【正文】 1=102= J2=10d2L1=1072= G=600N, Js=1045= =J1+(Z1/Z2){Js+J2+G/g(L0/2π)} =+(){++600/10()} =(2) 電機(jī)力矩的計(jì)算:機(jī)床在不同工況下其所需的轉(zhuǎn)距不同,下面分別按各段計(jì)算=Mmax+Mf+M0Mmax=.e=nmax===500r/minMmax==折算電機(jī)軸上的摩擦力力矩MfMf===附加摩擦力矩M0 M0=)=) ==Mmax=++=(3)快速進(jìn)給時(shí)所需力矩M快 =+M0 Mf== M0=1/3Fm/2paini(1n2)= =+=(4)最大切削負(fù)載所需力矩M切=Mf+M0+MtMt===Mf=== M切=++= 上面計(jì)算可以看出,和三種工況下,以最大切削負(fù)載所需力矩作為選用電機(jī)的依據(jù)當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為五相十拍時(shí)=/Mmax Mjmax=/=步進(jìn)電機(jī)三相四相五相六相3648510612=M/M選用90BF002其最大靜轉(zhuǎn)距為400滿(mǎn)足要求: fk===4000HZ fv==833HZ  4. 微機(jī)控制部分在普通車(chē)床CA6140基礎(chǔ)上加數(shù)控部分,以使其成為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床,以完成較高的精度加工. 總體設(shè)計(jì)我國(guó)目前廣泛使用MCS51系列中的8031芯片,通過(guò)擴(kuò)展和I/O口擴(kuò)展功能,實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床X,:控制步進(jìn)電機(jī)脈沖發(fā)生和脈沖分配,數(shù)碼顯示的字符發(fā)生,鍵盤(pán)掃描管理既用硬件管理,又可用軟件實(shí)現(xiàn),此次采用若干方案:,字符發(fā)生及鍵盤(pán)掃描均有軟件實(shí)現(xiàn). 近年來(lái)同外的一些主要的半導(dǎo)體制造廠家相繼生產(chǎn)了各種8位的單片微型端口及部分RAM于一體的功能很強(qiáng)的控制器。 本次設(shè)計(jì)將一臺(tái)CA6140普通機(jī)床改造成微機(jī)數(shù)控機(jī)床，采用MCS51型系列單片機(jī)控制系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制，具有直線和圓弧插補(bǔ)功能,具有降速控制功能,其他設(shè)計(jì)參數(shù)如下:最大回直徑: 400 mm電機(jī)功率: 快速進(jìn)給: 切削速度: 定位精度: 移動(dòng)部件重量: 縱向:800N 橫向600N加速時(shí)間: 30ms機(jī)床效率: 0 .8根據(jù)機(jī)床精度要求脈沖當(dāng)量,，1主切削力（Fz）計(jì)算由《金屬切削原理》可知切削率：P： n:主傳動(dòng)系統(tǒng)總效率?。害?Pc切削功率Pc==又∵Pc=FzV ∴Fz=式中: V 切削速度 V=100m/minFzPc/V=60Pc1000/v=3510N 橫切端面 主切削力F, 可取縱切的1/2 F=1/2Fz1/23510=1755N又F: :F=1::==1755=702NF==1755=Fx==1755=Fy==3510=1404N1．計(jì)算進(jìn)給牽引力Fm 縱向進(jìn)給的綜合型導(dǎo)軌 采用三角型或綜合導(dǎo)軌: Fm=kFx+ (Fz+G) （） 式中:Fx,Fy,Fz, —切削分力(N):G移動(dòng)部件的重量(N)—導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù),隨導(dǎo)軌形式而不同K考慮顛復(fù)力距影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù). f=則Fm=+(3510+800)=2．計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載C C=fwFm （）,在它的滾道上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕負(fù)載C可用C= （）L= （）n= （） 式中滾珠絲杠導(dǎo)程L=(1/2~1/3)此處VS==T: 使用壽命按15000h計(jì)算L: 壽命以106轉(zhuǎn)為1單位Fw: 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取fw:12~ 取fw=N==42r/minL===38小時(shí)C=.C== 3．滾珠絲杠螺母的選型查精密機(jī)床配件系列山東濟(jì)寧選取滾珠絲杠公稱(chēng)直徑為φ40選用的型號(hào)為 其額定動(dòng)載荷15470N,所用強(qiáng)度足夠用４．效率計(jì)算η= （）式中摩擦角r=2176。用于微機(jī)進(jìn)給和機(jī)床對(duì)零件操作，原有的支撐結(jié)構(gòu)也保留，電動(dòng)機(jī)、齒輪箱安裝在機(jī)床后側(cè)。（1）保留原車(chē)床的主傳動(dòng)鏈。（2）螺旋傳動(dòng) 原機(jī)床的絲杠屬于滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)，主要缺點(diǎn)就是機(jī)械效率低，一般僅為30~60%，與改造后的精度相差很多。由于反饋環(huán)節(jié)必須的技術(shù)條件要控制閉環(huán)系統(tǒng)的良好的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能，其難度也大為提高。伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)位量伺服控制有開(kāi)環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)三種控制方式。2． 總體方案確定在簡(jiǎn)易數(shù)控系統(tǒng)中，大多數(shù)是利用八位微處里機(jī)和單片機(jī)，近年來(lái)國(guó)有一些主要的半導(dǎo)體制造廠家相繼生產(chǎn)了各種八位單片微型機(jī)，主要有MCS—48系列，CS51系列，Mostek的3870，Motorolo公司的6801和6805。這種機(jī)床的性能及質(zhì)量較好。在機(jī)床改造中引入了微機(jī)的應(yīng)用，不但技術(shù)具有先進(jìn)性，同時(shí)在應(yīng)用此自動(dòng)化改造方案，有較大的應(yīng)用性和可調(diào)性，而且投資改造的費(fèi)用低，一套經(jīng)濟(jì)型數(shù)控裝置的價(jià)格僅是全功能型數(shù)控裝置的1/3到1/5擁護(hù)承擔(dān)的起。而這些機(jī)床又大量是多年累積生產(chǎn)的通用機(jī)床，自動(dòng)化程度不高，要想在近幾年內(nèi)大量用自動(dòng)、半自動(dòng)和精密機(jī)床更新現(xiàn)有設(shè)備，不論資金還是我國(guó)機(jī)床的能力是辦不到的。再次是市場(chǎng)因素，目前許多國(guó)家設(shè)備所需的數(shù)控機(jī)床數(shù)量，按機(jī)床工業(yè)現(xiàn)狀是無(wú)力及時(shí)提供的。首先是技術(shù)的原因，過(guò)去20年里，金屬切削的基本原理變化不大，但社會(huì)的生產(chǎn)力的巨大發(fā)展，要求制造技術(shù)向自動(dòng)化和精密化前進(jìn)。正常情況下，加工程序可直接運(yùn)行到其結(jié)束。數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)組成框圖如下：數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)組成框圖其工作原理是先根據(jù)被加工零件的形狀、尺寸和技術(shù)要求等條件，確定該零件的加工工藝過(guò)程、工藝參數(shù)，并按一定的規(guī)則形成數(shù)控系統(tǒng)能理解的加工程序。它把機(jī)械加工過(guò)程中的各種控制信息用代碼化的數(shù)字表示，通過(guò)信息載體輸入數(shù)控裝置。目 錄1． 緒 論 12． 總體方案確定 4 4 5 6 6 6 7 7 10 11 11 12 12 12 154. 微機(jī)控制部分 18 總體設(shè)計(jì) 18 18 18 8031對(duì)片外存儲(chǔ)器的選擇 19 8031并行I/O口擴(kuò)展 19 20 20. 關(guān)于電路原理圖的一些說(shuō)明 216. 數(shù)控機(jī)床故障診斷 25 25 27 28 30 SolidWorks 軟件介紹 30 繪制草圖 31 裝配體設(shè)計(jì) 338. 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì) 37結(jié) 論 42致 謝 43參考文獻(xiàn) 441． 緒 論機(jī)床數(shù)控技術(shù)就是以數(shù)字化的信息實(shí)現(xiàn)機(jī)床自動(dòng)控制的專(zhuān)門(mén)技術(shù)，其中刀具與工件運(yùn)動(dòng)軌跡的自動(dòng)控制、刀具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的自動(dòng)控制是機(jī)床數(shù)字控制的最主要內(nèi)容。擴(kuò)展I/O接口用8155芯片及外存儲(chǔ)器，采用地址鎖存和譯碼器。臥式車(chē)床數(shù)控化改造摘 要由于目前國(guó)內(nèi)的數(shù)控機(jī)床數(shù)量需求量大，達(dá)到300萬(wàn)臺(tái)之巨，要進(jìn)行全部翻新在時(shí)間，物質(zhì)上尚不具有足夠的條件，為了達(dá)到的條件，為達(dá)到較高精度，實(shí)現(xiàn)較好的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)普通車(chē)床實(shí)行數(shù)控開(kāi)環(huán)改造。3 SolidWorks造型，包括軟件的應(yīng)用和對(duì)車(chē)床的實(shí)體建摸。數(shù)字控制機(jī)床(Numerical Control Machine Tools)簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)控機(jī)床，這是一種將數(shù)字計(jì)算技術(shù)應(yīng)用于機(jī)床的控制技術(shù)。經(jīng)運(yùn)算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號(hào)，控制機(jī)床的動(dòng)作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動(dòng)地將零件加工出來(lái)。即：將被加工零件的幾何信息和工藝信息數(shù)字化；按標(biāo)準(zhǔn)的格式編制成零件加工程序單；然后將此加工程序輸入到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置中，并將輸入到數(shù)控單元的加工程序進(jìn)行試運(yùn)行、刀具路徑模擬等。當(dāng)改變加工零件時(shí)，在數(shù)控機(jī)床上只要改變加工程序，就可以繼續(xù)加工新零件。而刀具材料和電子技術(shù)卻有很的大的進(jìn)步，特別是微電子技術(shù)，電子計(jì)算機(jī)的技術(shù)進(jìn)步，反應(yīng)出控制系統(tǒng)，它能幫助機(jī)床自動(dòng)化又能提高加工精度，技術(shù)進(jìn)步和高生產(chǎn)率的要求，精密加工的增多等，突出了舊機(jī)床技術(shù)改造技術(shù)的必要性和急迫性。機(jī)床“改造”就成為機(jī)床市場(chǎng)需要的補(bǔ)足手段。因此應(yīng)盡快將我國(guó)現(xiàn)有一部分普通機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和精密化改裝，是我國(guó)現(xiàn)有設(shè)備改造自動(dòng)化要求解決的課題。從若干單位應(yīng)用的實(shí)例可論證，投入使用后，成倍的提高了生產(chǎn)效率，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自動(dòng)化程序較低，是一種屬于中型的普通機(jī)床，在各廠礦企業(yè)的應(yīng)用很廣。目前在國(guó)內(nèi)用的較廣，開(kāi)發(fā)工具較齊的是MCS51系列，這里選用MCS51系列中的8031。開(kāi)環(huán)控制的伺服系統(tǒng)存在著精度不能達(dá)到太高的基本問(wèn)題，但是步進(jìn)電機(jī)具有位移和輸出脈沖的嚴(yán)格對(duì)應(yīng)關(guān)系，使誤差不能積累，轉(zhuǎn)速和輸出脈沖頻率有嚴(yán)格的對(duì)映關(guān)系，而且在負(fù)載能力范圍內(nèi)不受電流、電壓、負(fù)載大小、環(huán)境條件的波動(dòng)變化的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)裝置發(fā)出信號(hào)的流向是單向的，對(duì)移動(dòng)部件如工作臺(tái)的實(shí)際位置工件檢測(cè)。本設(shè)計(jì)是基于CA6140普通型的車(chē)床的經(jīng)濟(jì)化、數(shù)控化改造故采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床除了具有較高的定位精度外，還應(yīng)良好的動(dòng)態(tài)間應(yīng)特征，滾珠絲杠副的特點(diǎn)，傳動(dòng)效率高，一般達(dá)到90%以上，通過(guò)預(yù)緊力可消除絲杠間隙，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)精度高，有可靠性，磨損小，使用壽命長(zhǎng)，但制造復(fù)雜，成本高。 為了保證機(jī)床加工螺紋的功能，在主軸外端安裝一個(gè)YGM脈沖發(fā)生器，使其與主軸轉(zhuǎn)速相一致是1:1的關(guān)系，用它來(lái)發(fā)出脈沖發(fā)生器，使微機(jī)處理機(jī)根據(jù)主軸的脈沖信號(hào)，使刀架通過(guò)絲杠的轉(zhuǎn)角產(chǎn)生進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 （4）縱、橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用齒輪減速，并且用雙齒輪錯(cuò)齒法消除間隙，雙片齒輪間采用消除彈簧，布量成互