电液束特种加工机床设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 电液束特种加工机床设计 摘要 电液束特种加工机床具备射流机械加工与电解加工功能，主要是针对复杂异型零件的加工质量偏低的问题，采用电液束特种加工技术提高加工精度与加工效率。题中叙述了电液束加工技术的工艺特点，介绍了该技术国内外研究和发展的情况。本文主要设计内容包括三维工作台的设计，电液束喷头及喷嘴结构的设计。 关键词 ： 电液束加工；三维工作台；电液束喷头；喷嘴 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ of of of at of of of of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 目录 摘要 . . 1 绪论 . 1 . 1 . 3 . 3 . 3 . 5 2 电液束特种加工机床设计总方案设计 . 6 能设计 . 6 . 6 能设计 . 8 3 机械系统的设计 . 9 冲当量的选择 . 9 动比的选定 . 9 作台）总体尺寸 . 9 珠丝杆的选型和校核 . 9 . 9 向滚珠丝杠的选型和校核 . 10 向滚珠丝杠的选型和校核 . 13 轨的设计与选型 . 15 . 17 向步进电机的选用 . 17 向步进电机的选用 . 18 . 20 . 20 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ . 21 4 其它部件的设计 . 23 . 23 . 24 . 24 . 26 5 结论 . 27 参考文献 . 28 致谢 . 30 毕业设计（论文）知识产权声明 . 31 毕业设计（论文）独创性声明 . 32 附录 . 33 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 主要符号表 p 脉冲当量 i 传动比 b 步距角 丝杠导程 当量载荷 传动效率 摩擦角 f 滚动摩擦系数 1 拉压变形量 2 接触变形量 丝杠的总变形量 E 丝杠材料弹性模量 I 截面惯性矩 附加摩擦转矩 滚珠丝杠预紧力 T 许用转矩 轴承径向力 轴承轴向力 轴承额定静载荷 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 1 绪论 电液束加工是将具有一定压力的电解液通过阴极（阴极设计成阴极丝，并且接直流高压脉冲电源负极），经绝缘喷嘴形成一束射流喷向工件，工件接直流高压脉冲电源正极，同时在工件和阴极之间施加高电压，使工件上被电解液喷射的材料部分产生阳极溶解去除而进行的加工方法，如图 图 电液束加工示意图 电液束加工小孔时 , 被加工件接正极 , 在呈收敛形状的绝缘玻璃管喷嘴中有一金属丝或金属管接负极 , 在正、负极间加 100 1 000 V 高压直流电 , 小流量耐酸高压泵将净化了的电解质溶液压入导电密封头进入玻璃管电极中 ,高速通过高压电场射向加工工件的待加工部位 , 进行切削加工。电液束加工过程中 , 高速流动的电解质溶液经过高压直流电的作用 , 在电极和工件间产生辉光现象。目前电液束特种加工方法的机理还不十分清楚 , 但可以肯定 , 加工中既有阳极金属溶解的过程 , 也有化学加工的作用。电液束小孔加工技术主要应用于航空发动机高温涡轮叶片深小孔、孔轴线与表面夹角很小的斜孔和群孔加工 , 尤其是特殊位置孔的加工。电液束加工的孔径一般为 1.3 国外报道可加工最小孔径为 加工精度为 , 加工斜面时小孔轴心线与表面夹角最小为 10度 。电液束特种加工的特点如下 （ 1）电液束加工方法可达性好。它可以实现其他方法不能实现或难以实买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 特殊角度的小孔加工。目前由于航空发动机新结构的要求，出现了许多难以加工的斜孔、深小孔和特殊位置孔，如涡轮叶片的干涉孔、尾缘深小孔及主通道之间的横向连通孔。这些孔用激光和电子束方法无法加工，特别是某些新出现的孔轴心线与表面轴夹角为 100的腮孔，即使用电火花加工也不得不改变原设计要求。 （ 2）可实现无 再铸层、无微裂纹的小孔加工。电液束加工主要是电化学阳极溶解的过程，是冷态加工法，而激光、电子束、电火花加工是使金属熔化去除金属的热物理加工过程，因而会产生再铸层和微裂纹。无再铸层、无微裂纹的小孔可提高航空发动机零件抗疲劳强度，对延长发动机叶片使用寿命有重要意义，使其工作更可靠、更安全。因此电液束小孔加工方法为长寿发动机叶片加工提供了良好的工艺手段。 （ 3）用电液束加工的孔进出口光滑，无毛刺，加工表面粗糙度值低，因而气动性能好，可省去激光打孔后去毛刺和再铸层的精整加工工序，其出口光滑是其他加工方法难以达到的。 （ 4）与传统电解加工工艺相比可以加工更小的孔，用金属管型电极进行孔加工时，由于电极尺寸的限制，加工直径小于 深小孔很困难。用电液束送进法加工的小孔直径可达 用不送进法可加工出直径 （ 5）电液束加工是无应力切削方法，因此可实现对薄壁零件的切割。 电液束加工循环过程见图 图表示钻一个孔的全过程（从左到右），其过程为程序控制。 图 液束加工控制程序 程序 1：电极喷嘴快速接近零件，达到设定距离时由快速进给转到工作进给。 程序 2：更换速度的同时 ，接通高压电源，开始产生“辉光放电”，切削作用开始。 程序 3：在加工过程中，加工参数的选择应符合电液束加工去除金属的速度与预定切削进给速度准确相等的原则，“切削作用”一直持续把工件穿透为止。 程序 4：当传感器感应穿透信号时，停止送进，与此同时接通另一只时间继电器。 程序 5：时间继电器用来确定停止送进以后电源仍然接通的时间。在这段停驻时间内，继续把出口处呈锥形的那部分金属加工掉，以获得在全长上不带锥度的直孔。 程序 6：停驻时间结束，切断电源，玻璃管电极快速退回。如果需要，将玻璃管喷嘴移动到下一 个孔的使动工作位置。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 电液束加工电压、电流时间变化的特性曲线见图 工开始时，随着喷嘴向工件进给，加工电流增大，达到预定的某一间隙时，电压增加到全值。当进给速度与溶解速度相等时，加工稳定进行，电流趋向于一恒定值。当孔开始穿透时电流即随之下降，此时传感器发出指令进行停驻加工。延时装置开始延长加工时间，直到加工完毕，这样，即可获得满意的直孔。 从图中还可看出，在加工过程中如果玻璃管破裂，电流会突然上升，高频自动检测装置检出并发出信号，停止加工，以防止零件报废。 图 流特性 国外技术先进国家研究、应用该技术已近 40年，解决了新研究机制中的许多难题。如美国手选用于加工 79发动机的加力喷油杆的喷油孔。英国 15国用该法加工 电射流法加工叶片干涉孔。他们都生产了专用机床，并用于生产中。 1991年，电液束加工工艺被列入 这些国家对电液束加工工艺技术不断的进行研究，取得了不错的成绩。美国为加工高精度玻璃管电极制造了玻璃管拉伸仪。英国研制了防止玻璃管破裂的自动检查装置，同时还研制了确保加工孔与叶片核心通道位置准确的检测和控制的闭环系统。 过去我国在电射流加工研究方面尚属空白，北京航空工艺研究所在航空发动机零件小孔加工方面有许多特种加工工艺方法，并在应用中不断发展，在新机研制生产中解决了不少关键的问题。在无再铸层深小孔加工方面， 20世纪 70年代初，用金属型管电极加工了某机主通道深径比为 100:1的各种异型深小孔，该法加工 00:1。并对电射流小孔加工技术进行了初步探讨。 20世纪 80买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 年代，用金属管形电极打孔法为美国 20世纪 90年代初新机叶片出现了如图 向椭圆连通孔结构。为满足新机结构的需要和发动机延寿，减少与国外先进技术国家的工艺技术差距，对电液束工艺展开了试验研究，研制了 1000V， 50究制造了各种玻璃管电极。对各种金属材料和高温合金材料定向结晶及单 晶材料进行电液束加工工艺试验，进行了电液束各种加工液的选择试验。对电液束加工小孔孔径与加工电参数电压、电流；加工溶液成份、浓度、温度、流体压力和流量等参数；进给速度；玻璃管电极尺寸及玻璃管电极内的金属形状和相对位置尺寸的影响规律进行了研究，并进行了电液束无应力切割薄板试验，尤其是对新机出现的干涉孔和横向椭圆连通孔加工方案、电极结构、尺寸、加工参数进行了研究，经过上述试验：加工出了孔的轴心线与加工表面成 80夹角的斜孔；在新机高温叶片上加工出了孔轴心线与叶身表面夹角很小的叶片干涉孔，达到了新机设计要求；在加工主 通道之间横向连通孔研究方面我们不仅加工出了国外资料报导的圆形横向连通孔，还用圆形电极加工出了新机叶片主通道横向椭圆连通孔。用电液束加工最小孔径为 加工表面进口光滑、无毛刺、粗糙度在 加工出深径比 150:1深小孔，加工表面无再铸层和无微裂纹、无晶间腐蚀，从而结束了我国没有电液束小孔加工工艺的局面。目前我们已研制出了带有直流、脉冲两用电源的 用机拉法制造玻璃管电极，确保电极加工尺寸，在电极研制中应用了先进技术，研制了具有我国特点的组 合电极，该电极具有易制造、精度高、刚性强、流阻小、流量大、加工速度快等优点。并为新机制造了专用电极，研制了排孔电极。用排孔电极进行多孔加工工艺的研究，在研究中解决了在叶片不同异型截面上同时加工大尺寸梯度孔加工的技术难题，使加工效率大大提高，改革了工艺，打破了常规，使用了比国外低的电压和压力进行叶片加工，使加工更安全。现在我们用我国自行研制的电液束加工工艺已加工出无再铸层、无微裂纹、无热影响区的优质全型叶片，该叶片气膜冷却孔进出口光滑，气动性能好。现应用电液束加工优质小孔的叶片已通过装机试车。目前电液束课题研 究已通过部级鉴定。电液束在工艺方面达到国际先进水平，电极研制技术达到国际领先水平。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 图 航空发动机叶片中的横向连通孔及干涉孔 电液束特种加工机床具备射流机械加工与电解加工功能，是一种机械加工与电解加工的复合加工方式，具有加工精度高等优点。因此，需要设计一套加工装置。主要包含如下内容 （ 1）三维数控工作台的设计； （ 2）电液束喷嘴的设计 （ 3）电液束喷头的设计； （ 4）导轨防护罩的选型； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 2 电液束特种加工机床设计总方案设计 功能设计 ,即在调研分析，确定了 所设计机床的工作参数（运动、动力、尺寸）之后，通过功能分解 ,创新出或类比出可以实现加工要求的各种总体布局方案。创新设计，主要通过对运动功能的分解和合成来确定其布局方案，这对于设计加工特定零件的专用机床较为有效。而变型设计或类比设计主要通过查询比较确定可参照的机床布局方案 ,大量用于设计一般的通用性机床。 结构设计是在总体布局方案基本确定后，对机械结构件进行主要形状和尺寸的设计，这同样有类比和创成设计两类。类比设计是建立在成组技术和模块化技术的基础上，采用参数化设计方法来实现。而创成式设计主要是按照设 计人员的意志，通过对基础模块（板、梁、筋、孔、凸缘、法兰等）的实体进行拼装、重迭等操作来实现。 性能设计是根据机床的总体性能要求对运动误差、精度和刚度等进行设计分配，并综合应用有限元法、边界元法、分布参数法等方法快速计算和比较各种可能方案的优劣。 首先，我将设计任务书所给的条件列出如下： 1. 三维数控工作台移动速度为 1 移动范围 50 2. 有导轨防护装置，主轴有绝缘功能，耐压 1000v。 能设计 电液束加工机床加工时工件固定在工作台 上，由滚珠丝杠带动的电液束缓慢向下移动，且移动精度要求较高。其主轴动力系统为步进电机，通过联轴器连接滚珠丝杠带动主轴头移动；纵向、横向进给系统也采用滚珠丝杠传动，采用步进电机驱动，导轨采用直线滚动导轨。 由于整个机床设计繁多，包括运动工作平台系统设计，电液束喷嘴结构设计及其联接布局设计，防液结构设计等等。 在起初设计中选提出两种整体大结构方案设计如下： 方案一：为满足加工方向范围要求，选择防护箱 内的工件做 向的移动，电液束喷嘴是不能动的。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 图 案一） 运动平 台选取滚珠丝杠做直线运动的导向运动装置，并用步进电机作为驱动源。给直线导轨上加上光栅，为运动控制提供反馈。准备三台该装置。设计运动平台，工作台实现 要求 移动范围 轴为 150 电解加工中选择金属丝与绝缘冲击管结合， 在高电压、大电流密度下 ,材料去除量是强烈的化学作用及其复合作用的结果。电液束加工使用的玻璃管一般由石英材料制成。玻璃管电极由本体、过渡段和毛细管组成 , 玻璃管内有一金属丝或金属管。 主轴绝缘结构设计，参考高压电绝缘部分设计，例如相关结构加上绝缘胶或外层物质 方案二 ：为满足加工，准备设置 就说机床下部分设计一个 动平台就可以了。那剩下的 Z 方向运动由电液束喷嘴完成就行。运动平台设计也选择滚珠丝杠，直线滚动导轨，步进电机等等。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 图 电液束加工（方案二） 其他设计部分和方案一一样。 方案比较：方案一选择防护箱的内的工件加装台做 向的移动，电液束喷嘴是不能动的，方案二设置 向的运动由工件夹装台完成， Z 方向运动由电液束喷嘴完成。考虑电液束喷嘴的加工方式和运动平台的负重 ，选择方案二较为合适。 （ 1）床身结构 机床采用立柱式结构，此结构具有较好的刚性和较大的承载能力，并且加工精度高，稳定性能好，工作液箱大，加工效率高。 （ 2）工作台 工作台采用步进电机通过联轴器与滚珠丝杠副相连，移动采用精密直线滚动导轨副。 （ 3）主轴头 主轴头采用步进电机带动，主轴导向采用直线滚动导轨。 能设计 本次数控电液束特种加工机床设计，涉及的步进电机的选择及传动设计主要有主轴进给、横向进给、纵向进给的设计。通过联轴器与滚珠丝杠连接，有利于简化结构，提高精度，减少噪音。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 3 机械系统的设计 冲当量的选择 目前，常用脉冲编码器兼作位置和速度反馈。步进电机每转一转传感器发出一定数量的脉冲 ,每个脉冲代表电机一定数量的脉冲，每个脉冲代表电机一定的转角。步进电机是一种电脉冲控制的特种电机，对于每一个电脉冲步进电机都将产生一个恒定的步进角位移，每一个脉冲或每步的转角称为步进电机的步距角/)( 脉冲b ，可由选用的步进电机型号从技术数据表中查出。因此，每脉冲代表锻机一定的转角，这个转角经联轴器和滚珠丝杆使工作台移动一定的距离。每个脉冲所对应的执行件（如 工作台）的移距，称为脉冲当量或分辨率，记为p，单位为 冲。 根据机床或工作台进给系统所需要的定位精度来选定脉冲当量。考虑机械传动系统的误差存在，脉冲当量值必须小于定位精度值。本次设计给定脉冲当量 P为 动比的选定 传动比计算公式： i 360 0其中：b为步进电机的步距角，0P 为系统脉冲当量。根据传动设计，电机与丝杠的连接采用联轴器进行连接，初选电机步距角 丝杠导程 0 ， 。 则其传动比 i 作台）总体尺寸 工作台的移动范围为 X=150Y=100所设计的工作台的尺寸：X=270=290厚度初定为 40 珠丝杆的选型和校核 滚珠丝杠螺母机构是回转运动与直线运动相互转换的传动装置，是数控机床买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 伺服进给系统中使用最为广泛的传动装置。丝杠的安装有四种形式：（ 1）、一端固定，一端自由；（ 2）、两端游动；（ 3）、一端固定，一端游动；（ 4）、两端固定。 在本次设计中我选用的是第三种调隙式，并且选内循环滚珠丝杠做为工作台的传动机构。其理由是这样选择的循环方式具有结构简单，工艺性好，承载能力强，成本低等优点。 向滚珠丝杠的选型和校核 1 选择滚 珠丝杠须计算额定动载荷 以所选滚珠丝杠螺母副符合最大动载荷要求。 规格代号 公称直 径称导程 珠直径 杠底径 杠外径 定动载荷)(额定静载荷)(0 4 197 23050 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 图 2 传动效率的计算： 滚珠丝杠螺母副的传动效率 为：) ； 其中 为丝杠螺旋升角，可由 2 0 ar ct ct 为摩擦角，滚珠丝杠副的滚动摩擦系数 03.0f ，其摩擦角约等于 10 。 t a n t a n 1 . 2 0 11 0 0 % 1 0 0 % 8 7 . 8 7 %t a n ( ) t a n ( 1 . 2 1 0 1 0 ) 滚珠丝杠副的传动效率较高，一般取 间，可知，上式传动效率计算有效。 3 滚珠丝杠副的刚度验算 ： （ 1）丝杠的拉压变形量 1 滚珠丝杠计算满载时拉 压变形量：1； 其中： 1 为在工作载荷(N ， L 为滚珠丝杠在支承件的受力长度 )(取 00 ，E 为材料弹性模量，对钢 ， A 为滚珠丝杠按内径确定的截面积)( 2 2 ，“ +”号用于拉伸，“ -”号用于压缩。 则 F m 441 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ （ 2）滚珠与螺纹滚道间的接触变形量 2 该变形量与滚珠列、圈数有关，即与滚珠总数量有关，与滚珠丝杠长度无关。有预紧时，可以使用下式计算： )(0 0 1 2其中：( Z 为滚珠总数量 列数圈数 Z 为一圈的滚珠数， )(3)/(0 内循环 ，0(， ， 查表可得 381.2) 3 ( ) 2 0 / 3 3 1 7 . 9 3 4wZ d D 内 循 环1 7 . 6 4 3 3 2 1 0 7 圈 数 列 数 k g fk g fF m ， k g fk g 3 23 22 由于当滚珠丝杠有预紧力，且预紧力为轴向工作载荷的 1/3 时， 2 值可减少一半左右。 （ 3） 滚珠丝杠副刚度的验算 丝杠的总变形量 21 应小于允许的变形量。一般 不应大于机床进给系统规定的定位精度值的一半。或者，由丝杠精度等级查出规定长度上允许的螺距误差，则相应长度上的变形量应该比它小。否则，应考虑选用较大公称直径的滚珠丝杠。 查机械设计手册，滚珠丝杠副行程精度，在效行程 L 内平均行程变动量，根据机床的定位精度为 1 4421 。因此所选的滚珠丝杠副刚度符合要求。 4 压 杆稳定性验算： 滚珠丝杠长度确定 根据经验公式 其余行程 其中 L 由 2004杠副中取 L=65故 150+65+50=365圆整 265mm 00+65+50=215圆整15珠丝杠通常属于受轴向力的细长杆，若轴向工作负载 过大，将使丝杠失去买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 稳定而产生纵向屈曲，即失去稳定。失稳时的载荷 ： 2 其中： E 为丝杠材料弹性模量，对钢 ， I 为截面惯性矩，对丝杠圆截面 4 4 41 / 6 4 2 0 / 6 4 7 8 5 3 . 9 8I d m m ， 0.2丝杠承载方式系数，选用一端固定，一端简支方式） 则较验较长的丝杠： 2 42 临界载荷 丝杠工作载荷果 该滚珠丝杠就不会失稳。因此，滚珠丝杠的压杆稳定条件为： 4156 因此，所选滚珠丝杠符合稳定性要求。 5 滚珠丝杠螺母副安装连接尺寸 在确定丝杠副类型及型号及进行了传动效率、刚度和稳定性校核后，还需要考 虑其他一些设计事项。比如：避免丝杠外露；螺母在有效行程内配置限位装置，以免越程滚珠流失；滚珠丝杠必须润滑，常用锂树脂；丝杠副螺母安装连接尺寸等。 内循环滚珠丝杠副（包括浮动反向器及固定反向器）滚珠螺母安装、连接尺寸： 表 珠丝杠福安装连接尺寸 规格代号 公称直径 公称导程 滚珠螺母安装、连接尺寸 0D 4D B h 1 2 0 4 40 66 53 11 6 0 向滚珠丝杠的选型和校核 1选择滚珠丝杠须计算额定动载荷 以所选滚珠丝杠螺母副符合最大动载荷要求。 2传动效率的计算： 滚珠丝杠螺母副的传动效率 为： ) 其中 为丝杠螺旋升角，可由 2 5 ar ct ct 为摩擦角，滚珠丝杠副的滚动摩擦系数 03.0f ，其摩擦角约等于 10 。 % 0 0)102 5 2 5 0 0)t t o 滚珠丝杠副的传动效率较高，一般取 间，可知，上式传动效率计算有效。 2 滚珠丝杠副的刚度验算： （ 1） 滚珠丝杠计算满载时拉压变形量： 1其中： 1 为在工作载荷压缩变形量 )(N ， L 为滚珠丝杠在支承件的受力长度 )(取 00 ，E 为材料弹性模量，对钢 ， A 为滚珠丝杠按内径确定的截面积)( 2 2 ，“ +”号用于拉伸 ，“ -”号用于压缩。 规格代号 公称直 径称导程 珠直径 杠底径 杠外径 定动载荷)(额定静载荷)(0 5 4498 33524 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 则 F m 341 00570 （ 2）滚珠与螺纹滚道间的接触变形量 2 该变形量与滚珠列、圈数有关，即与滚珠总数量有关，与滚珠丝杠长度无关。有预紧时，可以使用下式计算： )(0 0 1 2； 其中：( Z 为滚珠总数量 列数圈数 Z 为一圈的滚珠数， )(3)/(0 内循环 ，0(， ， 查表可得 381.2) 3 ( ) 2 0 / 3 3 1 7 . 9 3 4wZ d D 内 循 环1 7 . 6 4 3 3 2 1 0 7 圈 数 列 数 k g fk g fF m 5710/5 7 0 ， k 9573131 3 23 22 由于当滚珠丝杠有预紧力，且预紧力为轴向工作载荷的 1/3 时， 2 值可减少一半左右。 （ 3）滚珠丝杠副刚度的验算 丝杠的总变形量 21 应小于允许的变形量。一般 不应大于机床进给系统规定的定位精度值的一半。或者，由丝杠精度等级查出规定长度上允许的螺距误差，则相应长度上的变形量应该比它小。否则，应考虑选用较大公称直径的滚珠丝杠。 查机械设计手册，滚珠丝杠副行程精度，在效行程 L 内平均行程变动量，根据机床的定位精度为 1 4321 。因此所选的滚珠丝杠副刚度符合要求。 轨的设计与选型 导轨是数控机床的重要部件之一，它在很大程度上决定数控机床的刚度，精度和精度保持性。其中 直线滚动导轨副是在滑块与导轨之间放入适当的钢球，使滑块与导轨 之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，大大降低二者之间的运动摩擦阻力，从而获得： 动、静摩擦力之差很小，随动性极好，即驱动信号与机械动作滞后的时间间隔极短，有益于提高数控系统的响应速度和灵敏度。驱动功率大幅度下买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 降，只相当于普通机械的十分之一。 适应高速直线运动，其瞬时速度比滑动导轨提高约 10倍。 能实现高定位精度和重复定位精度。 能实现无间隙运动，提高机械系统的运动刚度。因此导轨选用直线滚动导轨。 1 工作载荷的计算 421 5043 684m a x 2 计算额定动载荷 取额定寿命 0000小时。 根据公式 L= 1501 0 0 0 额定寿命（ l 行程长度（ m）； n 每分钟往复次数，一般取 46，取 5。 33 )111(50)(50 L 距离额定寿命；单位为 额定动载荷，单位为 滑块上的工作载荷，单位为 硬度系数，取 温度系数，取 接触系数，取 载荷系数，取 得 35 )363(50109 ， 选择导轨型号为 体参数如下： 表 线滚珠导轨参数 型号 额定动荷Ca/定静载荷 定静力矩 额定静力矩 额定静力矩 54 相应的额定动载荷； 因为 ,所以所 选导轨符合最大动载荷要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 图 进电机的选用 步进电动机又称为脉冲电动机，是一种把电脉冲信号转换成与脉冲数成正比的角位移或直线位移的执行元件。具有以下四个特点：转速（或线速度）与脉冲频率成正比；在负载能力允许的范围内，不因电源电压、负载、环境条件的波动而变化；速度可调，能够快速起动、制动和反转；定位精度高、同步运行特性好。 根据步进电机的优点，输出转角（步距角）无长期积累误差，每转一圈积累误差会自动消失。启动、停止、反转及其他运行方式的改变，都可以在少量的脉冲周期内完成并且具有定位转矩。 向步进电机的选用 1步距角的选择 定位精度要求较高，运行范围较广的控制系统，应选用步距角较小，运行频率较高的步进电机。已知脉冲当量 脉冲/01.0 ，丝杠的导程0L=4公式 0 0 . 9 4 0 . 0 13 6 0 1 3 6 0b 代 入 数 据 得即步进电机的步距角 工作负载转矩的计算 滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩： )1(2 20 滚珠丝杠的预紧力，一般取滚珠丝杠工作载荷 ； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 0 滚珠丝杠未预紧时的传动效率，一般取0 由于滚珠丝杠副的传动效率很高，所以由上式算出的 很小，可以忽略不计。 最大工作负载转矩 21 f 进给方向最大工作载荷； 传动链总效率，取 i 总的传动比； 摩擦转矩 3h 载转矩 1+F=择步进电机型号为 体参数如下： 表 进电机参数 型号 相数 步距角 /（ o） 电压/V 电流/A 保持转距 /（ 空载起动频率/载运行频率/动惯量 /（ 0 4 200 150000 应的最大转矩 T 不得小于最大工作负载转矩 因为 T=以所选电机符合最大动转矩要求 图 向步进电机的选用 1步距角的选择 定位精度要求较高，运行范围较广的控制系统，应选用步距角较小，运行频率较高的步进电机。已知脉冲当量 脉冲/01.0 ，丝杠的导程0L=5文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 由公式 代入数据得 即步进 电机的步距角 工作负载转矩的计算 滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩： )1(2 20 由于滚珠丝杠副的传动效率很高，所以由上式算出的 以忽略不计。 最大工作负载转矩 21 47 擦转矩 3h 载转矩 1+F=择步进电机型号为 体参数如下： 表 进电机参数 型号 相数 步距角 /（ o） 电压/V 电流/A 最大静转矩 /（ 空载起动频率/载运行频率/动惯量 /（ 0 3 600 200000 应的最大转矩 T 不得小于最大工作负载转矩 因为 T=以所选电机符合最大动转矩要求 图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 由于要求 设计的工作台属于轻载型工作台，工作台上的负载折算到电机上的转动惯量不是很大，所以电机与丝杠的连接用联轴器就可以满足要求。这样可以大大简化主轴的结构，缩短传动链，提高传动精度，同时有效地提高主轴部件的刚度。 根据已选电机型号 表得最大静转矩 T=由于机器启动时的动载荷和运转中可能出现过载现象，应按轴上的最大转矩作为计算转矩 选用 体参数如下 ： 表 轴