代入公式计算得： Teq1?Tamax?Tf= 0.046 N.m
② 最大工作状态下电动机转轴所承受的负载转矩 Teq2?Tt?Tf?T0
其中： Tt——折算到电动机转轴上的最大工作负载转矩 Tt?FxPh?2???800?0.005252?3.14?0.7?12?0.44N.m
Tf——移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩 Tf??FyPh0.005?1000?0.005??0.002N7.m
252???2?3.14?0.7?12 T0——滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附件摩擦转矩，由于相对
于另两项很小，可忽略不计。
代入公式计算得：Teq2?Tt?Tf?T0=0.4472N.m
经上述计算，得到加在步进电动机转轴上的等效负载转矩
Teq = max{ Teq1，Teq2}=0.4427N.m
（3）步进电动机最大静转矩的选定
考虑到步进电动机的驱动电源受电网电压影响较大，当输入电压减小时，其输出转矩会下降，可能造成丢步，甚至堵转。因此根据Teq来选择步进电动机的最大静转矩时，需要考虑安全系数。本例中取安全系数K=4，则步进电动机的最大静转矩应满足：Tjmax?4Teq?4?0.4427?1.7708N.m。上述初选的步进电动机型号为90BYG2602，由表4-5查得该型号电动机的最大静转矩Tjmax?6N.m，可见满足上述要求。
（4）步进电动机的性能校核
① 最快工进速度时电动机输出转矩校核
电动机运行频率计算公式为：fmaxf?式中： vmafxvmaxf60?
——最快工作进给速度，vmaxf=100mm/min
代入公式计算得： fmaxf?100?333.3Hz
60?0.005由表4-7可查得对应的输出转矩Tmaxf?5.79N.m，由于Tmaxf?5.79N.m>Teq2 因此满足要求。
② 最快空载移动时电动机输出转矩校核
此时电动机对应的运行频率：fmax?vmax 60?vmax =500mm/min 式中： vma——最快工作进给速度，x代入公式计算得： fmax?500?1666.67Hz
60?0.005由表4-7可查得对应的输出转矩Tmax?5.2N.m，由于Tmax?5.2N.m>Teq1 因此满足要求。
③ 最快空载移动时电动机运行频率校核
与vmax =500mm/min对应的fmax?1666.67Hz，查表4-5可知90BYG2602电动机的空载运行频率可达20000Hz，可见没有超出上限。 ④ 起动频率计算
fq步进电动机克服惯性负载的起动频率：fL?
Jeq1?Jm式中： fq——电动机转轴不带任何负载时的空载起动频率，查表4-5得
fq=1800Hz
代入公式计算得： fL?18001?5.914?1143.58Hz
上式说明，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与1143.58Hz。在采用软件升降频时，起动频率选的更低，通常只有100Hz。
综上所述，本例中工作台的进给传动选用90BYG2602步进电动机，完全满足设计要求。
3.1.7 联轴器的选用
滚珠丝杠的轴头与大齿轮用联轴器联接，由于传递的转矩小，因此选用小型的联轴器。根据滚珠丝杠的公称轴径d0=25mm和步进电动机转轴上的等效负载转矩Teq=0.4427N.m，由技术参数表（如下）
可选用广州菱科自动化设备有限公司LK2—150—1414型号小型挠性联轴器。 其外形及技术参数如下：
3.1.8 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和转速。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。由步进电动机的步距角??0.75o，可知电动机转动一转时，需要控制系统发出360??480个步进脉冲。考虑到增量式旋转编码
器输出的A、B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120线。这样控制系统每发一个步进脉冲，电动机转过一个步距角，编码器对应输出一个脉冲信号。
本设计选择编码器的型号为ZLK—A—120—05V0—10—H：盘状空心型，孔径10mm，与电动机尾部出轴相匹配，电源电压+5V，每转输出120个A/B脉冲，信号为电压输出，生产厂家为长春光机数显技术有限公司。
3.1.9 制动装置设计
由于滚珠丝杠副无自锁作用，特别对垂直安装的滚珠丝杠副，必须安装制动装置。根据齿轮轴的尺寸和载荷选用DZJ-10单片电磁制动器，其安装尺寸如下：
其安装示意图如下：
图中：1-电机端盖 2-空心螺栓装置 3-制动盘 4-衔铁 5-手动释放装置 6-齿轮套 7-磁轭组件 8-安装螺钉
3.2 微机数控系统硬件电路设计
微机数控系统由CPU，存储器扩展电路，I/O接口电路，驱动电机驱动电路，检测电路等几部分组成。
微机是数控系统的核心，其他装置都是在微机的指挥进行工作的。系统的功能和系统中所用的微机直接相关。数控系统对微机的要求是多方面的，但主要指标是字长和速度。字长不仅影响系统的最大加工尺寸，而且影响加工的精度和运算精度。字长较长的计算机，价格显著上升，而字长较短的计算机，要进行双字长和三字长的运算，就会影响速度，根据机床要求，综合考虑采用8位微机。由于MCS-51系列单片机具有集成度高，可靠性好，功能强，速度快，抗干扰能力强，具有很高的性价比特点，决定采用MCS-51系列的8031单片机扩展系统。
控制系统由微机部分，键盘、显示器、I/O接口及光电隔离电路，步进电机功率放大电路等几部分组成。系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现，显示器采用LED显示器。
3.2.1 电气控制系统框图
数控系统是由硬件和软件两部分组成，硬件是组成系统的基础，有了硬件软件才能有效的运行。
机床硬件电路图由以下几部分组成： ①.主控制器，即CPU
②.总线，包括数据，地址，控制总线 ③.存储器 ROM，RAM ④.接口，即I/O接口电路
⑤.外设，如 键盘，显示器及光电输入机等。
电气控制系统框图如下：
小型数控立式铣床工作台升降和制动装置设计 - 图文
