显像管研磨装置与控制系统设计【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 1 摘   要  对于 显像管的玻璃外壳的研磨，可以减少干扰，提高图像的质量，因此研磨是显像管生产过程中必不可少的工序。显像管按屏幕表面曲度，可分为球面、柱面、纯平等。如今 像管成了市场的主流产品。本设计的显像管研磨装置能对有一定曲度的 17寸显像管玻璃壳进行研磨。因此研磨装置必须能沿显像管的玻璃壳曲面作三维运动。本文详细说明了研磨装置的机械结构设计过程，并附有零件图和装配图。研磨装置的控制系统由可编程控制器、步进电机、步进电动机驱动器组成，可编程控制器选用了能控制三轴的联动的日本三菱公司的 编程控制器， 步进电机采用了 列的大力矩混合式步进电机和与之配套的 进电机驱动器。磨头的研磨，由 制，从而可以提高研磨效率，质量。  关键词 ：显像管，研磨，步进电机，步进电机驱动器， 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 RT is a RT is to of to RT be ED in of to  of 7 RT by so of RT of of of is of LC  D its of of LC 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 目录  1 绪论 . 题目的 . .题意义 .内外发展的基本情况 . 滚珠丝杠的设计计算与选用 . . .珠丝杠副特性 .向滚珠丝杠的计算 . 向滚珠丝杠的计算 12 3 显像管研磨装置控制系统设计 . .进电机的结构与工作原理 . 步进电动机  步电动机工作原理 .进电机的参数 .进电动机的类型 .进电机的选择 20 编程控制器 . 错误 ! 未定义书签。  编程控制器的主要功能  可编程控制器的构成 .  可编程控制器的工作过程 25 磨控制系统的设计 . 步进电动机和直流电动机的选择  步进电动机驱 动器的选择 29 菱 编程控制器 . 研磨装置控制电路设计 .考文献 谢 . . 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 1 绪论  题目的  目前的传统显像管彩电虽然受到液晶、等离子和背投等平板电视的很大冲击，但仍以很高的性价比占据市场一定的位置。 显像管是一种电子 (阴极 )射线 管，是电视接收机监视器 重现图像的关键器显像管剖视图件。它的主要作用是将发送端 (电视台 )摄像机摄取转换的电 信号 (图像信号 )在接收端以亮度变化的形式重现在荧光屏上 。现代显像管的外壳都用玻璃制成。玻壳分三部分：屏、玻锥和管颈。玻屏内壁涂覆 荧光粉 的部分。荧光粉在受 电子束 激发时发光。 研磨机是用涂上或嵌入磨料的研具对工件表面进行研磨的磨床。主要用于研磨工件中的高精度平面、内外圆柱面、圆锥面、球面、螺纹面和 其他型面。研磨机的主要类型有圆盘式研磨机、转轴式研磨机和各种专用研磨机。研磨机控制系统以 本显示器为人机对话界面的控制方式。人机对话界面可以就设备维护、运行、故障等信息与人对话；操作界面直观方便、程序控制、操作简单。研磨机是显像管生产制造的工艺装备，该设备可以进行曲面研磨。以提高生产质量和生产效率  题意义  研磨是超精密加工中一种重要加工方法，其优点是加工精度高，加工材料范围广 ，可以消除前道工序的磨削印痕或直接对切割后晶片进行研磨。 本项目解决了传统研磨存在的绝大部分缺点，提高了研磨 技术水平，在保证研磨加工精度和加工质量的同时，还显著降低加工成本，提高加工效率，使研磨技术进一步实用化，有利于研磨技术的推广应用，促进了 中国 精密加工技术、 先进制造技术 的进步，增强中国在加工制造领域的竞争实力，先进加工制造业和 光电子产业 都是中国的 特色产业 和优势产业，也是中国重点发展产业，研磨加工技术对这两个产业的发展都具有重要作用。 本课题设计的 高效研磨加工技术在加工效率、加工成本、加工质量和加工精度上具有明显的优势，具有很好的应用前景。  由此可见，研磨机对于现代工业和日常生活有着重要的意义，有着多方 面的影响，一台好的研磨机 可以迅速提高生 产力水平和生产效率，减少人力资源和时间的消耗，大大增加了 效益 。  由于研磨机对于我们接触的学生不多，因此设计一台研磨机很适合一个学生的学习，并且具有一定功能的研磨机 对学生学习和后续功能的研发是及其有必要的 。  内外发展的基本概况  目前国内外研磨生产存在的主要问题以及国外状况：  （ 1）目前国内生产很多采用了劳动生产密集型的人工研磨，造成人为因素影响，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 产品质量稳定性差，生产效率低，周期长。  （ 2）在人工作业由于受力的不均匀，影响产品质量。  （ 3）国外生产普遍采用自动化 生产，产品质量稳定，效率高。  项目组研制出的采用本项新技术的研磨机，即新型高速研磨机。由于性能先进，有关的研磨机样机已在国内十几家单位得到了应用，而且还两次出口到 澳大利亚 ，受到了国内外用户的普遍好评。本项技术仅限于用于个别件的加工中，应用得还不够普遍，还应进一步完善加工工艺，优化研磨 工艺参数 ，扩大研磨加工范围；还要完善研磨机，提高研磨机性能，改进研磨机造型，使其达到实用化、商品化的程度，以便更广泛地推广应用。   研磨机市场需求量很大，达数万台，年需求量达数千台，每台平均成本为 4万元，每台平均售价为 8万元，平均每台毛利润为 4万元，毛利润率为 50%。按年销售 1000台计，年产值为 8000万元，年毛利润为 4000万元。由此可见本 课题 研制的研磨机具有很好的市场前景。为更好地推广应用新型研磨机，要对其进行适当的中试，要与 企业 结合，建立相应的生产基地，进行批量生产。同时还要利用企业的销售渠道和销售手段，加大宣传力度，扩大新型研磨的销售量。  研磨机的主要类型有圆盘式研磨机、转轴式研磨机和各种专用研磨机 。  圆盘式研磨机  分 单盘 和双盘两种，以双盘研磨机应用最为普通。在双盘研磨机上，多个工件同时放入位于上、下研磨盘之间的保 持架内，保持架和工件由偏心或行星机构带动作平面平行运动。下研磨盘旋转，与之平行的上研磨盘可以不转，或与下研磨盘反向旋转，并可上下移动以压紧工件（压力可调）。此外，上研磨盘还可随摇臂绕立柱转动一角度，以便装卸工件。双盘研磨机主要用于加工两平行面、一个平面 (需增加压紧工件的附件 )、外圆柱面和球面（采用带 。加工外圆柱面时 ,因工件既要滑动又要滚动，须合理选择保持架孔槽型式和排列角度。单盘研磨机只有一个下研磨盘，用于研磨工件的下平面，可使形状和尺寸各异的工件同盘加工，研磨精度较高。有些研磨机还带有能 在研磨过程中自动校正研磨盘的机构。  转轴式研磨机  由正、反向旋转的主轴带动工件或研具（可调式研磨环或研磨棒）旋转，结构比较简单，用于研磨内、外 圆柱面。   专用研磨机  依被研磨工件的不同，有中心孔研磨机、 钢球 研磨机和 齿轮 研磨机等。   此外，还有一种采 用类似无心磨削原理的无心研磨机，用于研磨圆柱形工件。   买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 滚 珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。  滚珠丝杠由螺杆、螺母和滚珠组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动，这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滚动动作变成滑动动作。由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。  滚珠丝杠是工具机和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反覆作用力，同时兼具 高精度、可逆性和高效率的特点。    1 与滑动丝杠副相比驱动力矩为 1/3  由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝母之间有很多滚珠在做滚动运动 ,所以能得到较高的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到 1/3 以下 ,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的 1/3。在省电方面很有帮助。  2 高精度的保证  滚珠丝杠副是用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的，特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面 ,对温度 湿度进行了严格的控制 ,由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。  3 微进给可能  滚珠丝杠副由于是利用滚 珠运动 ,所以启动力矩极小 ,不会出现滑动运动那样的爬行现象 ,能保证实现精确的微进给。  4 无侧隙、刚性高  滚珠丝杠副可以加予压 ,由于予压力可使轴向间隙达到负值 ,进而得到较高的刚性(滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力 ,在实际用于机械装置等时 ,由于滚珠的斥力可使丝母部的刚性增强 )。  5 高速进给可能  滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给 (运动 )。  珠丝杠副特性  滚珠丝杠传动系统的传动效率高达 90% 98%，为传统的滑动丝杠系统的 2 4倍，如图 2以能以较小的扭矩得到较大的推力，亦可由直线运 动转为旋转运动（运动可逆）。   滚珠丝杠传动系统为点接触滚动运动，工作中摩擦阻力小、灵敏度高、启动时无颤动、低速时无爬行现象，因此可精密地控制微量进给。   买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 滚珠丝杠传动系统运动中温升较小，并可预紧消除轴向间隙和对丝杠进行预拉伸以补偿热伸长，因此可以获得较高的定位精度和重复定位精度。   钢球滚动接触处均经硬化（ 63）处理，并经精密磨削，循环体系过程纯属滚动，相对对磨损甚微，故具有较高的使用寿命和精度保持性。   由于运动平稳、反应灵敏、无阻滞、无滑移，用几套相同的滚珠丝杠传动系统同时传动几个相同的部 件或装置，可以获得很好的同步效果。   与其它传动机械，液压传动相比，滚珠丝杠传动系统故障率很低，维修保养也较简单，只需进行一般的润滑和防尘。在特殊场合可在无润滑状态下工作。   滚珠丝杠传动系统采用歌德式（ 槽形状使钢珠与沟槽达到最佳接触以便轻易运转。若加入适当的预紧力，消除轴向间隙，可使滚珠有更佳的刚性，减 少滚珠和螺母、丝杠间的弹性变形，达到更高的精度。  图 2珠丝杠结构  现代制造技术的发展突飞猛进，一批又一批的高速数控机床应运而生。它不仅要求有性能卓越 的高速主轴，而且也对进给系统提出了很高的要求： (1)最大进给速度应达到40m/更高； (2)加速度要高，达到 1g 以上； (3)动态性能要好，达到较高的定位精度。  向滚珠丝杠的设计与计算  已知条件：  工作台重量1W=8000N  工件及夹具最大重量 2W =200N 工作台最大行程950作台导轨的摩擦系数为 u=速进给速度   4m/ 定位精度为 2000行程 25复定位精度为 10要求寿命为 10000 小时（单班制工作十年）。各种切削方式的纵向切削力 度 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 表 2种切削方式的纵向切削力 度 V 和时间比例 q 切削方式  纵向切削力  ) 垂向切削力  ) 进给速度  Vi(m/工作时间百分比  % 丝杠轴向载荷  (N) 丝杠转速  r/力切削  2000 1200 0 2200 60 一般切削  1000 500 0 1150 80 精切削  500 200 1 50 620 100 快速进给  0 0    1000 375 1） 确定滚珠丝杠副的导程  m a x* m a in作台最高移动速度  机最高转速；  i ：传动比  i=4 由上表查得1W=4m/500r/     代入得 现代机床设计手册取 ） 确定当量转速与当量载荷  （ 1）  各种切削方式下，丝杠转速 上表查的1v=2v =3v=1,  代入得1n120，2n160，3n200，4n800 （ 2）  各种切削方式下，丝杠轴向载荷12( ) / 1 0i x i z iF p w w p 丝杠轴向载荷， 纵向切削力， 垂向切削力  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 12()i x i z  W W P :杠轴向载荷  :向切削力  :向切削力  由上表得 i=1,2,3,4)分别为 2000 N,1000N,500N,0N i=1,2,3,4)分别为 1200N,500N,200N,0N  已知 1w 800 N， 2w 200 N   代入得 i=1,2,3,4)分别为 2200N， 1150N， 620N， 1000N （ 3）  当量转速  r / m i  当 量 转 速  12t ,t ： 工 作 时 间 百 分 比  1*n 1t/100+2*n 2t/100+3*n 3t/100+4*n 4t/100 数据代入得240r/ 4）  当量载荷  3 3 3 3331 1 2 2 4 4* * * * * * 1 0 0 * 1 0 0 * 1 0 0 * 1 0 0m m m t n t n tn n n n3m 1 2 3 4F = F F + F +  1057N 3）  初选滚珠丝杠副  由公式现代机床设计手册（ 24）知  6 3* * *10 * ( * )60 a t h a kh m m wc f f f  f查现代机床设计手册表（ 51） 表（ 54）  得  1，  1，  1，   10000h 代入数据可求得13589N=文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 4)确定允许的最小螺纹底径  （ 1）估算丝杠允许的最大轴向变形量  m （ 1/3 1/4）重复定位精度   m (1/4 1/5 )定位精度  m：最大轴向变形量m已知重复定位精度 10m定位精度 25mm 3m， m 6m取两种结果最小值m 3m（ 2）估算最小螺纹底径  丝杠要求预拉伸，取两端固定的支承形式  002 1 0 * * *1 0 0 . 0 3 9* F 2最小螺纹底径 （ 程 +(10 14) 1W已知行程 9501W 800N, 0 =入数据得 L=1110F 160N, 2）确定滚珠丝杠副得规格代号  选内循环浮动式法兰，直筒螺母型垫片预紧形式  由计算出的  代机床设计手册中选取相应规格的滚珠丝杠副5, 22000N> 13589N 6)确定滚珠丝杠副预紧力  PF=纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 其中2200 733N 7)行程补偿值与拉伸力  （ 1）行程补偿值 C=*10式中2k n  L查现代机床设计手册  950  110， （ 2 4） 15 t 温差取 代入数据得 C=32m(2)预拉伸力  t 224807N 8）确定滚珠丝杠副支承用得轴承代号，规格  4807 2200 7007 两端固定的支承形式，选背对背 600c 角接触推力球轴承  d 略小于2d 40，3  d 30 带入数据得2336N 力负荷 代机床设计手册选取轴承型号规格  当 d 19加负荷为： 602030承  d 19，预加负荷为 2900>2336N 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 9)滚珠丝杠副工作 图设计  (1)丝杠螺纹长度 2s u  L由表查得余程 （ 2）两固定支承距离1L，丝杠 L (3)行程起点离固定支承距离0 1290，1L 1350  1410，0L 30 10）传动系统刚度  （ 1）丝杠抗压刚度  1）丝杠最小抗压刚度   221* *102d:丝杠底径  1l ：固定支承距离  代入数据  782N/m2）丝杠最大抗压刚度   6  2210 1 0* * 1 04 ( )l l代入数据得 9000 N/m（ 2）支承轴承组合刚度  1）一对预紧轴承的组合刚度  2530 m a  2 . 3 4 * s i  aK d z F  滚珠直径  Z：滚珠数  最大轴向工作载荷 N    ：轴承接触角  由现代机床设计手册查得  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 7602030承 预加载荷得 3 倍  8700N/m075 N/m2）支承轴承组合刚度  2 0    750 N/m3)滚珠丝杠副滚珠和滚道的接触刚度  ' 1 / 3()0 现代机床设计手册上的刚度  ' 2150 N/m, 2200N, 733N 代入数据得  1491 N/m11）刚度验算及精度选择  Z 17， 060  （ 1）m i n m i  1 1s b ck k k k       代入前面所算数据得 130  m a x m a  1 1s b ck k k k       代入前面所算数据得476  0 0 1已知 1w 800N, 0 =0F =160N 0F :静摩擦力， 0 ：静摩擦系数， 1w ：正压力  （ 2）验算传动系统刚度   差 值；已知反向差值或重复定位精度为 10 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 30> 3）传动系统刚度变化引起得定位误差  k 0F （，代入 k 5 m  （ 4）确定精度  300意 300行程变动量对系统而言  300位精度k定位精度为 20m/300 300500 向滚珠丝杠的设计与计算  已知条件：  工作台重量1W=8000N  工件及夹具最大重量 2W =200N 工作台最大行程50作台导轨的摩擦系数为 u=速进给 速度 2m/ 定位精度为2000行程 25复定位精度为 10 表 2削方式的纵向切削力 度 V 和时间比例 q 切削方式  纵向切削力  ) 垂向切削力  ) 进给速度  Vi(m/工作时间百分比  % 丝杠轴向载荷  (N) 丝杠转速  r/力切削  2000 1200 0 2920 60 一般切削  1000 500 0 1850 80 精切削  500 200 1 50 1320 100 快速进给  0 0 2  800 1500 1） 确定滚珠丝杠副的导程         作台最高移动速度；  机最高转速  I ：传动比  电机与丝杠间为齿轮连接式  i=4 由上表查得m/500r/    代入得 现代机床设计手册取 ） 确定当量转速与当量载荷  （ 1）  各种切削方式下，丝杠转速 上表查的1v=2v=3v=1, 4v=2 代入得1n120，2n160，3n200，4n400 （ 2）  各种切削方式下，丝杠轴向载荷12( ) / 1 0i x i z iF p w w p 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 丝杠轴向载荷， 纵向切削力， 垂向切削力  由上表得 (i=1,2,3,4)分别为 2000 N,1000N,500N,0N (i=1,2,3,4)分别为 1200N,500N,200N,0N  已知1 800，2 200代入得 (i=1,2,3,4)分别为 2200N， 1150N， 620N， 1000N （ 3）  当量转速   1*n 1t/100+2*n 2t/100+3*n 3t/100+4*n 4t/100 数据代入得200r/ 4）  当量载荷  3 3 3 3331 1 2 2 4 4* * * * * * 1 0 0 * 1 0 0 * 1 0 0 * 1 0 0m m m t n t n tn n n n3m 1 2 3 4F = F F + F +  1097N 3） 初选滚珠丝杠副，由公式现代机床设计手册（ 24）知  6 3* * *10 * ( * )60 a t h a kh m m wc f f f  f查现代机床设计手册表（ 51） 表（ 54）  得  1，  1，  1，   10000h 代入数据可求得  13272N=)确定允许的最小螺纹底径  （ 1）估算丝杠允许的最大轴向变形量  m （ 1/3 1/4）重复定位精度     m (1/4 1/5 )定位精度  m：最大轴向变形量m已知重复定位精度 10m，定位精度 25m，  m 3mm 6m买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 取两种结果最小值m 3m（ 2）估算最小螺纹底径  丝杠要求预拉伸，取两端固定的支承形式  002 1 0 * * *1 0 0 . 0 3 9* F 2小螺纹底径 （ 程 +(10 14) 1W已知行程 9501W 800N, 0 =入数据得 L=1110F 160N, 2）确定滚珠丝杠副得规格代号  （ 1）  选内循环浮动式法兰，直筒螺母型垫片预紧形式  （ 2）  由计算出的 Ph，代机床设计手册中选取相应规格的滚珠 杠副 h =5, 22000N> 13272N 6)确定滚珠丝杠副预紧力  PF=2200 733N 7）确定滚珠丝杠副支承用得轴承代号，规格  （ 1）轴 承所承受得最大轴向载荷  4807 2200 7007 （ 2）轴承类型  两端固定的支承形式，选 深沟 球轴承  （ 3）  轴承内径  d 略小于2d 20，3  d 19 带入数据得2336N （ 4）  轴承预紧力：预力负荷 5）  按现代机床设计手册选取轴承型号规格  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 当 d 14加负荷为： 14，预加负荷为 2900>2336N 8)滚珠丝杠副工作图设计  (1)丝杠螺纹长度 2s u  L由表查得余程 （ 2）两固定支承距离1L，丝杠 L (3)行程起点离固定支承距离0 1290，1L 1350，  1410，0L 30 9）传动系统刚度  （ 1）丝杠抗压刚度  1）丝杠最小抗压刚度  6  221* *102d:丝杠底径  1l ：固定支承距离  代入数据  782N/m2）丝杠最大抗压刚度   6  2210 1 0* * 1 04 ( )l l代入数据得 9000 N/m（ 2）支承轴承组合刚度  1）一对预紧轴承的组合刚度  2530 m a  2 . 3 4 * s i  aK d z F  滚珠直径 ：滚珠数，  最大轴向工作载荷 N    ：轴承接触角  由现代机床设计手册查得 7602030承  预加载荷得 3 倍  8700N/m075 N/m2）支承轴承组合刚度  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 2 0    750 N/m3)滚珠 丝杠副滚珠和滚道的接触刚度  ' 1 / 3()0 现代机床设计手册上的刚度  ' 2150 N/m, 2200N, 733N 代入数据得  1491 N/m10）刚度验算及精度选择  Z 17， 060  （ 1）m i n m i  1 1s b ck k k k       代入前面所算数据  得 130  m a x m a  1 1s b ck k k k       代入前面所算数据  得476  0 0 1已知 1w 800N, 0 =0F =160N 0F :静摩擦力， 0 ：静摩擦系数， 1w ：正压力  （ 2）验算 传动系统刚度   差 值已知反向差值或重复定位精度为 10 30> 3）传动系统刚度变化引起得定位误差  k 0F （，代入 k 5 m  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 （ 4）确定精度  300意 300行程变动量对系统而言  300位精度k；定位精度为 20m/300 300丝 杠精度取为 3 级；30012m< 5）确定滚珠丝杠副得规格代号  公称直径： 20，导程： 5 丝杠长度 330 P 类 3 级精度  所选规格型号： 1）验算临界压缩载荷  丝杠所受大轴向载荷 不用验算  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 3 显像管研磨装置控制系统设计  根据研磨装置的基本结构， 磨盘的转动由直流电动机控制。由于 17 吋显像管的玻璃面是一个曲面，所以在研磨显像管时，当磨床的机械手在紧固显像管管颈后做前后移动，然后将磨盘升高，显像管向左移动磨盘贴近显像管玻面后再重复前后的复运动。在磨盘到达玻面的最高处后，磨盘逐步下移，显像管继向左并作前后往复运动。要精确控制研磨装置的三轴联动必采用步距角较小的步进电动机。通过可编程控制器的定位控制，对显示器的玻璃曲面进行研磨。  进电动机的结构和工作原理  进电动机  步进电动机又称脉动电动机，是数字控制系统中的一种执行元件，它的运行是 在专用的脉冲电源供是下进行的。其功能是将脉冲电信号变换为相应的角位移或直线位移，每当输入一个脉冲个数，它就相应运行一步，步进电动机由此而得名。步进电动机的输出设备转角、转速与输入脉冲个数、频率着严格的同步关系，即由输入多少脉冲就能运行多少步，而输入脉冲的频率对应运行的速度。另外，只要改变输入脉冲的顺序，就能方便地改变其旋转方向，步进电机每走一步的步距角可能存在一定的误差，但连续旋转一周后，其累积误差为零。  步进电动机是一个种用电脉冲信号进行控制，并将电脉冲信号转换成相应的角位移的执行器。其角位移量与脉冲数成 正比，其转速与电脉冲冲频率成正比，通过改变频率就可以调节电动机的转速。如果停机后某些相的绕组仍保持通电状态，则还具有自锁能力。步进电动机每转一周都有固定的步数，从理论上说其步距误差不会积累。  步进电机最大的最大缺点在于其容易失步。特别中在大负载和速度较大和速度较高的情况下，失步更容易发生。  进电动机工作原理  图 两相步进电机的工作原理示意图，它有 2 个绕组。当一个绕组通电后，其定子磁极产生磁场，  将转子吸合到此磁极处。若绕组在控制脉冲的作用下，  通电方向顺序按照 B B 四个状态周而复始进行变化，电机可顺时针转动；通电时序为 ，电机就逆时针转动。控制脉冲每作用一次，通电方向就变化一次，使电机转动一步，即 90 度。 4 个脉冲，电机转动一圈。脉冲频率越高，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 电机转动越快，实际电机的节构要比模型复杂，并且每转一步，一般为 步进电机的输出力矩与电机的有效体积、线圈匝数、磁通量、电流成正比，因此，电机有效体积越大，励磁安匝数越大，定转子间气隙越小，电机力矩越大，反之越小。  图 3两相步进电动机的工作原理图  进电动机参数  相数： 是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。  步距角： 对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移。一般二相电机的步距角为  ，即电机运动 200 步为一周。  静力矩： 是指步进电机通以额定电流但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的转矩接近静力矩。  定位力矩： 是指步进电机没有通电的情况下，定子锁住转子的力矩。  步距角精度： 步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分比表示：（误差 /步距角） 100%。步 进角的误差不累积。  最大空载起动频率： 电机在某种驱动形式、电压及额定电流下，在不加负载的情况下，能够直接起动的最大频率。  最大空载的运行频率： 电机在某种驱动形式、电压及额定电流下，电机不带负载的最高运行频率。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 相电流： 电机绕组所通过的电流。  电机矩频特性： 电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与脉冲频率关系的曲线称为电机矩频特性，这是电机诸多动态曲线中最重要的，也是电机选择的根本依据。如图 示，在低速时的电机力矩接近静力矩，随着电机速度的增加，电机输出力矩不断衰减。  电机的动态力矩取决于电机运行时的 相电流在额定电流和电压下，相电流越大，电机输出力矩在低速时越大，电压越高，高速运转时力矩越大。  图 3机矩频特性曲线  图 ， 1示电压或电流的值变大时，力矩的变化趋势。另外，请注意，同一电机 的矩频特性曲线在不同驱动器下的表示是会有差异的，所以选型时要留有余量。  进电动机的类型：  步进电动机包括反应式步进电机（ 永磁式步进电机（ 混合式步进电机（ 。  反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为  ，但噪声和振动都很大。  永磁式步进电 机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为  或 15 度；  反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩；  混合式步进电机是指综合了永磁式和反应式的优点而设计的步进电机。它又分为两相和五相：  两相步进角一般为 ，而五相步进角一般为 。目前，两相混合式步进电机最常用。     进电机的选择  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 合理地选用步进电动机是相当重要的，通常希望步进电动机的输出转矩大，起动频率和运行频率高，步距误差小，性价比高。但增大转矩与快速运行存在一定矛盾，高性能与低成本存在矛盾。因此实际选用时，必须全面考虑。  首先应考虑系统的精度和速度的要求。为了提高精度，希望脉冲当量小。但是脉冲当量越小，系统的运行速度越低。故应兼顾精度与速度的要求来选定系统的当量。在脉冲当量确定以后，又可以此为依据来选择步进电动机的步距角和传动机构的传动比。  步进电动机的步距角从理论上说是固定的，但实际上还是有误差的，另外，负载引起的定位误差和传动机构的误差全部考虑在内，使总的误差小于数控机床允许的定位误差。  步进电动机有两条重要的特性曲线，即反映起动频率与负载转矩之间的关系的曲线和反映转矩 与连续运行频率之间的关系曲线。这两条曲线是选用步进电动机的重要依据。一般将反映起动频率和负载转矩之间的关系的曲线称为起动矩频特性，将反映转矩与连续运行频率之间关系的曲线称为工作矩频特性。  已知负载转矩，可以在起动矩频特性曲线中查出起动频率。这是起动频率的极限值，实际使用时，只要起动频率小于或等于这一极限值，步进电动机就可以直接带负载起动。  若已知步进电动机的连续运行频率 f，就可以从工作矩频特性曲线中查出转矩 这也上转矩的极限值，有时称 其为失步转矩。也就是说，若步进电动机以频率 f 运行，它所拖动的负载转矩必须小于 否则就会失步。  数控机床的运行一般可分为两种情况：快速进给和切削进给。在这两种情况下，对转矩和进给速度有不同的要求。我们选步进电动机时，应注意使在两种情况下都能满足要求。  假若要求进给驱动装置有如下性能；在切削进给时的转矩为 最大切削进给速度为 在快速进给时的转矩为 根据上面的性能指标，我们可按下面的步骤来检查步进电动机能否满足要求。  首先，依据下式，将进给速度值转变成电动机的工作频率：  1000 （ ） 式中 v 进给速度（ ； 脉冲当量（  f 步进电动机工作频率。  在上式中，若将最大切削进给速度 入可求得在切削进给时的最大工作频率若将最大快进速度 入时，就可求得在快速进给时 的最大工作频率   然后。根据  工作矩频特性曲线上找到与其对应的失步转矩值 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 若有 T 和 T 就表明电动机能满足要求的。  二步进电动机的控制与驱动  步进电机的工作方式和一般电机的不同，是采用脉冲控制方式工作的。只有按一定规律对各相绕组轮流通电，步进电机才能实现转动。数控机床中采用的功率步进电机有三相、四相、五相六相等。工作方式有单 m 拍、双 m 拍及 2 m 拍等， m 是电机的相数。所谓单 m 拍是指每拍只有一相通电，循环拍数为 m；双 m 拍是指每拍同 时有两相通电，循环拍数 m；三 m 拍是每拍有三相通电，循环拍数为 m 拍； 2 m 拍是各拍既有单相通电，也有三相通电，通常为（ 1 2）相通电或（ 2 3）相通电，循环拍数为 2 m。一般电机的相数越多，工作方式越多。若按相反的顺序通电，则步进电动机反转。  由步距角计算式可知，循环拍数越多，步距角越小，因此定位精度越高。另外，通电循环拍数和每拍通电相数对步进电机的矩频特性、稳定性等 都有很大的影响。步进电机相对步进电机的运行性能有很大影响。为提高步进电机输出转矩、工作频率和稳定性，可选用多相步进电机。  步进电机由于采用脉冲方式工作，且各相需按一定的规律分配脉冲，因此在步进电机控制系统中，需要脉冲分配逻辑和脉冲产生逻辑。而脉冲的多少需要根据控制对象的运行轨迹计算得到，因此还需要插补运算器。数据控机床所用的功率步进电机要求控制驱动系统必须有足够的驱动功率，所以要求有功率驱动部分。现在完成这些工作的硬件就是步进电动机驱动器。为了保证步进电机不失步地起停，要求控制系统具有升降速控制环节。目前的 机床控制系统采用了小型和微型计算机控制。而小型计算机通常采用抗干扰能力强、性能稳定的可编程控制器。  步进电机是一种作为控制用的特种电机 , 它的旋转是以固定的角度 (称为 &