小型數控立式銑床工作臺升降和制動裝置設計-文庫吧

【正文】 荷，額定靜載荷。由工作臺尺寸600mm320mm，工作臺升降行程為320mm，考慮工作臺升降應留有余量，查[1]中表335，按標準系列JSA—LG15型導軌，選取導軌長度為460mm。 （2）距離額定壽命L的計算上述選取的KL系列的JSA—LG15型導軌副的滾道硬度為60HRC，工作溫度不超過100，每根導軌上配有兩只滑塊，精度為4級，工作速度較低，載荷不大。則距離額定壽命L的計算公式為：式中： L——距離額定壽命（Km） ——額定動載荷（KN） ——滑塊上工作載荷（KN） ——硬度系數，由表336取= ——溫度系數，由表337取= ——接觸系數，由表338取= ——精度系數，由表339取= ——載荷系數，由表340取= 代入公式計算得 = 由于常見球導軌的距離期望壽命為50Km，則L遠遠大于導軌的預期壽命，所以初選的型號滿足設計要求。. 5 步進電動機減速箱的選用與大齒輪軸承的選型（1）步進電動機減速箱的選用步進電動機的減速箱的作用是降速，并且使滾珠絲杠和工作臺的轉動慣量在傳動系統中所占比重減小，以保證傳動精度。本設計采用一級減速，步進電動機的輸出抽與小齒輪聯接，滾珠絲杠的軸頭與大齒輪聯接。其中大齒輪設計成雙片結構，采用彈簧錯齒法消除間隙。已知工作臺的脈沖當量=，滾珠絲杠的導程為5mm，初選步進電動機的步距角。則減速比i=，因此采用常州市新月電機有限公司生產的JBF—3型齒輪減速箱。大小齒輪模數均為1mm，齒數比為75：36，材料為45調制鋼，齒表面淬硬后達55HRC。減速箱中心距a1=（75+36）/ 2=，小齒輪厚度為20mm，雙片大齒輪厚度均為10mm。（2）大齒輪軸承的選型根據所選齒輪軸兩端的直徑分別為15mm和20mm，從設計要求選擇能夠承受軸向載荷的型號，因此大齒輪軸承型號可分別選為北京環球光洋軸承有限責任公司的7302C和7304C型的角接觸球軸承，其技術參數如下： 步進電動機的計算與選型 （1）計算加在步進電動機軸上的總轉動慣量已知滾珠絲杠的公稱直徑為25mm，總長550mm，導程5mm，材料密度；移動部件的重力為1000N；小齒輪寬度，直徑；大齒輪寬度，直徑；傳動比i=25/12。得到滾珠絲杠的轉動慣量為：初選永磁感應式步進電動機90BYG2602型號，其轉子的轉動慣量。小齒輪的轉動慣量：大齒輪的轉動慣量：則一對齒輪傳動時，傳動系統的折算到電動機軸上的總轉動慣量：其中： ——工作臺質量（kg），=G/ｇ＝100 kg代入公式計算得　（2）計算加在步進電動機轉軸上的等效負載轉矩① 快速空載起動時電動機轉軸所受的負載轉矩：其中： ——快速空載起動時折算到電動機轉軸上的最大加速轉矩 式中： ——對應空載最快移動速度的步進電動機的最高轉速， ——步進電動機由靜止到加速至轉速所需時間，= ——傳動鏈總效率，= ——移動部件運動時，折算到電動機軸上的摩擦轉矩 ，空載時，則= 0 代入公式計算得： = ② 最大工作狀態下電動機轉軸所承受的負載轉矩 其中： ——折算到電動機轉軸上的最大工作負載轉矩 ——移動部件運動時折算到電動機轉軸上的摩擦轉矩 ——滾珠絲杠預緊后折算到電動機轉軸上的附件摩擦轉矩，由于相對于另兩項很小，可忽略不計。代入公式計算得：=經上述計算，得到加在步進電動機轉軸上的等效負載轉矩 = max{ ，}= （3）步進電動機最大靜轉矩的選定考慮到步進電動機的驅動電源受電網電壓影響較大，當輸入電壓減小時，其輸出轉矩會下降，可能造成丟步，甚至堵轉。因此根據來選擇步進電動機的最大靜轉矩時，需要考慮安全系數。本例中取安全系數K=4，則步進電動機的最大靜轉矩應滿足：。上述初選的步進電動機型號為90BYG2602，由表45查得該型號電動機的最大靜轉矩，可見滿足上述要求。 （4）步進電動機的性能校核① 最快工進速度時電動機輸出轉矩校核電動機運行頻率計算公式為：式中： ——最快工作進給速度，=100mm/min代入公式計算得： 由表47可查得對應的輸出轉矩，由于因此滿足要求。② 最快空載移動時電動機輸出轉矩校核此時電動機對應的運行頻率：式中： ——最快工作進給速度， =500mm/min代入公式計算得： 由表47可查得對應的輸出轉矩，由于因此滿足要求。③ 最快空載移動時電動機運行頻率校核與 =500mm/min對應的，查表45可知90BYG2602電動機的空載運行頻率可達20000Hz，可見沒有超出上限。④ 起動頻率計算步進電動機克服慣性負載的起動頻率：式中： ——電動機轉軸不帶任何負載時的空載起動頻率，查表45得=1800Hz代入公式計算得： 上式說明，要想保證步進電動機起動時不失步。在采用軟件升降頻時，起動頻率選的更低，通常只有100Hz。綜上所述，本例中工作臺的進給傳動選用90BYG2602步進電動機，完全滿足設計要求。 聯軸器的選用滾珠絲杠的軸頭與大齒輪用聯軸器聯接，由于傳遞的轉矩小，因此選用小型的聯軸器。根據滾珠絲杠的公稱軸徑=25mm和步進電動機轉軸上的等效負載轉矩=，由技術參數表（如下）可選用廣州菱科自動化設備有限公司LK2—150—1414型號小型撓性聯軸器。其外形及技術參數如下： 增量式旋轉編碼器的選用本設計所選步進電動機采用半閉環控制，可在電動機的尾部轉軸上安裝增量式旋轉編碼器，用以檢測電動機的轉角和轉速。增量式旋轉編碼器的分辨力應與步進電動機的步距角相匹配。由步進電動機的步距角，可知電動機轉動一轉時，需要控制系統發出個步進脈沖。考慮到增量式旋轉編碼器輸出的A、B信號，可以送到四倍頻電路進行電子四細分，因此，編碼器的分辨力可選120線。這樣控制系統每發一個步進脈沖，電動機轉過一個步距角，編碼器對應輸出一個脈沖信號。本設計選擇編碼器的型號為ZLK—A—120—05V0—10—H：盤狀空心型，孔徑10mm，與電動機尾部出軸相匹配，電源電壓+5V，每轉輸出120個A/B脈沖，信號為電壓輸出，生產廠家為長春光機數顯技術有限公司。 制動裝置設計 由于滾珠絲杠副無自鎖作用，特別對垂直安裝的滾珠絲杠副，必須安裝制動裝置。根據齒輪軸的尺寸和載荷選用DZJ10單片電磁制動器，其安裝尺寸如下：其安裝示意圖如下：圖中：1電機端蓋 2空心螺栓裝置 3制動盤 4銜鐵 5手動釋放裝置 6齒輪套 7磁軛組件 8安裝螺釘 微機數控系統硬件電路設計微機數控系統由CPU，存儲器擴展電路，I/O接口電路，驅動電機驅動電路，檢測電路等幾部分組成。微機是數控系統的核心，其他裝置都是在微機的指揮進行工作的。系統的功能和系統中所用的微機直接相關。數控系統對微機的要求是多方面的，但主要指標是字長和速度。字長不僅影響系統的最大加工尺寸，而且影響加工的精度和運算精度。字長較長的計算機，價格顯著上升，而字長較短的計算機，要進行雙字長和三字長的運算，就會影響速度，根據機床要求，綜合考慮采用8位微機。由于MCS51系列單片機具有集成度高，可靠性好，功能強，速度快，抗干擾能力強，具有很高的性價比特點，決定采用MCS