數(shù)控激光切割機(jī)設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 摘要 隨著先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，數(shù)控加工已成為機(jī)加工過程中的一種主流技術(shù)。這一技術(shù)的運(yùn)用提高了機(jī)加工過程中工作效率和加工精度。數(shù)控激光切割機(jī)就是提高切割加工精度和效率的一種很好的機(jī)加工工具。本文采用了數(shù)控電火花切割機(jī)設(shè)計(jì)的步驟和方法，對(duì)數(shù)控激光切割機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)， 主要進(jìn)行了機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算，伺服電機(jī)的選擇，以及數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路初步設(shè)計(jì)，及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞 激光切割機(jī)床、結(jié)構(gòu)、數(shù)控、設(shè)計(jì) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 of NC in of by in in NC to NC by NC It on by NC 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 目 錄 摘 要 1 緒論 . 1 . 1 . 1 . 1 . 2 2 機(jī)械部分 作臺(tái)及 . 4 Y 工作臺(tái)的設(shè)計(jì) . 4 . 4 . 4 . 4 軸主軸頭系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 5 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 6 度計(jì)算 . 6 . 6 . 7 隙方法與預(yù)緊 . 8 . 8 . 8 3 步進(jìn)電機(jī)及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定 . 10 . 10 . 10 . 11 . 11 進(jìn)電機(jī)的選用 . 12 4 傳動(dòng)系統(tǒng)剛度的討論 . 14 據(jù)工作臺(tái)不出現(xiàn)爬行的條件來確定傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度 . 14 . 14 5 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 16 定機(jī)床控制系統(tǒng)方案 . 16 要芯片配置 . 16 擇 . 16 要管腳功能 . 16 . 17 . 17 9， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 片地址分配 . 22 盤設(shè)計(jì) . 22 . 22 盤程序設(shè)計(jì) . 23 示器設(shè)計(jì) . 27 . 27 . 28 155擴(kuò)展 I/. 28 . 29 . 29 體程序控制 . 30 . 30 . 30 進(jìn)電機(jī)接口電路及驅(qū)動(dòng) . 31 . 34 . 34 6 結(jié) 論 . 36 參 考 文 獻(xiàn) . 37 致謝 . 38 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 1 緒論 題背景 激光被譽(yù)為二十世紀(jì)最重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一，它剛一問世就引起了材料科學(xué)家的高度重視。 1971 年 11 月，美國(guó)通用汽車公司率先使用一臺(tái) 250W 于 1974 年成功地完成了汽車轉(zhuǎn)向器殼內(nèi)表面（可鍛鑄鐵材質(zhì)）激光淬火工藝研究，淬硬部位的耐磨性能比未處理之前提高了 10 倍。這是激光表面改性技術(shù)的首次工業(yè)應(yīng)用。多年以來，世界 各國(guó)投入了大量資金和人力進(jìn)行激光器、激光加工設(shè)備和激光加工對(duì)材料學(xué)的研究，促使激光加工得到了飛速發(fā)展，并獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。如今在中國(guó)，激光技術(shù)已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、軍工以及人們的現(xiàn)代生活中得到廣泛的應(yīng)用，并且正逐步實(shí)現(xiàn)激光技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，國(guó)家也將其列為 “九五 ”攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目之一。 實(shí)意義 激光切割機(jī)是光、機(jī)、電一體化高度集成設(shè)備，科技含量高，與傳統(tǒng)機(jī)加工相比，激光切割機(jī)的加工精度更高、柔性化好， 有利于提高材料的利用率，降低產(chǎn)品成本，減輕工人負(fù)擔(dān)， 對(duì)制造業(yè)來說，可以說是一場(chǎng)技術(shù)革命。 激光切 割的適用對(duì)象主要是難切割材料，如高強(qiáng)度、高韌性、高硬度、高脆性、磁性材料，以及精密細(xì)小和形狀復(fù)雜的零件。 數(shù)控激光切割利用高功率密度的激光束掃描過材料表面，在極短的時(shí)間內(nèi)將材料加熱到幾千至上萬(wàn)攝氏度，使材料熔化或氣化，再用高壓氣體將熔化或氣化物質(zhì)從切縫中吹走，從而達(dá)到切割材料的目的。 激光切割技術(shù)、激光切割機(jī)床正在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。因此研究和設(shè)計(jì)數(shù)控激光切割有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。微機(jī)控制技術(shù)正在發(fā)揮出巨大的優(yōu)越性。 計(jì)任務(wù) 本次設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺(tái)單片機(jī)（ 89控芯片）控制激光切割機(jī)床，主要 設(shè)計(jì)對(duì)象是 作臺(tái)部件及 89片機(jī)控制原理圖。而對(duì)激光切割機(jī)其他部件如 冷水機(jī) 、激光器等不作為設(shè)計(jì)內(nèi)容要求，只作一般了解。單片機(jī)對(duì) 向進(jìn)給脈沖當(dāng)量 作臺(tái)部件主要構(gòu)件為滾珠絲杠副、滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副、步進(jìn)電機(jī)、工作臺(tái)等。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)兼顧兩方向的安裝尺寸和裝配工藝。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 體設(shè)計(jì)方案分析 參考數(shù)控激光切割機(jī)的有關(guān)技術(shù)資料，確定總體方案如下： 采用 89控芯片對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，由 I/O 接口輸出控制信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)齒輪機(jī)構(gòu)減速后，帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng) ，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給。其原理示意圖 圖 系統(tǒng)總體原理圖 微機(jī)控制線路圖參考 51 系列單片機(jī)控制 作臺(tái)線路圖。 步進(jìn)電機(jī)參照 式會(huì)社的產(chǎn)品樣本選取，以保證質(zhì)量和運(yùn)行精度 ,同時(shí)驅(qū)動(dòng)器也選用 配套驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品。 滾珠絲杠的生產(chǎn)廠家很多，本設(shè)計(jì)參照了漢江機(jī)床廠、南京工藝裝備制造廠的樣本資料，力求從技術(shù)性能、價(jià)格狀況、通用互換性等各方面因素考慮，最后選用南京工藝裝備廠的 列滾珠絲杠， 即內(nèi)循環(huán)墊片預(yù)緊螺母式滾珠絲杠副。 本設(shè)計(jì)棄用 選用單片機(jī)。單片機(jī)體積小、抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)環(huán)境要求不高，可靠性高，靈活性好，性價(jià)比大大超過了 較后選用 89主芯片。在使用過程中 89有 4K 的 但考慮實(shí)際情況需配備 要求時(shí)序配備。 選晶體頻率為 689取時(shí)間約為 3t，則 t 480常用 取時(shí)間約為 20045089讀取時(shí)間應(yīng)大于 求的讀取時(shí)間。 89讀寫時(shí)間約為 4T，則 660 制 器 驅(qū)動(dòng)器 驅(qū)動(dòng)器 步進(jìn) 電機(jī) 步進(jìn) 電機(jī) X 向工作臺(tái) Y 向工作臺(tái) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 00用 寫時(shí)間為 200右，均滿足要求。根據(jù)需要，擴(kuò)展I/O 接口 8155 和 8255，因顯示數(shù)據(jù)主要為數(shù)字及部分功能字，為簡(jiǎn)化電路采用示器。鍵盤采用非編碼式矩陣電路。為防止強(qiáng)電干擾，采用光電隔離電路。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 2 機(jī)械部分 作臺(tái)及 Z 軸的設(shè)計(jì) Y 工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 要設(shè)計(jì)參數(shù)及依據(jù) 本設(shè)計(jì)的 作臺(tái)的參數(shù) 定 為： 工作臺(tái)行程：橫向 450向 650 工 作臺(tái) 加工工件 最大尺寸（長(zhǎng)寬高） ： 600 400 200 工作臺(tái)最大承載重量： 120 脈沖當(dāng)量： 進(jìn)給速度： 60 平方毫米 / 表面粗糙度： 設(shè)計(jì)壽命： 15 年 Y 工作臺(tái)部件進(jìn)給系統(tǒng)受力分析 因激光切割機(jī)床為激光加工 ,其激光器與工件之間不直接接觸 ,因此可以認(rèn)為在加工過程中沒有外力負(fù)載作用。其切削力為零。 作臺(tái)部件由工作臺(tái)、中間滑臺(tái)、底座等零部件組成 ,各自之間均以滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副相聯(lián) ,以保證相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度。 設(shè)下底座的傳動(dòng)系統(tǒng)為橫向傳動(dòng)系統(tǒng)，即 X 向，上導(dǎo)軌為縱向傳動(dòng)系 統(tǒng)，即 Y 向。 一般來說 ,數(shù)控切割機(jī)床的滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的摩擦力可忽略不計(jì) ,但滾珠絲杠副 ,以及齒輪之間的滑動(dòng)摩擦不能忽略 ,這些摩擦力矩會(huì)影響電機(jī)的步距精度。另外由于采取了一系列的消隙、預(yù)緊措施 ,其產(chǎn)生的負(fù)載波動(dòng)應(yīng)控制在很小的范圍。 步確定 作臺(tái)尺寸及估算重量 初定工作臺(tái)尺寸 (長(zhǎng)寬高度 )為 :600 400 50料為 重為 665N ( 設(shè)中托座尺寸 (長(zhǎng)寬高度 )為 :440 1100 69料為 重為 1240N（ 另外估計(jì)其他零件的重量約為 250N ( 加上工件最大重量約為 1201176N） (G)。 則下托座導(dǎo)軌副所承受的最大負(fù)載 W 為 : W=2+ 665+1240+250+1176 3330N 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 軸 主軸頭 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 激光切割機(jī)對(duì) Z 軸 主軸頭 要求非常高。在切割中需隨時(shí)檢測(cè)和控制切割表面的不平度，通過伺服電機(jī)和滾珠絲桿調(diào)整切割頭的高度，以保證激光聚焦后的焦點(diǎn)在切割板材的表面位置。由于激光焦點(diǎn)至板面的距離將影響割縫寬窄及質(zhì)量，因此，要求 Z 軸的檢測(cè)精度高于 時(shí)， 主軸頭進(jìn)給 速度應(yīng)大于5m/動(dòng) 速 度太快會(huì)造成切割頭上下震蕩，太慢又造成切割頭跟不上的現(xiàn)象。目前。對(duì)加工板材的檢測(cè)主要有電容、電感、電阻、激光、紅外等幾種方式。電感式和電阻式屬于傳感器，激光、紅外及電容式屬于非接觸式傳感器。電容式傳感器在運(yùn)動(dòng)檢測(cè)過程中不發(fā)生摩擦阻力，最適于金屬板材和高速切割加工 ， 而激光和紅外位移傳感器對(duì)加工材料的反射率很敏感 ， 僅適用于一些特殊場(chǎng)合的切割加工 (如強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)干擾環(huán)境 )。 所以在選擇傳感器時(shí) ， 應(yīng)注意檢測(cè)精度和對(duì)切割材料的適應(yīng)性 ， 同時(shí)安裝時(shí)還需要注意采取抗干擾措施 。 因?yàn)?設(shè)計(jì)要求加工工件最大高度不超過 200以 初選絲杠高度為220照 南京工藝裝備廠的產(chǎn)品系列 ， 考慮到盡量減輕主軸頭的重量，故 具體型號(hào) 定 為 50420 130。 由于重力的作用，螺母不需預(yù)緊，所以Z 方向的螺母采用單螺母無預(yù)緊， 使 機(jī)構(gòu) 更加 簡(jiǎn)化。 圖 Z 軸主軸頭 原理 機(jī)構(gòu) 圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)機(jī)床的受力情況及結(jié)構(gòu)尺寸，參照 南京工藝裝備廠 的產(chǎn)品系列 ，選用循環(huán)墊片預(yù)緊螺母式滾珠絲桿，具體型號(hào)如下： X 向： 504050 550 Y 向： 50470 320 因 X 向的滾珠絲桿比 Y 向的滾珠絲桿所受的負(fù)載大，現(xiàn)只計(jì)算 X 向絲桿的相關(guān)數(shù)據(jù)， Y 向根據(jù) X 向的結(jié)果相同選用即可滿足要求。 具體計(jì)算如 下 : 度計(jì)算 軸向負(fù)荷計(jì)算公式： 式中 F 切削力， F=0 W 工件重量 +工作臺(tái)重量 W=2301N U 滾動(dòng)導(dǎo)軌上的滾動(dòng)摩擦系數(shù)（約為 ，取 U= +2301=92N 激光切割機(jī)滾珠絲杠是在低速條件下工作的。 故本處的 照樣本參數(shù) ,這里的 選定導(dǎo)程為 4滾珠絲杠副。 珠絲杠副的傳動(dòng)效率 滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率為 : = +） 式中 滾珠絲杠的螺紋升角 當(dāng)量摩擦角 根據(jù) 當(dāng)量摩擦系數(shù)和當(dāng)量摩擦角 關(guān)系 （見表 前面已經(jīng)定 v=1m/s 材料選擇 灰鑄鐵 5 所以 =400 = = d） 式中 :導(dǎo)程， 4mm d 絲杠公稱直徑， 27 ： = d） 則傳動(dòng)效率 = +） 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 表 2. 1 當(dāng)量摩擦系數(shù) f 和當(dāng)量摩擦角 滾珠 材料 錫青銅 無錫青銅 灰鑄鐵 絲杠表面 硬度 5 其它 5 5 其它 相對(duì)滑動(dòng)速度 s m/s f f f f f 5 8 10 15 24 17 509 434 343 309 235 217 200 143 136 122 116 102 055 048 045 51 543 509 417 343 309 252 235 217 200 147 140 129 122 109 012 758 724 543 509 400 343 309 252 235 217 200 143 0 2 758 724 543 509 400 343 309 045 905 758 651 549 509 434 400 線滾動(dòng)導(dǎo)軌的選型 導(dǎo)軌主要分為滾動(dòng)導(dǎo)軌和滑動(dòng)導(dǎo)軌兩種， 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌在數(shù)控機(jī)床中有廣泛的應(yīng)用。相對(duì)普通機(jī)床所用的滑動(dòng)導(dǎo)軌而言，它有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)： 定位精度高 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌可使摩擦系數(shù)減小到滑動(dòng)導(dǎo)軌的 1/50。由于動(dòng)摩擦與靜摩擦系數(shù)相差很小，運(yùn)動(dòng)靈活，可使驅(qū)動(dòng)扭矩減少 90%，因此，可將機(jī)床定位精度設(shè)定到超微米級(jí)。 降低機(jī)床造價(jià)并大幅 度節(jié)約電力 采用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的機(jī)床由于摩擦阻力小，特別適用于反復(fù)進(jìn)行起動(dòng)、停止的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可使所需的動(dòng)力源及動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)小型化，減輕了重量，使機(jī)床所買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 需電力降低 90%，具有大幅度節(jié)能的效果。 可提高機(jī)床的運(yùn)動(dòng)速度 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌由于摩擦阻力小，因此發(fā)熱少，可實(shí)現(xiàn)機(jī)床的高速運(yùn)動(dòng)，提高機(jī)床的工作效率 20 30%。 可長(zhǎng)期維持機(jī)床的高精度 對(duì)于滑動(dòng)導(dǎo)軌面的流體潤(rùn)滑，由于油膜的浮動(dòng)，產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)精度的誤差是無法避免的。在絕大多數(shù)情況下，流體潤(rùn)滑只限于邊界區(qū)域，由金屬接觸而產(chǎn)生的直接摩擦是無法避免的，在這種摩擦中，大量 的能量以摩擦損耗被浪費(fèi)掉了。 與之相反，滾動(dòng)接觸由于摩擦耗能小滾動(dòng)面的摩擦損耗也相應(yīng)減少，故能使直線滾動(dòng)導(dǎo)軌系統(tǒng)長(zhǎng)期處于高精度狀態(tài)。同時(shí)，由于使用潤(rùn)滑油也很少，大多數(shù)情況下只需脂潤(rùn)滑就足夠了，這使得在機(jī)床的潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)及使用維護(hù)方面都變的非常容易了。 所以在結(jié)構(gòu)上選用： 開式直線滾動(dòng)導(dǎo)軌 。 參照南京工藝裝備廠的產(chǎn)品系列 型號(hào) : 選用 具體型號(hào) 2 4202 560 線導(dǎo)軌副 隙方法與預(yù)緊 隙方法 在設(shè)計(jì)的時(shí)候采用了精度很高的膜片聯(lián)軸器，所以不存在如齒輪傳動(dòng)的間隙，采用負(fù)間隙的直線導(dǎo)軌，也極好的達(dá)到了消隙的目的。 而數(shù)控激光切割機(jī)相對(duì)于其他數(shù)控機(jī)床而言， 加工的工件 精度要求較低，所以這樣的消隙方法完全可以滿足加工需要。 緊 滾珠絲杠副在工作臺(tái)上的支承方式有四種。本設(shè)計(jì)選用“一端固 定，一端絞支”的支承方式。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 按預(yù)加負(fù)載形式分，可分為單螺母無預(yù)緊、單螺母變位導(dǎo)程預(yù)緊、單螺母加大鋼球徑向預(yù)緊、雙螺母墊片預(yù)緊、雙螺母差齒預(yù)緊、雙螺母螺紋預(yù)緊。數(shù)控機(jī)床上常用雙螺母墊片式預(yù)緊，其預(yù)緊力一般為軸向載荷的 1/3。 滾珠絲杠副與滑動(dòng)絲杠螺母副比較有很多優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)效率高、靈敏度高、傳動(dòng)平穩(wěn)：磨損小、壽命長(zhǎng)；可消除軸向間隙，提高軸向剛度等 。 由于本 設(shè)計(jì)是數(shù)控激光切割機(jī)，精度要求相對(duì)較低，所以選用雙螺母螺紋預(yù)緊， 預(yù)緊量根據(jù)實(shí)際調(diào)節(jié)，本設(shè)計(jì)要求螺母副裝好后，左右串動(dòng)不超過 圖 示。 圖 母副 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 3 步進(jìn)電機(jī)及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定 軸器的選用和校核 軸器的選用 聯(lián)軸器種類很多，大多數(shù)都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)和系列化，所以不需要設(shè)計(jì)，直接從標(biāo)準(zhǔn)中選用即可。 聯(lián)軸器類型的選擇 根據(jù)聯(lián)軸器的類型和特點(diǎn)，聯(lián)軸器被分為剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器兩種： 如表 性 聯(lián) 軸器 柔性 聯(lián) 軸器 (1) 傳遞轉(zhuǎn)矩大； (2)運(yùn)轉(zhuǎn)可靠； (3)工作壽命長(zhǎng)； (4)對(duì)沖擊載荷比較敏感。 (1)具有緩沖性和吸振性，適于頻繁起動(dòng)和正反轉(zhuǎn)的工作條件； (2)彈性元件比較薄弱，不適于低速和大轉(zhuǎn)矩； (3)可移性是 借助于彈性元件的變形實(shí)現(xiàn)的，因此，安裝誤差和工作中軸的變形會(huì)加快彈性元件的損壞。 固定式剛性聯(lián)軸器 可移式剛性聯(lián)軸器 要求安裝精度高和工作中軸的變形小 能不同程度地適應(yīng)兩軸的安裝誤差和工作中的變形 表 軸器分類 由于 絲杠的 軸向載荷 幾乎 為零 ，而且頻繁起動(dòng)和正反轉(zhuǎn)，加之使用了滾珠螺母副，其轉(zhuǎn)矩很小，所以 選用 彈性聯(lián)軸器。 聯(lián)軸器型號(hào)的選擇 根據(jù)激光加工的特點(diǎn)及精度要求，本設(shè)計(jì)選用膜片聯(lián)軸器，膜片聯(lián)軸器的 特點(diǎn)為 ： 膜片聯(lián)軸器的許用補(bǔ)償量 ， X， Y 都相對(duì)最小， 雖然其價(jià)格相對(duì)較高，但 對(duì)于 提高激光切割精度，增加切割效率 是最合適的。 聯(lián)軸器具體型號(hào)為參數(shù)見表 稱轉(zhuǎn)矩 /用轉(zhuǎn)速/孔直徑d/孔長(zhǎng)度/ 栓數(shù)量 螺栓直徑 L A 潤(rùn)滑脂用量 /動(dòng)慣量/2m 4500 1800 30 20 28 26 6 4 32 550 片聯(lián)軸器參數(shù)對(duì)照表 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 11 軸器的校核 由于該聯(lián)軸器所承受的轉(zhuǎn)動(dòng)速度不高所以在轉(zhuǎn)速度之上可以不用校核 所以聯(lián)接螺釘也不用校核。 進(jìn)電機(jī)慣性負(fù)載的計(jì)算 由資料知，激光切割機(jī)的負(fù)載可以認(rèn)為是慣性負(fù)載。機(jī)械機(jī)構(gòu)的慣量對(duì)運(yùn)動(dòng)特性有直接的影響。不但對(duì)加速能力、加速時(shí)驅(qū)動(dòng)力矩及動(dòng)態(tài)的快速反應(yīng)有關(guān)，在開環(huán)系統(tǒng)中對(duì)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性也有很大的影響，因此要計(jì)算慣性負(fù)載。 限于篇幅，在此僅對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的負(fù)載進(jìn)行計(jì)算。 慣性負(fù)載可由以下公 式進(jìn)行計(jì)算： 210 1 2 3 42( ) ( ) ( ) J J J J 式中： 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 e 齒輪 齒輪 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 齒輪 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 系統(tǒng)工作臺(tái)質(zhì)量 工作臺(tái)的最大移動(dòng)速率 各項(xiàng)計(jì)算如下： 已知 0 忽略不計(jì)， 輪慣性轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式： J= 2m= 2G/g 其中為回轉(zhuǎn)半徑 G 為轉(zhuǎn)件的重量 滾珠絲杠的慣性矩計(jì)算公式： J= 2 最后計(jì)算可得： 102 103 104 10m=12 m/s 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 D=2 s 210 1 2 3 42( ) ( ) ( ) J J J J 此值為近似值故此值小于所選電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 進(jìn)電機(jī)的選用 已知脈沖當(dāng)量為 10 m/激光切割機(jī)對(duì)于加工精度要求相對(duì)于其他數(shù)控機(jī)床要低，所以 初選為 進(jìn)電機(jī)上起動(dòng)力矩的近似計(jì)算 ： M=M 2 式中 : M 為滾珠絲杠所受總扭矩 : a d/2 +） =92 =m 內(nèi)部預(yù)緊所產(chǎn)生的摩擦扭矩，有： 式中 : K 預(yù)緊時(shí)的摩擦系數(shù)， 導(dǎo)程， 4 預(yù)緊力， 有： 1600=640N 軸承的預(yù)緊力，軸承型號(hào)為 7202C 系列，預(yù)緊力為 130N。 故 (640+130) = m 傳動(dòng)比公式為： i= (360 p)= =1， 故步進(jìn)電機(jī)輸出軸上起動(dòng)矩近似地可估算為： M p / 中 : p =10 m/ M= M 2= =q=h 60 m 因 因?yàn)殡姍C(jī)為五相運(yùn)行 ) 。則步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩q/ m 參考有關(guān)數(shù)控激光切割機(jī)床的資料 ,可以知道步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率不超過買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 13 1000 根據(jù)以上討論并參照樣本 ,確定選取 55步進(jìn)電機(jī) 該電機(jī)的最大靜止轉(zhuǎn)矩為 m，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 210g/文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 14 4 傳動(dòng)系統(tǒng)剛度的討論 激光切割機(jī) 作臺(tái)其實(shí)為一進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)，其傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度可根據(jù)不出現(xiàn)摩擦自振或保證微量進(jìn)給靈敏度的條件來確定。 據(jù)工作臺(tái)不出現(xiàn) 爬行的條件來確定傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度 傳動(dòng)系統(tǒng)中的當(dāng)量剛度 K 或當(dāng)扭轉(zhuǎn)剛度 C 主要由最后傳動(dòng)件的剛度 定的，在估算時(shí)，取 K=C=滾珠絲杠傳動(dòng) ,其變形主要包括： (1) 絲杠拉壓變形 (2) 扭轉(zhuǎn)變形 (3) 絲杠和螺母的螺紋接觸變形及螺母座的變形。 (4) 軸承和軸承座的變形。 在工程設(shè)計(jì)和近似計(jì)算時(shí)，一般將絲杠的拉壓變形剛度的三分之一作為滾珠絲杠副的傳動(dòng)剛度 據(jù)支承形式 (一端固定，一端絞支 )可得 F/3L 10 gf/式中： E 10 ) F L 250 10 3 250) 10=動(dòng)系統(tǒng)剛度較大，可以滿足要求。 據(jù)微量進(jìn)給的靈敏度來確定傳動(dòng)系統(tǒng)剛度 此時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度應(yīng)滿足： K 式中 K 傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)量剛度 部件運(yùn)動(dòng)時(shí)的靜摩擦力 N 正壓力 ,N=W/g=230 靜摩擦系數(shù)，取 則 30 部件調(diào)整時(shí)，所需的最小進(jìn)給量， A=p=m/文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 15 即滿足微量進(jìn)給要求的傳動(dòng)系統(tǒng)剛度為 : K 合上述傳動(dòng)系統(tǒng)剛度的討論可知滿足微量進(jìn)給靈敏度所需 要的剛度較小，可以達(dá)到精度要求。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 16 單片機(jī) I/O 口 擴(kuò)展 驅(qū)動(dòng)器 光電隔離 功 率 放 大 縱向絲 杠 存儲(chǔ)器擴(kuò)展 驅(qū)動(dòng)器 橫向絲 杠 Z 軸電機(jī) Z 向絲杠 5 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 定機(jī)床控制系統(tǒng)方案 根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)方案的要求，可以看出：對(duì)機(jī)械部分的控制只有進(jìn)給系統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)的控制和工作臺(tái)回轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)控制?？刂葡到y(tǒng)有微機(jī)的、有 有單片機(jī)的，這里采用的是開環(huán)控制系統(tǒng)，可以選擇經(jīng)濟(jì)型的單片機(jī) 控制系統(tǒng)。另外，居然要控制，就得有輸入和輸出