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6 6 机床与液压 第 4 3卷 1 2 0 0 mm 4 0 0 mmX2 0 mm。 1 ． 2实验台主体部件 数控机床实验台机械结构主要包括滚珠丝杠螺母 副、轴承座、联轴器、导轨、滑块、工作台、刀架、 垫块及电机固定板等部分 。 1 ． 2 ． 1 电机 固定板 的设计与联轴器 的选用 利用 电机端面 的圆环与安装孑 L 将 电机安装 在固定 板上，以减少电机运动过程中的振动，将电机与固定 板整体与底板固定。电机轴通过联轴器与滚珠丝杠直 接联接，选用刚性联轴器，确保准确的传动比。 1 ． 2 ． 2 滚珠丝杠螺母 副的选用 数控机床实验台采用滚珠丝杠螺母副，与其他丝 杠相比，滚珠丝杠用滚珠的滚动替代滑动，传动效率 高，摩擦损失小。给予适当的预紧后，可提高螺母与 丝杠接触的刚度和传动精度 ，从而提高丝杠的定位精 度与刚度 ；运行更加平稳 ，启动时力矩小无冲击 ，低 速时无 爬 行 。选用 S F U 2 0 0 5型滚 珠 丝 杠 螺 母 副 ， 其主要参数如表 1 所示 。 表 1 S F U 2 0 0 5 型滚珠丝杠主要参数 公称直径／ mm 基本导程／ mm 接触角／ 。 滚珠直径／ m m 精度等级 丝杠 总长／ ra m 螺纹长度／ m m 滚珠丝杠 的精度等级为 C 7级 ，3 0 0 m m行程 内行 程变动量小于等于 0 ． 0 5 0 m m。选用 D S G 2 0 H型螺母 座 ，用于连接工作台与滚珠丝杠螺母副，将滚珠丝杠 的旋转运动转换为工作台的直线运动。 1 ． 2 ． 3 轴承座 的选用与垫块的设 计 滚珠丝杠采用一端 固定 、另一端游动的支撑方 式 。支撑座选 用 B F 1 5型轴 承 座 ，固定 座选 用 B K1 5 型轴承座 ，固定座上用挡圈对滚珠丝杠进行轴向限 位。轴承为 6 0 0 2 Z Z型双列角接触向心球轴承 ，该轴 承运动摩 擦 因数 小 ，一般 在 0 ． 0 0 1 5 ～ 0 ． 0 0 2 2之 间 ， 适用于支撑高速旋转轴，两面带有防尘盖。为了确保 电机轴轴线、支撑座孔中心和固定座孑 L 中心在同一直 线上 ，轴承座垫块尺寸误差 范围为 O ． 2 m m 。 1 ． 2 ． 4 导轨 的选用 实验 台导轨选用滚动直线导轨。滚动直线导轨用 钢球的滚动摩擦代替了滑动摩擦，使滑块与导轨之间 的运动摩擦阻力大大地降低，使得导轨的动、静摩擦 因数差别小 ，随动性好，无爬行现象，提高了数控系 统的 响 应 速 度 与 灵 敏 度 。实 验 台 选 用 上 银 H G w3 5 H A型滑块和 H G H R 3 5 R 9 0 0 C M型导轨 。 1 ． 2 ． 5 工作台的设计 工作台通过螺栓与螺母座、滑块连接 ，由于刀架 要承受较大切削力 ，故刀架应具有 良好的强度与刚 度 ，实验台选用 4 5 钢制造刀架，刀架上端开有螺纹 通孔 以固定刀具 。 2 控制系统设计 2 ． 1 控 制 系统 方案 控制系统组成如图2所示 ，数控机床进给系统采 用半闭环控制方式，伺服电机编码器将电动机的输出 转速、转角信号反馈给电机驱动器，实现位置闭环控 制功能。上位机运动控制卡与计算机采用 P C I 总线插 口进行数据交换 ，并通过对驱动器输入脉冲信号实现 对电机的控制。行程开关将限位信号反馈给运动控制 卡，实现对行程的限制。 限位信 号 图2 控制系统框图 2 ． 2 电机 与 电机驱 动器 实验台采用 A C S M1 3 0 一 G 6 0 2 5 L Z型交流伺服 电机 ， 与传统的步进电机相比，控制精度高，振动小。其参 数如表 2 所示 。 表 2 A C S M1 3 0 ． G 6 0 2 5 L Z型电机主要性能参数 额定功率／ k w 额定转矩／ N m 最大转矩／ N i n 额定转速／ r mi n 最高转速／ r mi n 脉冲当量／ 。 电机 额 定 转 速 为 2 5 0 0 r ／ m i n ，最 高 转 速 达 到 3 0 0 0 r ／ m i n ，脉冲当量 0 ． 0 0 5 5 。 ，实现了数控机床实 验台的高精度高转速要求。此外 ，为了确保工作台的 定位精度，电机具有抱闸装置。 电机驱动器选用 H 2 N - T D型，将驱动器供 电端 P、D端子连接 ，驱动器 内部 制动 电阻有效 。驱 动器 输 出端子 u 、V、W、P E对 电机进行动 力输出 。对驱 动器参数 进行 设 置 ，P ， 设 定 为 6 7 ，P 。 设 定 为 3 1 5 ； P M 为控制方式选择参数 ，P M 设 定为 0 ；P 、P Ⅲ分 别为电子齿轮比的分子、分母 ，通过对电子齿轮比的 设置 ，可改变脉 冲个数与工作台位移量 两者 间的对应 关 系 ，两者关系为 PA l 2 ／ PA l 3 F2 ／ Px s 1 式中P 、P 分别为电子齿轮比分子、分母 ； 为丝杠 每转一周所需脉 冲数 ； P为进给 1 m m时对应的脉冲数 ； 6 姗 m ∞ 渤
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