CK6120进给系统的设计含开题及4张CAD图
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CK6120进给系统的设计含开题及4张CAD图,CK6120,进给,系统,设计,开题,CAD
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XXXXX设计（XX）说明书题 目： CK6120进给系统的设计 英文题目： CK6120 Feed System Design 学 院： 专 业： 姓 名： 学 号： 指导教师： 20XX年 10 月29 日摘要现在的科学技术发展的这么快，加工生产水平在整个世界来说都提高了很多。我们国家现在最具有代表性的加工中心，不管是自动化程度，还是附加值，还有利润额跟国际上先进的加工中心比，都差了很多。现在中国经济的发展很快，全球经济一体化越来越高，并且政府对于自主创新更加的看重，所以现在发展技术更高级的机床的时机到来了。这篇论文设计的是CK6120的进给系统，主要针对这个系统的结构进行设计，首先。查看跟它有关的资料，对这个车床的构造进行了解，还有车床的工作原理进行了解，之后按照它的具体的配置，还有加工时候的数据，将整个方案确定下来；然后按照拟定设计步骤对横向，纵向进给系统的机械结构分别进行设计，还要对设计电机、齿轮、丝杠、轴承等零部件，对关键零部件进行强度计算和校核。关键词：数控；CK6120；进给系统；横向；纵向IIAbstractNow the development of science and technology so fast, the level of processing production in the whole world have improved a lot. Our country is now the most representative of the processing center, whether it is the degree of automation, or added value, as well as the amount of profits with the international advanced processing center, are a lot worse. Now the rapid development of Chinas economy, the global economic integration is getting higher and higher, and the government for the independent innovation more value, so now the development of technology more advanced machine timing came.This paper is designed CK6120 feed system, mainly for the structure of the system design, first of all. To view the information about it, to understand the structure of the lathe, as well as the working principle of the lathe to understand, and then follow its specific configuration, as well as processing time data, the entire program to determine; and then in accordance with the proposed design steps The mechanical structure of the horizontal and vertical feeding system is designed separately, but also the design of the motor, gear, screw, bearing and other parts, the key components for strength calculation and verification.Key words：CNC; CK6120; Feeding system; Horizontal;目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 CK6120数控车床简介11.2 国内数控加工技术的研究现状21.3 国外数控加工技术的研究现状31.4 数控加工技术的发展趋势3第2章 总体方案的设计与确定42.1 系统的运动方式与伺服系统的选择42.2 计算机系统的选择42.3 机械传动方式的选择42.4 绘制总体方案框图52.5 床身的设计与确定52.6 导轨类型的选择与确定52.6.1 导轨的基本要求52.6.2 导轨类型的确定62.6.3 导轨间隙调整7第3章 横向进给伺服系统机械部分计算与校核83.1 计算切削力83.2 滚珠丝杆螺母副的设计、计算、选型83.2.1 计算进给牵引力83.2.2 计算最大动负载93.2.3 滚珠丝杆螺母副的选型93.2.4 计算传动效率93.2.5 验算刚度103.2.6 校核稳定性113.2.7 横向滚珠丝杆副几何参数的确定113.3 计算齿轮传动比123.4 横向步进电机的计算与选型133.4.1 初选步进电机133.4.2 校核步进电机转矩14第4章 纵向进给伺服系统机械部分计算与校核204.1 计算切削力204.2 滚珠丝杆螺母副的计算和选型204.2.1 计算进给牵引力204.2.2 计算最大动负载204.2.3 滚珠丝杆螺母副的选型214.2.4 计算传动效率214.2.5 验算刚度214.2.6 校核稳定性234.2.7 纵向滚珠丝杆副几何参数的确定234.3 齿轮传动比计算234.4 步进进电机的计算和选型244.4.1 初选步进电机244.4.2 校核步进电机转矩26结论30致谢31参考文献32IVI第1章 绪论1.1 CK6120数控车床简介CK6120数控车床进行的加工精密度都是非常高的，一般都是加工盘类的，套类的，还有轴类的零部件。这个车床的床身是平着放的，X导轨，还有Z导轨，他们使用的都是预负荷直线滚动导轨，滚珠丝杠支承用的就是专门的角接触球轴承。机床的主传动，还有进给系统，在连接的时候用的都是无间隙的方式，这样机床在工作的时候刚性就非常好，并且精度也没有变化。机床一般用的都是液压动力的键盘，尾座在移动的时候可以整体进行，在移动尾座套筒的时候，用液压装置来进行控制，这样工件就可以非常快的进行夹紧，动作是非常快的，这样一来它对于切削的要求就可以满足了。机床的润滑装置也是自动化的，到了时间就要润滑导轨还有丝杆，在进行专门的防护之后，机床的精度就比较准了，并且使用的时间还比较长。曾哥机床上用防尘罩罩起来，还是全封闭的，这样，这个机床的操作人员工作环境就没有那么差了。在回收机床的切削的时候比较方便，冷却系统比较好，可以将这些切削的热量带走，这样就可以将零件形状的改变变小点。图1-1 CK6120数控车床外形图CK6120数控车床主要技术参数如下：表1-1 CK6120数控车床主要技术参数项目名称单位参数床身最大加工直径mm200托板最大回转直径mm130最大加工工件长度mm180最大行程mm270主轴通孔直径mm40主轴转速范围r/min4701560主电机功率kw1.2/1.5/2.1电动刀架工位数工位4X轴脉冲当量mm0.002Z轴脉冲当量mm0.05X向快速移动速度mm/min2000Z向快速移动速度 mm/min5000X向最快进给速度mm/min300Z向快速移动速度mm/min600数控系统FANUC 0-TD1.2 国内数控加工技术的研究现状数控技术在我们国家开始是在上世纪五十年代，第一台数控机床在我们国家生产出来了，大概的发展有两个时期：第一个时期，是1958年到1979年，还有一个时期就是1979到现在。在第一个时期里面，不管是对数控机床的特涨，发展条件都了解的不是很明白，并且还不事实求实，又没有专业人员，基本上在这个时期是没有什么实质性的进步的。后一个阶段的时候，从国外把机器买回来，学习先进技术，之后再对这个技术进行改革创新。虽然到现在已经发展了有一段的时间了，不过技术水平跟国外比差距还是很大的，七成以上这种机床的零部件还是要从国外买。技术发展的很快，现在数控技术在咱们国家越来越被重视，特别是在数控机床上，添加微电脑的技术，现在在整个世界来说，这个水平也是非常高了。不过，现在我们国家的数控机床还是有很多不好的地方的，尤其是技术这一块，创新能力不够，在市场销售上也不是很理想。现在很多生产厂家，在进行生产的时候，用的机床还是比较老旧的，年龄好多都超过十年了。这么差的机器生产的产品，不管是在哪，都是没有市场的。现在，重点就是要提升机床的数控化率。现在是二十一世纪，怎么将这个问题解决掉，现在是非常重要的。1.3 国外数控加工技术的研究现状美国在开发机床的时候，它的基础就是科学研究，他们的政府对于机床在工业上，军事上的应用是非常看重的，还提供了相当多的资金，给科学家去专门对它进行研究，对人才没有局限性，不仅仅是国内的人才，国外的人才也非常的看重。德国政府，将机床也提高到一个非常高的战略地位，在发展机床的时候，尤其关注的是理论和实践是不是相适宜，基础科学研究跟应用科学都非常的看重。企业，跟学院的合作是非常的紧密的，深入研究产品构造，加工时候的工艺，机床的构造，还有共性特性等等，这些进行专门的研究，让质量在好的基础上更好。日本，一开始研制机床的时候，也是先进行仿制，后来在这个基础上进行创新，日本人在对数控机床研究的这个方面，从不吝啬，政府提供了很多的资金，对研究的单位和个人进行鼓励。日本对于人才，还有机床的技术研究上，学些美国和德国的经验，还在他们的基础上进行了改进，取得的效果是非常好的，甚至是超过他们两个国家的。在机床里面的伺服系统，它的动力来源就是伺服电机。有交流电动机，还有直流电动机这两种类型。交流的伺服电机可靠性更好，并且不需要太多的维护，还有成本不是很高，所以用的是很多的。1.4 数控加工技术的发展趋势技术的发展这么的块，自然的产品质量也就需要更好才行，并且在进行生产的时候效率也不能太大，所以现在很多企业都开始用数控车床了。现在数控机床不仅要求功能多，性能高，还要求可以进行自动化的生产加工，操作时候要简单，并且后期维修起来也要简单。加工中心，发展时间有五十几年了，现在整个世界技术发展的很快，电子技术也发展的很快，所以越来越多的性能好的传感器研制出来了，将这个技术添加的数控机床上，这样做的好处就是整个机床的功能比之前强大得多，自动化程度也高了，智能化程度也更好了，这就是将来的数控车床发展的趋势了，速度更加的快，精度更高，功能更多，更加智能，更加系统，可靠性更好的。3 第2章 总体方案的设计与确定2.1 系统的运动方式与伺服系统的选择1、系统运动方式确定来进行类别划分的时候，根据不一样的运动方式来进行，点控制方式，连续控制方式，还有点位/直线控制。2、伺服系统的确定这种系统的种类也是比较多的，开环的，不开环的，半开环的。伺服系统是开环的，电路反馈是没有的，并且还感应不到装置，在对信号进行传送的时候，只是对一个方向。将指令发送出去之后，是没有反馈的。它的驱动装置是步进电动机。伺服系统是不开环的，是可以感应到有反馈装置的，它检测的就是事实的移动量，如果说有误差存在的话，它就来补偿，这种精度相对来说更高一些的。这样的系统电动机也是有两种的，既可以用直流的，也可以用交流的。这两种系统不同的，不过他们都不直接检测工作台位置的移动的，只检测驱动轴的转角大小，之后将工作台实际的位置移动量大小间接的推算出来，反馈回路也是么有的，它的性能是在开环系统和闭环系统的中间的。2.2 计算机系统的选择采用8位微机。因为MCS51系列单片机在进行集成的时候程度是非常高的，并且可靠性也好，功能也比较全面等等，所以确定扩展系统就是单片机MCS51系列的8031。该系统，加工程序是通过键盘输入进去的，另外控制的时候，也是通过键盘来进行的，显示器都是由数码管组成的，车床所有的信息都可以在车床上体现出来。2.3 机械传动方式的选择要想机床的分辨率高一点，用要步进电动机通过齿轮将速度降低下来，之后再传送到丝杆的上面去。要想传动的时候精度高一点，稳定性好一点，那么摩擦力一定要小一些。选用滚珠丝杆螺母副。并且，要想将刚度变高，还有将这个间隙弄没有了，就要用预先施加载荷的构造。齿轮传动的结构也是没有齿侧间隙的。2.4 绘制总体方案框图图2-1 总体方案框图2.5 床身的设计与确定整个机床的支承零部件就是车床身体，这也是车床的主体，通常导轨这些重要的零部件都是装在上面的。床身是什么构造，对于整个车床的结构影响是比较大的。根据床身的导轨面，还有水平面相对的地方，它跟卧式车床是有点像的，十字滑台作为它的工作台，在导轨上面进行两个方向的移动，一个是X方向，一个是Z方向，主轴箱是没有移动的。2.6 导轨类型的选择与确定2.6.1 导轨的基本要求1、导向性很高导轨在进行运动的时候，所运行的轨迹正确与否，不能有偏差，就是导向精度。导轨工作品质是不是好就在于导轨的精度，并且它还能对于动作的零部件运动精准度进行确保。导轨么有装东西的时候，导轨的动作还有工作时间对于导向的精度要充分的确保。对它的精度有影响的因素还是比较多的，结构，形状，大小等等。导轨中的不同类型的导向精度都有所差异，如矩形导轨和三角形导轨相比导向精度较低。2、较好的耐磨性导向精度的持久的时间长短主要是取决于导轨的耐不耐磨，常见的摩擦损耗有物料的磨损、吸覆性磨损或着咬焊、接触产生的疲劳磨损等。损耗的大小，跟加工工艺办法，还有作用力等关系不小。除了这些，导轨上面还会有剩下来的应力，有可能会出现爆炸的情况，这样一来导轨的精度就没有那么好了。3、充足的的刚度刚度充足，也就是说保证的载荷是额定的数值范围里面，那么导轨出现的形状的改变就会在正常范围里面。有载荷施加到上面之后，这个导轨必然会出现变形的状况，这个变形对于导轨精度的大小是有一定的影响的。这样一来，导轨的刚度要求必然就是高的。4、速度不是很快的时候，它的运动平稳性是比较好的在运动的时候速度比较慢的时候，导轨在动作的时候一定要确保它稳定。意思就是说，在进行动作的时候，爬行是不能出现的。速度不快的话，稳定性和结构，润滑效果等等关系都是非常大的。5、构造要简单一点，工艺性比较好在进行设计的时候，导轨不管是加工还是维护都要便利一些，刮研量一定要小一点。如果是镶装式导轨，要求做的更容易。2.6.2 导轨类型的确定导轨有两种，一种是滑动的，一种是滚动的。在选择导轨的时候，首先要注意导向精度，耐磨性，刚度还有低速平稳性有关系，先将导轨的类型确定下来：因为这次设计的是车削加工中心横向进给部分，导轨副的相对运动轨迹一般都是直线，那么这个运动导轨就是直线的。滑动导轨的构造是比较简单的，并且工艺性也好，它的精度是很高的，不过摩擦比较大，磨损也是非常快的，使用时间也是补偿，速度慢爬行起来比较简单，现在在很多速度很慢，要求不是很高的车床里面用的多；不过，滚动导轨在动作的时候灵敏度是比较高的，定位的时候精度也高，牵引的力不大，损耗也不大，精度也是比较好的，润滑系统不复杂，导轨是有最小接触面积的，这样一来摩擦也就不大，必然会让机床的反映速度更快，移动起来更快，要加工复杂曲面的时候更加容易一点，可以用在灵敏度要求比较高的机床。确定下来论文里面用的是直线滚动导轨副。图2-2 直线滚动导轨的结构2.6.3 导轨间隙调整要调整一下矩形导轨还有燕尾导轨相互之间的间隙，在调整的时候用镶条，这样一来导轨面接触起来就正常了。装镶条的时候，它应该装在导轨受力比较小的那边。镶条有两种，平的，楔形的，用的最多的就是楔形的。论文里面的镶条是楔形。他跟导轨，还有支承导轨在进行接触的时候都是平键的，并且是从两边进行的接触，自然它的刚度要比镶条的高一些的，从轴的方向上对镶条进行移动，这样导轨中间的间隙就可以进行调整了。32 第3章 横向进给伺服系统机械部分计算与校核3.1 计算切削力按照数控车床对于精度的要求，来将脉冲当量确定下来，大小0.005mm/脉冲；横切端面在公式里面在车床上进行生产的时候，可以生产的直径的最大值端面横过来切的时候，主切削力的大小就是的在公式里面走刀这个方向上的切削力大小（N）跟走刀方向垂直的切削力的大小（N）3.2 滚珠丝杆螺母副的设计、计算、选型3.2.1 计算进给牵引力导轨在横向上的形状是三角形加上矩形，参考相关资料： 式中：，切削分力（N）G移动部件的重量（N）确定下来可以知道横向溜板还有刀架的重力大小就是800N滑动导轨摩擦系数，跟着导轨的构造不一样，数值就不一样；K将颠覆力矩的影响考虑进去，确定这个实验系数的大小就是K=1.43.2.2 计算最大动负载确定使用滚珠丝杆导轨，参阅有关资料以后可以知道式中：L使用时间，它的一个单位就是转，n代表的是丝杆转动的速度（r/min）在切削最大的时候，进给的速度大小，正常是进给速度最快的二分之一到三分之一。，丝杆导程（mm），初选=5mmT为使用寿命（h），对于数控机床取15000h运转系数，查表取1.2-1.53.2.3 滚珠丝杆螺母副的选型在对双螺母滚珠丝杆副进行调紧的时候，用的是WD2505外循环垫片，1列2.5圈，它的额定动载荷的大小是9700N，精度等级确定是三级。3.2.4 计算传动效率式中：螺旋升角，WD2505，摩擦角大小是，滚动摩擦系数0.003-0.0043.2.5 验算刚度下面的图3-1展示的就是支承的方式，牵引力的最大值是958.97N，支承相互之间的间隔大小是350mm，因为丝杆是没有多长的，多以不需要对轴承进行预紧，自然就不需要预紧螺母了。图3-1 横向进给丝杆支承方式计算如下：1、拉伸，压缩丝杆的时候，必然会有形状的改变，这个量的大小就是(mm)根据958.97N，D=25mm查出可算出：2、滚珠在跟螺纹滚道进行间接的接触的时候，产生的变形量的大小W系列，每一列的滚珠有两点五圈，那么滚珠跟螺纹滚道在进行接触的时候，会有形状的改变，这个量的大小就是，因进行了预紧3、支承滚珠丝杆的轴承，在轴这个方向上进行接触的时候，产生的形状的改变量用的轴承是推力球轴承，型号是8104，查阅有关资料之后确定，直径的大小是d=20mm，滚动体直径=5.556mm，个数有Z=13综合以上几项变形量之和：定位精度（X方向的定位精度为0.02mm）。3.2.6 校核稳定性计算临界负载式中：E材料弹性模量()，I截面惯性矩()L丝杆的两个轴承头相互之间的距离两轴承端距离(cm)丝杆支承方式系数，查阅表格3.15就可以确定这个系数的大小，一头是固定的，一头的系数大小为2.00一般=2.5-4.0，所以这样一来，这个滚珠丝杠的稳定性是非常好的。3.2.7 横向滚珠丝杆副几何参数的确定表3-1 WD2505滚珠丝杠几何参数3.3 计算齿轮传动比已经知道横向方向上脉冲当量的大小是，滚珠直径导程=5mm，所以初步确定这个步进电动机的步距角大小是，这样就可以按照下面的公式将传动比算出来： 因为结构，所以大齿轮就不能太大，避免横向溜板的行程有所影响，在这个地方降低速度就可以使用两级齿轮。在进行进给动作的时候，因为齿轮受到的力不是特别大，模数的个数是两个，查阅表格3-2确定参数的大小： 表3-2 传动齿轮几何参数齿数Z24402025分度圆d=mz48804050齿顶圆52844454齿根圆43753545齿宽(6-10)m20中心距64453.4 横向步进电机的计算与选型3.4.1 初选步进电机1、计算步进电机负载转矩式中：脉冲当量，取 进给牵引力(N)，步距角，初步确定双拍制的步距角的大小是电动机上面的一个丝杆的传动效率大小，就是齿轮的效率乘上轴承的效率乘上丝杆的效率，这几个部分的效率大小分别是：2、估算步进电机起动转矩按照负载转矩除以一定的安全系数，就可以将步进电动机的转矩估算出来通常来说横向进给伺服系统的大小是0.4-0.5，3、计算最大静转矩查阅表格确定下来五相十拍，则4、按照下面的公式将步进电动机工作的频率算出来，将启动时候的最高频率算出来、式中：最大切削进给速度进行移动时候最快的速度，脉冲当量5、初选步进电机型号按照前面估计出来的最大静转矩，查阅有关资料确定90BF004最大静转矩是245Ncm，这个数值的大小对于经济型车床的最大切削量是可以满足的，所以使用的不仅电动机应该是转矩稍微大一点的，这样余量才能保留住，另外一边跟再跟我们国家相同类型的机床进行对比，最终确定使用的电动机型号就是90BF004，步进电机在没有载荷的时候，启动的时候频率大小是四千赫兹，空载时候的要求就满足了。3.4.2 校核步进电机转矩1、等效转动惯量计算图3-1里面就是计算简图，通过这两队齿轮的速度减慢，按照下面的公式算出来电动机轴承上面的总转动惯量：式中：齿轮及其轴的转动惯量丝杆导程，G工件还有工作台重量，G=800(N)2、接下来对惯量进行计算，有齿轮的，轴的，丝杆的。按照下面的公式算出来圆柱体转动惯量： 对于钢材，式中：M圆柱体质量D圆柱体直径 (cm)，L圆柱体长度或原长(cm)钢材的密度为因此基本满足惯量匹配的要求。3、电机转矩计算在工况不一样的是偶，需要的转矩是一样的，接下来在计算的时候按照每一个阶段来进行： （1）快速空载起动转矩空载的状态下，速度很快的时候，加速转矩占据比是很大的，按照下面的步骤进行计算： 式中：快速空载起动转矩没有载荷进行启动，算到电动机的轴承上，摩擦转矩有多大折算到电机轴上的摩擦转矩丝杆进行预紧，算到电动机的轴承上面，附加摩擦转矩有多大传动的时候用丝杆罗姆福，按照下面的公式来算每一种转矩的大小： 电机最大角速度电机最大转速运动部件最快速度脉冲当量步进电机的步距角从停下来到启动，再到加速度的时候最快的进给速度的时间 (s)起动加速时间=30(ms)折算到电机轴上的摩擦转矩式中：导轨的摩擦力(N)，垂直方向的切削力(N)G运动部件的总重量(N)，导轨摩擦系数，确定大小是=0.15齿轮降速比，传动链总效率，正常大小就是0.7-0.8附加摩擦转矩：式中：预加负荷，通常大小是，代表的是进给牵引力(N)滚珠丝杆导程(cm)预紧滚珠丝杆的时候传动效率的大小是上述三项合计：（2）快速移动时所需转矩（3）切削最大的时候，有载荷，这个时候转矩有多大在公式里面：弄到电动机轴承来进行计算，切削负载转矩有多大通过前面的计算，可以看到三种工况下的、，载荷是空，速度又非常快的时候，需要的转矩是最大的，这个就是对不仅电动机转矩进行校核时候的根据。在这个步进电动机是五相十拍的时候大小就是则最大静转矩为：查阅资料可以知道90BF004转矩的最大值就是245，要比需要的最大静转矩还要大，它是可以对这个要求进行满足的。4、步进电动机工作的时候，校核启动矩频，校核工作时候的矩频特点前面就已经将车床最大快移的时候，步进电动机起动频率的最高数值是为3666.67Hz，在进行切削的时候，需要的电动机的频率大小是为1250Hz90BF004型步进电机，在空载最高的时候起动频率的最大数值是四千赫兹，运行的时候频率的大小是16000Hz，下面的图纸3-2里面展示的就是这个型号的电动机起动矩频特征，还有运行时候矩频特征。图3-2 电机起动矩频特性和运行矩频特性运动很快的时候，或者是进行切削时，对于这种电动机的需求是可以满足的。第4章 纵向进给伺服系统机械部分计算与校核4.1 计算切削力用经验公式来对主切削力F（N）进行估值：走刀方向的切削分力（N）车床身上加工最大直径（mm）=200m=3835.30N ：=1：0.25：0.4走刀方向的切削力跟走刀方向垂直的这个切削力的大小=0.25=958.825(N)=0.4=1534.12(N)4.2 滚珠丝杆螺母副的计算和选型4.2.1 计算进给牵引力纵向进给选为综合导轨。将颠覆力矩的影响实验系数考虑进去，确定这个导轨的大小是K=1.15滑动导轨磨擦系数0.150.18查阅表格可以知道溜板还有刀架重力，确定大小是=800N4.2.2 计算最大动负载选用滚珠丝杆导轨，式中：L寿命，以转为一单位n丝杆转速（r/min）在切削条件是最大的时候进给速度，它的数值大小就是最高进给速度的数值的二分之一到三分之一，数值就是丝杆导程（mm），初选=5mmT为使用寿命（h），对于数控机床取15000h运转系数，查表取1.2-1.5r/min、60=11102.47(N)4.2.3 滚珠丝杆螺母副的选型对双螺母珠丝杆副的间隙进行调整用的就是WD 4506外循环垫片，每一列有两点五圈，它的额定动负荷的大小就是17100（N），精度是三级。4.2.4 计算传动效率=式中：r螺旋升角，WD4506， r=2.433磨擦角的大小就是10 滚动磨擦系数0.0030.0044.2.5 验算刚度图纸4-1展示的就是纵向进给滚珠丝杠支承方式的草图，牵引力的最大数值是1890.65N。支承的间距大小是L=1500mm，预紧用的是丝杆螺母还有轴承，预紧力的大小，其实就是最大轴向负荷的三分之一。图4-1 纵向进给滚珠丝杠支承方式1、丝杠在进行拉伸还有压缩的时候产生的变形量的大小、查出，可算出因为两头的轴承都用的是相信推力球轴承，并且还对丝杆进行了预拉伸，它的拉压刚度就可以高四倍。按照下面的公式来对变形量(mm)进行计算2、滚珠还有螺纹滚到在进行间接接触的时候，产生的形状的改变量W系列，每一列有两点五圈，滚珠还有螺纹滚道在进行接触的时候，变形量的大小是，因进行预紧3、轴这个方向上，支承滚珠轴承形状改变的大小是使用的轴承是8107型的推力球轴承，直径的大小是=35mm，滚动体直径=6.35mm，滚动体数量Z=18，注意此公式中单位应为N因施加预紧力，故根据以上计算420.92，这个数值是达到需要的，因为这个经济型的车床在工作的时候，需要的切削量是比较大的，使用的步进电动机是大一点的转矩，并且余量是足够的，还有一点，跟国内的相同类型的车床进行对比，确定使用的电动机是130BF001步进电机，查阅表格可以知道，这种步进电动机在最高空载的时候，起动频率的大小是三千赫兹，达不到=16666.67HZ的需要，这个指标不需要考虑进去，用软件将速度降低下来的程序进行解决。4.4.2 校核步进电机转矩1、等效转动惯量计算按照公式将电动机轴承上面的总转动惯量算出来： 式中：齿轮及其轴的转动惯量滚珠丝杆转动惯量丝杆导程(cm)，=1500mmG工件及工作台重量(N)，G=1500(N)参考一下相同种类的车床，那么电动机的型号就可以确定下来是130BF，其转子转动量（1）按照下面的公式将惯量算出来，将齿轮，轴，丝杆的都算出来按照下面的公式来进行计算：对于钢材，式中：M圆柱体质量 D圆柱体直径 (cm)L圆柱体长度或原长(cm)钢材的密度为代入公式可得：=7.320.6436.311.4=7.320.6437.71=31.54步进电动机在跟传动系统的惯车进行匹配的时候相关问题都考虑进去：满足惯量匹配的要求。（2）电机转矩的计算工况不一样的时候，需要的转矩也就是不一样的，按照每一个阶段将数值都算出来： 1）快速空载起动转矩在载荷是空的时候，速度很快起动的时候，加速转矩比是很大的，详细的计算按照下面的公式来进行计算： 式中：快速空载起动转矩载荷空起动的时候，电动机轴承上面摩擦转矩的大小折算到电机轴上的摩擦转矩丝杆进行预紧，算到电动机的轴承上，附加摩擦转矩是多少在传动的时候用丝杆螺母副，按照下面的公式将转矩的大小算出来：式中：在电动机轴承上面，传动系统的一样效力的转动惯量的大小；电机最大角速度；电机最大转速；运动部件最快速度；脉冲当量；步进电机的步距角；零件在工作，静止到工作，速度最快的时候要耗费多久；起动加速时间=30(ms)折算到电机轴上的摩擦转矩、式中：导轨的摩擦力(N)，丝杆导程(cm)，=0.6cm在垂直方向上的切削力的大小 (N)，G动作的零部件总的重量的大小 (N)导轨摩擦系数，取=0.17齿轮降速比，传动链总效率，通常它的大小是0.7-0.8附加摩擦转矩：式中：滚珠丝杆预加负荷，通常它的大小是滚珠丝杆导程(cm) =0.6cm未预紧时的传动效率，通常它的大小是 确定为0.92上述三项合计：2）快速移动时所需转矩3）在切削是最大的时候负载需要的转矩大小式中：折算到电机轴上的切削负载转矩前面已经算了，在三种工况下，在空载很快的时候，转矩也是很大的，这个时候要校核步进电动机的转矩。在步进电机为五相十拍的时候则最大静转矩为：步进电机转矩的最大数值是931N.cm，这个数值是比静转矩要大的，符合需要。2、校核电动机启动，或者是工作时候的矩频。在进行快速移动最快的时候，步进电动机在起动的时候，最高的频率是为16666.67Hz，在进行切削的时候，步进电动机运行的频率大小就是代表 1250Hz。130BF001型步进电机可以实现空载启动频率最大的就是3000Hz，运行频率为16000Hz，130BF步进电机起动矩频特性和运行矩频特性，在这个电动机开始进行工作的时候，=2500Hz时，=100N.cm，车床需要的空载起动力矩的大小就是64454N.cm。直接来用，就会导致失步的状况出现，那么就要对它进行开降处理，这样电动机的输出转矩就变大了一倍。在进行快速的运动，还有进行切削进给的时候，图4-2里面展示的就是130BF001型步进电机运行矩频特性图，它是达到需要的：图4-2 电机运行矩频特性结论到这，论文就算是写好了，这段时间，我大学学习的知识又从我的脑子里面过了一遍。在完成论文的这段时间里面，有很多知识点是书本上没有的，我要在课外资料里面进行寻找，这样一来，扩展了我的知识面，针对论文里面研究的CK6120数控车床进给系统，让我进一步有所了解。本次设计的内容大致
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