2022年进给运动驱动系统课程设计方案说明书.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 课 程 设 计 与 综 合 训 练 说 明 书课程设计：进给运动驱动系统设计综合训练：数控第三象限直线插补 PLC 设计和插补加工学院名称：专 业：班 级：姓 名：指导老师姓名：2022 年 12 月I / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 课程设计与综合训练任务书题 目设计题目：进给运动驱动系统设计 训练题目：连接电路和机床进给电机驱动器实现数控 PLC三菱插补程序设计与第三象限直线插补加工主 要 设 计 参 数 及 要 求主要设计参数：走刀长度：50mm

2、X 丝杠导程：4mm Z 丝杠导程：6mm 脉冲当量：10 步距角：1.5 最大进给速度：60r/min 等效惯量：700空启动时间：120ms X 向拖板质量：100N Z 向拖板质量：300N 主切削力 Fz：1500N 吃刀抗力 Fy：1200N 走刀抗力 Fx：800N 设计要求： 挑选电机型号、绘出接口电路、编制程序,使其能进行两方向伺服驱 动加工出所需要的零件课程设计内容及工作量两周）：1）依据给定任务参数挑选传动比、步进电机型号,设计并绘制伺服传动系 统；设 计 内 容 及 工 作 量主 要 参 考 文 献2）使用绘图工具绘制微掌握器接线图一张；3）编制插补程序；综合训练内容及工

3、作量两周）：1）利用设备及元气件制作微掌握器及其接口掌握电路；2）调试所编制插补程序；3）课程设计综合训练说明书1份：60008000字；1. PLC编程掌握方面的参考书；2步进电机驱动方面的参考书；3绘图方面的参考书；II / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 课程设计题目：进给运动驱动系统设计综合训练题目 ：数控第三象限直线插补 PLC 设计和插补加工摘 要： 机械电子工程专业的课程设计,是对前阶段机电课程教案的一次设计性的训练过程,其后二周的综合训练就是将课程设计的设计成果进行物化的过程；第一,依据指导

4、老师给定的设计参数 进电机,运算传动机构相关参数；然后,画出基于三菱, 挑选系统所用步 PLC 的步进掌握系统接线图,设计第三象限直线插补 PLC 程序,其次,将三菱 PLC、步进电机驱动器和步进电机依据接线图要求完成接线；最终在 GX-Developer 中进行程序调试,模拟达到第三象限直线插补加工轨迹要求；关键词： 第三象限插补 ,plc 程序 , 步进电机3 / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目 录第一章 进给运动驱动系统设计 5 1.1 系统方案设计 5 1.2 传动比运算和步进电机的挑选 7 1

5、.3 齿轮的设计 13 1.4 丝杠的挑选 22其次章 连接电路和机床进给电机驱动器实现第三象限直线 PLC插补 程序设计和插补加工 28 2.1 PLC掌握步进电机时电器接线图设计 29 2.2 数控插补 PLC程序设计 30 2.2.1逐点比较法直线插补实例 30 2.2.2PLC硬件组态及程序设计及调试 31 参考文献 404 / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第一章进给运动驱动系统设计系统总体设计特别重要,是对一部机器的总体布局和全局的支配；总体设计是否合 理将对后面几步的设计产生重大影响,也将影

6、响机器的尺寸大小、性能、功能和设计质 量；所以,在总体设计时应多花时间、考虑清晰,以削减返工现象；当伺服系统的负载不大、精度要求不高时,可采纳开环掌握；一般来讲,开环伺服 系统的稳固性不成问题,设计时主要考虑精度方面的要求,通过合理的结构参数设计,使系统具有良好的动态响应性能；1.1 系统方案设计 在机电一体化产品中,典型的开环掌握位置伺服系统是简易数控机床本试验室自 制数控平台）及X-Y 数控工作台等,其结构原理如图1-1所示；各种开环伺服系统在结 构原理上大同小异,其方案设计实质上就是在图1-1的基础上挑选和确定各构成环节的 详细实现方案；运算接功执机械机械机或口放行传动执行PLC 电电元

7、机构机构路路件图 1-1 开环伺服系统结构原理框图5 / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1、执行元件的挑选 挑选执行元件时应综合考虑负载才能、调速范畴、运行精度、可控性、牢靠性及体 积、成本等多方面要求；开环系统中可采纳步进电机、电液脉冲马达等作为执行元件,其中步进电机应用最为广泛,一般情形下优先选用步进电机,当其负载才能不够时,再 考虑选用电液脉冲马达等；2、传动机构方案的挑选 传动机构实质上是执行元件与执行机构以输出旋转运动和转矩为主,而执行机构 就多为直线运动；用于将旋转运动转换为直线运动的传动机构

8、主要有齿轮齿条和丝杠螺 母等；前者可获得较大的传动比和较高的传动效率,所能传递的力也较大,但高精度的 齿轮齿条制造困难,且为排除传动间隙而结构复杂,后者因结构简洁、制造简洁而广泛 使用；在步进电机与丝杠之间运动的传递有多种方式,可将步进电机与丝杠通过联轴器 直接连接,其优点是结构简洁,可获得较高的速度,但对步进电机的负载才能要求较 高；仍可以通过减速器连接丝杠,通过减速比的挑选配凑脉冲当量、扭矩和惯量；当电 动机与丝杠中心距较大时,可采纳同步齿形带传动；3、执行机构方案的挑选 执行机构是伺服系统中的被控对象,是实现实际操作的机构,应依据详细操作对 象及其特点来挑选和设计；一般来讲,执行机构中都

9、包含有导向机构,执行机构的挑选 主要是导向机构的挑选；4、掌握系统方案的挑选 掌握系统方案的挑选包括微掌握器、步进电机掌握方式、驱动电路等的挑选；常用 的微掌握器有单片机、PLC、微机插卡、微机并行口、串行口和下位机等,其中单片机6 / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 由于在体积、成本、牢靠性和掌握指令功能等很多方面的优越性,在伺服系统中得到广 泛的应用；步进电机掌握方式有硬件环行安排器掌握和软件环行安排器掌握之分,对多 相电机仍有X 相单 X 拍、X 相 2*X拍、X 相双 X 拍和细分驱动等掌握方式,如

10、三相步 进电机有 3相单 3拍、3相 6拍、3相双 3拍和细分驱动等掌握方式,对于掌握电路有单 一电压掌握、高低压掌握、恒流斩波掌握、细分掌握等电路；5、本次课程设计和综合训练方案的挑选 执行元件选用功率步进电机,传动方案挑选带有降速齿轮箱的丝杠螺母传动机 构,执行机构选用拖板导轨；掌握系统中微掌握器采纳微机并行口,步进电机掌握方式 采纳带有硬件环行安排器的现有步进电机驱动器,在共地的情形下,给该驱动器供应一 路进给脉冲、另一路高低）电平方向掌握电位即可,另一路使能信号；1.2 传动比运算和步进电机的挑选 一X 轴纵向）：1. 减速器传动比运算其中：表示步进电机步距角 p ：表示丝杠导程：表示

11、脉冲当量2. 步进电机所需力矩运算 挑选步进电机应依据电机额定输出转矩 T 电机所需的最大转矩 的原就,第一运算电机所需的负载转矩；作用在步进电机轴上的总负载转矩T可按下面简化公式运算：7 / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 式中：为启动加速引起的惯性力矩,为拖板重力和拖板上其它折算到电机轴上的当量摩擦力矩,为加工负载折算到电机轴上的负载力矩,为因丝杠预紧引起的力折算到电机轴上的附加摩擦转矩；为电机转动惯量；为折算到电机轴上的等效转动惯量；为启动时的角加速度；有参数知；由空载启动时间和最大进给速度运算得到；

12、p：为丝杠导程；：为拖板重力和主切削力引起丝杠上的摩擦力,拖板重量由参数给定,在运算纵向力时挑选纵向电机）,拖板重量为两个拖板的重量之和,在运算 横向力 挑选横向电机）时,为小拖板重量,刚与刚的摩擦系数可查资料,一般为 0.050.2；：在挑选横向电机时,为工作台上的最大横向载荷,通过给定吃刀抗力 得到；在 挑选纵向电机时,为工作台上的最大纵向载荷,通过给定吃刀抗力 得到；：为丝杠螺母副的预紧力,设取 的 1/31/5；：为伺服进给系统的总效率,取为0.8；取 0.8 取 0.05 ：为减速器传动比；8 / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 37 页精选学习资料 -

13、 - - - - - - - - 一般启动是为空载,于是空载启动时电机轴上的总负载转矩为：在最大外载荷下工作时,电动机轴上的总负载转矩为：运算出的总负载转矩依据驱动方式,挑选电机时仍需除以一系数,设为X相 2*X拍驱动方式,就总负载转矩取为：T取依据求出的负载转矩,和给定的步距角,上网查询步进电机型号；图 1-2 步进电机形状及技术特点9 / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 1-3 矩频特性曲线图 1-4 形状尺寸二同理 Z轴横向）：取 0.8 取 0.05 10 / 37 名师归纳总结 - - - -

14、 - - -第 10 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一般启动是为空载,于是空载启动时电机轴上的总负载转矩为：在最大外载荷下工作时,电动机轴上的总负载转矩为：运算出的总负载转矩依据驱动方式,挑选电机时仍需除以一系数,设为X相 2*X拍驱动 方式,就总负载转矩取为：T取 依据求出的负载转矩,和给定的步距角,上网查询步进电机型号；11 / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 1-5 步进电机形状及技术特点图 1-6 矩频特性曲线图 1-7 形状尺寸12 / 37 名师归纳总结

15、 - - - - - - -第 12 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 1-8 13齿轮的设计 一X方向的齿轮传动件设计运算：1.选精度等级、材料及齿数 1） 材料及热处理；挑选小齿轮材料为 40Cr调质）,硬度为 280HBS,大齿轮材料为 45钢调质）,硬,二者材料硬度差为40HBS 度为 240HBS 2） 精度等级选用7 级精度；3） 试选小齿轮齿数z120,大齿轮齿数 z235的；传动比为 1.67. 2.按齿面接触强度设计 按公式运算,即dt2.32a）确定公式内的各运算数值（4）试选1.3 （4）由机械设计书表107选取尺宽系数 d1 （4）由

16、机械设计书表106查得材料的弹性影响系数189.8Mpa （4）由机械设计书图 1021d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲惫强度极限 Hlim113 / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 600MPa；大齿轮的解除疲惫强度极限 Hlim2550MPa（4）由公式运算应力循环次数6）由机械设计书图1019查得接触疲惫寿命系数0.90；0.95 7）运算接触疲惫许用应力取失效概率为 1,安全系数 S1,由式1012）得 H10.90 600MPa540MPa H20.95 550MPa522.5MPa b）运算试算

17、小齿轮分度圆直径d1t d1t= =23.9mm 运算圆周速度v=1.88m/s 运算齿宽 b 及模数b= d1t=1 23.9mm=23.9mm =1.195 h=2.25=2.25 1.195mm=2.69mm 14 / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - b/h=23.9/2.69=8.88 运算载荷系数K 已知载荷平稳,所以取KA=1；依据 v=1.88m/s,7级精度,由机械设计书图108查得动载系数 =1.07；直齿轮由机械设计书表103 查得 = =1；由机械设计书表 104 用插值法查得 7

18、级精度,小齿轮相对支承非对称布置时,=1.413；由 b/h=8.88,=1.413由书表 1013查得=1.35 故载荷系数： K=KA =1 1.07 1 1.413=1.51191 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式1010a）得 d1=mm=25.13mm 运算模数 m m =mm=1.26 3.按齿根弯曲强度设计由式确定运算参数1）运算载荷系数15 / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - K= KA =1 1.07 1 1.35=1.4445 2）由图 10-20c查得小齿轮的弯曲疲惫强度极

19、限 F1=500Mpa,查得大齿轮的弯曲疲惫强度极限 F2=380MPa3）由图 10-18取弯曲疲惫强度寿命系数=0.85,=0.88 4）查取齿型系数由表 105 查得 Yfa1=2.80；Yfa2=2.45 5）查取应力校正系数由表 105查得 Ysa1=1.55；Ysa2=1.65 运算大、小齿轮的 并加以比较=大齿轮的数值大；8设计运算mn对比运算结果,有齿面接触疲惫强度运算的模数 m大于由齿根弯曲疲惫强度运算的模数,由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所打算的承载才能,而齿面接触疲惫强16 / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 37 页精选学习资料

20、- - - - - - - - - 度所打算的承载才能,仅与齿轮直径有关,可取由弯曲强度算得模数0.79 并就近圆整 为标准值 m=0.8mm,按接触强度算得的分度圆直径d1=15.13mm,算出小齿轮齿数大齿轮齿数4.几何尺寸运算 1）运算中心距a =33.2mm 2）运算大、小齿轮的分度圆直径 d1 =24.8mm d2 =41.6mm 3）运算齿轮宽度 b= d1 b=24.8mm B2=24.8mm,B1=29.8mm Z方向的齿轮传动件设计运算：1.选精度等级、材料及齿数 4） 材料及热处理；挑选小齿轮材料为 40Cr调质）,硬度为 280HBS,大齿轮材料为 45钢调质）,硬 度为

21、 240HBS,二者材料硬度差为40HBS 5） 精度等级选用7 级精度；6） 试选小齿轮齿数z120,大齿轮齿数 z250的；传动比为 2.5. 17 / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.按齿面接触强度设计按公式运算,即dt2.32a）确定公式内的各运算数值（4）试选1.3 （4）由机械设计书表107选取尺宽系数 d1 （4）由机械设计书表106查得材料的弹性影响系数189.8Mpa （4）由机械设计书图 1021d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲惫强度极限 Hlim1600MPa；大齿轮的解除疲惫强度

22、极限 Hlim2550MPa（4）由公式运算应力循环次数6）由机械设计书图1019查得接触疲惫寿命系数0.90；0.95 7）运算接触疲惫许用应力 取失效概率为 1,安全系数 S1,由式1012）得 H10.90 600MPa540MPa H20.95 550MPa522.5MPa b）运算 试算小齿轮分度圆直径d1t 18 / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - d1t= =22.89mm 运算圆周速度v=1.8m/s 运算齿宽 b 及模数b= dd1t=1 22.89mm=22.89mm =1.1445

23、h=2.25=2.25 1.1445mm=2.58mm b/h=22.89/2.58=8.87 运算载荷系数K 已知载荷平稳,所以取KA=1；依据 v=1.8m/s,7级精度,由机械设计书图108 查得动载系数 =1.07；直齿轮由机械设计书表103 查得 = =1；由机械设计书表 104 用插值法查得 7 级精度,小齿轮相对支承非对称布置时,=1.413；由 b/h=8.87,=1.413由书表 1013查得=1.35 故载荷系数： K=KA =1 1.07 1 1.413=1.51191 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式1010a）得19 / 37 名师归纳总结 - - - -

24、- - -第 19 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - d1=mm=24.07mm 运算模数 m m =mm=1.2 3.按齿根弯曲强度设计由式 确定运算参数 1）运算载荷系数 K= KA =1 1.07 1 1.35=1.4445 2）由图 10-20c查得小齿轮的弯曲疲惫强度极限 F1=500Mpa,查得大齿轮的弯曲疲惫 强度极限 F2=380MPa3）由图 10-18取弯曲疲惫强度寿命系数=0.85,=0.88 4）查取齿型系数 由表 105 查得 Yfa1=2.80；Yfa2=2.32 5）查取应力校正系数 由表 105查得 Ysa1=1.55；Ysa2=

25、1.70 运算大、小齿轮的 并加以比较20 / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - =大齿轮的数值大；8设计运算mn对比运算结果,有齿面接触疲惫强度运算的模数 m大于由齿根弯曲疲惫强度运算的模数,由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所打算的承载才能,而齿面接触疲惫强度所打算的承载才能,仅与齿轮直径有关,可取由弯曲强度算得模数0.78 并就近圆整为标准值 m=0.8mm,按接触强度算得的分度圆直径d1=24.07mm,算出小齿轮齿数大齿轮齿数4.几何尺寸运算1）运算中心距a =42mm 2）运算大、小齿轮的分

26、度圆直径d1 =24mm d2 =60mm 3）运算齿轮宽度 b= dd1 b=24mm 21 / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - B2=24mm,B1=29mm 14丝杠的挑选一设计 X方向的滚珠丝杠螺母机构：1、X方向丝杠受力分析：X、Z 方向的工作台滑板及其组件重量W 1、W 2）以及 Z 方向的轴向工作载荷 主要由导轨承担,而X方向丝杠主要承担 X方向的轴向力 F ；X方向丝杠所受的总轴向力F由两部分组成：一是刀具所受的 X 方向轴向工作载荷；二是工作台滑板及其组件重量W 1、W 2）和 Z方向的

27、轴向载荷在导轨上产生的合成摩擦力 两部分组成：F式中 F丝杠所受的总轴向力 N ；导轨与工作台滑板之间的摩擦力 N ；X方向的轴向工作载荷 N ；Y方向轴向工作载荷 N ； 导轨与工作台滑板之间的摩擦系数,由于导轨与工作台滑板处于边界润滑状 态脂润滑或油润滑）,可取 0.050.2 ；W 1X方向工作台滑板及其组件重量 N；W 2y 方向工作台滑板及组件重量 N ；将有关参数代入上述公式可得X方向丝杠所受的总轴向力F为：2、丝杠设计运算及挑选22 / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 当滚珠丝杠副承担轴向载

28、荷时,滚珠和滚道型面间便会产生接触应力；对滚道型 面上某一点而言,其应力状态是交变应力；这种交变接触应力作用下,经过肯定的应力 循环次数后,就要使滚珠和滚道型面产生疲惫点蚀现象,随着麻点的扩大滚珠丝杠副就 会显现振动和噪音,而使它失效,这是滚珠丝杠副的主要破坏形式；在设计滚珠丝杠副 时,必需保证在肯定的轴向工作载荷下,在回转一百万转时,在它的滚道上由于受滚道 的压力而不至于显现点蚀现象,此时所能承担的轴向载荷,称为这种滚珠丝杠副的最大 基本）额定动载荷Ca；设计在较高速度下长时间工作的滚珠丝杠副时,因疲惫点蚀是其主要的破坏形 式,故应按疲惫寿命选用,并采纳与 滚动轴承同样的运算方法,第一从工作

29、载荷F推算最大 动载荷 Ca,由机械设计可知或式中 Ca最大基本）额定动载荷N）,其值查附表 5 运算额定动载荷F丝杠所受总的轴向工作载荷N）L10基本额定寿命以一百万转为一个单位）L预期使用寿命以一百万转为一个单位）1）、按额定静载荷挑选：按 2）、按疲惫寿命挑选F 的原就挑选丝杠：d016mm 23 / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - =60 n T/100000060 894.2 15000/1000000=804.8硬度系数）由 2 表取1.0,运转系数）由表3取 1.2,T 使用寿命由表4取为

30、15000h 由已知条件、3,查滚珠丝杠副的表 5,依据导程 L04mm和的原就,并参考同类型设备的实际情形,得出设计选用：外循环滚珠丝杠,公称直径d025,3.5 圈 1 列,Ca=9700N,钢球直径 Dwd b）=2.381mm, =2 55 ,精度等级为E,基本导程极限偏差为 6 m,丝杠大径表面粗糙度为Ra0.8 ；由上述运算可知,应选d025、基本导程 L04mm长度为 150mm 的滚珠丝杠；二设计 Z方向的滚珠丝杠螺母机构：1、Z方向丝杠受力分析：X、Z 方向的工作台滑板及其组件重量W 1、W 2）以及 X 方向的轴向工作载荷 主要由导轨承担,而Z 方向丝杠主要承担 Z方向的轴

31、向力 F ；Z 方向丝杠所受的总轴向力F由两部分组成：一是刀具所受的 Z 方向轴向工作载荷；二是工作台滑板及其组件重量W 1、W 2）和 X方向的轴向载荷在导轨上产生的合成摩擦力 两部分组成：F式中 F丝杠所受的总轴向力 N ；24 / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 导轨与工作台滑板之间的摩擦力 N ；X方向的轴向工作载荷 N ；Y方向轴向工作载荷 N ； 导轨与工作台滑板之间的摩擦系数,由于导轨与工作台滑板处于边界润滑状 态脂润滑或油润滑）,可取 0.050.2 ； W1X方向工作台滑板及其组件重量

32、N； W 2y 方向工作台滑板及组件重量 N ；将有关参数代入上述公式可得X方向丝杠所受的总轴向力F为：2、丝杠设计运算及挑选 当滚珠丝杠副承担轴向载荷时,滚珠和滚道型面间便会产生接触应力；对滚道型 面上某一点而言,其应力状态是交变应力；这种交变接触应力作用下,经过肯定的应力 循环次数后,就要使滚珠和滚道型面产生疲惫点蚀现象,随着麻点的扩大滚珠丝杠副就 会显现振动和噪音,而使它失效,这是滚珠丝杠副的主要破坏形式；在设计滚珠丝杠副 时,必需保证在肯定的轴向工作载荷下,在回转一百万转时,在它的滚道上由于受滚道 的压力而不至于显现点蚀现象,此时所能承担的轴向载荷,称为这种滚珠丝杠副的最大 基本）额定

33、动载荷Ca；设计在较高速度下长时间工作的滚珠丝杠副时,因疲惫点蚀是其主要的破坏形 式,故应按疲惫寿命选用,并采纳与 滚动轴承同样的运算方法,第一从工作载荷F推算最大 动载荷 Ca,由机械设计可知25 / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 或式中 Ca最大基本）额定动载荷N）,其值查附表 5 运算额定动载荷F丝杠所受总的轴向工作载荷N）L10基本额定寿命以一百万转为一个单位）L预期使用寿命以一百万转为一个单位）1）、按额定静载荷挑选：按 2）、按疲惫寿命挑选F 的原就挑选丝杠：d016mm =60 n T/1

34、00000060 600 15000/1000000=540硬度系数）由 2 表取1.0,运转系数）由表3取 1.2,T 使用寿命由表4取为 15000h 由已知条件、3,查滚珠丝杠副的表 5,依据导程 L06mm和的原就,并参考同类型设备的实际情形,得出设计选用：外循环滚珠丝杠,公称直径d020,2.5 圈 1 列,Ca=13100N,钢球直径 Dwd b）=3.969mm, =5 24 ,精度等级为E,基本导程极限偏差为 6 m,丝杠大径表面粗糙度为Ra0.8 ；由上述运算可知,应选d020、基本导程 L06mm长度为 150mm 的滚珠丝杠；26 / 37 名师归纳总结 - - - -

35、- - -第 26 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其次章 连接电路和机床进给电机驱动器实现第三象限直线插补加工图 2-1 为开环机电伺服系统微掌握器信号流淌原理框图；开环系统是最简洁的 进给系统,这种系统的伺服驱动装置主要是步进电机、电液脉冲马达等；由数 控系统送出的进给指令脉冲,经驱动电路掌握和功率放大后,驱动步进电机转 动,通过齿轮副与滚珠丝杠螺母副驱动执行部件；这种系统不需要对实际位移 和速度进行测量,更无需将所测得的实际位置和速度反馈到系统的输入端,于 输入的指令位置和速度进行比较,故称之为开环系统；系统的位移精度主要决 定于步进电机的角位移精度、齿

36、轮丝杠等传动元件的导程或节距精度以及系统 0.02 的摩擦阻尼特性；此类系统的位移精度较低,其定位精度一般可达mm；假如实行螺距误差补偿和传动间隙补偿等措施,定位精度可提高到0. 0l mm；此外,由于步进电机性能的限制,开环进给系统的进给速度也受到限制,在脉冲当量为0.0lmm 时,一般不超过5mmin；开环进给系统的结构较简洁,调试、修理、使用都很便利,工作牢靠,成本低廉；在一般要求精度不 太高的机床上曾得到广泛应用；图 2-1 一个方向开环掌握示意图 2.1 PLC掌握步进电机时电器接线图设计27 / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页,共 37 页精选学习资料

37、- - - - - - - - - 图形接线图：2.2 三菱PLC掌握插补程序设计221 逐点比较法直线插补依据已学的学问可知,偏差运算是逐点比较法关键的一步,下面以第三象28 / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 28 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 限直线导出偏差的运算公式；P如下列图,假定直线 OA的起点为坐标原点,终点A的坐标为,为加工点,如 P点正好处于 OA的直线上那么下式成立；即；图2-3第三相限直线插补示意图如任意点P 在直线OA的上方严格地说在直线OA与y轴所成的夹角区域内）,那么有下述关系成立：；即如任意点P 在直线OA的下

38、方严格地说在直线OA与x轴所成的夹角区域内）,那么有下述关系成立；亦即29 / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 29 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 由此可以得偏差判别函数 为当时,点 P落在直线上点向 x 方向前进一步,到达新当时,点 P落在直线上方；当时,点 P落在直线下方；如时,就向+x轴发一个脉冲,刀具从加工点 P,因此新加工点P）的偏差值为：2-1）假如在某一时刻,加工点Pxi,yi ）的,就向 y 轴发出一个进给脉冲,刀具从这一点向y 方向前进一步,新加工点P,）的偏差值为：即 2-2）依据 5-1 和 5-2可以看出,新加工点的

39、偏差完全可以用前一加工点的偏差递推出来；综上所述,逐点比较的直线插补过程为每走一步要进行以下四个步骤,即判别、进 给、运算、比较；（2）判别；依据偏差值确定刀具的位置是在直线的上方或线上）,仍是在直线的 下方；（3）进给；依据判别的结果,打算掌握哪个坐标x或 y）移动一步；30 / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 30 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - （4）运算；运算刀具移动后的新偏差,供应应下一个判别依据；依据式2-1）及式2-2）来算新加工点的偏差,使运算大大简化,但是每一新加工点的偏差是由前一点偏差推算出来的,并且始终推算下去,这样就要知道开头加工时的那一点的偏差是多少；当开头加工时,我们是以人工方式将刀具移到 加工起点,既所谓的“ 对刀” ,这一点当然没有偏差,所以开头加工点的；（5）比较；在运算运算偏差的同时,仍要进行一次终点比较,以确定是否到达终 点；如已经到达,就不要再进行运算,并发出停机或转换新程序的信号；逐点比较法第三象限插补程序流程图如下：起 始初始化YyeFE0 .Ne-x 向走一步E1-y 向走一步FFFFxN E 0 .Y 终止31 / 37 名