【正文】 機床一面利用數(shù)控、數(shù)顯、 PC 技術改造普通機床，并取得了良好的經(jīng)濟效益?？梢灶A料，今后機床的經(jīng)濟型數(shù)控化改造將迅速發(fā)展和普及。 圖 1 C6140普通車床的結構布局圖 1床腳 2掛輪 3進給箱 4主軸箱 5縱溜板 6溜板箱 7橫溜板 8刀架 9上溜板 10尾座 11絲杠 12光杠 13床身 圖 2 機床實體圖 普通車床刀架的縱向和橫向進給運動，是由主軸回轉(zhuǎn)運動經(jīng)掛輪傳遞而來，通過進給箱變速后，由光桿或絲桿帶動溜板箱、縱溜板以及橫溜板產(chǎn)生移動。這樣，利用數(shù)控裝置，車床就可以按預先輸入的加工指令進行切削加工。 mm ， Z方向 177。因此，數(shù)控系統(tǒng)應設計成連續(xù)控制型。 MCS51系列8位機具有功能多、速度快、抗干擾能力強、性 /價比高等優(yōu)點。 （ 7）選擇四工位自動回轉(zhuǎn)刀架與電動卡盤，選擇螺紋編碼器等。 本例中，當采用有級變速時，可選用浙江超力電機有限公司生產(chǎn)的 YD 系列 變極多速三相異步電動機，實現(xiàn) 2～４檔變速；當采用無級變速時，應加裝交流變頻器，推薦型號為： F1000G0075T3B，適配 電動機，生產(chǎn)廠家為煙臺惠豐電子有限公司。實現(xiàn)自動換刀需要配置相應的電路，由數(shù) 控系統(tǒng)完成 螺紋編碼器的安裝方案 螺紋編碼器又稱主軸脈沖發(fā)生器或圓光柵。另外，為了重復車削同一螺旋槽時不亂扣，編碼器還需要輸出每轉(zhuǎn)一個的零位脈沖 Z。同軸安裝是指將編碼器直接安裝在主軸后端，與主軸同軸，這種方式結構簡單，但它堵住了主軸的通孔。 （ 2）拆除進給箱總成，在此位置安裝縱向進給步進電動機與同步帶減速箱總成。 （ 7）拆去三桿（絲桿、光桿與操縱桿），更換絲桿的右支承。 脈沖當量的確定 根據(jù)設計任務的要求， X 方向（橫向）的脈沖當量為 x? = mm/脈沖， Z方向（縱向）為 z? = 脈 沖。 ；切削用量為：背吃刀量 pa ＝ 3mm， 6 進給量 f =，切削速度 cv ＝ 100m/min。由經(jīng)驗公式 cF : fF : pF ＝ 1：： ，算得縱向進給切削力 fF ＝ 358 N，背向力 pF =。 （ 2）最大動載荷 QF 的計算 設本車床 Z向在承受最大切削力條件下最快的進給速度 V= m/min，初選絲杠基本 導程 hP = 6 mm，則此時絲杠轉(zhuǎn)速 n = 1000V/ hP ≈ 133 （ r/min）。其公稱直徑為 40 mm，基本導程為 6 mm，雙螺母滾珠總?cè)?shù)為 3 179。 （ 5） 剛度的驗算 1） Z 向滾珠絲杠副的支承，采取一端軸向固定，一端簡支的方式，見書后圖63。 2 = 6，則滾珠總數(shù)量 ?Z ＝ 29179。 因為絲杠加有預緊力，且為軸向負載的 1/3，所以實際變形量可減小一半，取 2? = 。取 8 最大值 1497 mm，得臨界載荷 kF ≈ N，遠大于工作載荷 mF （ ） 故絲杠不會失穩(wěn)。 設計同步帶減速箱需要的原始數(shù)據(jù)有：帶傳遞的功率 P；主動輪轉(zhuǎn)速 n和傳動比i；傳動系統(tǒng)的位置和工作條件等。 m，十拍驅(qū)動時步距角為 。 （ 2）主動輪最高轉(zhuǎn)速 1n 由 Z 向拖板的最快移動速度 maxzv =6000mm/min，可以算出主動輪最高轉(zhuǎn)速 1n =（ maxzv / z? ）179。α ) = 10000（ Hz）。 / ≈ 478（ W）。 （ 5） 確定小帶輪齒數(shù) 1Z 和小帶輪節(jié)圓直徑 1d 取 1Z =15，則小帶輪節(jié)圓直徑1d = ?1ZPb =。選取接近的標準節(jié)線長度pL =381mm，相應齒數(shù) 40?bZ 。 （ 10）計算基準額定功率 0P 1000 )( 20 vmvTP a ?? 式中 aT —— 帶寬為 0ab 的許用工作拉力，由表 321查得 aT =； m—— 帶寬為 0ab 的單位長度的質(zhì)量，由表 321 查得 m=； v—— 同步帶的帶速，由上述（ 5）可知 v= m/s。 步進電動機的計算與選型（縱向） （ 1）計算加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 eqJ 已知：滾珠絲杠的公稱直徑 0d =40 mm，總長（帶接桿 )l=1560 mm，導程 hP ＝ 6 mm，材料密度23 / cmkg???? 。在設計減速箱時，初選的 Z向步進電動機型號為 110BYG3502，從表 45查得該型號電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量 233 cmkgJm ?? 。則有： faeq TTT ?? max1 （ 1） 考慮 Z向傳動鏈的總效率η，計算快速空載起動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩： ?? 1602m a x ?? a meqa t nJT （ 2） 式中 mn —— 對應 Z 向空載最快移動速度的步進電動機最高轉(zhuǎn)速，單位為r/min； at —— 步進電動機由靜止到加速至 mn 轉(zhuǎn)速所需的時間，單位為 s。則由式（ 2）求得： )( 1 2 0 4m a x mNT a ???? ?????? 移動部件運動時，折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為： i PGFT hcf ??? 2 )( ?? （ 4） 式中 ? —— 導軌的摩擦系數(shù)，滑動導軌取 ； cF —— 垂直方向的工作負載，空載時取 0； η —— Z向傳動鏈總效率，取 。則有： fteq TTT ??2 （ 6） 其中，折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大工作負載轉(zhuǎn)矩 tT 。 m （ 3）步進電動機最大靜轉(zhuǎn)矩的選定 考慮到步進電動機采用的是開環(huán)控制，當電網(wǎng)電壓降低時，其輸出轉(zhuǎn)矩會下降，可能造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)。 （ 4）步進電動機的性能校核 1）最快工進速度時電動機輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務書給定 Z 向最快工進速度 fvmax =800mm/min，脈沖當量δ = mm/脈沖，求出電動機對應的運行頻率 ffmax = 800/（ 60179。 m，滿足要求。 m，大于快速空載起動時的負載轉(zhuǎn)矩 1eqT = 178。 4 ）起動頻率的計算 已知電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 eqJ = 2cmkg? ，電動機轉(zhuǎn)子自身的轉(zhuǎn)動慣量 233 cmkgJm ?? ，查表 45 可知電動機轉(zhuǎn)軸不帶任何負載時的最高空載起動頻率 qf =1800Hz 。 同步帶傳遞功率的校核 分兩種工作情況，分別進行校核。 ≈ （ 2）最大工作負載、最快工進速度 由（ 7）式可知，帶需要傳遞的最大工作負載轉(zhuǎn)矩 2eqT = N178。因此，選擇的同步帶功率合格。 （ 3）考慮各部件之間的定位、聯(lián)接和調(diào)整方法。 （ 5）在進行各零部件設計時，應注意裝配的工藝性，考慮裝配的順序，保證安裝、調(diào)試和拆卸的方便。 圖 3為控制系統(tǒng)的原理框圖。 控制系統(tǒng)的主機板電原理圖見書后圖 4，鍵盤與 LED 顯示電原理圖見書后圖 68， 詳細的電路設計原理及電路分析請參考第五章相關內(nèi)容。在此，選擇合肥科林數(shù)控科技有限責任公司生產(chǎn)的五相混合式調(diào)頻調(diào)壓型步進驅(qū)動 17 器，型號為 BD5A。選中某一功能時，對應的指示燈點亮，進入相應的功能處理。已知 8279的控制口地址為 5FFFH，數(shù)據(jù)口地址為 5FFEH，則顯示程序如下： DIR： MOV DPTR， 5FFFH ； 8279 的控制口地址 MOV A， 90H ；寫 8279 顯示 RAM的命令， MOVX DPTR， A ；從顯示 RAM 的 00H 地址開始寫，每寫一次， 顯示 RAM 的地址自動加 1 MOV R0， 6BH ；顯示緩沖區(qū)的首 地址為 6BH MOV R7， 09H ；顯示緩沖區(qū)的長度為 9 個字節(jié) MOV DPTR， 5FFEH ； 8279 的數(shù)據(jù)口地址 DIR0: MOV A， R0 ；從 CPU 的 RAM 中讀取顯示段碼的編碼 ADD A， 05H ； PC與 DTAB 表格之間的偏移量 MOVC A， A+PC ；查表，取出顯示段碼 MOVX DPTR， A ；送到 8279 顯示 RAM 中指定的字節(jié) INC R0 ；寫 8279 的下一個顯示 RAM DJNZ R7， DIR0 ；循環(huán) 9次，完成 9 位顯示 RET ； 段碼 字符 編碼 DTAB: DB 6FH ； F 0001 DB 0DAH DB 0BEH ； X 0203 DB 0E7H DB 0A3H ； Z 0405 20 DB 0CBH DB 0D1H ； U 0607 DB 0D3H DB 0DCH ； W 0809 DB 0CEH DB 0DFH ； 0A DB 21H ； 0 0B DB 7BH ； 1 0C DB 91H ； 2 0D DB 19H ； 3 0E DB 4BH ； 4 0F DB 0DH ； 5 10 DB 05H ； 6 11 DB 69H ；