X6132A型铣床的数控化改造(5)

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式中 ——变频器额定功率（KW）； ——电动机额定功率（KW）；

——变频器额定电流（A）； ——电动机额定电流（A）。

所以我选择了西门子G420系列变频器。

4.3.1 SINAMICS 420变频器的简介

MicroMasterG420是全新一代模块化设计的多功能标准变频器。它友好的用户界面，让你的安装、操作和控制非常灵活方便。全新的IGBT技术、强大的通讯能力、精确的控制性能、和高可靠性都让控制变成一种乐趣。

4.3.2 SINAMICS 420变频器的主要技术数据

表4-1主要技术数据

SINAMICS G420 变频器的技术数据 电源电压和额定输出功率 运行温度 控制方式 输入 输出 200V-240V ±10%，单相/三相，交流，0.12kW-5.5kW； 380V-480V±10%，三相，交流，0.37kW-11kW； - 10 °C 至 + 40 °C 线性v/f控制，平方v/f控制，可编程多点设定v/f控制 数字量输入3个，模拟量输入1个， 模拟量输出1个，继电器输出1个 与自动化系统的链集成RS485通讯接口，可选PROFIBUS-DP接 通讯模块/Device-Net模板

4.3.3 SINAMICS 420变频器的优点

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过载能力为150％额定负载电流，持续时间60秒； 过电压、欠电压保护； 变频器过温保护；

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接地故障保护，短路保护； I2t电动机过热保护；

采用PTC通过数字端接入的电机过热保护； 采用PIN编号实现参数连锁； 闭锁电机保护，防止失速保护。

线性v/f控制，平方v/f控制，可编程多点设定v/f控制； 磁通电流控制（FCC），可以改善动态响应特性； 最新的IGBT技术，数字微处理器控制；

数字量输入3个，模拟量输入1个，模拟量输出1个，继电器输出1个； 集成RS485通讯接口，可选PROFIBUS-DP通讯模块/Device-Net模板； 具有7个固定频率，4个跳转频率，可编程； \捕捉再起动\功能；

在电源消失或故障时具有\自动再起动\功能；

灵活的斜坡函数发生器，带有起始段和结束段的平滑特性； 快速电流限制（FCL），防止运行中不应有的跳闸； 有直流制动和复合制动方式提高制动性能； 采用BiCo技术，实现I/O端口自由连接

4.4 主轴编码器的选用

检测装置是数控机床伺服系统的重要组成部分。它的作用是检测位移（位置）和速度，发送反馈信号，构成半闭环控制。数控机床的加工精度主要由检测系统的精度决定。不同类型的数控机床，对位置检测元件，检测系统的精度要求和被测部件的最高移动速度各不相同，主轴主要是工作在速度控制方式下，在主轴定向准停的时候工作在位置控制方式下；因此，根据实际需要我选择海德增量式ISC4406-406E1024BZ1-5-12F编码器。海德ISC4406-406E技术参数如表4-2所示：

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表4—2海德ISC4406-406E编码器具体参数

输出波形 方波 储存温度 -40100 消耗电流 ≤120 mA 工作湿度 3085 无结霜 响应频率 0～100 KHZ 电源电压 DC?5?5%或?5~12v、+12v~24v 载空比 0.5T±0.1T 冲击力 980m/s、6ms、X、Y、Z方向各2次 2最大转矩 5000rmp 抗震力 50m/s、10~200HZ、X、Y、Z方向各2次 21.5310 起动力矩 +25（ 工作寿命 ） MTBF2500h(25；2000rpm) 轴最大负载 径向20N 输出电压 横向10N 防水、防油、防尘 IP54 高电平Vh85%VCC；低电平Vi0.3VCC 防护 质量 0.1Kg 工作温度

-2580 16

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第5章 进给系统的改造

5.1 滚珠丝杠螺母副的设计，计算和选型

最大回转直径：工作台宽320mm 纵向快进速度：2.2m/min 横向快进速度：1.2m/min 垂向快进速度：0.75m/min 纵向切削数据：0.06m/min 横向切削速度：0.06m/min 垂向切削速度：0.06m/min 定位精度：0.015mm 纵向移动部件重量：210kg 横向移动部件重量：500kg 垂向移动部件重量：1500kg 加速时间：30ms 机床效率：0.8

机动范围：680mm/240mm/300mm 工艺数据：

工件加工余量----最大铣削宽度： ，最大铣削深度： 刀具数据--------高速钢圆柱铣刀，直径32-40mm，刀齿数3-4 工艺数据--------主轴转速150-190rpm;40-60mm/min; 每齿切厚0.05-0.2mm取0.1mm。

根据机床设计手册，对高速钢圆柱铣刀，以工件为碳钢计算

FZ=9.81CFZae

0.86af0.72apZd?0.860

CFZ=68.2，d0ae=7，af=0.1， ap=40,Z=4,d0=32

5.1.1 丝杠的选择

1、计算纵向进给牵引力Fm

在以工作寿命为基础进行计算时，应按实际加工中平均铣削条件为准，

FZ=9.81CFZae0.86af0.72apZd?0.860=5528（N） (4-1)

PH=1.1FZ;PV=0.25FZ;P0=0.375FZ

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PH=1.1FZ=6081N; PV=0.25FZ=1382N; P0=0.375FZ=2073N；

得FX?23PH?PV?1558N;FY?0N;FZ?P0?2073N

22 导轨类型为燕尾导轨

Fm?kFX?f'(FZ?2FY?G)= 1.431558+0.2(2073+230+2200) = 3.0358

(KN)

式中：

f' —导轨上的摩擦系数 0.2 G —移动部件重量 G = 2200 N

2、计算最大负载 C

选用滚珠丝杠副的d0时，必须保证在一定轴向负载作用下，丝杠在回转100万转后，在它的滚道上不产生点蚀现象。这个轴向负载的最大值即称为该滚珠丝杠所能承受的最大动负载C，计算如下：

C = 3L3fw?Fm (4-2) L = n =

60?n?T106

1000?vsL0式中： L0 — 滚珠丝杠导程 L0 = 6 mm

vs — 最大切削力下的进给速度 vs = 0.03m/min T — 使用寿命 对于数控机床取 T = 15000 h

fw — 运转系数，无冲击运转 fw = 1.0～1.2，此处取fw = 1.0

L — 寿命 ， 以106转为单位。

∴ n =

L =

1000?vsL0 = =

1000?0.036= 5r/min = 4.5

60?n?T10660?5?1500010618

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