非常小，所以臨界轉(zhuǎn)速就不用校核了。3.6 軸承的選擇機(jī)床傳動(dòng)軸的滾動(dòng)軸承的失效形式，主要是在循環(huán)接觸應(yīng)力下的作用，滾動(dòng)體和滾道表面上出現(xiàn)疲勞破環(huán)。即通常所說(shuō)的疲勞剝落。而絲杠軸承的載荷主要是軸向載荷，徑向除絲杠和工作臺(tái)的重量外，一般無(wú)外載荷，對(duì)絲杠軸承的要求主要是軸向精度和剛度較高，摩擦力矩要小。所以選用角接觸球軸承，該軸承是與滾珠絲杠配合的專(zhuān)用軸承，其主要特點(diǎn)如下：（1）接觸角大，鋼球數(shù)多，承載能力高，剛度高。（2）既能承受軸向載荷，也能承受徑向載荷，支撐結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化。（3）軸承啟動(dòng)摩擦力矩小，降低絲杠副的驅(qū)動(dòng)功率，提高進(jìn)給系統(tǒng)的靈敏度。現(xiàn)選用7000C型號(hào)，基本尺寸為:d=10mm，外徑D=26mm，寬度B=8mm，基本額定動(dòng)負(fù)荷=4.29KN，基本額定靜載荷=2.25KN，極限轉(zhuǎn)速（油潤(rùn)滑）為28000。 對(duì)軸承的疲勞壽命進(jìn)行校核：由機(jī)械設(shè)計(jì)可知，軸承的基本額定壽命為： 式中：P當(dāng)量動(dòng)載荷； 基本額定壽命； 壽命指數(shù)，一般球軸承=3；n軸承工作轉(zhuǎn)速，n=1250；C基本額定動(dòng)載荷，C=2250N；其中：沖擊載荷系數(shù)，取1.1；徑向載荷；X、Y徑向動(dòng)載荷系數(shù)和軸向動(dòng)載荷系數(shù)。X=0.44,Y=1；P=1.1(0.440+97.4)=107.1N123628.3h15000h所以該軸承的選用也是合格的。3.7 導(dǎo)軌的選擇銑床上的直線運(yùn)動(dòng)部件都是沿著它的床身、立柱、橫梁等支承件上的導(dǎo)軌進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的，導(dǎo)軌的作用概括地說(shuō)是對(duì)運(yùn)動(dòng)部件起導(dǎo)向和支承作用。在導(dǎo)軌副（如工作臺(tái)和床身導(dǎo)軌）中，運(yùn)動(dòng)的另一方（如工作臺(tái)導(dǎo)軌）叫作動(dòng)導(dǎo)軌，不動(dòng)的另一方（如床身導(dǎo)軌）叫做支承導(dǎo)軌。按摩擦性質(zhì)分為滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌。在滑動(dòng)導(dǎo)軌中有靜壓導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌和普通滑動(dòng)導(dǎo)軌。靜壓導(dǎo)軌的原理和靜壓滑動(dòng)軸承相同，該導(dǎo)軌多用于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。動(dòng)壓倒軌，當(dāng)導(dǎo)軌面間的相對(duì)滑動(dòng)速度達(dá)到一定值后，液體的動(dòng)壓效應(yīng)是導(dǎo)軌的油腔處出現(xiàn)壓力油楔，把兩導(dǎo)軌面分開(kāi)，從而形成以液體摩擦，這種導(dǎo)軌只能用于高速的場(chǎng)合，故僅用作主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，例如立式銑床導(dǎo)軌。普通滑動(dòng)導(dǎo)軌的摩擦狀態(tài)有的為混合摩擦。按受力狀態(tài)可分為開(kāi)式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌。在部件自重和外載作用下，導(dǎo)軌面在導(dǎo)軌全長(zhǎng)上可以始終貼合的稱(chēng)為開(kāi)式導(dǎo)軌，如龍門(mén)銑床的工作臺(tái)和床身導(dǎo)軌。部件的自重不能使主導(dǎo)軌面始終貼合，就必須增加壓板，形成輔助導(dǎo)軌面，稱(chēng)為閉式導(dǎo)軌。（一）導(dǎo)軌選擇考慮的因素：（1）導(dǎo)向精度導(dǎo)軌在空載下運(yùn)動(dòng)和在切削條件下運(yùn)動(dòng)時(shí)，都應(yīng)具有足夠的導(dǎo)向精度。保證軸承運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性，是保證導(dǎo)軌工作質(zhì)量的前提。（2）幾何精度直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的幾何精度一般包括：導(dǎo)軌在豎直平面內(nèi)的直線度（簡(jiǎn)稱(chēng)A項(xiàng)精度）；導(dǎo)軌在水平平面內(nèi)的直線度（簡(jiǎn)稱(chēng)B項(xiàng)精度）；兩導(dǎo)軌面間的平行度，也叫作扭曲（簡(jiǎn)稱(chēng)C項(xiàng)精度）。在A、B兩項(xiàng)精度中，都規(guī)定了導(dǎo)軌在每米長(zhǎng)度上和導(dǎo)軌全長(zhǎng)上，兩導(dǎo)軌面間在橫向每米長(zhǎng)度上的扭曲值。（3）接觸精度磨削和刮研的導(dǎo)軌表面，接觸精度按的規(guī)定，采用著色法進(jìn)行檢查。用接觸面所占的百分比或面積內(nèi)接觸點(diǎn)數(shù)衡量。（4）精度保持性影響精度保持性的主要因素是磨損。提高耐磨性以保持精度，是提高機(jī)床質(zhì)量的主要內(nèi)容之一，也是科學(xué)研究的一大課題。常見(jiàn)的磨損形式有磨料（硬粒）磨損、粘著磨損（或咬焊）和接觸疲勞。磨料磨損經(jīng)常發(fā)生在邊界摩擦和混合摩擦狀態(tài)。磨粒夾在導(dǎo)軌面間隨之相對(duì)運(yùn)動(dòng)，形成對(duì)導(dǎo)軌面的切削，使導(dǎo)軌面產(chǎn)生劃傷。磨料的硬度越高，相對(duì)滑動(dòng)速度越大，壓強(qiáng)越大，對(duì)摩擦副的危害也越大。磨料磨損很難避免，是導(dǎo)軌防護(hù)的重點(diǎn)。粘著磨損也稱(chēng)為分子機(jī)械磨損。當(dāng)兩個(gè)摩擦表面相互接觸時(shí)，在高壓強(qiáng)下材料產(chǎn)生塑性變形，相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦，又使表面層的氧化膜破壞，在新暴露出來(lái)的金屬表面之間，就會(huì)產(chǎn)生分子間的相互吸引和滲透，使接觸點(diǎn)粘結(jié)而發(fā)生咬焊。接觸面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)又要將咬焊點(diǎn)拉開(kāi)，就造成撕裂性破壞。咬焊是不允許發(fā)生的。接觸疲勞發(fā)生在滾動(dòng)摩擦副中，也是無(wú)法避免的。（5）低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性當(dāng)導(dǎo)軌作低速運(yùn)動(dòng)或微量位移時(shí)，應(yīng)保證導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，即不出現(xiàn)滑移現(xiàn)象。低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)、材料和潤(rùn)滑，與動(dòng)、靜摩擦系數(shù)的差值，與傳動(dòng)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)鏈的剛度有關(guān)。（6）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單平穩(wěn)性好大多數(shù)機(jī)床的導(dǎo)軌都要淬硬，因此導(dǎo)軌的精加工，不能淬硬。設(shè)計(jì)時(shí)要注意使導(dǎo)軌的制造和維修方便，刮研量少。如果采用鑲裝導(dǎo)軌，則應(yīng)盡量做到更換容易。（二）導(dǎo)軌的潤(rùn)滑（1）潤(rùn)滑的目的、要求及方法潤(rùn)滑的目的是為了降低摩擦力、減少磨損、降低溫度和防止生銹。潤(rùn)滑要求供給導(dǎo)軌清潔的潤(rùn)滑油。油量可以調(diào)節(jié)。盡量采取自動(dòng)和強(qiáng)制潤(rùn)滑。潤(rùn)滑元件要可靠。要有安全裝。例如靜壓導(dǎo)軌在未形成油膜之前不能開(kāi)車(chē)和潤(rùn)滑不正常有報(bào)警信號(hào)等。導(dǎo)軌的潤(rùn)滑方式有很多?？梢匀斯ざㄆ谙?qū)к壝鏉灿?。此法?jiǎn)單易行，但不能經(jīng)常保證足夠的潤(rùn)滑。也可在運(yùn)動(dòng)部件上裝油杯，使油沿油孔流或滴向?qū)к壝妫部稍谶\(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌面上裝潤(rùn)滑電磁泵?；蚴謩?dòng)潤(rùn)滑油泵，定時(shí)拉動(dòng)幾下供油。為使?jié)櫥驮趯?dǎo)軌面上較均勻的分布，保證潤(rùn)滑效果，需在導(dǎo)軌面上開(kāi)出油溝。（2）潤(rùn)滑油的選擇導(dǎo)軌常用的潤(rùn)滑劑有潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂，滑動(dòng)導(dǎo)軌用潤(rùn)滑油，滾動(dòng)導(dǎo)軌兩者都可用。導(dǎo)軌潤(rùn)滑油的粘度可根據(jù)導(dǎo)軌的工作條件和潤(rùn)滑方式選擇。高速低載荷可用粘度較低的潤(rùn)滑油，反之，則用粘度較高的潤(rùn)滑油。低載荷，高、中速的中、小型機(jī)床進(jìn)給導(dǎo)軌，可用導(dǎo)軌油；中載荷的中低速導(dǎo)軌，可采用導(dǎo)軌油；重型機(jī)床的低速導(dǎo)軌，可用或?qū)к売汀?.8 聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器是用來(lái)聯(lián)接兩進(jìn)給機(jī)構(gòu)的兩根軸使之一起回轉(zhuǎn)傳遞扭矩和運(yùn)動(dòng)的一種裝置。目前聯(lián)軸器的類(lèi)型繁多，有液力式、電磁式和機(jī)械式。機(jī)械式聯(lián)軸器的應(yīng)用最為廣泛。套筒聯(lián)軸器構(gòu)造簡(jiǎn)單，徑向尺寸小，但裝卸困難（軸需作軸向移動(dòng)）。且要求兩軸嚴(yán)格對(duì)中，不允許有徑向或角度偏差，因此使用時(shí)受到一定限制。繞行聯(lián)軸器采用錐形夾緊環(huán)傳遞載荷，可使動(dòng)力傳遞沒(méi)有方向間隙。凸緣式聯(lián)軸器構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本的、可傳遞較大扭矩，常用于轉(zhuǎn)速低、五種及、軸的剛性大及對(duì)中性好的場(chǎng)合。他的主要缺點(diǎn)是對(duì)兩軸的對(duì)中性要求很高。若兩軸間存在位移與傾斜，救在機(jī)件內(nèi)引起附加載荷，使工作狀況惡化。由此，在進(jìn)行數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)時(shí)，具體選用何種聯(lián)軸器應(yīng)根據(jù)上述幾種類(lèi)型各自的優(yōu)缺點(diǎn)予以全面考慮。3.9 傳動(dòng)裝置的選擇傳動(dòng)裝置種類(lèi)繁多，一般選用閉式標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)的適用范圍很廣，傳遞功率可高達(dá)數(shù)萬(wàn)千瓦，圓周速度可達(dá)150m/s(最高可達(dá)300m/s)。和其他機(jī)械傳動(dòng)比較，齒輪傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是工作可靠，使用壽命長(zhǎng)；瞬時(shí)傳動(dòng)比為常數(shù)；傳動(dòng)效率高；結(jié)構(gòu)緊湊；功率和速度適用范圍很廣等。第四章 實(shí)驗(yàn)型數(shù)控銑床機(jī)械部分設(shè)計(jì)由于所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)型數(shù)控銑床不同于一般實(shí)用加工型數(shù)控銑床，它主要用來(lái)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，加工材料主要是石蠟或塑料，機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)中沒(méi)有針對(duì)此種材料列出銑削力的計(jì)算公式，即使套用軟的材料來(lái)估算銑削力，也難免引起大的誤差，因此，不能完全按照前一章的設(shè)計(jì)計(jì)算方法來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，必須綜合考慮，下面就來(lái)介紹實(shí)驗(yàn)型數(shù)控銑床的主要設(shè)計(jì)過(guò)程。4.1 步進(jìn)電機(jī)的選擇銑削力由刀具的材料、銑削工件的材料、切削用量等很多因素決定。對(duì)于本次銑床的設(shè)計(jì)，有特殊性，可采用三相異步電動(dòng)機(jī)的電機(jī)功率和主軸上傳動(dòng)的功率反估算出工作臺(tái)進(jìn)給時(shí)的銑削力。這里可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選用型號(hào)為三相異步電動(dòng)機(jī)即可滿足實(shí)驗(yàn)型數(shù)控銑床主軸驅(qū)動(dòng)的要求，其功率為90W，。該銑床的主傳動(dòng)和進(jìn)給傳動(dòng)均用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，進(jìn)給傳動(dòng)的功率較小，可在主傳動(dòng)功率上乘以一個(gè)系數(shù)，有機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)查的銑床=0.85。主傳動(dòng)功率P包括銑削功率，空載功率，附加功率三部分，即：P =+，空載功率是當(dāng)機(jī)床無(wú)切削負(fù)載時(shí)主傳動(dòng)系統(tǒng)所消耗的功率，對(duì)于一般輕載高速的中、小型機(jī)床，可達(dá)總功率的，現(xiàn)取=0.5P，附加功率是指有了切削載荷后所增加的傳動(dòng)件的摩擦功率，它直接與載荷大小有關(guān)，可以用下面的式子計(jì)算：=，故總功率為：P=+0.5 P+，=0.5P/(2)，在進(jìn)給傳動(dòng)中銑削功率26.9W切削時(shí)主軸上的扭矩為：現(xiàn)用代入得=131.0設(shè)銑刀的最大直徑為8mm，銑削力銑削加工時(shí)銑削進(jìn)給抗力與銑削力之間的比值由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)查得/=1.01.2，取/=1.0，則=163.75N。垂直分力與的比值為0.750.8，取/=0.75，則=122.8N。（1） 脈沖當(dāng)量、步距角和絲杠導(dǎo)程的選擇脈沖當(dāng)量、步距角、絲杠導(dǎo)程和降速比之間的關(guān)系為： 其中，；又由于無(wú)減速裝置，所以取1，可得=4 mm。（2） 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上啟動(dòng)力矩的計(jì)算式中：脈沖當(dāng)量； 銑削進(jìn)給抗力（N）； 垂直分力 （N）； G移動(dòng)部件的總重量 G=250N； 摩擦系數(shù) 設(shè)=0.2； 則=360.01163.75+0.2（250+122.8）/(20.90.58) =26.2由手冊(cè)可知：/=0.866，步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩=/0.866=26.2/0.866=30.25 （3） 確定步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率，假定=0.02m/s=10000.02/0.01=2000（4）選擇步進(jìn)電機(jī)根據(jù)以上參數(shù)，初選混合式步進(jìn)電機(jī)。57BYG250E采用兩相四拍的通電方式。相數(shù):2；步距角；電流3A；靜力矩110；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量: 330。4.2 滾珠絲杠的選擇（1）進(jìn)給率引力的估算作用在滾珠絲杠上的進(jìn)給率引力主要包括切削時(shí)的走刀抗力以及移動(dòng)件的重量和切削分力作用在導(dǎo)軌上的摩擦力。因而其數(shù)值大小和導(dǎo)軌的型式有關(guān)。本次實(shí)驗(yàn)型數(shù)控銑床采用圓柱形導(dǎo)軌，其相應(yīng)的計(jì)算公式為：式中 、切削分力； 主軸上的扭矩； 主軸直徑； 軸套和軸架以及主軸的鍵上摩擦系數(shù)；由經(jīng)驗(yàn)取=10 ，已知=122.8 則（2）最大動(dòng)負(fù)載的計(jì)算選用滾珠絲杠副的直徑時(shí)，必須保證在一定的軸向負(fù)載作用下，絲杠在回轉(zhuǎn)100萬(wàn)轉(zhuǎn)后，在一定的滾道上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象，這個(gè)軸向負(fù)載的最大值即稱(chēng)為滾珠絲杠能承受的最大動(dòng)負(fù)載，可用下式計(jì)算： 式中 L使用壽命 以轉(zhuǎn)為一單位，；絲杠轉(zhuǎn)速（），用下式計(jì)算；最大銑削力條件下的進(jìn)給速度（），可取最高進(jìn)給速度的1/21/3；絲杠導(dǎo)程，（）；運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，見(jiàn)表4-1：表4-1 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)無(wú)沖擊運(yùn)轉(zhuǎn)1.01.2一般運(yùn)轉(zhuǎn)1.21.5有沖擊運(yùn)轉(zhuǎn)1.52.5因此 1260； ； （3）滾珠絲杠的選擇查表初步選用的型號(hào)為，這是一種內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)反向器單螺母變位導(dǎo)程預(yù)緊滾珠絲杠副，其主要參數(shù)如下： 名義直徑：=20mm；基本導(dǎo)程=4mm；鋼球直徑：=3mm ；絲杠內(nèi)徑，此處取16mm ；絲杠外徑=19.2mm ；循環(huán)列數(shù)2 ；額定動(dòng)負(fù)載 =4；螺母外徑 =60mm；螺母長(zhǎng)度L=48 mm。（4）傳動(dòng)效率計(jì)算滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率式中 絲杠螺旋長(zhǎng)升角，=； 摩擦角，約為； 絲杠導(dǎo)程； 絲杠公稱(chēng)直徑；則 （5）剛度驗(yàn)算滾珠絲杠副的軸向變形會(huì)影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度及運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，故應(yīng)考慮以下引起軸向變形的因素。 絲杠的拉伸或壓縮變形量在總的變形量中占的比重較大，先計(jì)算滾珠絲杠受工作負(fù)載的作用引起的導(dǎo)程的變形量( mm) =式中：E彈性模數(shù)，對(duì)鋼而言（E=20.1）；F滾珠絲杠的橫截面積（按內(nèi)徑而定）；得 = 又因絲杠的拉伸或壓縮變形量=式中 滾珠絲杠在支承間的受力長(zhǎng)度（mm），假設(shè)=200 mm那么 = 滾珠與螺紋滾道間接觸變形當(dāng)滾珠絲杠加有預(yù)緊力，且預(yù)緊力為軸向最大負(fù)載的1/3時(shí)， 可減少一半，無(wú)預(yù)緊力時(shí)：= 式中 一圈的滾珠數(shù)，=18；滾珠數(shù)量，=圈數(shù)列數(shù)=1822=72；那么： =。 其它變形量其它變形量對(duì)精度影響不大。 總變形量4.67。（6）穩(wěn)定性驗(yàn)算機(jī)床的進(jìn)給絲杠通常是一種受軸向力的壓桿，如果軸向力過(guò)大，可使絲杠失去穩(wěn)定性而產(chǎn)生翹曲，機(jī)床上的進(jìn)給絲杠一般均為長(zhǎng)柱。產(chǎn)生失穩(wěn)的臨界負(fù)載式中 I截面慣性矩（），； 絲杠的支承方式系數(shù)，（當(dāng)一端固定，一端自由時(shí)，為0.25）； l絲杠兩支承端的距離，取20；則 = 臨界負(fù)載與最大工作負(fù)載之比稱(chēng)為穩(wěn)定性安全系數(shù)，如果=則絲杠不失穩(wěn)。一般取=2.54， =2.4所以所選絲杠不失穩(wěn)。（7）滾珠絲杠支承選擇本傳動(dòng)系統(tǒng)的絲杠采用一端固定一端自由的結(jié)構(gòu)形式，固定端采用一對(duì)型號(hào)為7001C的角接觸球軸承背對(duì)背組配。4.3 導(dǎo)軌的選擇導(dǎo)軌按接觸面的摩擦性質(zhì)可以分為滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌三種?；瑒?dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、剛度好、抗振性高等優(yōu)點(diǎn)，是機(jī)床上使用最廣泛的導(dǎo)軌形式。通過(guò)選用合適的導(dǎo)軌材料和采用相應(yīng)的熱處理及加工方法，可以提高滑動(dòng)導(dǎo)軌的耐磨性及改善其摩擦特性。本次實(shí)驗(yàn)型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)選用滑動(dòng)導(dǎo)軌中的圓柱形導(dǎo)軌。圓柱形導(dǎo)軌其優(yōu)點(diǎn)為制造簡(jiǎn)單，內(nèi)孔可珩磨，與磨削后的外圓可以精密配合。第五章 實(shí)驗(yàn)型數(shù)控銑床的控制系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)與被控機(jī)床本體的結(jié)合體稱(chēng)為數(shù)控機(jī)床。它集機(jī)械制造、計(jì)算機(jī)、微電子、現(xiàn)代控制及精密測(cè)量等多種技術(shù)為一體，使傳統(tǒng)的機(jī)械加工工藝發(fā)生了質(zhì)的變化。這個(gè)變化的本質(zhì)就在于用數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了加工過(guò)程的自動(dòng)化。5.1 數(shù)控系統(tǒng)的組成數(shù)控系統(tǒng)一般由輸入/輸出裝置、數(shù)控裝置、驅(qū)動(dòng)控制裝置、機(jī)床電氣邏輯控制裝置四部分組成，機(jī)床本體為被控對(duì)象，如圖5-1所示。圖5-1 數(shù)控系統(tǒng)組成的一般形式數(shù)控系統(tǒng)是嚴(yán)格按照外部輸入的程序?qū)ぜM(jìn)行自動(dòng)加工的。數(shù)控加工程序按零件加工順序記載機(jī)床加工所需的各種信息，有零件加工的軌跡信息（如幾何形狀和幾何尺寸等）、工藝信息（如進(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)速等）及開(kāi)關(guān)命令（如換刀、冷卻液開(kāi)/關(guān)和工作裝/卸等）。加工程序常常記錄在各種信息載體上，通過(guò)各種輸入裝置，信息載體上的數(shù)控加工程序?qū)⒈粩?shù)控裝置所接收?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)采用可編程控制器取代了傳統(tǒng)的機(jī)床電器邏輯控制裝置，用可編程控制程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)控機(jī)床的各種繼電器控制邏輯?？删幊炭刂破骺晌挥跀?shù)控裝置之外，稱(chēng)獨(dú)立型可編程控制器；可以與數(shù)控裝置合為一體，稱(chēng)內(nèi)裝型可編程控制器。5.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC）是以微處理器為核心的工業(yè)控制裝置。它是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為了工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，主要用于代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。這種控制裝置將傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起，具有高可靠性，靈活通用，易于編程，使用方便等特點(diǎn)，而且隨著技術(shù)的發(fā)展，它的功能早已大大超出了邏輯控制的范圍，因此近年來(lái)在工業(yè)自動(dòng)控制，機(jī)電一體化，改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面得到廣泛地應(yīng)用。雖然各種PLC的組成各不相同，但是在結(jié)構(gòu)上是基本相同的，一般由CPU，存儲(chǔ)器，輸入輸出設(shè)備（I/O）和其他的可選部件組成。CPU是PLC的核心，它用于輸入各種指令，完成預(yù)定的任務(wù)。自整定，預(yù)測(cè)控制和模糊控制等先進(jìn)的控制算法也已經(jīng)在CPU中得到了應(yīng)用存儲(chǔ)器包括隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM和只讀存儲(chǔ)器ROM，通常將程序以及所有的固定參數(shù)固化在ROM中，RAM則為程序運(yùn)行提供了存儲(chǔ)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與計(jì)算中間變量的空間；輸入輸出系統(tǒng)（I/O）使過(guò)程狀態(tài)和參數(shù)輸入到PLC的通道以及實(shí)時(shí)控制信號(hào)輸出的通道，這些通道可以有模擬量輸入、模擬量輸出、開(kāi)關(guān)量輸入、開(kāi)關(guān)量輸出、脈沖量輸入等，使PLC的應(yīng)用十分廣泛。5.2.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：1 b8 e& （1）最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求2 C% I: f9 | O, - m5 T8 ?m& d充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場(chǎng)的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國(guó)內(nèi)、國(guó)外資料。同時(shí)要注意和現(xiàn)場(chǎng)的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場(chǎng)操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)問(wèn)題和疑難問(wèn)題。/ l8 e ?; r/ i% y7 u, N3 H5 o8 _2 |- J, I（2）保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠 V+ p# F* T$ Z$ 1 , a: Q5 v$ t: . a保證PLC控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC 程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等），也能正常工作。（3）* 7 s9 m3 4 D- 4 l8 p 力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便& hO一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。( O8 x1 2 o6 x) o: I) x（8 994）適應(yīng)發(fā)展的需要#由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。, a: Q5 v$ t: . a保證PLC控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC 程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等），也能正常工作。（3）* 7 s9 m3 4 D- 4 l8 p 力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便& hO一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。( O8 x1 2 o6 x) o: I) x（8 994）適應(yīng)發(fā)展的需要#由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。5.2.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟（1）確定系統(tǒng)運(yùn)行方式與控制方式。PLC可構(gòu)成各種各樣的控制系統(tǒng)，如單機(jī)控制系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)等。在進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要確定系統(tǒng)的構(gòu)成形式。（2）選擇用戶(hù)輸入設(shè)備(按鈕、操作開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、傳感器等)、輸出設(shè)備(繼電器、接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件)以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象(電動(dòng)機(jī)、電磁閥等)。這些設(shè)備屬于一般的電氣元件，其選擇的方法屬于其他課程的內(nèi)容。（3）PLC的選擇。PLC是控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇PLC對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要的作用。選擇PLC應(yīng)包括機(jī)型選擇、容量選擇、I/O模塊選擇、電源模塊選擇等。（4）分配I/O點(diǎn)，繪制I/O連接圖，必要時(shí)還須設(shè)計(jì)控制臺(tái)(柜)。（1）確定系統(tǒng)運(yùn)行方式與控制方式。PLC可構(gòu)成各種各樣的控制系統(tǒng)，如單機(jī)控制系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)等。在進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要確定系統(tǒng)的構(gòu)成形式。（2）選擇用戶(hù)輸入設(shè)備(按鈕、操作開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、傳感器等)、輸出設(shè)備(繼電器、接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件)以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象(電動(dòng)機(jī)、電磁閥等)。這些設(shè)備屬于一般的電氣元件，其選擇的方法屬于其他課程的內(nèi)容。（3）PLC的選擇。PLC是控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇PLC對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要的作用。選擇PLC應(yīng)包括機(jī)型選擇、容量選擇、I/O模塊選擇、電源模塊選擇等。（4）分配I/O點(diǎn)，繪制I/O連接圖，必要時(shí)還須設(shè)計(jì)控制臺(tái)(柜)。5.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的選擇步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行特性與配套使用的驅(qū)動(dòng)電源有密切聯(lián)系。驅(qū)動(dòng)電源由環(huán)形脈沖分配器、功率放大器組成如圖5-2所示：圖5-2 驅(qū)動(dòng)電源驅(qū)動(dòng)電源是將變頻信號(hào)源（微機(jī)或數(shù)控裝置等）送來(lái)的脈沖信號(hào)及方向信號(hào)按照要求的配電方式自動(dòng)地循環(huán)供給電動(dòng)機(jī)的各個(gè)繞組，以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子正反向旋轉(zhuǎn)。從計(jì)算機(jī)輸出口或從環(huán)形分配器輸出的信號(hào)脈沖電流一般只有幾個(gè)毫安，不能直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，必須采用功率放大器將脈沖電流進(jìn)行放大，使其增加到幾至幾十毫安，從而驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，只要控制輸入電脈沖的數(shù)量和頻率就可精確地控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角和速度。環(huán)形分配器輸出的電流很?。ê涟布?jí)），不能直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，需要功率器將脈沖電流放大到幾安培甚至幾十安培，才能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。放大電路對(duì)步進(jìn)電機(jī)的性能起著非常重要的作用。功率放大的類(lèi)型很多，從放大元器件來(lái)分，可以用功率晶體管、可關(guān)斷晶閘管、混合元件來(lái)組成放大電路；從工作原理來(lái)分，有單電壓、高低電壓切換、恒流斬波、調(diào)頻調(diào)壓、細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路等。從工作原理上講，目前用的最多的是恒流斬波電路。CNC系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的要求是要能提供幅值足夠、前沿較好的激磁電流，并且本身功耗小，效率高，運(yùn)行可靠平穩(wěn)?；谝陨显瓌t，作者采用了SH-20806C型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，該型驅(qū)動(dòng)器用于驅(qū)動(dòng)四通電機(jī)42、45、56、57、86BYG系列以及其他品牌兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，采用改善半步運(yùn)行模式。由于采用了H橋恒相流驅(qū)動(dòng)方式，并允許較大的輸入電壓范圍，保證了電機(jī)的快速響應(yīng)。尤其是采用特殊技術(shù)消除了標(biāo)準(zhǔn)半步驅(qū)動(dòng)方式下的力矩波動(dòng)，從而使電機(jī)出力提高約40，同時(shí)抑制了振動(dòng)，降低了噪音。超大規(guī)模集成電路的使用結(jié)合四通電機(jī)成熟完善的功率電子技術(shù)，使該款驅(qū)動(dòng)器具有高功率，小體積，性能突出，成本低廉的特點(diǎn)。適用于分辨率要求不高，大批量，低成本的應(yīng)用場(chǎng)合。5.4 變頻器的選擇5.4.1 變頻器的結(jié)構(gòu)它主要包括接線端子和操作面板兩大部分。操作面板用來(lái)進(jìn)行內(nèi)部控制方式的各種操作和各種參數(shù)的設(shè)置。接線端子使變頻器和電動(dòng)機(jī)、外部控制信號(hào)連接。常用控制信號(hào)接線端子的功能如下表所示。端子號(hào)端子名稱(chēng)端子功能相關(guān)參數(shù)的設(shè)定值1頻率設(shè)定用電位器輸入端電位器的固定端接端子1、3，中心引線接2。調(diào)節(jié)電位器，即可改變?cè)O(shè)定頻率P09:應(yīng)設(shè)為22頻率設(shè)定模擬量輸入端3公共端5運(yùn)行/停止輸入端5與3導(dǎo)通，變頻器RUN，否則STOPP08：應(yīng)設(shè)為46正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)輸入端6與3導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，否則反轉(zhuǎn)10開(kāi)路式輸出端根據(jù)P25的設(shè)定值的不同，10、11接通的意義不同。詳細(xì)說(shuō)明請(qǐng)參考使用說(shuō)明書(shū)。11開(kāi)路式輸出端A繼電器觸頭輸出端A-C為常開(kāi)觸頭、B-C為常閉觸頭，根據(jù)P26的設(shè)定值的不同，觸頭導(dǎo)通的意義不同。詳細(xì)說(shuō)明請(qǐng)參考使用說(shuō)明書(shū)B(niǎo)繼電器觸頭輸出端C繼電器觸頭輸出端5.4.2 運(yùn)行方式VFO超小型變頻器有內(nèi)部運(yùn)行和外部運(yùn)行兩種運(yùn)行模式。內(nèi)部運(yùn)行模式由操作面板上的各種控制鍵實(shí)現(xiàn)變頻器頻率的設(shè)定和運(yùn)行、停止以及正、反轉(zhuǎn)控制。外部運(yùn)行模式用連接在1、2、3端子上的外部電位器設(shè)定變頻器的頻率以及用連接在5、6與3之間的開(kāi)關(guān)的閉合、斷開(kāi)來(lái)控制變頻器的運(yùn)行、停止和正反轉(zhuǎn)。5.5 定位模塊的選擇三菱公司的FX2N系列PLC 在工業(yè)控制中應(yīng)用非常廣泛,利用其強(qiáng)大的功能指令能開(kāi)發(fā)出較復(fù)雜的控制功能,如專(zhuān)用數(shù)控機(jī)床上常用的兩軸聯(lián)動(dòng)功能。但要設(shè)計(jì)出有變頻升降速等一系列很完善的兩軸聯(lián)動(dòng)功能,編程煩瑣,同時(shí)系統(tǒng)的控制速度很難達(dá)到。因此,在開(kāi)發(fā)如專(zhuān)用數(shù)控刨床、數(shù)控雕刻機(jī)、自動(dòng)碾鉚機(jī)等一些專(zhuān)用設(shè)備時(shí),往往用PLC 擴(kuò)展專(zhuān)用模塊FX2N- 20GM 來(lái)負(fù)責(zé)那些復(fù)雜的控制功能。20GM 是三菱公司的兩軸定位控制單元,屬于帶CPU 的智能模塊,它可實(shí)現(xiàn)完善的直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)等控制功能;它與PLC 并行工作,不但提高了控制功能及速度,而且大大簡(jiǎn)化了編程工作。選用FX2N-20GM脈沖發(fā)生單元（后面稱(chēng)作“PGU”），通過(guò)給伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)脈沖，可實(shí)現(xiàn)兩軸定位（可實(shí)現(xiàn)兩軸聯(lián)動(dòng)控制）。作為PLC的一種特殊模塊，可單獨(dú)工作，也可與PLC連接使用。當(dāng)與FX2N系列的PLC連接使用時(shí)，利用模塊自帶扁平電纜直接與PLC的擴(kuò)展口或擴(kuò)展模塊擴(kuò)展口連接；模塊地址依與PLC連接的順序從左往右分別為#0、#1、#2、；與PLC之間使用FROM和TO 指令傳遞數(shù)據(jù)與命令。5.5.1 主要控制信號(hào)FX2N-20GM脈沖發(fā)生單元主要控制信號(hào)的功能和意義，如下表所示：Y軸X軸連接器管腳號(hào)連接器管腳號(hào)名稱(chēng)功能COM11COM211START自動(dòng)操作開(kāi)始輸入端212STOP停止運(yùn)行輸入端313ZRN手動(dòng)回原位輸入端414FWD正向旋轉(zhuǎn)控制輸入端515RVS反向旋轉(zhuǎn)輸入端616DOG原位信號(hào)輸入端717LSF正向限位開(kāi)關(guān)輸入端818RSF反向限位開(kāi)關(guān)輸入端919COM1輸入信號(hào)公共端COM41COM31SVRDY伺服準(zhǔn)備好2,122，12COM6（Y）COM3（X）1、11的公共端66FP正向脈沖輸出端7、8、17、187、8、17、18VINFP、RP的電源輸入（5V、24V）9、199、19COM9（Y）COM5（X）FP、RP的公共端1111SVEND伺服定位完成1313PG0原位開(kāi)關(guān)輸入端1414COM8（Y）COM4（X）原位開(kāi)關(guān)公共端1616RP反向脈沖輸出端5.5.2 主要參數(shù)FX2N-20GM脈沖發(fā)生單元主