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1、 长春理工大学光电信息学院毕业设计 编号20191551205本科生毕业设计C6140普通车床数控改造及横纵向进给系统设计Transformation of Ordinary C6140 CNC Vertical and Horizontal Feed System Design学 生 姓 名冯喆专 业机械设计制造及其自动化学 号1551205指 导 教 师仲丛华分 院机电工程分院2019年 6 月长春理工大学光电信息学院本科生毕业设计摘 要我国是传统的机械制造大国，但是设备及其落后，尤其是老的机械制造厂主要还是旧的机床，不能满足处理的条件。制造技术和设备的现状,与现代先进技术对大型故障机,尤
2、其是大量闲置的普通机床进行改造、升级,尽快使这批设备在经济发展中发挥能力、创造效益,的确是许多企业不能忽视一个主题,是我国制造业的发展方向。这个话题是CA6140普通车床数控改造,其现实意义在于如何找到一个可行的和扩展设备改造方法的价值,传统的机械制造技术和设备产业技术升级,为了解决设备老化带来的问题。关键词: 滚珠丝杠 滚珠丝杠螺母副 单片机 步进电机长春理工大学光电信息学院毕业设计ABSTRACTChina is a traditional machine manufacture great nation, however, its equipment level falls behind
3、, In particular, in some Engineering works, and most of the machine is quite old, far from enough to meet the requirements of processing. In view of present manufacturing industrys technical equip present situation, makes the transformation, the promotion particularly with the modern vanguard techno
4、logy to a large quantities of breakdown engine bed large quantities of idles ordinary engine bed, enables this batch of equipment by the small investment to display the potency, the creation benefit as soon as possible in the economic development, indeed is a many enterprises noticeable topic, is ou
5、r country manufacturing industry development direction .This topic is aims at CA6140 the ordinary worn out lathe to make the numerical control transformation, how does its practical significance lie in seeks for one kind feasible, to have the promoted value equipment to transform the method, carries
6、 on the technical promotion to the traditional machine manufacture professions technical equip, solves the problem which the present equipment gets older brings. In this topic research process, the first convention numerically-controlled machine tool which used for the present factory has carried on
7、 the comprehensive investigation and the analysis. Keywords: Ball screw Ball the Screw Nut is Auxiliary Monolithic Machine Step-by-step Electric Motor.目 录绪 论1第一章 数控机床的改造21.1普通机床数控改造21.1.1普通机床数控改造的好处21.1.2机床数控化改造的市场21.1.3数控改造基本步骤3第二章 总体方案设计42.1设计任务42.2确定总体方案42.2.1伺服系统方案的确定42.2.2执行机构传动方式的确定52.2.3单片微机控
8、制方案确定5第三章 机床进给伺服系统设计计算63.1运动参数计算63.2系统脉冲当量选择及切削力确定63.2.1脉冲当量选择63.2.2纵车外圆73.2.2横切端面73.3滚珠丝杠螺母副的计算和选型73.3.1滚珠丝杠的选型73.3.2纵向进给丝杠的计算73.3.3横向进给丝杠113.4 齿轮传动比计算143.4.1纵向进给齿轮箱传动比计算143.4.2横向同步齿形带传动比计算15第四章 步进电机的选型和计算164.1步进电机的特点与种类164.2步进电动机的选用原则174.3纵向步进电机的计算174.3.1等效转动惯量计算17I4.3.2电机力矩计算184.3.3计算步进电机空载启动频率和切
9、削时的工作频率204.4横向进给步进电机计算和选型224.4.1等效转动惯量计算224.4.2电机力矩计算234.4.3计算步进电机空载启动频率和切削时的工作频率26第五章 控制系统的方案设计275.1单片微机控制方案确定275.2控制系统的作用及要求275.2.1控制系统作用.275.2.2基本要求285.3控制系统硬件电路的设计285.4控制电路部分软件的设计295.4.1存储器与I/O芯片地址分配295.4.2控制系统的监控管理程序305.4.3 8255芯片初始化程序305.4.4 8289芯片初始化程序305.5步进电机的控制与驱动315.5.1开环步进电机控制315.5.2软件环形
10、分配315.5.3步进电动机的运动控制程序31第六章 经济技术分析及环保356.1机床改造技术分析356.2机床改造的环保问题35结 论36参考文献37致 谢38II长春理工大学光电信息学院毕业设计绪 论随着科学技术的高速成长以及经济竞争的加剧，更新产品速率慢慢变快，复杂模样的部件逐渐增多，精度要求越来越高，多样式、中等批量生产的比例也有明显增高。产品制作受市场激烈竞争的影响生产时间慢慢变短。传统的加工方法和生产方法很难适应这些不同的零件，加工要求灵活而复杂。因此近几十年来，由于开发可以有效地解决复杂，精确，小批量的CNC加工技术的多变量部件，因此世界各国都非常重视。传统的机械制造和微电子，电
11、脑，信息处理，现代控制理论，使制造业变成常识密集型的科学作为该类别的现代制造业，它的生产规模朝着“少量少品种多量多品种批次”的方面成长。第一台数控机床是由美国在20世纪50年代制造出来，数控机床及其数控技术已有半个多世纪的开发经验。1959，因为晶体管元件在计算机行业中制造出来。随着1965年小型集成电路的呈现，小型化和低功耗进一步提高了数控系统的可靠性。CNC系统已发展到第三代。特别是这20年来，数控机床的性能价格比有了极大的提升来自于微处理器和微电子技术的成长，这不仅是提高了产品的质量和效率，还缩小了生产时间，从而改善了生产环境。1第一章 数控机床的改造1.1普通机床数控改造顾名思义，CN
12、C机床的改造是向机床添加微机控制器且有的自动化实现技术目标。公司必须以高质量和低成本生产满足市场需求和性能的产品，才能在激烈的市场竞争中生存和发展。先进的数控机床的使用已变为本国制造技术成长的趋向。提升数控率的主要途径是购买新的数控机床，修改旧机床，装备数控机床。将一般机床转换成数控机床是提升机床数控速度的又一有用路径。中国数控机床改造市场有很大的发展空间，今天的数控机床中国机器不到3。由于普通机床加工的产品质量低，机床的低数值，低等级和高成本必须显着提高机床的数控率，不然直接影响公司的产品，市场和利润，并影响公司的生存和成长。这几年，美国、德国、英国等发达国家，尽管生产了许多的数控机床，但对
13、于一般机床的数控转换也十分重要，机床的技术改建市场非常活跃。机床制造业中的机床改造正在从中分离出来，已经形成了新的工业和领域，用数控技术改造机床和生产线。1.1.1 普通机床数控改造的好处（1）机械性能稳定性高。床身和柱子等基本部件均为实心铸造件，不是焊接部件。改造后的机器质量好，性能好，可作为多年的新设备使用。CNC转换简化了原始机器结构。一则减少传动链对精密度的影响，原有的摇杆进给机构都消除，可以提升精密度；二则，它可以降低机械故障率，增加运动的可靠性。长期使用原机床的基础部件后，几乎不可能发生应力变形来影响精度。（2）数控制改造成本低，入资额少，经济性好。（3）我们熟悉设备，易于操作和维
14、修，降低了技术对人员的要求，改善了管理。在购置新设备时，不知道新设备满不满足其处理讲求，并且不是转型。这样就能准确算出机床的加工能力。此外，由于长期使用，操作人员熟悉机床的特性，维护和操作培训短时间，快速的结果。一旦安装机床，它可以满负荷运行。操作人员只需要夹紧工件并按下开关，即可快速完成复杂的工件。通过计算机控制完成处理，节省了技术要求的麻烦。同时也提高定额管理水平。（4）提升生产率。与传统机床相比，机器自动化可提高3至5倍。对于更复杂的零件，越困难，它就越有效。此外，可以使用或不使用工具，这不仅节省了成本，而且缩短了生产准备周期。（5）增强了传统处理难以实现的功能，例如电弧处理和锥形处理1
15、。1.1.2 机床数控改造市场在过去的10年中，中国的CNC年产量已达到3万至4万台，每年大约生产值70亿元。机床的年产率不到6。大多数制造业和制造业的大多数制造和加工设备都是传统的机床，其中机床占了多一半。用该设备处理的产品通常具有诸如低质量，低质量，低质量，高成本和长交货时间的缺点。因此，国际国内市场缺少竞争力直接影响企业的产品，市场和利益，影响企业的生存和发展。这些无法使用的设备和生产线是大量的股票资产，而修理是财富。只要我们找出主要的技术难点并解决关键技术问题，我们就可以最大限度地减少对最大的股票资产的投资，争取最大的经济和社会效益。1.1.3 数控改造基本步骤1.处理对象的过程分析以
16、确定过程计划不仅是机床转换的基础，而且是机床转换的目的。零件的不同样子和不同的技术要求以及加工方式不一样，对机床的要求也不一样。例如，对于圆柱形器件，可以通过车削，圆柱磨削等加工，而平面一般通过铣削，平面磨削等加工;外圆柱面具有高精密度和粗糙的表面，常用来车削;精密度高，外表粗糙度要求低时，必须在外圆磨床上加工。在分析基础上，绘画工序图，首先选择切削量，刃具路径，然后估算出产率。然后计算切削力和切削功率，计算进给系统所需的功率和扭矩。这是选择程序和驱动组件的基础，目前使用类推或测量方法完成。2.分析修改后的机床以确定要修改的机器类型。改造机床和设计机床是不一样的，机床设计是根据设计任务书，设计
17、整个机床，然后逐个制作机床工件，最终把其安装到机床上;机床的转换不仅包括机床本身的转换，还包括机床的结构转换也参与其中。改进过程系统中的工具，夹具和其他附件，以满足生产需求。在制定机床改造计划时，可以根据既定的工艺计划初步选择要修改的机床类型，然后仔细分析所选机床，了解每个机床的技术规格，技术状态，接触尺寸。解析机床的强度和刚度，解析改进后的机床是否能够变换要求和经济性。最后确定被修改机床的模型。3.在满足数控系统设计或所用机加工零件的要求的同时，所设计的数控系统尽可能坚固，稳定，可靠，通用且价格低廉，或在国内更好您应该使用特殊的CNC设备进行生产。4.制订技术措施，制订改建计划。根据加工东西
18、的要求和改建机床的实际状况，制订技术措施，制定机床改变方案。在选择采购工件，必须担保质量。在拟定技术办法和拟定改造计划的过程中，为了获得最佳的经济效益，应该充分进行技术经济分析，争取改进的机床不仅要满足技术要求，还要满足性能要求2。5.机床改造的设计。6.机床变换的图纸。7.整个机器都已安装和调试。上述步骤不是静态的，但应根据实际情况进行穿插，有时需要重复直至满足要求。第二章 总体方案设计2.1设计任务普通CA6140车床转换为经济型数控机床，由单片机MCS-51微电脑控制，采用步进电机开环控制，垂直和水平方向线性和圆弧插补它有一个功能。车床必需要有切割螺纹的能力和自动返回的能力。原理如图2.
19、1所示： 图 2.1经济型数控机床原理主要数据如下：工件最大加工直径： 床面 ： 400mm最大工件长度： 1500mm最大速度： 垂直 0.6m/min 水平 0.3m/min高速齿轮交叉： 垂直2.4m/min 水平 1.2m/min主电机功率： 7.5kw2.2 确定整体计划2.2.1 伺服系统解决方案的确定 改建后的数控车床具有停止、循环加工、螺纹加工和直线插补等能力，这就是为什么有必要使用连续控制系统。当使用步进电机开环控制系统时，应想到经济型数控机床加工精密度条件不高，结构简单，减少成本。2.2.2 确定执行器的传动方式步进电机用于减慢驱动螺杆的速度，以达到机床所需的分辨率。为了减
20、少可能多的摩擦，滚珠丝杠螺母对确保某些变速器的精度和稳定性。同时，采取预加载结构来改善间隙和传动刚度。传动齿轮横向采取齿形带。除去侧面空隙的结构沿垂直使用。2.2.3 单片机控制方案根据机器的要求使用8位机器。由于硬件设计简单，系统结构紧凑是MCS51系列单片机的特点之一。MCS-51系统的最小系统可以通过使用一块8031扩展EPROM来满足简单应用功能的要求，可以运用MCS51的扩充功能，构成功能强、规模较大的系统用于复杂的应用场合。因此，应该选择使用8031 微控制器3。第三章 机器进给伺服系统的设计和计算3.1 运动参数计算主运动参数对于通用机床，由于完成的工艺范围相对较宽，并且必须适应
21、一定范围的不同材料零件和不同材料尺寸的加工需求，因此需求主轴具有不同的速度4。1.确定最高速度和最低速度2. = （3.1）在公式中、可以根据切削量手册和车床的应用来确定，C6140车床为200米/分钟, 为15米/分钟对于通用机床一般取 ; （3.2）其中 D 机床的最大直径； K 依据现有类似机床应用的调查，车床的计划K = 0.5； 范围直径一般为=0.20.25 =0.5 （3.3）=0.25 （3.4）=r/min （3.5）根据实际需要和发展的储备最后确定=1300r/min,同理r/min3.2 系统脉冲当量选择及切削力确定3.2.1 脉冲当量选择 经济型数控车床、铣床经常采用的
22、脉冲当量是0.010.005mm/脉冲, 机床精度横向：0.005mm/步 纵向:0.01mm/步3.2.2 纵车外圆由机床设计手册知道而且类比同规格车床，主切削力F按经验公式估算5F=0.67D =0.67=5360N根据切削力的力百分比F: Fx: Fy=1:0.25:0.4 Fx=1340N，Fy=2144N3.2.3 横切端面切割端面时的主要切削力它占纵向切削力的1/2主切削力=F=2680N仍按上述比例计算：F:Fx:Fy =1:0.25:0.4 Fx=26800.25=670N，Fy=26800.4=1072N3.3 滚珠丝杠螺母副的计算和选型3.3.1 滚珠丝杠的选型外循环和内循
23、环是滚珠循环方式分为的两大类，螺旋槽式和插管式又是由外循环分为的。滚珠丝杠对的预紧方式有：双螺母螺纹式预紧，双螺母齿差预紧，双螺母垫片式预紧，干涉球预紧和单螺母可变导线预紧。3.3.2 纵向进给丝杠的计算1.丝杠导程的确定通常根据电机螺杆的齿轮比i和设计目标快速移动的最大速度以及伺服电机的最大转速来确定导螺杆的选择。基本铅引线应满足以下公式 =4.6mm （3.6）主要选择L0 = 6mm根据设计需要2. 计算进给牵引力Fm(N)在驾驶工作台时，滚珠丝杠副的滚珠丝杠的轴向力称为滚珠丝杠的工作载荷Fm（N），也称为进给牵引力。它包括作用在导轨上的其他切削分力相关的摩擦力及滚珠丝杠的走刀抗力和与移
24、动体重力。由于普通CA6140车床源的纵向导向导轨是综合导向导轨，因此使用以下计算。托盘上的横向负载 Fc=Fy=2144(N)托盘上的进给负载 F1=Fx=1340(N)托盘上的垂直负载 Fv=Fz=5360(N)工作负载的大小: Fm = KFx+ (F+G) （3.7）=1.151340+0.17(5360+980)=2555N式中 滑动导轨的摩擦系数：0.150.18取=0.17 G 垂直和水平滑动箱和刀架的重量，垂直滑动箱为80kg，刀架为20kg。 G=980NK 考虑反扭矩效应的实验系数，集成导轨取K = 1.15;3. 计算最大动负载C C = （3.8）= 其中 Vs 最大切
25、削力下的进给速率，最高进给速率，这里 Vs=0.6=0.3 预期工作寿命，可取=16000h fw 预期的工作寿命可以从表3.1中获得。fw = 1.3fa 从表3.2可知精度系数的值为fa = 0.9fc 可靠性系数其取值由表3.3知取 fc=1表3.1载荷性质系数载荷性质无冲击轻微冲击伴有冲击和振动11.21.21.51.52表3.2精度系数精度等级1，2，34，56，7fa10.90.8表3.3可靠性系数可靠性/%909596979899fc10.620.530.440.330.21 n = = = 50r/min （3.9） C = = （3.10）4.滚珠丝杠螺母对选择 主要的滚珠丝
26、杠是：外部循环，考虑到简单的经济改造。根据机械设计手册（化学工业出版社出版发行）第三版第3卷计算出来的最大动载荷，选用汉江机床附件有限公司生产的WL4006-2.5外循环垫片，调整预紧双螺母滚珠丝杠副6。5.传动效率计算= （3.11）式中r 螺旋升角， r= 对于滚动摩擦，摩擦角为10，系数为0.003至0.004。= =94.2%6.刚度验算引线的变化是由滚珠丝杠副的轴向变形引起的，这会影响其平滑度和定位精度，以及由螺杆的扭转变形引起的纵向变形，丝杠和螺母之间滚道的接触变形，丝杠的拉压变形以及滚珠丝杠轴承的轴向接触变形和螺母座的变形指的是滚珠丝杠副的轴向变形。 本次采用两端固定来设计丝杠安
27、装，刚度高是这种支撑的特点，导螺杆的轴向刚度在一端固定4倍。安装时，必须保持螺母两端同轴，通常，导螺杆没有压力和压杆的稳定性没问题。绘制该纵向进给滚珠丝杠支撑3.4的草图：图3.4纵向进给滚珠丝杠支撑支撑距离L = 2000mm，引力最大为2555N，螺母和轴承预紧，预紧力为最大轴向载荷。a.螺杆张力和压缩刚度R1 滚珠丝杠的拉伸和压缩刚度取决于螺母在导螺杆上的位置，最大值是终点。 （3.12） 式中d2 丝杠螺纹底经d2=35.2 a 从滚珠螺母中心到轴承中心的距离a=180 =1248.1N/m 由于推力球轴承在两端使用，并且导螺杆是预张紧的，因此拉伸和压缩刚度可以增加4倍，其实际变形量为
28、：R1 = R1 =1248.1 = 312 N/mb.滚珠与螺纹滚道之间接触变形 （3.13）式中 查手册可得丝杠刚度=10807FP 丝杠螺母预紧力FP=853= N/mc.支承滚珠丝杠轴承的轴向刚度 Rb采用8206型推力球轴承，d1=30mm,滚动体直径d=7.927mm,滚动体数量Z=14.RBo=（3.14）Rb=2 RBo=2 N/m = （3.15）驱动系统的定位错误m0.8定位精度- -=0.815-2.6=9.4m所选丝杠副精度等级为6m9.4m因此，所选的导螺杆是合格的。3.3.3 横向进给丝杠1. 计算牵引力Fm横轨是燕尾形的，计算如下：Fm=KFy+f(2Fx+F1+
29、G) （3.16）=1.45670+0.18(2680+21072+588)=1946N式中f 滑动导轨摩擦系数：0.18G 溜板及刀架重力：选纵向溜板箱的重量为40kg,刀架重量为20kg. G=588NK 考虑到反向扭矩影响的实验系数，燕尾导轨取K = 1.45;2. 计算最大动态载荷C C = （3.17） n = （3.18）式中，首先选L0=5mm Vs 最大切削力下的最高进给速率，此处取 Vs=0.30.5=0.015 fw 负载特性系数的值从表3.1中获得。 fw = 1.3 预期工作寿命，可取=16000hfc 可靠性系数其取值由表3.3知取 fc=1 n = =30 r/mi
30、n（3.19）fa 从表3.2可知精度系数的值为fa = 0.9 C = =7238 （3.20）3.传动效率计算= （3.21）式中r 螺旋角，W.L4006 r= 对于滚动摩擦，摩擦角为10，系数为0.003至0.004。= =0.9644. 刚度计算横向进给丝杠仍然按两端固定安装，支撑方式如图3.5所示支撑距离L=450mm，最大牵引力为2023N,因丝杠长度较短，不需预紧，而螺母及轴承预紧计算如下8：（1）查手册并根据Fm=1946N,D0=20mm可查得丝杠的拉伸或压缩变形量1（mm）=3.9 （3.20） 1=3.9=0.0176 （3.21）图3.5横向进给丝杠支撑（2）根据滚珠
31、与螺纹滚道间接触变形2，=8.6m因进行预紧2 = =8.6=0.0043mm（3）轴承滚珠轴承的轴向接触变形 3采用推力球轴承8202型d=0.5H=6 取Z=10 c=0.0024=0.0024=0.0094mm （3.22）考虑到预加载，因此3=c=0.0047mm结合上述几种变形的总和：=1+2+3=0.0176+0.0043+0.0047=0.0266mm显然此变形量已大于定位精度要求，应该采取相应的措施修改设计，采用贴塑导轨减少摩擦力是因横向溜板空间限制，不宜加大滚珠丝杠直径。塑料导轨的摩擦系数介于0.03和0.05之间，因此需要=0.03以减小最大牵引力并重新计算为： Fm =1
32、.4F+ （3.23） =1.4)=1138N可查手册得，Fm =1138N，=2.21=2.2=0.9910mm （3.24）2和3不变则=1+2+3=0.0099+0.0043+0.0047=0.0189mm定位精度为0.015，因此，变量仍然不满足。如果滚珠丝杠预拉伸，精度可提高4倍，并且变形量增加。 =1+2+3=0.0099+0.0043+0.0047=0.0115mm0.0115mm0.015mm所以满足要求5. 稳定性校核Fk为不稳定是的临界负载 （3.25） 式中：I截面惯性距（cm4） 丝杠：I=，为丝杠内径；E材料弹性模量 钢：E=20.6N/cm：丝杠支撑方式系数，查手册
33、知两端固定=4.00 L导螺杆两个支撑端之间的距离（cm）; I= = （3.26）= （3.27） （3.28）（通常取2.5 4）所以螺丝稳3.4 计算齿轮传动比3.4.1 纵向进给齿轮箱传动比计算球引线L0 = 6 mm，相当于垂直进给脉冲，初始步进电机步进角为0.75，可计算齿轮比。 （3.29）可选定齿轮齿数为: 或 、或、选择Z 1 = 32，Z 2 = 40，模数m = 2 齿宽 b=20mm 压力角=20齿轮的直径是 d1=mz1=232=64mm （3.30） d2=mz1=240=80mm （3.31） d1=d1+2ha*=68mm （3.32） d2=d2+2ha*=8
34、4mm （3.33）然后中心距离是 A=/2=72 （3.34）3.4.2 横向同步齿形带传动比计算（1）模数的选择 根据经验选择，初选m=1.5 （2）D为滑轮的最小直径 此直径不是直接选定，而是由其最小齿数控制，查手册得=14.所以应大于14（3） 大小轮齿几何参数定 已知横向进给脉冲当量=0.005、滚珠丝杠导程L0=5mm、并且主步进电机的步进角为0.75，可以计算出传动比： =0.48 （3.35） 可选齿数 即 （4）初选中心距因中心距未给定，这可按下式确定 0.5（ （3.36）D1.D2 小轮和大轮分度圆直径（mm）,即0.5.选A0=80mm（5） 确定长度L 从主要选择中选
35、择中心后，在主要选择后很长： （3.37） =339.02然后将带的齿数舍入到标准化的齿值=70，L=329.9（6）最终确定中心距离A. （3.38）=75.24mm 第四章 步进电机的选择和计算4.1 步进电机的功能和类型1.根据设计方案确定 本次设计采用了步进电机实现的开环驱动，伺服进给系统中的位移检测反馈装置。数控装置的命令首先通过驱动装置控制步进电机的操作，然后通过机械传动系统控制工具架或工作台的位移。2.步进电机的功能(1)不需要传感器进行反馈，可以进行开环控制。(2)步进电动机的步距角有误差，在转子旋转一定数量的步骤之后也会发生累积误差，但在转子旋转一圈后累积误差变为“零”。(3
36、)缺点是能源效率较低。(4)更容易连接到微型计算机，因为它可以直接由数字信号控制。(5) 良好的控制性能，在启动，停止，倒车时不易“脱落。3.步进电机种类常用的旋转步进电机的转子结构可分为以下三种类型：（1）永磁型(PM-永磁体)（2）混合型(HB-混合)（3）VR-可变磁阻,也叫反应式步进电动机4.根据设计需要 本次设计选用可变磁阻步进电机，即反应式步进电机。结构原理：可变磁阻步进电机又叫做反应式步进电动机，这是由软磁钢制成的齿形转子的步进驱动，其具有由定子绕组产生的反作用电磁力。结构原理如图4.1所示。线圈嵌入定子1中，转子2沿定子和转子之间的最小磁阻方向旋转，因此也称为可变磁阻型8。图4
37、.1可变电阻步进电机4.2 步进电机选择原理选步进电动机时，通常希望输出步进电动机的转矩，性能价格比高，步距误差小，启动频率和运行频率高。然而，在实际选择中，必须全面考虑，因为增加扭矩和快速操作之间存在矛盾，并且高性能和低成本。第一，应该考虑系统的速度和精度的要求。为了提高准确度，脉冲相等性相对较小。但是，当脉冲当量较小时，系统的运行速度较低。因此，系统的脉冲相等性是根据精度和速度选择的。在确定脉冲当量之后，可以选择步进电机的传动机构和步进角传动比作为基础。第二，对于位移误差的要求。尽管步进电机的步进角在理论上是固定的，但实际上存在误差。此外，步进电机的位置误差也会受到负载转矩的影响。应考虑由
38、步进电机的负载，传动机构的误差和传动步误差引起的定位误差，使得CNC机床允许的定位误差大于总误差。第三，步进电机的选择必须满足切削进给的要求和高速进给的要求。在这两种情况下，进给速率和扭矩都有不同的要求。如果要求进给驱动器具有以下属性：快速移动时的扭矩，最大快速进给速率为；在切削进给时的转距 ,最大切削进给速度为v.4.3 步进电机的纵向计算4.3.1 等效转动惯量计算计算图如图3.4所示。转换为电机轴的驱动系统的总转动惯量可通过以下公式得： （4.1）其中 步进电机力矩驱动惯性（ , 齿轮Z1,Z2的转动惯量 滚珠丝杆惯性力矩（1.见同一类型的机床，主反应型步进150BF电机的转子惯性力矩=
39、10（.2.齿轮转动惯量计算： （4.2）式中 D-圆柱形部分的直径,cmL-零件轴向长度,cm （4.3） （4.4）3.滚珠丝杆惯性力矩 （4.5）G=980N代入上式得： (4.6)=42.8314.3.2 电机力矩计算机床在不同的工作条件下需要不同的扭矩，并根据每个阶段进行以下计算：（1）快速空载启动扭矩M起 在高速空载启动阶段，加速转矩占很大比例。具体计算如下： (4.7) (4.8)Ma 电机轴等效加速转矩;Mamax 加速力矩在空载启动时转换为电机轴; 传输效率为=0.8， 起动加速时间Mf 电机轴摩擦o 未预先加载导螺杆时的效率，取0.9Mo 由于预紧螺钉导致额外的摩擦力矩转换
40、为电机轴;将前面数据带入： = (4.9) = (4.10) =95 (4.11) (4.12) =上述三项合计： =743.1+95+13.15=851.25（2）快速移动所需的扭矩： （3）最大切削负荷需要扭矩： (4.13) =108.15+以上计算公式可以看出以下几种情况，为.和，快速怠速启动所需的最大扭矩用作初级步进电机的基础。检查手册以获得五相十次步进电机9。130BF001的最大静态扭矩为931N.m，可以从手册的最大静态扭矩中找到。它大于所需的最大静态扭矩。它可以作为主要模型，但必须进一步评估步进电机的转矩特性和起动转矩特性。图4.1与表4.2为130BF001电机实图以及技术参数。图4.1 130BF001电机实图表4.2 130BF001电机实图以及技术参数型号相数步距角电压电流保持转矩最高空载启动频率运行频率接线图备注130BF00150.75/1.580/12109.31 (95)30001060034.3.3 计算步进电机的空载启动频率和切割期间的工作频率 (4.14) (4.15)如图4.3所示（a） 130BF001型起动矩频特性 （b）130BF0