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1、進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)
一、設(shè)計(jì)要求：
行程 1000mm，最低速度0.001mm/r，最高速度0.5mm/r，最大載荷4500N，精度
根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知：進(jìn)給伺服系統(tǒng)最大載荷為4500N，工作臺(tái)縱向行程1000mm，進(jìn)給速度最高為2500х0.5=1250mm/min，最小選為1mm/min，快移速度取=15m/min，重復(fù)定位精度為0.003mm。
二、設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)：
伺服電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速=1500r/min。如使電動(dòng)機(jī)與絲杠直聯(lián)，n=1，則根據(jù)公式：i=/，絲杠的最高轉(zhuǎn)速=1500r/min，則絲杠的導(dǎo)程為：
==mm=10mm
數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量常取a=0.001mm每脈沖。代
2、入式b=i，電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)應(yīng)發(fā)出的脈沖數(shù)b為：
b=i=х1個(gè)=10000個(gè)
位置反饋器常用的有旋轉(zhuǎn)變壓器和脈沖編碼器。旋轉(zhuǎn)變壓器的分解精度常為每轉(zhuǎn)2000個(gè)脈沖。因此，如果用旋轉(zhuǎn)變壓器，可在電動(dòng)機(jī)軸和旋轉(zhuǎn)變壓器軸間裝5:1的齒輪升速。脈沖編碼器現(xiàn)有產(chǎn)品為每轉(zhuǎn)2000,2500,5000脈沖等數(shù)種。如取每轉(zhuǎn)2500脈沖，則編碼器后應(yīng)有一個(gè)倍頻器，倍數(shù)為4。
速度反饋裝置，如與旋轉(zhuǎn)變壓器相配套，可用測速發(fā)電機(jī)。其性能為電動(dòng)機(jī)每1000r/min，輸出一定的電壓。如用脈沖編碼器，則可在倍頻器后加一個(gè)頻率—電壓（F/U）轉(zhuǎn)換器。其轉(zhuǎn)換比例為每脈沖/分，輸出電壓為（V）。現(xiàn)選用的電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)
3、為個(gè)，故轉(zhuǎn)換比例仍為6V每1000r/min。
三、 滾珠絲杠的選擇
滾珠絲杠的直徑，滾珠的列數(shù)和圈數(shù) ，應(yīng)按當(dāng)量動(dòng)載荷選擇。絲杠的最大載荷，為切削時(shí)的最大進(jìn)給力加摩擦力。最大載荷已知，為=4500N。作為粗略估計(jì)，工作臺(tái)重300kg,工件及夾具的最大重量為500kg,取f=0.04，則絲杠的最小載荷為摩擦力
=fG=0.04х(500+300)х9.8N=314N
平均載荷為：==3100N
最大進(jìn)給時(shí)，絲杠的轉(zhuǎn)速為125r/min；最小進(jìn)給時(shí)，轉(zhuǎn)速為1r/min，故平均轉(zhuǎn)速為：==84r/min
絲杠的工作壽命取為15000h。=1，=1.5。故：
L==h
根據(jù)《金屬切削
4、機(jī)床》公式（9—5），滾珠絲杠的當(dāng)量動(dòng)載荷為
＝＝
查滾珠絲杠樣本，選擇內(nèi)循環(huán)型號(hào)為DFT03208-5的滾珠絲杠副，額定動(dòng)載荷為＝32300Ｎ，，符合要求。絲杠直徑32ｍｍ，鋼球直徑4.762ｍｍ，導(dǎo)程8ｍｍ，浮動(dòng)返回其內(nèi)循環(huán)。每個(gè)螺母滾珠有4列，爽螺母墊圈式預(yù)緊。預(yù)加載荷為，
四、 選擇絲杠軸承：
絲杠采取一端固定，一端簡支的方式。固定端采用一對(duì)推力角接觸球軸承，面對(duì)面組配。型號(hào)為7602030TVP/DF，內(nèi)徑х外徑х寬為30mmх62mmх15mm。額定動(dòng)載荷C=15KN。預(yù)加載荷=1250N。平均載荷=3100N。
軸承壽命： L====41（h）
h===5840
5、.5h
能滿足要求。簡支端軸承只承受絲杠的部分重量，不需要計(jì)算。
五、 選擇伺服電動(dòng)機(jī)
①最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩：最大載荷=4500N，絲杠的導(dǎo)程=8mm=0.008m。查絲杠樣本，絲杠螺母副的摩擦系數(shù)η=0.9，摩擦力矩=0.3N·m。查軸承樣本，單個(gè)760205TN/P4型軸承的摩擦力矩為125N·mm。故一對(duì)軸承副為=0.25N·m。簡支端軸承不預(yù)緊，其摩擦力矩可忽略不計(jì)。絲杠與伺服電動(dòng)機(jī)直聯(lián)，故i=1。代入《金屬切削機(jī)床》公式（9—10），最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩為
T=（+0.3+0.25）N·m=8.61N·m
②慣量匹配：負(fù)載慣量按下列次序計(jì)算。工件及工作臺(tái)的最大質(zhì)量為800kg，折
6、算到電動(dòng)機(jī)軸，其慣量可按《金屬切削機(jī)床》公式（7—18）計(jì)算
=m=m= m=800х=0.002kg·
絲杠直徑d=32mm=0.032m，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，決定長度l=0.8m，根據(jù)《金屬切削機(jī)床》公式（7—19），絲杠的慣量為
=бl= kg·=0.00064 kg·
聯(lián)軸器的慣量可直接查手冊(cè)
=0.0006 kg·
和與電動(dòng)機(jī)同軸，故可直接迭加。負(fù)載慣量=++=0.002+0.00064+0.0006=0.00324 kg·
根據(jù)《金屬切削機(jī)床》公式（9—11），電動(dòng)機(jī)慣量應(yīng)符合條件<4。
即： 0.00324<<0.013
根據(jù)以上計(jì)算，可初選伺服電動(dòng)機(jī)。如選用交流伺服電動(dòng)機(jī)，可選用廣州數(shù)控伺服電機(jī)廠的175SJT—M150B型號(hào)電機(jī)。它的額定轉(zhuǎn)矩為15N·m，大于最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩8.61N·m，它的轉(zhuǎn)子慣量為=5.1х kg·，滿足匹配要求。
六、精度計(jì)算
1、 伺服剛度：根據(jù)公式 伺服剛度為
==
折算至工作臺(tái)
=
2、 滾珠絲杠螺母副的接觸剛度 根據(jù)樣本手冊(cè)，=2300N/um
3、 絲杠的拉壓剛度
4、 軸承的軸向剛度
所選軸承為7602030TVP/DF，由公式計(jì)算出軸承的軸向剛度為Kt=500N/um
5、綜合剛度
滿足定位精度要求
數(shù)控車床進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)
