畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-CA6140普通車床進(jìn)行數(shù)控改造設(shè)計(jì)（全套圖紙）

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1、成人教育學(xué)院 2007 屆畢業(yè)（論文） 1 目 錄 一、緒論 11 引言 1 12 機(jī)床數(shù)控改造的目的 . 2 13 數(shù)控系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展. .2 131 數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)展.2 132 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)2 14CA6140 的數(shù)控改造. 4 141 數(shù)控系統(tǒng)的選擇4 142CPU 和存儲(chǔ)器.5 143I/O 接口線路.6 144 其他部件的選擇.6 二、 數(shù)據(jù)參數(shù)的選擇及其計(jì)算 21 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算. 7 211 選擇脈沖當(dāng)量7 212 計(jì)算切削力7 213 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型.8 214 齒輪及步進(jìn)電機(jī)的有關(guān)計(jì)算.10 22 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算.12 221 切削力

2、計(jì)算12 222 滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算12 223 齒輪及步進(jìn)電機(jī)的有關(guān)計(jì)算14 23 自動(dòng)刀架的設(shè)計(jì)15 231 刀架的回轉(zhuǎn)和選位. 16 232 減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算. 17 233 蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算. 20 234 螺旋升降裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算.23 三、數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 31 概述 . . . .27 32 單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).28 321 主要技術(shù)特性及硬件配制28 322 存儲(chǔ)空間的分配28 323 I/O 地址分配28 324 單片機(jī)部分電路設(shè)計(jì)圖如圖紙所示.29 成人教育學(xué)院 2007 屆畢業(yè)（論文） 2 325 光電隔離電路29 326 功率放大電路29 327 其他輔助電路. 3

3、0 四、軟件設(shè)計(jì)部分 41 概述. . . . 30 42 總體方案設(shè)計(jì).31 43 插補(bǔ)方法的確定.31 44 進(jìn)給控制字 FCW 的設(shè)置.33 致謝 . 34 參考文獻(xiàn)35 全套全套 CAD 圖紙，聯(lián)系圖紙，聯(lián)系 153893706 一、緒論 1.1 引言 隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量不斷提 高，產(chǎn)品的更新?lián)Q代也不斷加速，因此對(duì)機(jī)床不僅要求具有較高的精度和 生產(chǎn)率，而且應(yīng)能迅速地適應(yīng)產(chǎn)品零件的變換。生產(chǎn)的需要促使了數(shù)控機(jī) 床的產(chǎn)生，隨著電子技術(shù)，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床迅速的發(fā) 展起來(lái)。 從第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床（1952 年 美國(guó)）問(wèn)世至今，機(jī)床的數(shù)控化率在不斷

4、 的提高。世界各工業(yè)國(guó)家已普遍生產(chǎn)和應(yīng)用，日本生產(chǎn)機(jī)床的數(shù)控化率在 1988 年就已達(dá)到 70%。 成人教育學(xué)院 2007 屆畢業(yè)（論文） 3 我國(guó)從開放搞活以來(lái)，加快了數(shù)控機(jī)床技術(shù)的引進(jìn)，促使我國(guó)的機(jī)床 數(shù)控技術(shù)的普及和發(fā)展。當(dāng)前普遍應(yīng)用的微型計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床，它綜合了 電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、測(cè)量技術(shù)和機(jī)械制造等方面的最新 成果，是一種靈活高效的自動(dòng)化機(jī)床，是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品之一。各 大企業(yè)不斷設(shè)置數(shù)控機(jī)床擴(kuò)大再生產(chǎn)和替換陳舊設(shè)備。數(shù)控機(jī)床的普及率 不斷提高，這種情況下，普通機(jī)床的數(shù)控改造是否必要可從以下幾點(diǎn)說(shuō)明。 數(shù)控機(jī)床可以較好地解決形狀復(fù)雜、精密、小批多變零件的加工問(wèn)題，

5、 能夠穩(wěn)定的加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率，但是應(yīng)用數(shù)控機(jī)床還是受到其他條 件的限制。 數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴，一次性投資巨大，對(duì)中小企業(yè)常是力不從心。 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， 而且替代的機(jī)床閑置起來(lái)又造成浪費(fèi)。 國(guó)內(nèi)訂購(gòu)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)需要。 通過(guò)數(shù)控機(jī)床對(duì)具體生產(chǎn)有多余功能。 要較好地解決上述問(wèn)題，應(yīng)走普通車床數(shù)控改造之路，從一些工業(yè)化 國(guó)的經(jīng)驗(yàn)者，機(jī)床的數(shù)控改造也必不可少，數(shù)控改造機(jī)床占有較大比例。 如：日本的大企業(yè)中有近 30%的機(jī)床經(jīng)過(guò)數(shù)控改造，中小企業(yè)則是 70%以上。 在美國(guó)有許多數(shù)控專業(yè)化公司為世界各地提供機(jī)床數(shù)控改造服務(wù)。

6、我國(guó)作 為機(jī)床大國(guó)-為了提高機(jī)床的數(shù)控化率對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造不失為一種 良策。一些發(fā)達(dá)國(guó)家如德國(guó)、美國(guó)、 日本等就非常重視對(duì)舊機(jī)床的改造， 而且已形成了一個(gè)完善的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的改造體系。 由于技術(shù)的不斷進(jìn)步， 機(jī)床改造已成為一個(gè)永恒的課題。 我國(guó)應(yīng)在這方面加大宣傳力度， 走出 一條適合我國(guó)國(guó)情的機(jī)床的數(shù)控改造之路。機(jī)床數(shù)控改造節(jié)省資金，同購(gòu) 置新機(jī)床相比一般可節(jié)省 6080的費(fèi)用，大型及特殊設(shè)備尤為明顯。一 般大型機(jī)床改造只需花新機(jī)床購(gòu)置費(fèi)的 1/3 即使將原機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底 改造升級(jí)， 也只需花費(fèi)購(gòu)買新機(jī)床 60的費(fèi)用， 并可以利用現(xiàn)有地基。 性能穩(wěn)定可靠， 因原機(jī)床各基礎(chǔ)件經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期時(shí)效

7、，幾乎不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變形 而影響精度。機(jī)床經(jīng)數(shù)控改造后， 即可實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，效率可比傳統(tǒng) 機(jī)床提高 3-7 倍。對(duì)復(fù)雜零件而言， 難度越高， 功效提高得越多。 且可 以不用或少用工裝，不僅節(jié)約了費(fèi)用，而且可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。因此， 普通機(jī)床的數(shù)控不但存在的必要，而且大有可為，尤其對(duì)一些中小企業(yè)更 是如此。 成人教育學(xué)院 2007 屆畢業(yè)（論文） 4 1. 2 機(jī)床數(shù)控改造的目的 設(shè)備是企業(yè)發(fā)展生產(chǎn)技術(shù)和實(shí)現(xiàn)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)的物質(zhì)基礎(chǔ)。設(shè)備的技術(shù)性 能 和技術(shù)狀態(tài)不但直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，還關(guān)系工時(shí)、材料和能源的有效利用， 同時(shí)對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益也會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。設(shè)備的技術(shù)改造和更新直接影 響企業(yè)的技術(shù)進(jìn)

8、步、產(chǎn)品開發(fā)和市場(chǎng)開拓。因此，從企業(yè)產(chǎn)品更新替代、 發(fā)展品種、提高質(zhì)量、降低能耗，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)際出發(fā)， 進(jìn)行充分的技術(shù)分析，有針對(duì)性的用新技術(shù)改造和更新現(xiàn)有設(shè)備，是提高 企業(yè)素質(zhì)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的一種有效方法。 據(jù)全國(guó)工業(yè)普查的統(tǒng)計(jì)資料介紹，截止到 2000 年底，數(shù)量較多涉及面 較寬的金屬加工機(jī)床的擁有量約為 384 萬(wàn)臺(tái)，其中役齡在 6 15 年約為 153. 2 萬(wàn)臺(tái)，約占 39. 9%，役齡在 16a 以上約為 133. 7 萬(wàn)臺(tái)，約占 34. 8%。這 表明我國(guó)工業(yè)制造業(yè)的裝備，乃至各行各業(yè)的設(shè)備仍有相當(dāng)大數(shù)量比較落 后，有待改造或更新。鑒于此，采用數(shù)控技術(shù)對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行

9、數(shù)控改造， 尤其適合我國(guó)機(jī)床擁有量大，生產(chǎn)規(guī)模小的具體國(guó)情。 1. 3 數(shù)控系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展 1. 3. 1 數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)展 第二次世界大戰(zhàn)后，美國(guó)為革新飛機(jī)制造業(yè)中用于仿形機(jī)床的靠模和 樣件的加工設(shè)備，開始研制新型機(jī)床。1952 年，美國(guó)帕森斯公司與麻省理 工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室合作，研制成功第一代數(shù)控系統(tǒng)。用于三坐標(biāo)立式 銑床。其插補(bǔ)裝置采用脈沖乘法器，整個(gè)控制裝置由真空管組成。1959 年， 晶體管元件問(wèn)世，數(shù)控系統(tǒng)中廣泛采用晶體管和印制板電路，從此數(shù)控系 統(tǒng)進(jìn)入第二代。 1965 年，出現(xiàn)了小規(guī)模集成電路，由于其體積較小，功耗 低，抗干擾能力較強(qiáng)，使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性得到進(jìn)一步提高，

10、數(shù)控系統(tǒng)發(fā) 展到第三代。上述三代數(shù)控系統(tǒng)均為硬接線數(shù)控系統(tǒng)，稱為普通數(shù)控系統(tǒng) o 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了以小型計(jì)算機(jī)替代專用硬接線裝置，以控 制軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)控功能的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，使數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)入第四代。1970 年 前后，美國(guó)英特爾公司首先開發(fā)和使用了四位微處理器，1974 年美、日等 國(guó)首先研制出以微處理器為核心的數(shù)控系統(tǒng)，由于中、大規(guī)模集成電路的 成人教育學(xué)院 2007 屆畢業(yè)（論文） 5 集成度和可靠性高、價(jià)格低廉，所以微處理器數(shù)控系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。 這就是微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，從而使數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)入了第五代?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)為了 進(jìn)一步擴(kuò)展功能，增強(qiáng)實(shí)時(shí)控制能力和可靠性，常采用多微處理器結(jié)構(gòu)，

11、由多個(gè)微處理器構(gòu)成功能模塊，各功能模塊之間的互連與通信，或采用共 享總線結(jié)構(gòu)，或采用共享存貯器結(jié)構(gòu)。 1.3.2 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 1、向高速度、高精度發(fā)展 現(xiàn)代機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)多采用 32 位 CPU 和多 CPU 并行技術(shù)，使運(yùn)算速度得 了很大的提高。與高性能數(shù)控系統(tǒng)相配合，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床采用了交流數(shù)字 伺服系統(tǒng)。伺服電機(jī)的位置、速度和電流環(huán)都實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化。數(shù)控系統(tǒng)的 聯(lián)動(dòng)軸數(shù)多達(dá) 9 個(gè)，使機(jī)床可以加工較復(fù)雜的空間線型或型面。 2、可靠性的提高 由于現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的模塊化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，便于組織批量生產(chǎn)， 故可保證產(chǎn)品質(zhì)量?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)大量采用大規(guī)模集成電路，采用專用芯 片及混合式集成電路，

12、提高了集成度，減少了元器件數(shù)量，提高了可靠性。 3、采用自動(dòng)程序編制技術(shù) 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)利用其自身很強(qiáng)的存貯及運(yùn)算能力，把很多自動(dòng)編程功 能植入數(shù)控系統(tǒng)。在一些新型的數(shù)控系統(tǒng)中，還裝入了小型工藝數(shù)據(jù)庫(kù)， 使得數(shù)控系統(tǒng)不僅具有在線零件程序編制功能，而且可以在零件程序編制 過(guò)程中，根據(jù)機(jī)床性能，工件材料及零件加工要求，自動(dòng)選擇最佳刀具及 切削用量。 1.4 CA6140 的數(shù)控改造 本設(shè)計(jì)任務(wù)是對(duì) CA6140 普通車床進(jìn)行數(shù)控改造。利用微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)改 造縱、橫向進(jìn)給系統(tǒng)，進(jìn)行開環(huán)控制，縱向脈沖當(dāng)量 0.01mm/脈沖，橫向?yàn)?0.005mm/脈沖。驅(qū)動(dòng)元件采用直流步進(jìn)電機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠。

13、1.4.1 數(shù)控系統(tǒng)的選擇 數(shù)控系統(tǒng)是機(jī)床的核心，在選擇時(shí)，要對(duì)其性能、 經(jīng)濟(jì)性及維修服務(wù) 成人教育學(xué)院 2007 屆畢業(yè)（論文） 6 等進(jìn)行綜合考慮，盡量選用名牌產(chǎn)品。 根據(jù)被改機(jī)床的結(jié)構(gòu)、 性能及被 加工零件的精度來(lái)選擇數(shù)控系統(tǒng)。 既要功能相匹配，又要盡量減少過(guò)剩的 數(shù)控功能。 這樣一方面可避免資金浪費(fèi)，另一方面也可避免因數(shù)控系統(tǒng)復(fù) 雜而增加的故障率。 目前數(shù)控系統(tǒng)主要有三種類型：步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)的開環(huán)系統(tǒng)；異步電機(jī) 或直流電機(jī)拖動(dòng)光柵測(cè)量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)； 交 / 直流伺服電機(jī)拖動(dòng) 編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。其中步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)的開環(huán)系統(tǒng)， 其伺服驅(qū) 動(dòng)裝置主要是步進(jìn)電機(jī)、 功率步進(jìn)電機(jī)、

14、電液脈沖馬達(dá)等。該系統(tǒng)位移 精度較低， 但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 調(diào)試維修方便、質(zhì)量穩(wěn)定可靠、成本低、抗干 擾性能強(qiáng)、 對(duì)環(huán)境室溫要求不高，易改裝成功。 適用于精度要求一般的 中小型機(jī)床的改造，也是目前數(shù)控改造中應(yīng)用最為廣泛的一種。 異步電機(jī) 或直流電機(jī)拖動(dòng)光柵測(cè)量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)控制精度高，但在結(jié)構(gòu)上比 開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)復(fù)雜， 工作量大，成本也高， 調(diào)試?yán)щy， 一般不采用。 交 / 直流伺服電機(jī)拖動(dòng)編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)， 其精度介于前二 者之間，結(jié)構(gòu)與調(diào)試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，適用于控制精度要求較高的大、 中型機(jī)床的改造。 總體方案確定為用 MCS51 系列單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，由 I/O 接口輸出

15、步進(jìn)脈沖，經(jīng)一級(jí)齒輪減速，帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)縱橫 向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。示意圖如圖 1 所示。 圖 1 由于設(shè)計(jì)的是經(jīng)濟(jì)型車床的改造，所以在考慮具體的方案時(shí)，其本原則 是在滿足需要的前提下，對(duì)于機(jī)床盡可能減少改動(dòng)量，以降低成本。 成人教育學(xué)院 2007 屆畢業(yè)（論文） 7 8031 單片機(jī)在數(shù)控改造應(yīng)用較普通，各種應(yīng)用軟件較多，系統(tǒng)開發(fā)較 容易，且其價(jià)格低廉，抗干擾性強(qiáng)，可靠性高，速度快，指令系統(tǒng)的效率 高，體積小，最適宜用來(lái)開發(fā)簡(jiǎn)易和小型專用的數(shù)控裝置。 1.4.2 CPU 和存儲(chǔ)器 由于 8031 無(wú)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器,需要擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器,同時(shí),8031 內(nèi) 部只有 128 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

16、,也不能滿足控制系統(tǒng)的要求,故擴(kuò)展了兩片 2764 的程序存儲(chǔ)器和一片 6264 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。8031 芯片的 P0 和 P2 用來(lái)傳 送外部存儲(chǔ)器的地址和數(shù)據(jù),P2 口傳送高八位地址,P0 口需傳送低八位地址 和數(shù)據(jù),所以要采用 74LS373 地址鎖存器,鎖存低八位地址,ALE 作為選通信 號(hào)。8031 芯片的 P2 和 74LS373 送出的 P0 口低八位地址共同組成 16 位地址, 2764 和 6264 芯片都是 8KB,需要 13 根地址線,A0A7 低八位接 74LS373 的輸 出,A8A12 接 8031 芯片的 P2.0P2.4,系統(tǒng)采用全地址譯碼,兩片 2764 芯片

17、片選信號(hào) CE 分別接 74LS138 譯碼器的 Y0 和 Y1,系統(tǒng)復(fù)位后程序從 0000H 開 始執(zhí)行。6264 的片選信號(hào) CE 也接 74LS138 譯碼器的 Y2(單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)允 許程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址)、8031 芯片控制信號(hào) PSEN 接 2764 的 OE 引腳,讀寫控制信號(hào) WR 和 RD 分別接 6264 芯片的 WE 和 OE,以實(shí)現(xiàn)外部 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀寫。由于 8031 芯片內(nèi)沒有 ROM 故 EA 須接地。 1.4.3 I/O 接口電路 由于 8031 只有 P1 和 P3 口部分能提供用戶作為 I/O 口使用,不能滿足輸 入輸出口的需求,因而系統(tǒng)擴(kuò)展了兩

18、片 8155 可編程輸入輸出接口電路。 8155 的片選信號(hào) CE 分別接 74LS138 的 Y3 和 Y4,74LS138 譯碼器的三個(gè)輸入 端 A、B、C 分別接到 8031 的 P2.5、P2.6、P2.7。I/O 接口與外設(shè)的聯(lián)接是 這樣安排的:8155(1)芯片的 PA0PA5 為面板上的選擇開關(guān);PB0PB7 是各種 運(yùn)行的點(diǎn)動(dòng)控制;PC0PC3 發(fā)出刀位信號(hào),控制刀架電機(jī)回轉(zhuǎn),到達(dá)指定的刀 位,刀架夾緊之后,發(fā)出換刀回答信號(hào),經(jīng) 8155(1)的 PB5 輸入計(jì)算機(jī),控制刀 架開始進(jìn)給。8155(2)芯片的 PA0PA7 為 Z、X 向電機(jī)輸出驅(qū)動(dòng)脈沖, PB0PB3 是鍵盤掃

19、描輸入,PB4PB7 的輸出是 X!Y 向的限位控制,PC0PC5 是 顯示器的位選信號(hào),顯示器的段選信號(hào)由 8031 的 P110P117 控制。 成人教育學(xué)院 2007 屆畢業(yè)（論文） 8 1.4.4 其它部件的選擇 直流步進(jìn)電動(dòng)機(jī)參照金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)選取。滾珠絲杠 選取 FD 系列，北京機(jī)床廠產(chǎn)品。為內(nèi)循環(huán)雙螺母墊片預(yù)進(jìn)，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，裝卸方便、剛度高。 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造。拆除原機(jī)床的進(jìn)給箱和溜板箱，在原機(jī)床進(jìn)給箱 處安裝齒輪箱體，滾珠絲杠仍安裝在原絲杠位置，采用原固定方式。 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)改造。拆除原手動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于微進(jìn)給和機(jī)床刀具對(duì)零件操 作，原有的支承結(jié)構(gòu)也保留。步進(jìn)電

20、機(jī)、齒輪箱體安裝在機(jī)床后側(cè)。 縱橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)都采用了一級(jí)齒輪減速，調(diào)隙齒輪用于消除齒輪傳動(dòng)中 的間隙，以提高數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)精度。 在原溜板箱處安裝縱、橫向快速進(jìn)給按鈕和急停按鈕，以適應(yīng)機(jī)床調(diào)整 時(shí)的操作需要和遇到意外情況時(shí)的緊急處理需要。 CA6140 車床數(shù)控改造總布置圖如圖 6 所示。 二、數(shù)據(jù)參數(shù)的選擇及其計(jì)算 2.1 縱向進(jìn)給系統(tǒng)得設(shè)計(jì)計(jì)算 工作臺(tái)重量：80kg 時(shí)間常數(shù)：T=25ms 滾珠絲杠導(dǎo)程：S=6mm 行程：L=1200 mm 脈沖當(dāng)量：=0.018mm/step 步距角：=0.75/step 快速進(jìn)給速度：Vmax=2m/min 加工最大直徑：=400 mm 加工最

21、大長(zhǎng)度：1000 mm 溜板及力架重力：800N 刀架快段速度：2.4 m/min 最大進(jìn)給速度：0.6 m/min 主電機(jī)功率：7.5KW 成人教育學(xué)院 2007 屆畢業(yè)（論文） 9 起動(dòng)加速時(shí)間：30 ms 機(jī)床定位精度0.015 mm 2.1.1 選擇脈沖當(dāng)量： 根據(jù)機(jī)床精度要求確定，縱向 0.01mm/步。 2.1.2 計(jì)算切削力： 縱車外圓; 由文獻(xiàn)可知切削功率 Nc=Nk 式中： N電動(dòng)機(jī)功率 7.5KW 主動(dòng)系統(tǒng)總功率一般為 0.60.7 取 =0.65 K進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)：取 0.96 Nc=NK=7.50.650.96=4.68KW 又因 Nc=FzV/6120 有 Fz=6

22、120Nc/V 式中 V切削速度取 100m/min 主切削力 Fz=61204.68/100=286.416kgf=2806.88N 由參考文獻(xiàn)二可知，主切削力 Fz=CFzapXFzfYFzkTfz 查表:Cfz=188kgf mm XFz=1 YFZ=0.75 KTfz=1 則可計(jì)算如下表: ap (mm)222333 F(mm)0.20.30.40.20.30.4 Fz(kgf)112.5152.4189.1168.7228.7283.7 當(dāng) Fz=283.7 kgf 時(shí)，切削深度 ap=3mm，走刀量 f=0.4 mm，此參數(shù)作為下邊 計(jì)算用，由參考文獻(xiàn)一得一般外圓車削時(shí) Fx=(0

23、.10.6) Fz Fy=(0.150.7)Fz Fx=0.5 Fz=0.5286.416=143.208 kgf=1403.44 N Fy=0.6 Fz=0.6286.416=171.8496 kgf=1684.1 N 橫切端面： 成人教育學(xué)院 2007 屆畢業(yè)（論文） 10 主切削力 Fz（kgf）可取縱切的 1/2 Fz= Fz1/2=143.208 kgf=1403.44 N 取 Fx=0.6 Fz=0.6143.208=85.9248 kgf=842.06 N Fy=0.5 Fz=0.5143.208=71.604 kgf=701.72 N 2.1.3 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型：

24、縱向進(jìn)給絲杠 計(jì)算進(jìn)給率引力 Fm（N） 縱向進(jìn)給為綜合導(dǎo)軌 Fm=KFx+f（Fz+G） 式中 K考慮顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)綜合導(dǎo)軌取 K=1.15 f滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù) 0.150.18，取 0.16 G溜板及力架重力：800 N Fm=KFx+f(Fz+ G)=1.151403.44+0.16(2806.88+800)=2191.06 N 計(jì)算最大的負(fù)載 C C= Fm fwL1/3 其中 L=60nT/10 n=1000Vs/L0 其中 L0滾珠絲杠導(dǎo)軌。 初選 L0=6 mm Vs最大切削力 F 的進(jìn)給速度可取最高進(jìn)給速度的（1/21/3） ， 此外 Vs=0.6m/min。 T使用壽

25、命 按 15000h f w運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)。按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取 f w=1.21.5。 L壽命以 106轉(zhuǎn)為 1 單位。 N=1000Vs/ L0=10000.60.5/6=50r/min L=60nT/10=605015000/10=45 C= Fm fwL1/3=451/31.22191.06=9352.04 N 滾珠絲杠螺母副的選型。 據(jù)北京機(jī)床研究所滾珠絲杠產(chǎn)品的樣本選取絲杠直徑 40，選用型號(hào) 為 FD406123 其額定動(dòng)載荷為 163000 N，精度等級(jí) E 級(jí)，強(qiáng) 度夠用。 傳動(dòng)效率計(jì)算 =tg/tg(+) 螺旋升角 2 44 =tg/ tg(+)= tg2 44/ tg(2 44+10)

26、=0.94 剛度計(jì)算： 滾珠絲杠受工作負(fù)載 Fx 引起的導(dǎo)程 L0 的變化量 L1= Fm Fm/E F 成人教育學(xué)院 2007 屆畢業(yè)（論文） 11 其中：L1在工作負(fù)載 Fx 作用下引起每一導(dǎo)程的變化量 mm） Fm工作負(fù)載即進(jìn)給率引力 N L0滾珠絲杠的導(dǎo)程（mm） E材料彈性模數(shù)對(duì)鋼 E 為 20.6104（N/ mm2） S滾珠絲杠截面積（內(nèi)徑） （mm2） S=（d/2）2 d=d0+2e-2Rs=36.3789 S=（d!/2）2=(36.379/2) 2 3.14=10.38mm 其中 Rs=（0.510.56）Pw=1.836 e=0.707(Rs-Dw/2)=0.025 故

27、 L = Fm L0/E F=2191.060.6/20.610610.38=6.142810-6cm 滾珠絲杠受扭轉(zhuǎn)引起的導(dǎo)程變化量 L2 L2= L0/2+ 很小，忽 略不計(jì)。 所以 L=L1+L2=L1 =100L / L0=100/0.66.142810-6=10.238m 查表知 E 紋精度絲杠允許誤差 15m 10.238m15m 剛度夠 穩(wěn)定性校核： 滾珠絲杠兩端用推力球軸承，支承基本不變，穩(wěn)定性不存在問(wèn)題。 2.1.4 齒輪及步進(jìn)電機(jī)的有關(guān)計(jì)算： 設(shè)計(jì)計(jì)算公式均來(lái)自參考文獻(xiàn)一 縱向傳動(dòng)有關(guān)齒輪計(jì)算，傳動(dòng)比 i i=L0/360p=0.756/3600.01=1.25 L0滾珠絲

28、杠導(dǎo)程 步距角 p脈沖當(dāng)量 故取 Z1=32 Z2=40 m=2mm b=18 =20 d1=mZ1=64mm d2= mZ2=80mm d1=d1+2ha*=68mm d2=84mm df1=d1-2hf=59mm df2=75mm d=d1+d2/2=72mm 縱向步進(jìn)電機(jī)計(jì)算 傳動(dòng)慣量的計(jì)算 （）工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J1=(180p/) 2W=（1800.001/3.140.75）280 =0.468kgfcm2 （）絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J2=7.81044.04150.0=29.95kgcm2 成人教育學(xué)院 2007 屆畢業(yè)（論文） 12 ()齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J3=7.810

29、46.441.8=2.355kgcm2 J4=7.81048.041.8=5.75kgcm2 ()電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小可以忽略 總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 J J=1/22（J2+J4）+J1+J3=1/1.252（29.95+5.75）+2.355+0.468 =22.586kgcm2 所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算 快速空載啟動(dòng)時(shí)所需力矩 M 起 M 起=Mamax+Mf+M0 最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩 M=Mat+Mf+M0+Mt 快速進(jìn)給時(shí)所需力矩 M= Mf+M0 式中 Mamax空載啟動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩 Mf折算到電機(jī)軸上的摩擦力力矩 M0由于絲杠預(yù)緊所引起，折算到電機(jī)軸上的附加摩擦 力力矩 Mat切

30、削時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩 Mt折算到電機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩 Ma=Jn/9.6T10-4Nm 當(dāng) n=nt 時(shí)，Ma=Mamax nmax =Vmaxi/s=20001.25/6=416.7r/min Mmax=22.586416.7/9.60.02510-4=40.0138kgfcm 當(dāng) n=nt 時(shí)，Ma= Mat s-導(dǎo)程 6mm nt=nifi/s=10001000.41.25/3.14806=33.17r/min Mat=22.5833.17/9.60.02510-4=0.3112Nm=3.175kgfcm Mf=F0S/2i=fWS/2i 當(dāng) =0.8，f=0.16 時(shí) Mf

31、=0.16800.6/23.140.825=1.223kgfcm M0=P0S/2i(1-02) 0=0.9，預(yù)加載荷 P0=1/3FX,則 M0=FXS/6i(1-02)=143.2080.6(1- 0.92)/63.140.81.25=0.866kgfcm Mt=FXS/2i=143.2080.6/23.140.8 成人教育學(xué)院 2007 屆畢業(yè)（論文） 13 1.25=13.68kgfcm 所以，快速空載啟動(dòng)所需力矩 M=Mamax+Mf+M0=40.0138+1.223+0.866=42.10kgfcm 切削時(shí)所需力矩 M=Mat+Mf+M0+M0=3.175+1.223+0.866+

32、13.68=18.95kgfcm 快速進(jìn)給時(shí)所需力矩： M= Mf+M0=1.223+0.866=2.089kgfcm 從以上數(shù)據(jù)分析，所需最大力矩 Mmax 發(fā)生在快速啟動(dòng)時(shí)。 步進(jìn)電機(jī)最高工作效率 fmax=Vmax/60p=2000/600.01=3333.3Hz 步進(jìn)電機(jī)的選擇 對(duì)于工作方式為三相六拍的步進(jìn)電機(jī) Tmax=Mmax/0.6=42.10/0.866=48.6kgfcm 查表選用 110BF003 型直流步進(jìn)電機(jī)，其最大靜轉(zhuǎn)矩是 800Ncm=48.6kgfcm 該電機(jī)在 3333.3Hz 下啟動(dòng)遠(yuǎn)達(dá)不到所需要的轉(zhuǎn)矩 42.1kgfcm，所以 采用高低壓功放電路，并在程序設(shè)

33、計(jì)中有速度控制子程序以免啟停時(shí)發(fā)生 失步現(xiàn)象。其矩頻特性滿足實(shí)際需要的轉(zhuǎn)矩。 2.2 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算： 由于橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算與縱向類似。所用的公式不在詳細(xì)說(shuō)明 工作臺(tái)重量：30kg 時(shí)間常數(shù) ：T=25ms 滾珠絲杠導(dǎo)程：S=6mm 行程：L=226mm 脈沖當(dāng)量：p=0.005mm/step 步距角：=0.75/step 快速進(jìn)給速度：Vmax=1m/min 加工最大直徑：210mm 刀架快移速度：1.2m/min 最大進(jìn)給速度：0.3m/min 主電機(jī)功率：7.5kw 成人教育學(xué)院 2007 屆畢業(yè)（論文） 14 2.2.1 切削力計(jì)算： 橫向進(jìn)給量為縱向的 1/31/2，取

34、 1/2。則切削力約為縱向的 1/2 Fz=1/2286.416kgf=143.208kgf 在切斷工件時(shí) Fy=0.6Fz=0.6143.208=85.925kgf Fx=0.5Fz=0.5143.208=71.604kgf 2.2.2 滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算： 強(qiáng)度計(jì)算 對(duì)于燕尾型導(dǎo)軌 P=kFx+f(Fz+W+2Fy) 取 k=1.4 f=0.2 則 Fm=1.471.604+0.2(143.2+30+285.925)=169.26kgf n=1000Vcs/L0=30r/min X 壽命值：L=60ntT/10 6 則 L=60nT/106=603015000/106=27 Q=271/31

35、.2169.26=609.33=5971.4N 根據(jù)北京機(jī)床廠滾珠絲杠產(chǎn)品，選取滾珠絲杠公稱直徑為 25，型號(hào) FD255123LH 其額定動(dòng)載荷為 23100N，所以強(qiáng)度足夠。 效率計(jì)算 螺旋開角 r=339 摩擦角 =10 =tgr/tg(r+)=tg339/tg(339+10)=0.956 剛度驗(yàn)算 橫向絲杠支撐方式如下圖 4，最大牽引力為 169.25kgf,支撐間距 L=450mm 滾珠絲杠受工作負(fù)載 P 引起的導(dǎo)程 L0 的變化量為： 成人教育學(xué)院 2007 屆畢業(yè)（論文） 15 d=d0+2e-2Rs=25+20.020.650.707-20.520.65 =21.96mm L1

36、=PL0/EF 其中 L0=5mm E=20.6106N/cm2 F=（d/2）2=3.79cm2 L1=169.259.80.5/20.61063.79 =10.6210-6滾珠絲杠受扭距引起的導(dǎo)稱變化量很小，可以忽略， 故 =L11/ L0=21.3m/m 三級(jí)精度絲杠允許誤差為 15m，所以剛度不夠，滾珠絲杠直徑亦不加大， 采用貼塑導(dǎo)軌減小摩擦力，從而減小牽引力，則 Q=1.471.6+0.04（143.208+30+285.925） =114.5kgf L=114.059.80.5/20.61063.79=7.1610-6 =7.1610-6/0.5=14.32m/m 此時(shí)剛度夠用 穩(wěn)

37、定性計(jì)算 由于選用的絲杠直徑和以前機(jī)床的絲杠的直徑相同，所以穩(wěn)定性不 存在問(wèn)題。 2.2.3 齒輪及步進(jìn)電機(jī)的有關(guān)計(jì)算： 傳動(dòng)比：i=s/3600.005=0.755/3600.005=2.08 取 Z1=24 Z2=50 m=2mm b=20mm =20 d1=48mm d2=100mm d1=52mm d2=104mm df1=43mm df1=95mm d=74mm 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J2=（1800.005/3.140.75）230=0.0438kgfcm2 絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JS=7.8-42.5445=1.37kgcm2 齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jz1=7.8-

38、44.842=0.828 kgcm2 Jz2=7.8-41042=15.6 kgcm2 成人教育學(xué)院 2007 屆畢業(yè)（論文） 16 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量忽略，總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J=1/22（JS+JZ2）+ JZ1+ JS =1/2.082（1.371+15.6）+0.8281+0.0438 =4.79kgcm2 所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算 nmax=Vi/5=10002.08/5=416r/min Mmax=Jnmax10-4/9.6T=4.7941610- 4/9.60.025=0.83Nm=8.47kgfcm nt=n+i/s=1000Vfi/Ds=10001000.152.08/3.14805=24.84

39、 r/min Mat=4.7924.8410-4/9.60.025=0.0495 Nm=0.506 kgfcm Mf=F0 S/2i=FWS/2i=0.2300.5/23.140.82.08 =0.287 kgfcm M0=Fr S(1-02)/ 2i=85.9250.5（1-0.92）/23.140.82.08 =0.781 kgfcm Mt= Fr S/2i=85.9250.5/23.140.82.08=4.111 kgfcm 快速空載起動(dòng)所需轉(zhuǎn)矩 M 啟= Mamax+ Mf+ M0 =8.47+0.287+0.781=9.538 kgfcm 切削時(shí)所需轉(zhuǎn)矩 M 切= Mat+M+ M0

40、+ Mt =0.506+0.287+0.781+4.111=5.685 kgfcm 快速進(jìn)給時(shí)所需轉(zhuǎn)矩 M 快=Mf+M0=0.287+0.781=1.068kgfcm 所需最大轉(zhuǎn)矩發(fā)生在快速啟動(dòng)時(shí) Mamax=9.538kgfcm 步進(jìn)電機(jī)最高工作效率 fmax=Vmax/60p=1000/600.005=3333.3Hz 步進(jìn)電機(jī)的選擇 fe=1000Vs/60p=10000.5/600.005=1666.7Hz 對(duì)于工作方式為三相六拍的步進(jìn)電機(jī) Jmax=Mmax1/0.866=9.538/0.866=11.014kgfcm 仍選用 110FB003 型步進(jìn)電機(jī),便于設(shè)計(jì)和采購(gòu),同樣也用

41、高低壓功放電路和 速度控制子程序,防止失步。 成人教育學(xué)院 2007 屆畢業(yè)（論文） 17 2.3 自動(dòng)刀架的設(shè)計(jì) 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床一般都配有四工位自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架,它是據(jù)微機(jī)數(shù)控系統(tǒng) 改造傳統(tǒng)機(jī)床設(shè)備的需要,同時(shí)兼顧刀架機(jī)床上能夠獨(dú)立控制的需要而設(shè)計(jì) 的?，F(xiàn)有自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀,其結(jié)構(gòu)主要有插銷式和端齒盤式。由于刀架生產(chǎn)廠家 無(wú)一標(biāo)準(zhǔn),因此,結(jié)構(gòu)、尺寸各異。由于目前使用較多的是端齒盤式四工位自 動(dòng)刀架,所以就選用端齒盤式四工位自動(dòng)刀架。 從自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的工作原理可知，這類刀架由控制系統(tǒng)直接控制，刀 架能自動(dòng)完成抬起，回轉(zhuǎn)，選位，下降定位和壓緊這樣一系列的動(dòng)作。下 面依次討論刀架要完成上述過(guò)程的設(shè)計(jì)原理。

42、刀架的抬起,利用螺紋傳動(dòng)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成軸向直線運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到抬起刀 架的目的，在這種情況下完成這一功能的絲杠要豎直安放。在刀架的抬起 過(guò)程中要防止刀架轉(zhuǎn)動(dòng)這可通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)帶有斜面的粗定位銷和定位銷槽 的配合來(lái)完成，并使斜面間摩擦力產(chǎn)生的阻力矩，大于上述轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力矩。 2.3.1 刀架的回轉(zhuǎn)和選位 刀架由一個(gè)微電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)帶動(dòng)刀架的轉(zhuǎn)動(dòng)，軸線是豎直的而 轉(zhuǎn)速比起微電機(jī)來(lái)要慢的多，由于電機(jī)空間條件限制必須臥式安裝，因此 兩者的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線互相垂直或異面垂直，蝸輪蝸桿傳動(dòng)比較適合于這場(chǎng)合刀 架從抬起變成轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)作原理是：當(dāng)?shù)都芴鸬教囟ㄎ恢脮r(shí)由一個(gè)正在旋 轉(zhuǎn)的撥塊帶動(dòng)刀架轉(zhuǎn)動(dòng)，因此刀架的抬起運(yùn)動(dòng)和

43、轉(zhuǎn)動(dòng)由同一傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)先 后完成。 刀架轉(zhuǎn)過(guò)一定角度后要選位看一看轉(zhuǎn)到這個(gè)位置的刀具是否符合加工 要求，這一切是由于微機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)具體的說(shuō)當(dāng)?shù)都苻D(zhuǎn)動(dòng)此位置時(shí)程序自 動(dòng)地將改位置的編碼與所需刀具編碼加以比較，若相同，該刀具就選定此 位，否則再移動(dòng)，重復(fù)上述過(guò)程。 每次轉(zhuǎn)過(guò)的角度大小，由刀架的面體數(shù)量來(lái)確定由于設(shè)計(jì)的四工位刀 架每次轉(zhuǎn) 360/4=90 度刀架編碼分別位 00，01，10，11。刀架編碼信號(hào)的發(fā) 出是由于裝在隨刀架一起轉(zhuǎn)動(dòng)的微機(jī)電源開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)的微機(jī)開關(guān)的觸頭朝 外它的開頭狀態(tài)由一個(gè)內(nèi)表面凸輪來(lái)控制凸輪實(shí)際上是只有一定半徑差的 兩個(gè)內(nèi)圈弧表面微動(dòng)開關(guān)觸頭與小半徑差的兩個(gè)內(nèi)圓弧表面接觸開

44、關(guān)便接 成人教育學(xué)院 2007 屆畢業(yè)（論文） 18 通與大半徑內(nèi)圓弧表面接觸開關(guān)便中斷與此對(duì)應(yīng)的信號(hào)分別是 0 和 1 所需 要的微動(dòng)開關(guān)數(shù)目等于編碼的位數(shù)即四方刀架有兩個(gè)微動(dòng)開關(guān)，另外刀架 編碼信號(hào)并非刀架轉(zhuǎn)到此位置時(shí)才發(fā)出的而是提前發(fā)出的當(dāng)?shù)都苻D(zhuǎn)到某個(gè) 刀位時(shí)粗定位開關(guān)發(fā)信號(hào)，停轉(zhuǎn)微機(jī)進(jìn)行編碼比較，根據(jù)比較結(jié)果，或刀 架選定此位，或繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，粗定位開關(guān)的通斷控制也是由一個(gè)類似于表面 凸輪的定位槽來(lái)完成了刀架的下降定位和壓緊。 刀架選定位置后斜面插入斜面槽中使之粗定位然后微機(jī)控制使微電機(jī) 反轉(zhuǎn)由于斜面銷的棘輪作用，刀架不跟隨轉(zhuǎn)只是下降再由精定位元件來(lái)精 定位。 精定位元件選用端面齒盤來(lái)精定

45、位齒盤齒廓部分的形狀精度可以從工 藝上嚴(yán)加控制再經(jīng)過(guò)反復(fù)對(duì)研，即可得到很高的精度，由于端面齒盤定位 位多齒接觸，接觸面積大因此它還有接觸剛度好，定位尺寸穩(wěn)定性好和壽 命長(zhǎng)等特點(diǎn)，此外這種元件允許刀架下降時(shí)有一定角度誤差。 定位完畢需要壓緊刀架才能安全可靠地工作，壓緊力是由刀架下降到 底后微電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生，壓緊力大小應(yīng)是切削力大小兩倍以上而且應(yīng)能 調(diào)整，當(dāng)壓緊力達(dá)到調(diào)整數(shù)值時(shí)使微電機(jī)停轉(zhuǎn)且始終能保持這一壓力直到 下一動(dòng)作循環(huán)的開始。 2.3.2 減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 本減速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成告訴級(jí)齒輪傳動(dòng)的一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器。由 經(jīng)濟(jì)型機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) （張新義主編，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.

46、7 第六章 P335表 632 和表 633 已知電機(jī)功率為 120w 電機(jī)轉(zhuǎn)速為 1400r/min 工作可靠30000 次取為 40000 次換刀時(shí)間（270）為 3.9s） 設(shè) 傳動(dòng)比為 i=4.6 1. 選擇材料 刀架為一般工作器，選常用材料及熱處理， 40cr 表面淬火齒面硬度 4855HRC 取中間值 52HRC 計(jì)算許用應(yīng)力 選用齒面精度等級(jí)為 5 級(jí)精度（GB1009558） 初選小齒輪齒數(shù) Z119 大齒輪齒數(shù) Z2i*Z1=4.6*19=87.4 取 Z288 實(shí)際齒數(shù)比 Z2/Z188/19=4.632 齒數(shù)比誤差為|M 理-M 實(shí)|/M 理=|4.632- 4.6|/4

47、.60.007 在允許范圍內(nèi) 2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 成人教育學(xué)院 2007 屆畢業(yè)（論文） 19 計(jì)算公式按式（66） d1t(2kT1/d)*(u+1)/u)*(Ze*Zh*Z/H) (1)確定計(jì)算參數(shù) T19.5510P1/n1=9.55100.16/1400N.mm=1.0910N.mm 按齒數(shù) z119，z288 查表 615 得 10.741 20.845 則 120.7410.8451.586 因是直齒輪 0 故 1.586 查表 67 假設(shè) KaFt/b0 時(shí)，刀具在直線的上方，當(dāng) F0 時(shí)，表示在直線的下方，當(dāng) F=0 時(shí)。 表示在直線上。 實(shí)際計(jì)算時(shí)，F(xiàn) 用遞推法進(jìn)行計(jì)算

48、，當(dāng)某時(shí)刻刀具運(yùn)動(dòng)到 P 點(diǎn)（Xi Yi） ， 成人教育學(xué)院 2007 屆畢業(yè)（論文） 35 該點(diǎn)的偏差值 Fi=XeYi-YeXi，若 FiC 刀具沿+X 走一步，則新點(diǎn)的坐標(biāo) Xi+1=Xi+1，Yi+1=Yi，偏差函數(shù) Fi+1=Xe Yi-Ye（Xi+1）=Fi-Ye，同理當(dāng) Fi0 時(shí)，刀具沿+Y 走一步，F(xiàn)i+1=Fi+Xe，用遞推法計(jì)算而不乘除法，也 不需要計(jì)算和保存。刀具的中間坐標(biāo)，減小了計(jì)算量和運(yùn)行時(shí)間，提高了 插補(bǔ)速度。 終點(diǎn)判別是根據(jù)插補(bǔ)循環(huán)數(shù) i 與刀具沿 X，Y 軸應(yīng)進(jìn)給的總數(shù) N=Xe-Ye 是否相等確定的。 這里設(shè)計(jì)的直線插補(bǔ)程序作為一個(gè)子程序供調(diào)用其終點(diǎn)坐標(biāo)值。

49、在主加 工程序中有初始化的內(nèi)容，這部分在管理程序的主模塊完成，在此寫主要 是為了程序表達(dá)更清楚。 4.4 進(jìn)給控制字 FCW 的設(shè)置 FCW 是一個(gè)字節(jié)的控制字。用來(lái)控制刀具的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)?？刂谱值母魑灰?義是：X 軸的伺服系統(tǒng)占兩位 b0 和 b1。而 z 軸伺服系統(tǒng)的兩個(gè)信號(hào)也占兩 位 b2 和 b3。每?jī)晌豢刂齐姍C(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng),停止和轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)刀具沿坐標(biāo)軸進(jìn)給。 其中一位表示電機(jī)的方向控制字，一位表示電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)停止.控制字。方向 位是電平的信號(hào)，指示電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向即刀具的進(jìn)給方向。規(guī)定若方向位 為 1，指定電機(jī)正轉(zhuǎn)（刀具沿坐標(biāo)軸+X 或+z 進(jìn)給）若方向位為 0，則電機(jī) 反轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)?？刂莆皇敲}沖信號(hào)。

50、當(dāng)該位為 1 有脈沖是電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一步（刀具 沿坐標(biāo)軸進(jìn)給一步）當(dāng)該位為 0 無(wú)脈沖時(shí)電機(jī)停止（刀具不進(jìn)給） 。 FCW 的高四位（b7.b6.b5.b4.）不用。通常設(shè)定為 0。前面的插補(bǔ)實(shí)際 上就是設(shè)定 FCW 的數(shù)值。具體說(shuō)就是根據(jù)插補(bǔ)時(shí)刀具運(yùn)動(dòng)的插補(bǔ)軌跡來(lái)設(shè) 定 FCW 的數(shù)值。如果要求刀具只沿-X 進(jìn)給一步根據(jù)下圖可知。只要將 FCW 的內(nèi)容（即八位二進(jìn)的 b7b0）設(shè)定為 00001001B（寫成十六進(jìn)數(shù)為 09H） 即可滿足要求。將 FCW 設(shè)置成 09H。 致 謝 這學(xué)期的設(shè)計(jì)過(guò)程將告結(jié)束，在設(shè)計(jì)過(guò)程中得到指導(dǎo)老師陳軍和其他 幾位老師的悉心指導(dǎo)，在參考資料較為缺乏的情況下，使我每遇

51、到問(wèn)題能 及時(shí)得到解決，致使我的設(shè)計(jì)能順利進(jìn)行下去，在此我對(duì)幾位老師深表感 謝。 成人教育學(xué)院 2007 屆畢業(yè)（論文） 36 在這期間，在各位老師的耐心輔導(dǎo)和自己的不懈努力，我順利的完 成畢業(yè)設(shè)計(jì)在我們各自提出問(wèn)題的同時(shí)我們對(duì)所學(xué)的知識(shí)有了更深的理 解，對(duì)車床的結(jié)構(gòu)和部件有了更深一步的認(rèn)識(shí)，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能 力，樹立了對(duì)自己能勝任工作的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非 常重要的影響。 對(duì)于我的設(shè)計(jì)不到之處請(qǐng)各位老師批評(píng)指導(dǎo)，感謝各位老師的指導(dǎo)！ 設(shè)計(jì)人：張桂濤 2007 年 1 月 10 日 參考文獻(xiàn) 1 楊正雄；4590可換位正反機(jī)夾式粗車精車多用車刀；現(xiàn)代 期刊； 1998 年

52、 第一期。 2 仲高艷；C616 車床的數(shù)控改裝；煤礦機(jī)械；1999 年 第二期。 3 王傳海；經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的改造及應(yīng)用；煤礦機(jī)械；2003 年 成人教育學(xué)院 2007 屆畢業(yè)（論文） 37 第四期。 4 李國(guó)農(nóng)；普通車床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造實(shí)例；水利電力機(jī)械； 2001 年 8 月 第二十三卷 第四期。 5 李和平 夏翔；普通車床的數(shù)控改造；機(jī)床與液壓；2005 年 第 四期。 6 袁林忠；淺析普通車床的數(shù)控改造；浙江萬(wàn)里學(xué)院學(xué)報(bào)；2003 年 3 月 第十四卷 第一期。 7 朱德榮 任德志；數(shù)控改造的應(yīng)用與發(fā)展；機(jī)床電器；2004.1 8 尹成湖 吳書迎 張英；用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)改造普通車床的

53、設(shè)計(jì)； 河北科技大學(xué)學(xué)報(bào)；1999 年 第 50 期 第 20 卷 第 3 期。 9 張碧泉；C616 普通車床的數(shù)控化改造；機(jī)械工程師；1999.05 10 許吉慶；C616 車床的數(shù)控化改造技術(shù)；機(jī)械制造；1999.01 11 杜繼付；C616 車床送刀箱的改進(jìn)設(shè)計(jì)；機(jī)械制造；1996.07 12 聶學(xué)??；數(shù)控改造的應(yīng)用與發(fā)展；機(jī)床與液壓；2000.02 13 王艷平；C616 車床主軸制動(dòng)裝置的改造；一重技術(shù)；1999.02 14 從娟；MCS51 單片機(jī)在普通機(jī)床數(shù)控改造中的應(yīng)用；本溪冶金 高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)；2002.04 15 高樹禮；C616 車床自動(dòng)化；制造技術(shù)與機(jī)床；1977.06 16 余英良；機(jī)床數(shù)控改造設(shè)計(jì)與實(shí)例；機(jī)械工業(yè)出版社