機電、鉆削加工控制系統(tǒng)設(shè)計.doc

河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電一體化 課程設(shè)計（論文） 題 目鉆削加工電氣控制系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名馬海龍專 業(yè)機電一體化班 級機電0806班指導(dǎo)教師田林紅目 錄緒 論.3第一章 課程設(shè)計要求.4 1.1 設(shè)計要求.4 1.2 課題要求.2第二章 課程設(shè)計內(nèi)容.42.1 鉆削加工的流程 .52.2 繼電器控制的電器原理.72.3 繼電器控制的電器原理圖. 72.4電器原理圖的符號意義.82.5電磁閥的選擇.92.6 電器控制系統(tǒng)設(shè)計功能樹.112.7 系統(tǒng)負載速度圖.11 第三章 機械傳動設(shè)計.11 3.1 限位開關(guān)SQ1的設(shè)計.11 3.2 限位開關(guān)SQ2的設(shè)計.12 3.3 限位開關(guān)SQ3的設(shè)計.12 3.4. 滾珠絲杠的介紹、選擇及計算說明.12 3.5 步進電動機的選用.16 3.6 蝸桿與滾珠絲杠配合.19 3.7 鉆削深度計算.20 第四章 調(diào)試及注意事項.20致謝. 22 參考文獻.23緒 論一、課程設(shè)計的目的：機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計是大學(xué)生在完成機電一體化系統(tǒng)設(shè)計等專業(yè)課學(xué)習(xí)后,進行綜合性實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，總的目的是在老師的指導(dǎo)下,使學(xué)生通過課程設(shè)計,對所學(xué)課程理論知識進行一次系統(tǒng)的回顧檢查復(fù)習(xí)和提高,并運用所學(xué)理論,通過調(diào)研,設(shè)計一個機電控制方面的課題,受到從理論到實踐應(yīng)用的綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生獨立運用所學(xué)理論解決具體問題的能力,具體有以下幾點：1、通過檢索查閱運用有關(guān)手冊、標(biāo)準(zhǔn)及參考資料，培養(yǎng)起學(xué)生檢索查閱資料、使用資料的方法和能力。2、通過回顧查閱課程理論知識、運用所學(xué)的基礎(chǔ)課,專業(yè)技術(shù)課和專業(yè)課知識，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實際問題正確設(shè)計總體方案, 分析具體問題、進行工程設(shè)計的能力。二、 設(shè)計意義鉆床是指主要用鉆頭在工件上加工孔的機床。通常鉆頭旋轉(zhuǎn)為主運動，鉆頭軸向移動為進給運動。鉆床結(jié)構(gòu)簡單，加工精度相對較低，可鉆通孔、盲孔，更換特殊刀具，可擴、鉸空或進行攻絲等加工。鉆床可分為以下類型：一，臺式鉆床：是安裝在工作臺上操作的一種小鉆床，一般最大鉆孔直徑為12MM。廣泛用于小型維修工廠。二，立式鉆床：主要用于鉆、擴、鉸、惚中小型工作上攻螺紋等，其最大鉆孔直徑25MM。三，搖臂鉆床：主要用于對大中型零件的孔加工和螺紋加工，其最大鉆孔直徑50MM。四，特殊鉆床：只用于特殊零件的加工。比如深孔鉆床、多軸鉆床等。鉆床的加工特點：加工過程中工件不動，刀具移動，將刀具中心對準(zhǔn)孔中心，并使刀具轉(zhuǎn)動（主運動）。操作可以是手動也可是機動。機電一體化的課程設(shè)計在機電一體化專業(yè)教學(xué)中占有重要的位置的，它關(guān)系到學(xué)生知識的綜合運用和學(xué)生的動手能力的培養(yǎng)及機電類及機電產(chǎn)品開發(fā)的能力。因此設(shè)計內(nèi)容的選擇很重要?；阢@削加工電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計是典型的機電一體化系統(tǒng)，以此為設(shè)計內(nèi)容有較強的教學(xué)研究意義。第一章 課程設(shè)計要求及內(nèi)容1.1 設(shè)計要求 用繼電器控制一條多工位加工線，其中第三工位的第一道工序為鉆孔。此工序的動作要求如下：氣動后，夾緊裝置動作。為確保其可靠夾緊，延時10秒鐘，控制冷卻油的電磁閥吸合。同時，鉆頭向工件方向快進。當(dāng)接近工件時，限位開關(guān)SQ1動作，鉆頭開始慢進，開始鉆削。達到預(yù)定深度，限位開關(guān)SQ2動作，鉆頭快速退回?；貋碓嘉恢茫尬婚_關(guān)SQ3動作，鉆頭停止移動，鉆削結(jié)束。1.2 課題要求 1）畫出加工過程流程圖 2）畫出繼電器控制的電器原理圖 3）完成加工程序設(shè)計。4）整理設(shè)計說明書，答辯。第二章 課程設(shè)計設(shè)計內(nèi)容2.1鉆削加工的流程 鉆削加工工序的動作要求如下：啟動后，夾緊裝置動作。為確保其可靠夾緊，延時10秒鐘，控制冷卻油的電磁閥吸合。同時，鉆頭向工件方向快進。當(dāng)接近工件時，限位開關(guān)SQ1動作，鉆頭開始慢進，開始鉆削。達到預(yù)定深度，限位開關(guān)SQ2動作，鉆頭快速退回?；貋碓嘉恢茫尬婚_關(guān)SQ3動作，鉆頭停止移動，鉆削結(jié)束。 流程圖如圖1圖1 加工過程流程圖2.2 繼電器的控制原理 1）過程如下：將工件放在工作臺上，按下起動開關(guān)SB1，鉆頭旋轉(zhuǎn)，同時夾緊裝置動作將箱體夾緊，延時10s后，噴油控制繼電器KM2得電，噴油電磁閥YV閉合冷卻液流出，同時快進接觸器KM2啟動，鉆頭向箱體快進，到達距離箱體表面設(shè)定值時限位開關(guān)SQ1，進給繼電器KM3得電，鉆頭快進變?yōu)楣みM，開始鉆削。步進電機控制滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，蝸桿轉(zhuǎn)動N圈時，霍爾傳感器發(fā)出信號給限位開關(guān)，SQ2動作，快退接觸器KM4得電，鉆頭由工進變?yōu)榭焱耍嘶氐皆恢脮r碰觸限位開關(guān)SQ3,步進電機停止移動，鉆頭停止移動。本工序結(jié)束，轉(zhuǎn)到下一工序。2.3繼電器控制的電器原理圖1、控制原理圖的繪制注意事項1）在繼電器電路圖中，觸點可以放在線圈的左邊，也可以放在線圈的右邊。并聯(lián)多的應(yīng)放右邊。在串聯(lián)電路中，單個觸點應(yīng)放在右邊；在并聯(lián)電路中，單個觸點應(yīng)放在下面。2）設(shè)置中間單元，若多個線圈都受某一觸點串并聯(lián)電路的控制，為了簡化電路 ，可設(shè)置該電路控制的輔助繼電器它類似繼電器電路中的中間繼電器.4）外部聯(lián)鎖電路的設(shè)立為了防止控制正反轉(zhuǎn)的兩個接觸器同時動作造成三相電源短路。圖 1中 KM1 KM3 的線圈不能同時通電圖2.3 繼電器控制的電氣原理圖2.4 電器原理圖的符號意義 SB1 起動 SB2 停止K1 夾緊控制繼電器K2 噴油控制繼電器K3 進給繼電器K4 快退控制繼電器SQ1 快進結(jié)束限位開關(guān)SQ2 進給到位開關(guān)SQ3 鉆頭退到原位開關(guān)KM1 夾緊控制接觸器KM2 快進接觸器KM3 進給接觸器KM4 快退接觸器T1 定時器YV 電磁閥2.5 電磁閥的選擇 電磁閥是用來控制流體的自動化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器；并不限于液壓，氣動.電磁閥用于控制液壓流動方向，工廠的機械裝置一般都由液壓鋼控制，所以就會用到電磁閥.1）電磁閥的工作原理：電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開有通孔，每個孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動來檔住或漏出不同的排油的孔，而進油孔是常開的，液壓油就會進入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動油剛的活塞，活塞又帶動活塞桿，活塞竿帶動機械裝置動.這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機械運動. 電磁閥包括（線圈、磁鐵、頂桿）。簡單來說就是當(dāng)線圈接通電流，便產(chǎn)生了磁性，跟磁鐵相互吸引，磁鐵就會拉動頂桿。關(guān)閉電源，磁鐵和頂桿就復(fù)位了，這樣電磁閥就完成了作功過程。這就是電磁閥的工作原理。電磁閥一般用于液壓系統(tǒng)，來關(guān)閉和開通油路。到目前為止，國內(nèi)外的電磁閥從原理上分為三大類(即：直動式、分步直動式、先導(dǎo)式)，而從閥瓣結(jié)構(gòu)和材料上的不同與原理上的區(qū)別又分為六個分支小類(直動膜片結(jié)構(gòu)、分步膜片結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)式膜片結(jié)構(gòu)、直動活塞結(jié)構(gòu)、分步活塞結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)活塞結(jié)構(gòu)) 。 (一)、直動式電磁閥 原理：通電時，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門打開；斷電時，電磁力消失，彈簧力把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。 特點：在真空、負壓、零壓時能正常工作，但一般通徑不超過25mm。 (二)、分步直動式電磁閥 原理：它是一種直動和先導(dǎo)式相結(jié)合的原理，當(dāng)入口與出口壓差0.05Mpa，通電時，電磁力直接把先導(dǎo)小閥和主閥關(guān)閉件依次向上提起，閥門打開。 當(dāng)入口與出口壓差0.05Mpa，通電時，電磁力先打開先導(dǎo)小閥，主閥下腔壓力上升，上腔壓力下降，從而利用壓差把主閥向上推開；斷電時，先導(dǎo)閥和主閥利用彈簧力或介質(zhì)壓力推動關(guān)閉件，向下移動，使閥門關(guān)閉。 特點：在零壓差或真空、高壓時亦能可靠工作，但功率較大，要求豎直安裝。 (三)、先導(dǎo)式電磁閥 原理：通電時，電磁力把先導(dǎo)孔打開，上腔室壓力迅速下降，在關(guān)閉件周圍形成上低下高的壓差，推動關(guān)閉件向上移動，閥門打開；斷電時，彈簧力把先導(dǎo)孔關(guān)閉，入口壓力通過旁通孔迅速進入上腔室在關(guān)閥件周圍形成下低上高的壓差，推動關(guān)閉件向下移動，關(guān)閉閥門。 特點：流體壓力范圍上限很高，但必須滿足流體壓差條件3）電磁閥的選型依據(jù)： 一、根據(jù)管道參數(shù)選擇電磁閥的：通徑規(guī)格(即DN)、接口方式 1、按照現(xiàn)場管道內(nèi)徑尺寸或流量要求來確定通徑(DN)尺寸。 2、接口方式，一般DN50要選擇法蘭接口，DN50則可根據(jù)用戶需要自由選擇。二、根據(jù)流體參數(shù)選擇電磁閥的：材質(zhì)、溫度組 1、腐蝕性流體：宜選用耐腐蝕電磁閥和全不銹鋼；食用超凈流體：宜選用食品級不銹鋼材質(zhì)電磁閥。 2、高溫流體：要選擇采用耐高溫的電工材料和密封材料制造的電磁閥，而且要選擇活塞式結(jié)構(gòu)類型的。 3、流體狀態(tài)：大至有氣態(tài)，液態(tài)或混合狀態(tài)，特別是口徑大于DN25訂貨時一定要區(qū)分開來。 4、流體粘度：通常在50cSt以下可任意選擇，若超過此值，則要選用高粘度電磁閥。 三、根據(jù)壓力參數(shù)選擇電磁閥的：原理和結(jié)構(gòu)品種 1、公稱壓力：這個參數(shù)與其它通用閥門的含義是一樣的，是根據(jù)管道公稱壓力來定。 2、工作壓力：如果工作壓力低則必須選用直動或分步直動式原理；最低工作壓差在0.04Mpa以上時直動式、分步直動式、先導(dǎo)式均可選用。 四、電氣選擇：電壓規(guī)格應(yīng)盡量優(yōu)先選用AC220V、DC24較為方便。五、根據(jù)持續(xù)工作時間長短來選擇：常閉、常開、或可持續(xù)通電1、當(dāng)電磁閥需要長時間開啟，并且持續(xù)的時間多余關(guān)閉的時間應(yīng)選常開型。2、要是開啟的時間短或開和關(guān)的時間不多時，則選常閉型。 3、但是有些用于安全保護的工況，如爐、窯火焰監(jiān)測，則不能選常開的，應(yīng)選可長期通電型。2.6 電器控制系統(tǒng)設(shè)計功能樹2.7 系統(tǒng)負載速度圖第三章 機械傳動設(shè)計3.1 有關(guān)限位開關(guān)SQ1的說明限位開關(guān)SQ1用于在鉆頭向工件快進過程中判斷其之間距離，采用雙極霍爾開關(guān)元件177A.霍爾開關(guān)原理簡述如下：當(dāng)一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體薄片垂直地放在磁場中時，薄片的兩端就會產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng).兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢U，其表達式為 U=KIB/d.其中K為霍爾系數(shù)，I為薄片中通過的電流，B為外加磁場（洛倫慈力Lorrentz）的磁感應(yīng)強度，d是薄片的厚度.霍爾開關(guān)就屬于這種有源磁電轉(zhuǎn)換器件，它是在霍爾效應(yīng)原理的基礎(chǔ)上，利用集成封裝和組裝工藝制作而成，它可方便的把磁輸入信號轉(zhuǎn)換成實際應(yīng)用中的電信號，同時又具備工業(yè)場合實際應(yīng)用易操作和可靠性的要求.霍爾開關(guān)的輸入端是以磁感應(yīng)強度B來表征的，當(dāng)B值達到一定的程度時，霍爾開關(guān)內(nèi)部的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，霍爾開關(guān)的輸出電平狀態(tài)也隨之翻轉(zhuǎn).輸出端一般采用晶體管輸出，和接近開關(guān)類似有NPN、PNP、常開型、常閉型、鎖存型（雙極性）、雙信號輸出之分.霍爾開關(guān)具有無觸電、低功耗、長使用壽命、響應(yīng)頻率高等特點，內(nèi)部采用環(huán)氧樹脂封灌成一體化，所以能在各類惡劣環(huán)境下可靠的工作.霍爾開關(guān)可應(yīng)用于接近開關(guān)，壓力開關(guān)，里程表等，作為一種新型的電器配件.其內(nèi)部原理圖如圖3.1所示： 圖3.1鉆頭向工件方向快進，當(dāng)接近工件設(shè)定的距離時，霍爾開關(guān)元件開始作用，發(fā)出信號給限位開關(guān)SQ1,SQ1動作輸出信號給PLC.3.2 有關(guān)限位開關(guān)SQ3的說明限位開關(guān)SQ3用于鉆頭快速退回到原始位置時，發(fā)出信號給PLC控制鉆頭停止移動，其型號選擇及工作原理如上文限位開關(guān)SQ1.3.3 有關(guān)限位開關(guān)SQ2的說明： 限位開關(guān)SQ2用于鉆頭鉆削到預(yù)定深度時，其動作輸出信號給PLC控制鉆頭快速退回.通過步進電機驅(qū)動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動從而帶動鉆頭旋轉(zhuǎn)，設(shè)定工件需要鉆削的深度值，通過計算滾珠絲杠轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)數(shù)計算出鉆頭鉆削工件是否到達預(yù)定深度.3.4 滾珠絲杠的介紹、選擇及計算說明 1） 滾珠絲杠是將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運動的理想的產(chǎn)品。2） 滾珠絲杠由螺桿、螺母和滾珠組成。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成直線運動，這是滾珠螺絲的進一步延伸和發(fā)展，這項發(fā)展的重要意義就是將軸承從滾動動作變成滑動動作。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。3） 滾珠絲杠是工具機和精密機械上最常使用的傳動元件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成線性運動，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反覆作用力，同時兼具高精度、可逆性和高效率的特點。4）滾珠絲杠的特點：1與滑動絲杠副相比驅(qū)動力矩為1/3 由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動運動,所以能得到較高的運動效率。與過去的滑動絲杠副相比驅(qū)動力矩達到1/3以下,即達到同樣運動結(jié)果所需的動力為使用滾動絲杠副的1/3。在省電方面很有幫助。 2高精度的保證 滾珠絲杠副是用日本制造的世界最高水平的機械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面,對溫度、濕度進行了嚴格的控制，由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。 3微進給可能 滾珠絲杠副由于是利用滾珠運動,所以啟動力矩極小,不會出現(xiàn)滑動運動那樣的爬行現(xiàn)象,能保證實現(xiàn)精確的微進給。 4無側(cè)隙、剛性高 滾珠絲杠副可以加予壓,由于予壓力可使軸向間隙達到負值,進而得到較高的剛性(滾珠絲杠內(nèi)通過給滾珠加予壓力,在實際用于機械裝置等時,由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強)。 5高速進給可能 滾珠絲杠由于運動效率高、發(fā)熱小、所以可實現(xiàn)高速進給(運動)。5）滾珠絲杠的選擇滾珠絲杠的選擇包括其精度選擇、尺寸規(guī)格 (包括導(dǎo)程與公程直徑 )、支承方式等幾個方面的內(nèi)容。滾珠絲杠副的承載能力用額定動載荷或額定靜載荷來表示, 在加工中心的設(shè)計中一般按額定動載荷來確定滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格, 對細長而又承受壓縮載荷的滾珠絲杠作壓桿穩(wěn)定性核算; 對轉(zhuǎn)速高, 支承距離大的滾珠絲杠副作臨界轉(zhuǎn)速校核; 對精度要求高的滾珠絲杠作剛度校核; 對數(shù)控機床, 需核算其轉(zhuǎn)動慣量; 對全閉環(huán)系統(tǒng), 需核算其諧振頻率。1滾珠絲杠副選擇計算1.1精度選擇滾珠絲杠的精度直接影響數(shù)控機床的定位精度,在滾珠絲杠精度參數(shù)中, 其導(dǎo)程誤差對機床定位精度影響最明顯。一般在初步設(shè)計時設(shè)定絲杠的任意300mm行程變動量 V300p應(yīng)小于目標(biāo)設(shè)定位的定位精度值的 1 /31 /2, 在最后精度驗算中確定。1.2 絲杠導(dǎo)程的確定絲杠導(dǎo)程的選擇一般根據(jù)設(shè)計目標(biāo)快速進給的最高速度為 v max、伺服電機的最高轉(zhuǎn)速 nmax及電機與絲杠的傳動比 i來確定。1.3按額定動載荷初步確定滾珠絲杠規(guī)格滾珠絲杠副設(shè)計時一般按額定動載荷來確定滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格。額定動載荷是指一批相同規(guī)格的滾珠絲杠經(jīng)過運轉(zhuǎn)一百萬次后, 90%的絲杠副 (螺紋表面或滾珠)不產(chǎn)生疲勞剝傷 (點蝕)時的軸向載荷。6） 滾珠絲杠的選擇計算滾珠絲杠的選擇計算負荷包括鉆削力及運動部件的重量所引起的進給抗力.應(yīng)按鉆削時的情況計算.1. 最大動負載Q的計算查表得系數(shù)，壽命值設(shè)定使用壽命時間T=15000h，初選絲杠螺距t=4mm，得絲杠轉(zhuǎn)速所以 X向絲杠牽引力 Y向絲杠牽引力 所以最大動負荷X向 Y向 查表，取滾珠絲杠公稱直徑 ，選用滾珠絲杠螺母副 的型號為 SFK1004，其額定動載荷為390N，符合要求.2滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)計算表2 滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)名 稱符 號計算公式和結(jié)果螺紋滾道公稱直徑10mm螺距mm接觸角鋼球直徑mm螺紋滾道法面半徑mm偏心距mm螺紋升角螺桿螺桿外徑螺桿內(nèi)徑螺桿接觸直徑螺母螺母螺紋外徑螺母內(nèi)徑（外循環(huán)）3傳動效率計算式中：摩擦角；絲杠螺紋升角.4穩(wěn)定性驗算由于絲杠兩端采用止推軸承，故不需要穩(wěn)定性驗算.3.5步進電動機的選用步進電動機又稱脈沖電動機或為階躍電動機，目前，隨著電子技術(shù)，控制技術(shù)以及電動機本體的發(fā)展和變化，傳統(tǒng)的電機分類的間界面越來越模糊；步進電動機的傳動定義為：根據(jù)輸入的脈沖信號，每改變一次勵磁狀態(tài)就前進一定角落，若不改變勵磁狀態(tài)則保持一定的狀態(tài)而靜止；廣義的定義為，步進電動機是一種受電脈沖信號控制的無刷式直流電動機，也可看作是在一定頻率范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速與控制脈沖頻率同步的電動機.步進電動機的機理是基于最基本的電磁鐵作用，其原始模型起源于1830年至1860年間.在20世紀(jì)60年代后期，隨著永磁材料的發(fā)展，各種實用型的步進電動機應(yīng)運而生，半導(dǎo)體的發(fā)展使得步進電動機得到了廣泛的應(yīng)用.我國的步進電動機開始于21世紀(jì)50年代后期，其發(fā)展過程大致經(jīng)歷了四個階段：第一階段從50年代后期到60年代后期主要是高等院校和科研機構(gòu)開發(fā)并使用少量的步進電機，以多段結(jié)構(gòu)三相反應(yīng)式步進電動機為主；第二階段，70年代初期反映在步進電機的生產(chǎn)和研究發(fā)展到了一個水平；第三階段，70年代中期至80年代后期新產(chǎn)品種高性能電動機層出不窮，各種混合式步進電動機及驅(qū)動器作為產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用.步進電動機的分類：步進電機分三種：永磁式（PM），反應(yīng)式（VR）和混合式（HB）。永磁式步進一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為7.5度 或15度；反應(yīng)式步進一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。在歐美等發(fā)達國家80年代已被淘汰；混合式步進是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為 0.72度。這種步進電機的應(yīng)用最為廣泛。步進電動機的特點： 步進電機有三大部分組成：步進電動機本體，步進電動機控制器及步進電動機驅(qū)動器.其特點如下：1） 用數(shù)字信號直接進行開環(huán)控制，整個系統(tǒng)簡單廉價.2） 位移與輸入脈沖數(shù)相對應(yīng)，步距誤差不長期積累，可以組成結(jié)構(gòu)簡單又具有一定精度的開環(huán)控制系統(tǒng)，也可在要求更高組成閉環(huán)控制系統(tǒng).3） 無刷，電動機本體部件少，可靠性高.4） 抑郁啟動正反轉(zhuǎn)和變速停止，影響性好.5） 平滑性好，步距角選擇范圍大，停止時可有自鎖能力步進電機的選擇：步進電機有步距角（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，步進電機的型號便確定下來了。1. 步距角的選擇 電機的步距角取決于負載精度的要求，將負載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機軸上，每個當(dāng)量電機應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場上步進電機的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機）、0.9度/1.8度（二、四相電機）、1.5度/3度 （三相電機）等。 2. 靜力矩的選擇步進電機的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機工作的負載，而負載可分為慣性負載和摩擦負載二種。單一的慣性負載和單一的摩擦負載是不存在的。直接起動時（一般由低速）時二種負載均要考慮，加速起動時主要考慮慣性負載，恒速運行進只要考慮摩擦負載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機的機座及長度便能確定下來（幾何尺寸） 3. 電流的選擇 靜力矩一樣的電機，由于電流參數(shù)不同，其運行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機的電流（參考驅(qū)動電源、及驅(qū)動電壓）步進電機的參數(shù)：步進電機的步距角取系統(tǒng)脈沖當(dāng)量，初選步進電機步距角.步進電機啟動力矩的計算設(shè)步進電機等效負載力矩為T，負載力為P，根據(jù)能量守恒原理，電機所做的功與負載力做功有如下關(guān)系式中： 電機轉(zhuǎn)角； 移動部件的相應(yīng)位移； 機械傳動效率.若取 ，則，且，所以式中： 移動部件負載（N）；G移動部件重量（N）； 與重量方向一致的作用在移動部件上的負載力（N）； 導(dǎo)軌摩擦系數(shù)；步進電機步距角，（rad）；T電機軸負載力矩（N/cm）?。ù慊痄摑L珠導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)），為絲杠牽引力，.考慮到重力影響，Y向電機負載較大，因此取，所以若不考慮啟動時運動部件慣性的影響，則啟動力矩取安全系數(shù)為0.3，則 對于工作方式為三相六拍的三相步進電機 、步進電機的最高工作頻率查表選用45BF005-型步進電機，電機的有關(guān)參數(shù)見表3. 表3 步進電機的參數(shù)型 號主要技術(shù)數(shù)據(jù)外形尺寸步距角最大靜轉(zhuǎn)距最高空載啟動頻率()相數(shù)電壓電流外徑長度軸徑45BF005-1.519.630003272.5455843.6 蝸桿與滾珠絲杠配合普通圓柱蝸桿可分為阿基米德蝸桿(ZA蝸桿)、漸開線蝸桿(ZI蝸桿)、法向直廓蝸桿(ZN蝸桿)和錐面包絡(luò)圓柱蝸桿(ZK蝸桿)等四種.滾珠絲杠與蝸桿聯(lián)接，蝸桿一頭安裝鉆頭。取蝸桿頭數(shù)Z1=1，取滾珠絲杠直徑與蝸桿直徑比例為10：1，即滾珠絲杠每轉(zhuǎn)動1圈，蝸桿轉(zhuǎn)動10圈。蝸桿的材料與選擇如下所述：表4 常用蝸桿材料表3.7 鉆削深度計算設(shè)定工件鉆削深度為Lmm,則滾珠絲杠轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)數(shù)，由上述計算所得t=4mm.即（轉(zhuǎn)），鉆頭旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)N1=。確定滾珠絲杠轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)到達預(yù)定值時，傳感器即輸出信號給限位開關(guān)SQ2，SQ2控制步進電機的正反轉(zhuǎn)向以及轉(zhuǎn)速. 4. 調(diào)試及注意事項1）程序的檢查，調(diào)試考核和運行，先檢查線路是否連接牢固，有無遺漏線頭，檢查繼電器、中間繼電器、接觸器是否完好。給機床主軸箱、進給箱、液壓夾緊箱和導(dǎo)軌加注相應(yīng)標(biāo)號與油量的潤滑油。按機床額定的電量，安裝好相應(yīng)的電源。調(diào)試好機床主軸的正反轉(zhuǎn)，檢查機床的各開關(guān)按鈕與功能是否正常。檢查繼電器、中間繼電器、接觸器是否完好。2） 注意事項外部負載的額定電壓 的繼電器輸出模塊和雙向晶閘管輸出模塊只能驅(qū)動額定電壓 AC220V 的負載，如果系統(tǒng)原來的交流接觸器的線圈是 380V 的應(yīng)將線圈換成 220V 的 繼電器輸出模塊不能直接驅(qū)動DC220V的負載。開機前先轉(zhuǎn)動主軸，檢查機床各檔位是否掛好，機床開機變換檔位時，必須停機操作，否則會打壞齒輪。工作中不準(zhǔn)用反車的方法來制動主軸回轉(zhuǎn)，用鉆頭鉆孔時，不準(zhǔn)用杠桿轉(zhuǎn)動手輪進刀。搖臂作快速移動時，須在離極限位置前50100毫米處停止快速移動，防止碰撞。不得戴手套操作機床3）加工過程示例：比如需要加工一發(fā)動機箱體，端面箱蓋用螺紋與箱體連接。第一道工序為鉆光孔，深度L為20mm，有上式計算公式得=50（轉(zhuǎn)）。過程如下：將工件放在工作臺上，按下起動開關(guān)SB1，鉆頭旋轉(zhuǎn)，同時夾緊裝置動作將箱體夾緊，延時10s后，噴油控制繼電器KM2得電，噴油電磁閥YV閉合冷卻液流出，同時快進接觸器KM2啟動，鉆頭向箱體快進，到達距離箱體