度，脉冲当量脉冲，由式求出电动机对应的运行频率。从电动机的运行矩频特性曲线图可以看出在此频率下，电动机的输出转矩，远远大于最大工作负载转矩，满足要求。最快空载移动时电动机输出转矩校核任务书给定工作台最快空载移动速度，求出其对应运行频率。在此频率下，电动机的输出转矩，大于快速空载起动时的负载转矩，满足要求。最快空载移动时电动机运行频率校核与快速空载移动速度对应的电动机运行频率为。查表知电动机的空载运行频率可达，可见没有超出上限。起动频率的计算已知电动机转轴上的总转动惯量，电动机转子的转动惯量，电动机转轴不带任何负载时的空载起动频率。由式可知步进电动机克服惯性负载的起动频率为说明要想保证步进电动机起动时不失步，任何时候的起动频率都必须小于。实际上，在采用软件升降频时，起动频率选得更低，通常只有。综上所述，本次设计中工作台的进给传动系统选用步进电动机，完全满足设计要求。增量式旋转编码器的选用本设计所选步进电动机采用半闭环控制，可在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码器，用以检测电动机的转角与转速。增量式旋转编码器的分辨力应与步进电动机的步距角，可知电动机转动转时，需要控制系统发出个步进脉冲。考虑到增量式旋转编码器输出的相信号，可以送到四倍频电路进行电子四细分，因此，编码器的分辨力可选线。这样控制系统每发个步进脉冲，电动机转过个步距角，编码器对应输出个脉冲信号。此次设计选用的编码器型号为盘状空心型，孔径，与电动机尾部出轴相匹配，电源电压，每秒输出个脉冲，信号为电压输出。绘制进给传动系统示意图进给传动系统示意图如图所示。伺服电动机主动齿轮从动齿轮滚珠丝杠工作台进给传动系统示意图工作台控制系统的设计根据任务书的要求，设计控制系统的硬件电路时主要考虑以下功能接收键盘数据，控制显示接受操作面板的开关与按钮信息接受车床限位开关信号接受电动卡盘夹紧信号与电动刀架刀位信号控制，向步进电动机的驱动器控制主轴的正转，反转与停止控制多速电动机，实现主轴有级变速控制交流变频器，实现主轴无级变速控查表，取载荷系数，滚道硬度为时，取硬度系数，代入式摩擦系数。求得滚珠丝杠副的最大工作载荷最大动工作载荷的计算设工作台在承受最大铣削力时的最快进给速度，初选丝杠导程的载荷与丝杠轴线平行，受到横向载荷与丝杠轴线垂直，受到垂直方向的载荷与工作台面垂直已知移动部件总重量，按矩形导轨进行计算，取颠覆力矩影响系数，滚动导轨上的，得距离寿命远大于期望值，故距离额定寿命满足要求。滚珠丝杠螺母副的计算与选型最大工作载荷的计算如前所述，在立铣时，工作台受到进给方向导轨副的滚道硬度为，工作温度不超过，每根导轨上配有两只滑块，精度为级，工作速度较低，载荷不大。分别取硬度系数，温度系数，接触系数，精度系数，载荷系数，代入式列的型，其额定动载荷，额定静载荷。任务书规定加工范围为，考虑工作行程应留有定余量，查表选取导轨的长度为。距离额定寿命的计算上述所取的系列系列大垂直方向载荷为其中，移动部件重量，外加载荷，代入式，得最大工作载荷。查表根据工作载荷，初选直线滚动导轨副的型号为系导轨型号的选取工作载荷是影响直线滚动导轨副使用寿命的重要因素。本例中的工作台为水平布置，采用双导轨四滑块的支承形式。考虑最不利的情况，即垂直于台面的工作载荷全部由个滑块承担，则单滑块所受的最平方向的铣削力分别为和。今将水平方向较大的铣削力分配给工作台的纵向，则纵向铣削力，径向铣削力为。直线滚动导轨副的计算与选型纵向块承受工作载荷的计算及间的比值可由表查得，考虑逆铣时的情况，可估算三个方向的铣削力分别为，，。图为卧铣情况，现考虑立铣，则工作台受到垂直方向的铣削力，受到水平间的比值可由表查得，考虑逆铣时的情况，可估算三个方向的铣削力分别为，，。图为卧铣情况，现考虑立铣，则工作台受到垂直方向的铣削力，受到水平方向的铣削力分别为和。今将水平方向较大的铣削力分配给工作台的纵向，则纵向铣削力，径向铣削力为立铣刀齿数最大铣削宽度最大背吃刀量加工材料为碳素钢活有色金属。方向的脉冲当量方向的定位精度均为加工范围为工作台空载进给最快移动速度工作台进给最快移动速度总体方案的确定机械传动部件的选择导轨副的选用腰设计数控车床工作台，需要承受的载荷不大，而且脉冲当量小，定位精度高，因此选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小，不易爬行，传动效率高，结构紧，安装预紧方便等优点。丝杠螺母副的选用伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，需要满足冲当量和的定位精度，滑动丝杠副为能为力，只有选用滚珠丝杆副才能达到要求，滚珠丝杆副的传动精度高动态响应快运转平稳寿命长效率高预紧后可消除反向间隙。减速装置的选用选择了步进电动机和滚珠丝杆副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置，且应有消间隙机构，选用无间隙齿轮传动减速箱。伺服电动机的选用任务书规定的脉冲当量尚未达到，定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有因此，故本设计不必采用高档次的伺服电动机，因此可以选用混合式步进电动机。以降低成本，提高性价比。检测装置的选用选用步进电动机作为伺服电动机后，可选开环控制，也可选闭环控制。任务书所给的精度对于步进电动机来说还是偏高，为了确保电动机在运动过程中不受切削负载和电网的影响而失步，决定采用半闭环控制，拟在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码器，用以检测电动机的转角与转速。增量式旋转编码器的分辨力应与步进电动机的步距角相匹配。考虑到两个方向的加工范围相同，承受的工作载荷相差不大，为了减少设计工作量，两个坐标的导轨副丝杠螺母副减速装置伺服电动机以及检测装置拟采用相同的型号与规格。控制系统的设计设计的工作台准备用在数控车床上，其控制系统应该具有单坐标定位，两坐标直线插补与圆弧插补的基本功能，所以控制系统设计成连续控制型。对于步进电动机的半闭环控制，选用系列的位单片机作为控制系统的，能够满足任务书给定的相关指标。要设计台完整的控制系统，在选择之后，还要扩展程序存储器，键盘与显示电路，接口电路，转换电路，串行接口电路等。选择合适的驱动电源，与步进电动机配套使用。绘制总体方案图总体方案图如图所示。微型机接口电路功放电路执行元件机械传动机构机械执行机构总体方案图机械传动部件的计算与选型导轨上移动部件的重量估算按照下导轨上面移动部件的重量来进行估算。包括工件夹具工作台上层电动机减速箱滚珠丝杠副导轨座等，估计重量约为铣削力的计算设零件的加工方式为立式铣削，采用硬质合金立铣刀，工件的材料为碳钢。则由表查得立铣时的铣削力计算公式为今选择铣刀的直径为，齿