畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)----c618型臥式車床橫向進(jìn)給數(shù)控化改造

1、<p><b>　　xxxxxxx</b></p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）</p><p>　　設(shè)計(jì)（論文）題目：C618型臥式車床橫向進(jìn)給數(shù)控化改造</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機(jī)床的誕生標(biāo)志著生產(chǎn)和控制領(lǐng)域的一

2、個(gè)嶄新時(shí)代的到來。 </p><p>　　科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生產(chǎn)力的迅速發(fā)展，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出了越來越高的要求。機(jī)械加工工藝過程的自動(dòng)化成為實(shí)現(xiàn)上述要求的最重要的措施之一。它不僅能夠提高產(chǎn)品的質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本，還能夠極大地改善生產(chǎn)者的勞動(dòng)條件。 數(shù)控機(jī)床的工作過程是將加工零件的幾何信息和工藝信息進(jìn)行數(shù)字化處理，即對(duì)所有的操作步驟和刀具與工件之間的相對(duì)位移，以及進(jìn)給速度等都用數(shù)字化的代

3、碼表示。而經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控改造則對(duì)數(shù)控機(jī)床有了更新的要求。即在不改變?cè)瓉砉δ艿那疤釛l件下，還要特別講究經(jīng)濟(jì)性、可靠性、性能優(yōu)越等。所以，在改造的同時(shí)，盡量不要改變?cè)瓉淼慕Y(jié)構(gòu)。 </p><p>　　本設(shè)計(jì)是對(duì)C618普通臥式車床進(jìn)行數(shù)控化改造。為了實(shí)現(xiàn)把C618普通臥式車床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，我針對(duì)此車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)，X向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控改造，并增加了CNC裝置和伺服系統(tǒng)。對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)，我把原先的滑動(dòng)絲

4、杠換成滾珠絲杠，以提高精度和效率，并由原先的手動(dòng)控制，改造成由電動(dòng)機(jī)控制。通過變頻器實(shí)現(xiàn)主軸傳動(dòng)和進(jìn)給機(jī)構(gòu)的無級(jí)變速。通過單片機(jī)的設(shè)計(jì)，構(gòu)成控制系統(tǒng)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)控改造，滾珠絲杠.</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Naissance that 20 century middle p

5、eriod few technique is with the few machine the bed scribe to produce with control coming of a brand-new ages of realm. The science technique bring upped with rate of production to the quantity of the machine product

6、with the quick development of the social productivity more and more high request.The automation that machine process the craft process one of the most important measure of becoming to realizes the above requests.It can n

7、ot only increase the produ</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　ABSTRACT2</p><p>　　第一章 普通機(jī)床數(shù)控化改造的概況1</p><p>　　1.1 數(shù)控機(jī)

8、床的產(chǎn)生1</p><p>　　1.2 普通機(jī)床數(shù)控化改造的必要性1</p><p>　　1.3 數(shù)控在改造中的機(jī)械部件改造2</p><p>　　1.4 數(shù)控在改造中的電氣部分改造2</p><p><b>　　第二章 緒論4</b></p><p>　　2.1機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本組

9、成要素4</p><p><b>　　2.2設(shè)計(jì)方案5</b></p><p>　　第三章 進(jìn)給伺服機(jī)械部分設(shè)計(jì)與計(jì)算7</p><p>　　3.1設(shè)計(jì)方案的確定7</p><p>　　3.2橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算7</p><p>　　3.3齒輪傳動(dòng)比的計(jì)算10</p>

10、<p>　　3.4步進(jìn)電機(jī)的選擇13</p><p>　　第四章 機(jī)械部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改造22</p><p>　　4.1主軸脈沖發(fā)生器的加裝22</p><p>　　4.2主軸脈沖發(fā)生器的安裝22</p><p>　　4.3主軸脈沖發(fā)生器的傳動(dòng)聯(lián)接方式23</p><p>　　4.4主軸脈沖發(fā)生器

11、安裝注意事項(xiàng)23</p><p>　　4.5進(jìn)給伺服系統(tǒng)的裝配圖23</p><p>　　第五章 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床數(shù)控系統(tǒng)單片機(jī)控制原理25</p><p>　　5.1系統(tǒng)的功能25</p><p>　　5.2單片機(jī)的構(gòu)造26</p><p>　　5.3步進(jìn)電機(jī)的軟件控制及轉(zhuǎn)程序設(shè)計(jì)27</p>

12、<p>　　第六章 機(jī)床的加工程序編制31</p><p><b>　　致謝33</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)34</b></p><p>　　第一章 普通機(jī)床數(shù)控化改造的概況</p><p>　　1.1 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生</p><p>　　

13、為滿足多品種、小批量的自動(dòng)化生產(chǎn)，迫切需要一種靈活的、通用的、能夠適應(yīng)產(chǎn)品頻繁變化的柔性自動(dòng)化機(jī)床。數(shù)控機(jī)床就是這樣的背景下產(chǎn)生的。它為單件、小批量生產(chǎn)的精密復(fù)雜零件提供了自動(dòng)化加工手段。</p><p>　　但是數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用也受到其他條件的限制。首先，數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴，一次性投資巨大，中小企常是心有余而力不足；目前，各企業(yè)都有大量的普通機(jī)床，完全用數(shù)控機(jī)床替換根本不可能，而且被替代下的機(jī)床閑著起來又會(huì)造成浪費(fèi)

14、；在國內(nèi)，訂購新數(shù)控機(jī)床的交貨周期一般較長(zhǎng)，往往不能滿足生產(chǎn)急需；通用數(shù)控機(jī)床對(duì)具體生產(chǎn)存在冗余功能。</p><p>　　要較好的解決上述我問題，要走普通機(jī)床數(shù)控改造之路。低成本普通車床數(shù)控化改造是一項(xiàng)適合我國實(shí)際情況的先進(jìn)適用技術(shù)，也是一項(xiàng)提升我國機(jī)床數(shù)控化率的有效途徑。</p><p>　　1.2 普通機(jī)床數(shù)控化改造的必要性 </p><p>　　數(shù)控機(jī)床比較

15、傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性。</p><p>　?。?）可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時(shí)準(zhǔn)確的計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。</p><p>　　（2）可以實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，而且是柔性自動(dòng)化，從而效率可以比傳統(tǒng)機(jī)床提高3-7倍。</p><p>　　（3）加工零件的精度

16、高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。</p><p>　?。?）可以實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。</p><p>　?。?）擁有自動(dòng)報(bào)警，自動(dòng)監(jiān)控，自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無人看管加工。</p><p>　?。?）數(shù)控機(jī)床能夠降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省勞動(dòng)力，減少工裝，縮短新產(chǎn)品調(diào)試周期和生產(chǎn)周期，可對(duì)市場(chǎng)需求做出快速

17、反應(yīng)等。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床改造一般是對(duì)普通機(jī)床某些部位做一定的改造，配上數(shù)控裝置，從而使機(jī)床具有數(shù)控加工能力。</p><p>　　對(duì)現(xiàn)有的普通車床進(jìn)行改造，主要應(yīng)該解決的問題是：如何將機(jī)械傳動(dòng)的進(jìn)給和手工控制的刀架轉(zhuǎn)位進(jìn)給改造成由數(shù)控系統(tǒng)控制的刀架自動(dòng)轉(zhuǎn)位以及自動(dòng)進(jìn)給的自動(dòng)加工車床即經(jīng)濟(jì)性數(shù)控車床。</p><p>　　經(jīng)濟(jì)性數(shù)控車床，主要依靠?jī)煞矫鎭?/p>

18、保證和提高被加工零件的精度：一是系統(tǒng)的控制精度；二是機(jī)床本身的機(jī)械傳動(dòng)精度。數(shù)控車床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)，由于必須對(duì)進(jìn)給位移的位置和速度同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，所以，數(shù)控車床與普通車床相比，應(yīng)具有更好的精度以確保機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性。</p><p>　　1.3 數(shù)控在改造中的機(jī)械部件改造</p><p>　　機(jī)床數(shù)控改造時(shí)應(yīng)盡量達(dá)到上述要求，應(yīng)對(duì)主要部件進(jìn)行相應(yīng)的改造，使其達(dá)到要求，這

19、樣才能達(dá)到預(yù)期的改造目的。不能認(rèn)為將數(shù)控裝置與普通機(jī)床聯(lián)系在一起就達(dá)到了數(shù)控機(jī)床的要求。</p><p>　　對(duì)機(jī)械部分的改造主要包括下列部分：</p><p>　?。?） 對(duì)車床的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改造：去掉冗余的齒輪。改動(dòng)后的齒輪具有消除反向死區(qū)誤差的功能。</p><p>　?。?） 將主軸進(jìn)行改造，使之能與標(biāo)準(zhǔn)部件KEF250型動(dòng)力卡盤相配套；同時(shí)具有符合數(shù)控車

20、床的加工精度。</p><p>　?。?） 將帶動(dòng)溜板箱的縱軸絲杠傳動(dòng)更換成滾珠絲杠，用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)；</p><p>　?。?） 將移動(dòng)刀架的橫向絲杠傳動(dòng)更換成滾珠絲杠，用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)；</p><p>　　（5） 更換原刀架為電動(dòng)刀架，并選用標(biāo)準(zhǔn)部件相配，使之適應(yīng)數(shù)控機(jī)床的需要。</p><p>　　改造后的車床，應(yīng)具有高的靜、動(dòng)態(tài)剛

21、度；運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦因數(shù)小；傳動(dòng)無間隙；功率大；便于操作和維修。</p><p>　　1.4 數(shù)控在改造中的電氣部分改造</p><p>　　保留原有電氣控制主電路，所有輸入、輸出設(shè)備不變。對(duì)電氣系統(tǒng)作局部改造，則應(yīng)對(duì)保留電氣部分進(jìn)行保養(yǎng)和最佳化調(diào)整。</p><p>　　新的電氣系統(tǒng)改造完成后，進(jìn)行調(diào)試以及確定合理的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。</p><p&g

22、t;<b>　　改造原則</b></p><p>　　（1）最大限度地滿足被控設(shè)備或生產(chǎn)過程的控制要求；</p><p>　?。?）在滿足要求的前提自愛，力求系統(tǒng)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)、操作方便；</p><p>　?。?）保證控制系統(tǒng)工作安全可靠；</p><p>　　（4）考慮今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在設(shè)計(jì)容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有進(jìn)

23、一步擴(kuò)展的余地。</p><p><b>　　第二章 緒論</b></p><p>　　2.1機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本組成要素</p><p>　　一個(gè)較完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)，他包含以下幾個(gè)基本要素：機(jī)械本體，動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)部分.執(zhí)行機(jī)構(gòu)，傳感測(cè)試部分，控制及信息處理部分。我們將這些部分歸納為：結(jié)構(gòu)組成要素，動(dòng)力組成要素，感知組成要素，智能組成要素；

24、這些組成要素內(nèi)部及其相互之間，通過接口耦合，遠(yuǎn)動(dòng)傳遞，物質(zhì)流動(dòng)，信息控制，能量轉(zhuǎn)換有機(jī)融合集成一個(gè)完整系統(tǒng)。</p><p><b>　　1.機(jī)械本體</b></p><p>　　系統(tǒng)所有功能元素的機(jī)械支持結(jié)構(gòu)，包括機(jī)身，框架，聯(lián)接等。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品技術(shù)性能，水平和功能的提高，機(jī)械本體要在機(jī)械結(jié)構(gòu)，材料，加工工藝以及幾何尺寸等方面適應(yīng)產(chǎn)品高效，多功能，可靠和節(jié)能，

25、小型和輕量，美觀等要求。</p><p><b>　　2.動(dòng)力部分</b></p><p>　　按照系統(tǒng)功能要求，為系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力使系統(tǒng)正常運(yùn)行。用盡可能小的動(dòng)力輸入獲得盡可能大的輸出功能，是機(jī)電一體化產(chǎn)品的顯著特征之一。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)部分在控制信息作用下，提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成各種動(dòng)作和功能。機(jī)電一體化系統(tǒng)一方當(dāng)面要求驅(qū)

26、動(dòng)的高效率和快速響應(yīng)特性，同時(shí)要對(duì)水，油，溫度，塵埃等外部環(huán)境的適應(yīng)性和可靠性。由于電力技術(shù)的高度發(fā)展，高性能步進(jìn)驅(qū)動(dòng)，直流和交流伺服驅(qū)動(dòng)大量應(yīng)用與機(jī)電一體化系統(tǒng)。</p><p><b>　　3.測(cè)試傳感部分</b></p><p>　　對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中所需要的內(nèi)部和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，變成可識(shí)別信號(hào)，傳輸?shù)叫畔⑻幚韱卧?，?jīng)過分析，處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息

27、。其功能一般由專門的傳感器和儀器儀表功能。</p><p><b>　　4.執(zhí)行機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　根據(jù)控制信息和指令，驅(qū)動(dòng)對(duì)象完成要求的動(dòng)作，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是運(yùn)動(dòng)部件，一般采用機(jī)械，電磁，電液等機(jī)構(gòu)。根據(jù)機(jī)電一體化系統(tǒng)的匹配性要求，需要考慮改善性能，如提高剛性，減輕重量，實(shí)行主件化，標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，提高系統(tǒng)整體可靠性。</p><p>

28、;<b>　　控制及信息單元</b></p><p>　　將來自各傳感器的檢測(cè)信息和外部輸入命令進(jìn)行集中，存儲(chǔ)，分析，加工，根據(jù)信息處理結(jié)果，按照一定的程序和節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令控制整個(gè)系統(tǒng)有目的地運(yùn)行。一般由計(jì)算機(jī)，可編程控制器（PLC），數(shù)控裝置以及邏輯電路，A/D與D/A轉(zhuǎn)換，I/O接口和計(jì)算機(jī)外部設(shè)備組成。機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)控制和信息處理單元基本要求是：提高信息處理速度，提高可靠性，增強(qiáng)

29、抗干擾能力以及完善系統(tǒng) 自診斷功能，實(shí)現(xiàn)信息處理智能化和小型化，標(biāo)準(zhǔn)化。</p><p>　　6.接口耦合.能量轉(zhuǎn)換</p><p>　?。?) 變換 兩個(gè)需要進(jìn)行信息交換和傳輸?shù)沫h(huán)節(jié)之間，由于信息的模式不同，無法直接實(shí)現(xiàn)信息或能量的交流，通過接口完成信息或能量的統(tǒng)一。</p><p>　　（2）放大 在兩個(gè)信號(hào)強(qiáng)度相差懸殊的環(huán)節(jié)間，經(jīng)接口放大，達(dá)到能量的匹配。

30、</p><p>　　（3）耦合 變換和放大后的信號(hào)在環(huán)節(jié)間能可靠，快速，準(zhǔn)確的交換，必須遵循一致的時(shí)序，信號(hào)格式和邏輯規(guī)范。接口應(yīng)保證信息的邏輯控制功能，使信息按規(guī)定模式進(jìn)行傳遞。</p><p>　?。?）能量轉(zhuǎn)換還包括了執(zhí)行器，驅(qū)動(dòng)器的不同類型能量的最最優(yōu)轉(zhuǎn)換方法和原理。</p><p><b>　　7.信息控制</b></p&g

31、t;<p>　　在系統(tǒng)中，所謂智能組成要素的系統(tǒng)控制單元，在軟，硬件的保證下，完成數(shù)據(jù)采集，分析，判斷，決策，以達(dá)到信息控制的目的。對(duì)于智能化程度高的系統(tǒng)，還包括了知識(shí)獲推理機(jī)制及知識(shí)自學(xué)習(xí)等以知識(shí)驅(qū)動(dòng)為主的信息控制。</p><p><b>　　運(yùn)動(dòng)傳遞</b></p><p>　　運(yùn)動(dòng)傳遞是指各組成要素之間不同類型運(yùn)動(dòng)的變換和傳輸以及以運(yùn)動(dòng)控制為目的

32、的優(yōu)化。</p><p>　　由于采用四大原則使各組成要素聯(lián)接成為一個(gè)有機(jī)整體由于控制和信息處理單元的預(yù)期信息導(dǎo)引，使各環(huán)節(jié)有目的地協(xié)調(diào)一致運(yùn)動(dòng)，從而形成機(jī)電一化系統(tǒng)工程。</p><p><b>　　2.2設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　1.系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定</p><p>　　數(shù)按系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式可分為點(diǎn)位控制系

33、統(tǒng)、點(diǎn)位/直線系統(tǒng)和連續(xù)控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　2.伺服系統(tǒng)的選擇</b></p><p>　　伺服系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制和閉環(huán)控制系統(tǒng)。</p><p>　　開環(huán)控制系統(tǒng)中，沒有反饋電路，不帶檢測(cè)裝置，指令信號(hào)是單方向送的。指令發(fā)出后，不再反饋回來，故稱開環(huán)控制。開環(huán)系統(tǒng)主要由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。</p>

34、<p>　　閉環(huán)控制系統(tǒng)具有裝在機(jī)床移動(dòng)部件上的檢測(cè)反饋元件，用來檢測(cè)實(shí)際位移量，能補(bǔ)償系統(tǒng)的誤差，因而伺服控制精度高。閉環(huán)系統(tǒng)多采用直流伺服電機(jī)或位流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　半閉環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)系統(tǒng)不同，不直接檢測(cè)工作臺(tái)的位移量，而是用檢測(cè)元件出驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)角，再間接推算出工作臺(tái)實(shí)際的位移量，也有反饋回路，其性能介于開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)之間。</p><p>　　3.執(zhí)

35、行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的確定</p><p>　　為確保數(shù)控系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性，在設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝置時(shí)，通常提出低摩、低慣量、高剛度、無間隙、高諧振以及有適宜尼比的要求。在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：</p><p>　?。?）盡量采用低磨擦的傳動(dòng)和導(dǎo)向元件。如采用滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副、滾動(dòng)導(dǎo)軌、貼塑導(dǎo)軌等。</p><p>　　（2）盡量消除傳動(dòng)間隙。例如采用間隙齒輪等。&

36、lt;/p><p>　?。?）提高系統(tǒng)剛度?？s短傳動(dòng)鏈可以提高系統(tǒng)的傳動(dòng)剛度，減小傳動(dòng)鏈誤差?？刹捎妙A(yù)緊的方法提高系統(tǒng)剛度。例如采用預(yù)加負(fù)載導(dǎo)軌和滾珠絲杠副等。</p><p>　　第三章 進(jìn)給伺服機(jī)械部分設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　3.1設(shè)計(jì)方案的確定</p><p>　　利用微機(jī)對(duì)縱橫進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行開環(huán)控制，橫向脈沖當(dāng)量為0.005mm/脈

37、沖，驅(qū)動(dòng)元件采用步進(jìn)電機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠副，刀架采用自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。</p><p>　　采用微機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，由I/O接口輸出步進(jìn)脈沖，經(jīng)一級(jí)齒輪減速滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　圖3.1 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床進(jìn)給伺服系統(tǒng)總體方案框圖</p><p>　　3.2橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p&g

38、t;　?。?）．橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　一般步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速后驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，使刀架橫向運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)安裝在大拖板上，用法蘭盤將步進(jìn)電機(jī)和機(jī)床大拖板連接起來，以保證其同軸，提高傳動(dòng)精度。</p><p>　　圖3.2 二對(duì)齒輪副減速</p><p>　?。?）．橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　由于橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)

39、算與縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算類似，所用到的公式不再詳細(xì)說明，只計(jì)算結(jié)果。</p><p><b>　　已知條件：</b></p><p>　　工作臺(tái)質(zhì)量（根據(jù)圖紙粗略計(jì)算）</p><p>　　W=30kgf=300N</p><p>　　時(shí)間常數(shù) T=25ms</p><p>　　滾珠絲杠基本導(dǎo)

40、程 L0=4mm左旋</p><p>　　行程 S=160mm</p><p>　　脈沖當(dāng)量： mm/step</p><p>　　步距角： /step</p><p>　　快速進(jìn)給速度： m/min&

41、lt;/p><p><b>　　切削力計(jì)算 </b></p><p>　　橫向進(jìn)給量縱向的1/2～1/3，取1/2</p><p><b>　　則：</b></p><p>　　切削力約為縱向的1/2</p><p><b>　　在切斷工件時(shí)</b>&l

42、t;/p><p>　　(3) 滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　1)強(qiáng)度計(jì)算：對(duì)于燕尾型導(dǎo)軌：</p><p>　　由《數(shù)控技術(shù)》可知，導(dǎo)軌車床絲杠的軸向力：</p><p>　　式中K=1.4 =0.15～0.18</p><p><b>　　取0.2</b></p><p&

43、gt;<b>　　則</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　2)強(qiáng)度計(jì)算：</b></p><p><b>　　壽命值</b></p><p><b>　　最大動(dòng)負(fù)載 </b></p&

44、gt;<p>　　查表得：運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù) 硬度系數(shù) </p><p><b>　　則QN</b></p><p>　　根據(jù)最大動(dòng)負(fù)荷Q的值，可選則滾珠絲杠的型號(hào)。所以，滾珠絲杠的型號(hào)為：</p><p>　　FDM2004-2.5-P3</p><p>　　3.3齒輪傳動(dòng)比的計(jì)算</p>&

45、lt;p>　　3.3.1 效率計(jì)算：</p><p>　　根據(jù)《機(jī)械原理》的公式，絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為：</p><p>　　式中 摩擦角 螺旋升角</p><p>　　則 </p><p>　　3.3.2 剛度驗(yàn)算：</p><p>　　滾珠絲杠受工作負(fù)載

46、P引起的導(dǎo)程的變化量</p><p><b>　　△</b></p><p>　　式中 mm=0.4m：</p><p>　　滾珠絲杠截面積 </p><p><b>　　則 </b></p><p><b>　　△cm</b></p

47、><p>　　滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程的變化量△L2很少，可以忽略。</p><p>　　即：△L=△L1。所以導(dǎo)程變形總誤差△為：</p><p><b>　　=△L=um/m</b></p><p>　　查表知E級(jí)精度絲杠允許的螺距誤差（1m長(zhǎng)）為15um/m 故剛度足夠。</p><p>　　

48、3.3.3齒輪及轉(zhuǎn)矩的有關(guān)計(jì)算</p><p><b>　　(1)有關(guān)齒輪計(jì)算</b></p><p><b>　　傳動(dòng)比</b></p><p>　　故取Z1=18 Z2=30 m=2 mm</p><p>　　B=20 mm </p><p>　　

49、(2)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算：</p><p>　　工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p><b>　　絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</b></p><p><b>　　齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很少，可以忽略</p><p><b>　　因此，

50、總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</b></p><p><b>　　=1.2589</b></p><p><b>　　所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算</b></p><p>　　快速空載啟動(dòng)時(shí)所需力矩 </p><p>　　最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩 </p><p><b&

51、gt;　　快速進(jìn)給時(shí)所需力矩</b></p><p><b>　　當(dāng)時(shí) </b></p><p>　　當(dāng) 時(shí)</p><p>　　所以，快速空載啟動(dòng)所需轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　　切削時(shí)所需力矩：</b></p><p>　　=2.4

52、04kgf.cm=24.04N.cm</p><p>　　快速進(jìn)給時(shí)所需轉(zhuǎn)矩：</p><p>　　由以上分析計(jì)算可知：</p><p>　　所需最大力矩發(fā)生在快速啟動(dòng)時(shí)</p><p>　　=2.633kgf.cm=26.33N.cm</p><p>　　3.4步進(jìn)電機(jī)的選擇</p><p>

53、　　首先必須保證步進(jìn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩大于所負(fù)載需的轉(zhuǎn)矩。所以應(yīng)先計(jì)算機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，并使用電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩有一定余量，以保證可靠運(yùn)行。通用M/ =0.2～0.5，為步進(jìn)電機(jī)最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩，M為負(fù)載轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　其次應(yīng)使步進(jìn)電機(jī)的步距角與機(jī)械系統(tǒng)匹配，以得到機(jī)床所需的脈沖當(dāng)量。</p><p>　　最后應(yīng)使被選電機(jī)與機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載慣量及機(jī)床要求的啟動(dòng)頻率相匹配，并有一定余量，還應(yīng)

54、使其最高工作頻率能滿足機(jī)床移動(dòng)部件快速移動(dòng)的要求。</p><p>　　(1)橫向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)</p><p><b>　?、?初選步進(jìn)電機(jī)</b></p><p>　　a 計(jì)算步進(jìn)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　　=</b></p><p>　　－脈沖當(dāng)量（mm/s

55、tep）取 =0.005mm/step</p><p>　　－進(jìn)給牽引力（N）取 =1890。65N</p><p>　　－步距角，初選雙拍制為</p><p>　　－電機(jī)－絲桿的傳動(dòng)效率，為齒輪、軸承、絲桿效率之積，分別為0 98、0.99、0.99和0.94。</p><p><b>　　=N.cm</b></

56、p><p>　　b 算步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩</p><p>　　根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩除以一定的安全系數(shù)來估算步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　　=/0.3～0.5</b></p><p>　　一般縱向進(jìn)給伺服系統(tǒng)的安全系數(shù)取0.3～0.4</p><p>　　= /0.4=279.11/0.4=697.

57、775N.mm</p><p><b>　　c 計(jì)算最大靜扭矩</b></p><p>　　查《綜合作業(yè)指導(dǎo)書》表3-22，如取五相十拍，則==0.951</p><p>　　=/0.951=697.775/0.951=733.72N.mm</p><p>　　d 計(jì)算步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的頻率和最高起動(dòng)頻率</p>

58、<p><b>　　=HZ</b></p><p><b>　　=HZ</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　－最大切削進(jìn)給速度m/min ， =0.8m/min</p><p>　?。畲罂煲扑俣萴/min， =2.4m/

59、min</p><p>　　－脈沖當(dāng)量， =0.005mm/step </p><p><b>　　e 初步選電機(jī)型號(hào)</b></p><p>　　(1)根據(jù)估算出的最大的靜轉(zhuǎn)矩=733.72N。mm在表3-23中查出130BF003最大靜扭矩為784N>733.72N可以滿足要求，，但從表中看出130BF00

60、3步進(jìn)電機(jī)最高空載起動(dòng)頻率為1500HZ，不能滿足=3333HZ的要求，此項(xiàng)指標(biāo)可暫不考慮，可以采用軟件開降速程序來解決。</p><p>　　(2)核步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩</p><p>　　前面所初步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩計(jì)算，均為估算，初迭之后，應(yīng)該進(jìn)行校核計(jì)算。</p><p><b>　?、傩мD(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算</b></p><p>

61、　　計(jì)算簡(jiǎn)圖如前（a）所示，根據(jù)《綜合作業(yè)指導(dǎo)書》表3-24，傳動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算到電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 可由下式計(jì)算：</p><p>　　=＋＋[(＋)＋()]</p><p>　　—步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）</p><p>　　。—矢輪Z1Z2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）</p><p>　　—滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣車（）</p><p>

62、　　參考同類型機(jī)床，初步反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)130BF，</p><p>　　其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)量=4.7（）</p><p><b>　　對(duì)于鋼材：</b></p><p><b>　　=0.78=</b></p><p><b>　　—圓柱體質(zhì)量kg。</b></p>&l

63、t;p><b>　　—圓柱體直徑。</b></p><p>　　—圓柱體長(zhǎng)度或厚度。</p><p>　　鋼材的密度為7.8×（）</p><p>　　=0.78=0.78（）</p><p><b>　　=2.62（）</b></p><p>　　=0.78

64、=0.78（）</p><p><b>　　=6.39（）</b></p><p><b>　　=0.78</b></p><p>　　=1500mm=150cm =45mm=4.5cm</p><p><b>　?。ǎ?lt;/b></p><p>

65、;　　—溜板及刀架重力取1500N.</p><p><b>　　代入公式可得：</b></p><p>　　=＋＋[(＋)＋()]</p><p>　　=4.7+2.62+[(6.39+39.952)+ </p><p><b>　　=34.152（）</b></p><p&g

66、t;　　考慮步進(jìn)電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)慣車匹配問題：</p><p>　　/=4.7/34.152=0.1376</p><p>　　滿足慣量匹配的要求。</p><p><b>　?、陔姍C(jī)轉(zhuǎn)矩的計(jì)算</b></p><p>　　機(jī)床在不同的公況下，其所需轉(zhuǎn)矩是不同的，下面分別按個(gè)階段計(jì)算：</p><p&g

67、t;　　a.快速進(jìn)給進(jìn)所需轉(zhuǎn)矩：</p><p><b>　　=＋＋</b></p><p><b>　　—快速空載起動(dòng)轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　—空載起動(dòng)時(shí)計(jì)算到電機(jī)軸上的加速轉(zhuǎn)矩（N.cm）</p><p>　　—計(jì)算到電機(jī)軸上的磨擦轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　—

68、由于絲桿預(yù)緊里計(jì)算到電機(jī)軸上的附加轉(zhuǎn)矩（N.cm）</p><p>　　采用絲杠螺母副傳動(dòng)時(shí)，上述各種轉(zhuǎn)矩（N.cm）可用下式計(jì)算</p><p><b>　　==</b></p><p>　　將前面數(shù)據(jù)代入式中個(gè)符號(hào)意義同前</p><p><b>　　=r/min</b></p>

69、<p>　　起動(dòng)加速時(shí)間 =25ms</p><p>　　—傳動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算到電機(jī)軸上的總等數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 </p><p><b>　　—電機(jī)最大角加速度</b></p><p><b>　　—電機(jī)最大轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　—運(yùn)動(dòng)部件最大快進(jìn)速度(mm/min

70、)</p><p><b>　　—步進(jìn)電機(jī)的步距角</b></p><p>　　—運(yùn)動(dòng)部件從停止起加速到最大快進(jìn)速度所需時(shí)間（S）</p><p>　　—脈沖當(dāng)量（mm/step）</p><p><b>　　=34.152（）</b></p><p>　　=1000 r/m

71、in</p><p>　　====548.63 N.cm</p><p>　　折算到電機(jī)軸上的磨擦轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　　=</b></p><p>　　—絲桿導(dǎo)程=6mm=0.6cm</p><p>　　—導(dǎo)軌的磨擦力（N）</p><p>　　—垂直方向的切削

72、力(N)</p><p><b>　　—運(yùn)動(dòng)部件的總當(dāng)量</b></p><p><b>　　—導(dǎo)軌摩擦系數(shù)</b></p><p><b>　　—齒輪降速比</b></p><p>　　—傳動(dòng)連總效率，一般可取0.7~0.85，取0.8</p><p>

73、;<b>　　則 ：</b></p><p><b>　　== N.cm</b></p><p>　　=135.30 N.cm</p><p><b>　　附加摩擦轉(zhuǎn)矩：</b></p><p><b>　　=</b></p><p&g

74、t;　　—滾珠絲桿預(yù)加負(fù)荷，一般取1/3，為進(jìn)給牽引力1890.65</p><p>　　=1/3=1098.88N</p><p>　　—滾珠絲桿導(dǎo)程（cm）： </p><p><b>　　=0.6cm</b></p><p>　　—滾珠絲桿未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率一般取>0.9 ，因此取0.92</p>

75、;<p><b>　　==</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=16.126 N.cm</p><p><b>　　上述三項(xiàng)合計(jì)：</b></p><p>　　=++=16.126+135.30+71.49=222.916N.cm

76、</p><p>　　b. 快速移動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩：</p><p>　　=+=86.66+9.25=95.91 （N.cm）</p><p>　　最大的切削負(fù)載時(shí)所需轉(zhuǎn)矩：=++</p><p>　　—折算到電機(jī)軸上的切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　　=N.cm</b></p>

77、<p>　　從上面計(jì)算可知，、和三種工況下，以快進(jìn)空載起動(dòng)所需轉(zhuǎn)矩最大，即可以作為校核步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的依據(jù)</p><p>　　從《綜合作業(yè)指導(dǎo)書》表3—22查出，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為五相十拍時(shí)，</p><p>　　則最大轉(zhuǎn)矩為： N.cm</p><p>　　查表3—23中130BF003型步進(jìn)電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩為784N.cm，大于所需最大靜轉(zhuǎn)矩，可以滿足要求。

78、</p><p>　　c.校核步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行轉(zhuǎn)矩頻特性。</p><p>　　已計(jì)算出機(jī)床最大快移時(shí)需步進(jìn)電機(jī)的最高起動(dòng)頻率為3333Hz，切削進(jìn)入時(shí)所需步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行頻率為1333.3Hz。</p><p>　　從《綜合作業(yè)指導(dǎo)書》表3—23中查出130BF003型步進(jìn)電機(jī)允許的最高空載起動(dòng)頻率為1500Hz，運(yùn)行頻率為7000Hz，再從〈〈綜合作業(yè)指導(dǎo)

79、書〉〉圖3—15，3—16查出130BF步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性曲線如（C）圖所示，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)時(shí)，=2500Hz時(shí)，=100N.cm，不能滿足此機(jī)床所要求的空載起動(dòng)力矩222.916N.cm。直接使用則會(huì)施行失步現(xiàn)象，所以必須采取開降進(jìn)控制〈用軟件實(shí)現(xiàn)〉，將起動(dòng)頻率到1000Hz起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可增高到588.4N.cm，然后電路上再采用高低壓驅(qū)動(dòng)電路，可將電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩?cái)U(kuò)大一倍左右。</p><p>　　當(dāng)

80、快速運(yùn)動(dòng)和切削進(jìn)給時(shí)，130BF003型步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行矩頻特性（D）圖完全可以滿足要求：</p><p>　　圖3.3 步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)矩頻特性曲線</p><p>　　第四章 機(jī)械部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改造</p><p>　　4.1主軸脈沖發(fā)生器的加裝</p><p>　　主軸脈沖發(fā)生器又稱光電編碼器，在數(shù)控車床上加工螺紋或絲杠，需要配置主軸脈沖發(fā)生器

81、，作為車床主軸位置信號(hào)的反饋元件，它與車床主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)出主軸轉(zhuǎn)角位置變化的信號(hào)，輸送到數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)按照所需加工的螺距進(jìn)行計(jì)算處理，從而控制機(jī)床縱向或橫向的步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)加工螺紋的目的。</p><p>　　本機(jī)床的設(shè)計(jì)加工螺距如下序列：</p><p>　　6mm 5mm 3.5mm 3mm 2.5mm 2mm</p>

82、<p>　　1.75mm 1.5mm 1.25mm 1mm 0.75mm 0.7mm</p><p>　　0.6mm 0.5mm 0.4mm 0.35mm 0.3mm 0.25mm</p><p>　　在使用主軸脈沖發(fā)生器時(shí)，受到步進(jìn)電機(jī)頻率的限制。例如采用1000Hz工作頻率，加工3mm螺距的螺紋時(shí)，步進(jìn)電機(jī)的頻率為

83、300Hz，而主軸脈沖發(fā)生器的頻率為：</p><p>　　1000×60Hz=60000Hz</p><p>　　所以車床主軸轉(zhuǎn)速為：n=1000×60/300=200r/min</p><p>　　即車床主軸轉(zhuǎn)速不得超過200r/min。</p><p>　　再例如采用2000Hz工作頻率，加工3mm螺距的螺紋時(shí)，步進(jìn)

84、電機(jī)的頻率為300Hz，而主軸脈沖發(fā)生器的頻率為：2000×60Hz=120000Hz</p><p>　　所以車床主軸轉(zhuǎn)速為：n=2000×60/300=400r/min</p><p>　　即車床主軸轉(zhuǎn)速不得超過400r/min。由此可知，當(dāng)螺距越大時(shí)，允許的車床主軸轉(zhuǎn)速也就越低。</p><p>　　4.2主軸脈沖發(fā)生器的安裝</p&

85、gt;<p>　　主軸脈沖發(fā)生器可直接安裝在主軸的后方，與主軸同軸安裝，如下圖：</p><p>　　圖4.1 主軸脈沖發(fā)生器安裝圖</p><p>　　4.3主軸脈沖發(fā)生器的傳動(dòng)聯(lián)接方式</p><p>　　本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)聯(lián)接方式為柔性聯(lián)接，這種聯(lián)接，在實(shí)現(xiàn)角位移傳遞的同時(shí)，又能吸收車床主軸的部分振動(dòng)，使得儀器運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、傳遞信號(hào)準(zhǔn)確。這種柔性聯(lián)接，是

86、把主軸與主軸脈沖發(fā)生器用波紋管或橡膠管等彈性元件聯(lián)接起來。 </p><p>　　4.4主軸脈沖發(fā)生器安裝注意事項(xiàng)</p><p>　　a主軸脈沖發(fā)生器屬于精密光學(xué)儀器，安裝時(shí)應(yīng)格外小心輕放，不能有較大的沖擊和振動(dòng)以免損壞光柵。</p><p>　　b任何一種主軸脈沖發(fā)生器都有其最高允許轉(zhuǎn)速，車床主軸的最高轉(zhuǎn)速應(yīng)小于此值。</p><p&

87、gt;　　c加工螺紋時(shí)，將其安上，不使用時(shí)將其脫開，以延長(zhǎng)其使用壽命。</p><p>　　4.5進(jìn)給伺服系統(tǒng)的裝配圖</p><p>　　經(jīng)過計(jì)算，已知此縱向進(jìn)給系統(tǒng)采用130BF003型步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)過一對(duì)齒輪減速，齒輪系數(shù)=32,=40。模數(shù)m=2滾珠絲桿公稱直徑為=32mm。滾珠絲杠螺母副先用的是外循環(huán)溝槽式墊片凋隙CDM3206-3-P3。</p><p>

88、　　進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)，注意考慮以下問題：</p><p>　?。?）進(jìn)行改造設(shè)計(jì)時(shí)，將原C618車床進(jìn)給箱擠掉，利用原來的安裝基面安裝齒輪箱體45 。因而必須注意齒輪箱體螺釘中心距的尺寸，應(yīng)保證箱的安裝螺釘和銷釘均在原來的安裝基礎(chǔ)面上，床尾的軸承座仍要裝在原C618車床尾部軸承的加面上。</p><p>　?。?）為保證滾珠絲杠與導(dǎo)軌平行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意使齒輪箱體的絲杠中心，與床尾軸承座中心線

89、距安裝基面尺寸一致以保證水平面的絲杠與導(dǎo)軌平行。齒輪箱體在床身上的安裝螺釘?shù)奈恢门c車尾軸承座螺釘在床身上的安裝位置必須根據(jù)床身具體情況確定，以保證在垂直面內(nèi)絲桿與導(dǎo)軌平行。水平面內(nèi)的平行度達(dá)不到要求可刮研齒輪箱體或床尾軸承座的安裝基面，如垂直面內(nèi)平行度達(dá)不到要求，可安裝螺釘?shù)倪^孔進(jìn)行調(diào)整，調(diào)好后，插入定位銷。</p><p>　?。?）保證滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，輕快，必須使?jié)L珠絲桿螺母座板定19與絲杠兩端支承同軸，設(shè)

90、計(jì)時(shí)，在螺母座與彎板之間設(shè)計(jì)墊片58，裝調(diào)時(shí)可以修磨墊片來保證螺母座在平面內(nèi)與兩面端支承同軸，垂而直面內(nèi)的同軸，靠螺釘?shù)剡^孔來的調(diào)整，調(diào)好后，打入銷釘。</p><p>　?。?）在水平面內(nèi)應(yīng)使絲杠中心線距軌的距離盡量小，否則將層產(chǎn)生顛復(fù)力矩，增大磨擦力，使運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，利用床身的凹面，使齒輪箱體背面比安裝基面突出33mm。</p><p>　　就使絲杠中心距安裝基面尺寸為42mm。不用此床

91、身的凹入面，因?yàn)?30BF003型步進(jìn)電機(jī)外圓直徑為φ130，就會(huì)使絲桿中心距安裝基面尺寸至少為645mm 這樣設(shè)計(jì)是不合理。但是在的設(shè)計(jì)箱體外形時(shí)，必須根據(jù)床身的具體形狀不可使箱身與床凹入之毛面干涉。</p><p>　?。?）步進(jìn)電機(jī)裝在箱體左側(cè)，利用短圓柱面中，在箱體上定位，由于是定位面，一定要在圖上標(biāo)注出孔的尺寸及配合。</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)中滾珠螺母副采用了墊片調(diào)整方式

92、預(yù)緊，即用修磨墊片使?jié)L珠絲杠滾珠與兩個(gè)滾珠螺母擠緊，避免在反向失步：</p><p>　　消隙齒輪，是采用兩個(gè)薄片齒輪，中間開有三個(gè)月芽形的槽放入壓簧，并用三個(gè)內(nèi)六角螺釘固定，這種消隙齒輪的裝配順序是：首先將雙片只輪相對(duì)轉(zhuǎn)過一個(gè)齒輪，使雙片尖輪的齒輪的矢對(duì)齊，彈簧38受壓，上緊螺釘30裝入箱體后，將螺釘30松開，彈簧38將雙片齒輪沿用向錯(cuò)開，消除與齒輪的側(cè)隙，此時(shí)財(cái)將螺釘30上緊，在設(shè)計(jì)時(shí)，箱壁上要留有可進(jìn)伸入六

93、角搬手孔，彈簧兩端用削扁的銷子39壓住。</p><p>　?。?）當(dāng)車床床鞍移動(dòng)時(shí)，滾珠絲杠要受到軸向力，此軸向力由床身前端的兩個(gè)止推軸承承受，向左的軸向力通過擋圈21。止推軸承22，擋塊23，傳到齒輪箱體上，向右的軸向力則通螺母37，齒輪31，徑向軸承28，軸套27，擋圈26。到左邊的止推軸承22，經(jīng)擋塊23傳到端蓋24上，此端蓋與齒輪箱體用螺釘固連，繪圖注意止推軸承22的動(dòng)圈和不動(dòng)圈的畫法，與擋塊23接觸的

94、一邊是不動(dòng)圈，其內(nèi)孔和軸頸之間要畫出間隙。</p><p>　　床尾部分的圓螺母2是用來對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸，以增加絲杠的剛度，外側(cè)的圓螺母是鎖緊用的，由于旋轉(zhuǎn)螺母2進(jìn)行預(yù)拉伸時(shí)，端面磨擦力大，故要止推軸承5以上減小端面磨擦力。</p><p>　　第五章 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床數(shù)控系統(tǒng)單片機(jī)控制原理</p><p>　　硬件電路是用MCS —51系列單片機(jī)組成的控制系統(tǒng)，給系

95、統(tǒng)采用8031作CPU。擴(kuò)展了兩片2764芯片，一片6264芯片，兩片8155可編程并行I/O接口。</p><p><b>　　5.1系統(tǒng)的功能</b></p><p>　?。?）Z向和X向進(jìn)給伺服運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　（2）鍵盤顯示。</b></p><p>　?。?）自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架

96、控制。</p><p>　　（4）螺紋加工控制。</p><p><b>　　（5）面板管理。</b></p><p><b>　?。?）行程控制。</b></p><p>　　（7）其他功能，報(bào)警電路、急停電路、光隔離電路、功能電路等。</p><p>　　圖5.1 數(shù)控操

97、作面板</p><p><b>　　5.2單片機(jī)的構(gòu)造</b></p><p><b>　　1．穩(wěn)壓電源</b></p><p>　　5伏的穩(wěn)壓電源為全系統(tǒng)提供電源。輸出功率不小于8w。采用普通的三端固定輸出穩(wěn)壓集成電路，采用金封7805。</p><p><b>　　2．信號(hào)源</

98、b></p><p>　　為了對(duì)研制中的單片機(jī)系統(tǒng)某個(gè)集成塊工作狀況可靠性的預(yù)測(cè)試，往往需要一個(gè)人眼可視覺的低頻振蕩信號(hào)發(fā)生器，將此信號(hào)加于被測(cè)試件的輸入端，觀察其輸出是否正確，以確定線路的正誤和元件的可靠。本設(shè)計(jì)采用74LS00芯片為振蕩元件，頻率為5赫茲左右，占空比為萬二分之一的方波輸出。</p><p><b>　　3. 邏輯測(cè)試器</b></p&

99、gt;<p>　　邏輯測(cè)試是數(shù)字電路中常用的測(cè)試手段，通常專用工具是邏輯測(cè)試筆。其功能是能測(cè)試電路中的某點(diǎn)的三態(tài)，即高電平、低電平、高阻態(tài)。</p><p><b>　　4. 鍵盤單元</b></p><p>　　用按鍵的方式向系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)采用機(jī)器碼輸入，即兩次按鍵動(dòng)作，輸出8位2進(jìn)制數(shù)（2位16進(jìn)制數(shù)）。</p><p&g

100、t;<b>　　5. 寫控制系統(tǒng)</b></p><p>　?。?） 讀寫功能∶ 把數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位寫入下一級(jí)存儲(chǔ)單元,或從存儲(chǔ)器單元讀出數(shù)據(jù)．</p><p>　　（2） 地址復(fù)位功能∶使地址總線清零。</p><p>　　（3） 地址預(yù)置功能∶16位地址總線直接預(yù)置。</p><p>　　（4） 地址加1功能∶讀寫時(shí)

101、,地址自動(dòng)加1。</p><p>　　（5） 地址減1功能∶讀時(shí),地址自動(dòng)減1。</p><p>　?。?） 地址和數(shù)據(jù)總線掛起功能∶使地址總線和數(shù)據(jù)總線處于高阻態(tài).把地址和數(shù)據(jù)顯示交給下一級(jí)存儲(chǔ)器單元。</p><p>　　6. CPU存儲(chǔ)器及I/O接口</p><p>　　采用8031芯片，由于8031片內(nèi)無程序存儲(chǔ)器，需要有外部程序存儲(chǔ)

102、器的支持，同時(shí)8031內(nèi)部只有128B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，也遠(yuǎn)不能滿足控制系統(tǒng)的要求。故擴(kuò)展了16KB程序存儲(chǔ)器由兩片2764組成，又?jǐn)U展了一片6264數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。8031芯片的P0和P2用來傳送外部存儲(chǔ)器的地址和數(shù)據(jù)，故要采用74LS373地址鎖存器，鎖存低8位地址，ALE作為其選通信號(hào)，當(dāng)ALE為高電平，鎖存器的輸入和輸出透明，即輸入的低8位存儲(chǔ)器地址在輸出端出現(xiàn)，此時(shí)不需鎖存。當(dāng)ALE從高電平變低電平，出現(xiàn)下降沿時(shí)，低8位地址鎖存入地址

103、鎖存器中，74LS373送出讀寫的數(shù)據(jù)了。8031芯片的P2口和74LS373送出的P0口共組成16位地址，2764和6264芯片都是8KB，需要13根地址線。A0~A7低8位接74LS373芯片的輸出，A8~A12接8031芯片的P2.0~P2.4。系統(tǒng)采用全地址譯碼，兩片2764芯片片選信號(hào)CE分別接74LS138譯碼器的Y0和Y1，系統(tǒng)復(fù)位以后程序從0000H開始執(zhí)行。6264芯片的片選信號(hào)CE1也接74LS138的Y1單片機(jī)擴(kuò)展

104、系統(tǒng)允許程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址（即允許地址重疊</p><p>　　5.3步進(jìn)電機(jī)的軟件控制及轉(zhuǎn)程序設(shè)計(jì)</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)在啟動(dòng)過程中進(jìn)給脈沖頻率隨時(shí)間按線性變化，上升到一定頻率時(shí)停止變化，改為勻速進(jìn)給，在停止過程中，同樣給定勻減速變化直到步進(jìn)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，程序?qū)崿F(xiàn)這種方式比較容易。即在步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)和制動(dòng)的變速過程中，微機(jī)每輸出一個(gè)狀態(tài)控制后的延時(shí)時(shí)間間隔按線性遞減或

105、遞增變化，啟動(dòng)進(jìn)給一定步數(shù)然后達(dá)到勻速狀態(tài)，此時(shí)時(shí)間保持不變，步進(jìn)電機(jī)等加速啟動(dòng)，勻速運(yùn)行，等減速停車控制的程序框圖如下：</p><p>　　圖5.2 步進(jìn)電機(jī)等加減速控制程序框圖</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的控制需要變頻信號(hào)源，環(huán)行分配器及功率放大等硬件。而變頻信號(hào)源。環(huán)行分配器可用軟件代替，并且還可以方便的實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的加減速控制。圖示的單片機(jī)組成的三相步進(jìn)電機(jī)控制電路原理圖：8

106、031的P1口低3位為輸出位，分別控制電機(jī)的A，B，C三相，由軟件實(shí)現(xiàn)環(huán)行分配器功能，P1。0，P1。1，P1。2分別輸出時(shí)序脈沖，經(jīng)光電隔離，驅(qū)動(dòng)放大使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)控制的任務(wù)是：判別旋轉(zhuǎn)方向，依次送出控制源，根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)速度實(shí)現(xiàn)一定的延時(shí)，判斷是否結(jié)束，以上是以三相步進(jìn)電機(jī)為例介紹程序設(shè)計(jì)。</p><p>　　設(shè)步進(jìn)電機(jī)總的運(yùn)行步數(shù)為R4，轉(zhuǎn)向標(biāo)志存放在程序

107、狀態(tài)存儲(chǔ)器，用戶標(biāo)志位F，（D5H）中，當(dāng)F為零時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)時(shí)P1口的輸出控制為：H，03H，02H，06H，04H，05H存放在8031的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元20H-25H中，26H中存放結(jié)素標(biāo)志00H，在27H-20H的存儲(chǔ)單元內(nèi)存放反轉(zhuǎn)時(shí)P1口的輸出字：0HH，05H，04H，06H，02H，03H，ZAI 20H單元內(nèi)存放標(biāo)志位00H。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)程序如下：</p>

108、<p>　　PUSH A：</p><p>　　MOV R4，#N：</p><p>　　CLR C：</p><p>　　ORL C，D5H：</p><p>　　JC ROTE：</p><p>　　MOV R0，#20H：</p><p

109、>　　AJMP LOOP：</p><p>　　ROTE: MOV R0，#27H：</p><p>　　LOOP: MOV A，@R0：</p><p>　　MOV P1，A：</p><p>　　ACALL DELAY：</p><p><b>　　INC R0：</

110、b></p><p>　　MOV A， #00H：</p><p>　　ORL A，@R0：</p><p>　　JZ TPL：</p><p>　　LOOP1:DJNZ R4，LOOP：</p><p><b>　　POP A：</b></p><p&

111、gt;<b>　　RET：</b></p><p>　　TPL: MOV A，R0：</p><p>　　CLR C：</p><p>　　SUBB A，#06H：</p><p>　　MOV R0，A：</p><p>　　AJMP LOOP：</p><

112、;p>　　DELAY: MOV R2，#M：</p><p>　　DELAY1: MOV A，#M1：</p><p>　　LOOP: DEC A：</p><p>　　JNZ LOOP：</p><p>　　DJNZ R2，DELAY1：</p><p><b&g

113、t;　　RET</b></p><p>　　第六章 機(jī)床的加工程序編制</p><p>　　N031 M05如下圖所示，在圖中零件外圓85mm不加工，要求編制精加工程序。</p><p>　　圖6.1 ø85mm外圓</p><p><b>　　程序如下：</b></p><

114、;p><b>　　00001</b></p><p>　　N001 G50 X200.0 Z350.0 T0101 LF</p><p>　　N002 S630 M03 LF</p><p>　　N003 G00 X41.8 Z292.0 M08 LF</p><p>　　N004 G0

115、1 X48.34 Z289.0 F0.15 LF</p><p>　　N005 Z227.0 LF </p><p>　　N006 X50.0 LF</p><p>　　N007 X62.0 W-60.0 LF</p><p>　　N008 Z155.0 LF</p><p>　　N009

116、 X78.0 LF</p><p>　　N010 X80.0 W-1.0 LF</p><p>　　N011 W-19.0 LF</p><p>　　N012 G02 W-60.0 I63.25 K-30.0 LF</p><p>　　N013 G01 Z65.0 LF</p><p>　

117、　N014 X90.0 LF</p><p>　　N015 G00 X200.0 Z350.0 T0100 M09 LF</p><p>　　N016 M06 T0202 LF</p><p>　　N017 S315 M03 LF</p><p>　　N018 G00 X51.0 Z227.0 M08

118、LF</p><p>　　N019 G01 X45.0 F016 LF</p><p>　　N020 G04 U5.0 LF</p><p>　　N021 G00 X51.0 LF</p><p>　　N022 X200.0 Z350.0 T0200 M09 LF</p><p>　　N0

119、23 M06 T0303 LF</p><p>　　N024 S200 M03 LF</p><p>　　N025 G00 X62.0 Z296.0 M08 LF</p><p>　　N026 G92 X47.54 Z228.5 F1.5 LF</p><p>　　N027 X46.94 LF<

120、/p><p>　　N028 X46.54 LF</p><p>　　N029 X46.38 LF</p><p>　　N030 G00 X200.0 Z350.0 T0300 M09 LF</p><p>　　N032 M30</p><p><b>　　致謝</b>&

121、lt;/p><p>　　首先誠摯地感謝我的導(dǎo)師，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，得到了他的悉心指導(dǎo)和幫助。課題研究、論文選題和論文修改的整個(gè)過程，都得到了導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和熱情幫助，論文的字里行間凝聚著他大量的心血和汗水導(dǎo)師們不僅教我治學(xué)之道，更授我為人之理，他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，活躍的學(xué)術(shù)思想，以及無私的敬業(yè)精神，都給我以深刻啟迪。謹(jǐn)此表示衷心的感謝和致以崇高的敬意! 最后，向評(píng)審本論文的專家、教授、學(xué)者表示衷心的感謝。<

122、;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 陳頂君，劉笑一，CA6140型普通車床的數(shù)控化改造 ：2004－11－09 遼寧工程技術(shù)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工程師。</p><p>　　[2] 彭浩舸, 謝　騏, 鄧　奕 CA6140 車床數(shù)控改造中機(jī)械裝置設(shè)計(jì)技巧2003 - 06 - 18湖南工程學(xué)院機(jī)械電子工程系,、

123、</p><p>　　[3] 周鵬翔、劉振魁主編。，《工程制圖》[M]第二版 高等教育出版社 ，2000年5月 </p><p>　　[4] 唐增寶、劉元俊主編。，《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》（修訂版）[M]，華中理工大學(xué)出版社 1995年1月</p><p>　　[5] 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組編。，《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)3

124、》[M]，機(jī)械工業(yè)出版社 1986年12月</p><p>　　[6] 東北大學(xué)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組編。，《機(jī)床零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版[M] ，金工業(yè)出版社 ，1994年5月</p><p>　　[7] 華東紡織工學(xué)院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、天津大學(xué)主編《機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè)》[M], 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 ，1979年6月</p><p>　　[8] 雷曉玲主編