【正文】 機械傳動系統(tǒng)空載啟動力矩 qT 與所需的步進電動機的最大靜轉矩 2sT 的關系為： 2 0 .4 4 1 .4 70 .3 0 .3GJs TT N m N m? ? ? ? ? 取 1sT 和 2sT 中的較大者為所需的步進電動機的最大靜轉矩 sT? ? 。增量式旋轉編碼器的分辨力應與步進電動機的步距角 ?? ，可知電動機轉動一轉時，需要控制系統(tǒng)發(fā)出 360/ 480?? 個步進脈沖。 機械傳動系統(tǒng) 機械傳動系統(tǒng)的動態(tài)分析 滾珠絲杠螺母副的綜合拉壓剛度 60 m in 1 9 1 1 0 /K K N m? ? ?，機床執(zhí)行部件的質量和滾珠絲杠螺母副的質量分別為 m 、 sm ，滾珠絲杠螺母副和機床執(zhí)行部件的等效質量為1/ 3dsm m m?? ，已知 m=，則： 233 . 2 6 4 7 . 8 1 0 4 . 0 14sm k g? ?? ? ? ? ? ? 11( 3 0 . 6 1 4 . 0 1 ) 3 1 . 9 533dsm m m k g k g? ? ? ? ? ? 60 1 9 1 1 0 / 2 4 4 5 /3 1 .9 5nc dK ra d s ra d sm? ?? ? ? 折算到滾珠絲杠軸上的系統(tǒng)總當量轉動慣量為 2 2 2( 9 . 8 4 . 2 7 5 ) 6 . 2 5 8 8 0 . 0 0 8 8siJ J k g c m k g c m k g m? ? ? ? ? ? ? ? ? 已知滾珠絲杠的扭轉剛度 1 3 5 6 6 .0 4 /sK K N m ra d?? ? ?，則 1 3 5 6 6 . 0 4 1 2 4 1 . 6 /0 . 0 0 8 8sntsK r a d sJ? ? ? ? 由以上計算可知，絲杠 — 工作臺縱向振動系統(tǒng)的最低固有頻率 nc? 、扭轉振動系統(tǒng)的 14 最低固有頻率 nt? 都比較高。 （ 3）計算滾珠絲杠因扭轉變形產(chǎn)生的誤差 已知負載力矩 68KJT T N mm? ? ?，扭矩作用點之間的距離 2 355L mm? ，絲杠底徑 2 mm? ，則有 222442 6 8 3 5 57 . 2 1 1 0 7 . 2 1 1 0 0 . 0 0 2 92 7 . 9TLd? ?? ?? ? ? ? ? ? 由該扭轉變形 ? 引起的軸向移動滯后量 ? 將影響工作臺的定位精度，有 0 0 . 0 0 2 96 0 . 0 53 6 0 3 6 0L m m m???? ? ? ? 進給系統(tǒng)的設計 齒輪箱的設計 齒輪箱 主要把齒輪裝入，通過軸連接電動機和絲杠。齒輪箱結構如圖 ： 15 床身及導軌 對于數(shù)控機床來說，作為主要支承件的床身至關重要，其結構性能的好壞直接影響著機床的各項性能指標。 數(shù)控車床工作時，受切削力的作用，床身發(fā)生彎曲，其中，影響最大的是床 身水平面內的彎曲。這種結構的特點是： (1)在加工工件時，切屑和切削液可以從斜面的前方 (即床身的一側 )落下，就無需在床身上開排屑孔，這樣，床身斜面就可以做成一個完整的斜面?；谝陨咸攸c使得床身抵抗來自切削力在水平和垂直面內的分力所產(chǎn)生的彎曲變形能力，以及它們的合力產(chǎn)生的扭轉變形能力顯著增強。截面積相同時，采用空形截面，加大外輪廓尺寸，在工藝允許的情況下，盡可能減小壁厚，可以大大提高截面的抗彎和抗扭剛度；矩形截面的抗彎剛度高于圓形 截面，但圓形截面的抗扭剛度較高；封閉截面的剛度顯著高于不封閉截面的剛度。床身材料采用機械性能優(yōu)良的 HT250，其硬度、強度較高，耐磨性較好，具有很好的減震性。目前，數(shù)控車床已不采用傳統(tǒng)滑動導軌，而是采用帶有耐磨粘貼帶覆蓋層的滑動導軌和新型塑料滑動導軌。 機床導軌的質量在一定程度上決定了機床的加工精度、工作能力和使用壽命。 由于矩形導軌制造簡單，剛度高，承載能力大，具有兩個相垂直的導軌面。本次設計我采用的是燕尾槽導軌。如圖 ，是用磨或刮壓板 3 的 e面和 d 面來調整間隙。兩邊要留軸頸上軸承，中間軸的裝配見圖 ： 17 中間軸 中間軸的零件圖 第 三 章 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設計 根據(jù)任務書的要求，設計控制系統(tǒng)的硬件電路時主要考慮以下功能： （ 1） 接收鍵盤數(shù)據(jù)，控制 LED 顯示 （ 2） 接受操作面板的開關與按鈕信息； （ 3） 接受車床限位開關信號； （ 4） 接受電動卡盤夾緊信號與電動刀架刀位信號； （ 5） 控制 X， Z向步進電動機的驅動器； 18 （ 6） 控制主軸的正轉，反轉與停止； （ 7） 控制多速電動機，實現(xiàn)主軸有級變速； （ 8） 控制交流變頻器，實現(xiàn)主軸無級變速； （ 9） 控制切削液泵啟動 /停止； （ 10） 控制電動卡盤的夾緊與松開； （ 11） 控制電動刀架的自動選刀； （ 12） 與 PC機的串行通信。按照功能可將數(shù)控系統(tǒng)的控制軟件分為以下幾個部分： 系統(tǒng)管理程序：它是控制系統(tǒng)軟件中實現(xiàn)系統(tǒng)協(xié)調工作的主體軟件。 插補程序。 診斷程序。包括監(jiān)視鍵盤操作，顯示加工程序、機床工作狀態(tài)、操作命令等信息。開機后工作臺應該自動復位，亦可手動復位。 （ 5）、工作臺超程顯示與處理。 （ 8）、工作臺的聯(lián)動控制。數(shù)控 XY 工作臺的基本操作功能有：輸入加工程序，自動加工，刀位控制，工作臺位置控制，手動操作，緊急停機等。其主要功能是接受和執(zhí)行操作者的命令。 （ 6）、工作臺的自動控制。 （ 4）、監(jiān)視按鍵，鍵盤及開關。如對 I/O 接口 8155， 8255A 進行必要的初始化工作，預置接口工作方式控制字。 機床的自動加工及手動加工控制程序。 伺服控制程序。 零件加工源程序的輸入處理程序。 W27C512 用做程序存儲器，存放監(jiān)控程序； 6264用來擴展 AT89S52 的 RAM 存儲器存放調試和運行的加工程序； 8279 用做鍵盤和LED顯示器借口，鍵盤主要是輸入工作臺方向， LED 顯示器顯示當前工作臺坐標值；系統(tǒng)具有超程報警功能，并有越位開關和報警燈；其他輔助電路有復位電路，時鐘電路，越位報警指示電路。這種方式構造簡單，應用較多，但調整時比較麻煩 。鑲條應放在導軌受力較小的一側。再將矩形整體傾斜 45176。車床的床身導軌屬于進給導軌，進給運動導軌的動導軌與支承的靜導軌之間的相對運動速度較低。在動導軌上鑲裝塑料具有摩擦系數(shù)低、耐磨性高、抗撕傷能力強、低速時不易爬行、加工性和化學穩(wěn)定性好、工藝簡單、成本低等優(yōu)點，在各類機床上都有應用，特別是用在精密、數(shù)控和重型機床的動導軌上?；瑒訉к壘哂薪Y構簡單、制造方便、接觸剛度大等優(yōu)點。 床身與導軌為一體，床身材料的選擇應根據(jù)導軌的要求選擇。床身在彎曲、扭轉載荷作用下，床身的變形與床身的截面的抗彎慣性矩和抗扭慣性矩有關。這樣，機床在工作中，排屑性能和散熱性能要好，可以減少床身在工作中吸收由于切削產(chǎn)生的熱量，從而減少床身的熱變形，使機床更好地保持加工精度。所以，在設計床身時，采用與水平面傾斜 45176。其結構的合理性和性能的好壞直接影響著數(shù)控車床的制造成本；影響著車床各部件之間的相對位置精度和車床在工作中各運動部件的相對運動軌跡的準確性，從而影響著工件的加工質量；還影響著車床所用刀具的耐用度，同時也影響著機床的工作效率和壽命等。在右側內壁也要加工一個孔來支承軸承。 機械傳動系統(tǒng)的誤差計算與分析 （ 1）計算機械傳動系統(tǒng)的反向死區(qū) ? 已知進給傳動系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最小值 6m in 1 9 1 1 0 /K N mm?? ，導軌的靜摩擦力為 0 460FN? ，則 3 3 30 6m i n2 2 4 6 02 1 0 1 0 4 . 8 2 1 01 9 1 1 0F m m m mK?? ??? ? ? ? ? ? ? ?? 即 8mm??? ? ? ，故滿足要求。這樣控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖，電動機轉過一個步距角，編碼器對應輸出一個脈沖信號。 驗算慣量匹配，為了使機械傳動的慣量達到較合理的匹配，系統(tǒng)的負載慣量 LJ 與伺服 13 電動機的轉動慣量 mJ 之比一般應滿足下式： 1dmJJ?? 因為 4 .7 2 5 0 .4 3 6 [ 0 .2 5 ,1 ]9 .8dmJJ ? ? ?，故滿足慣量匹配要求。 空載時（快進力矩），為 ( 0 . 0 6 2 0 . 0 0 5 7 ) 0 . 0 6 8K J fT T T N m N m?? ? ? ? ? ? ? 切削時（工進力矩），為 ( 0 . 4 3 0 . 0 0 5 7 ) 0 . 4 3 6G J c fT T T N m N m? ? ? ? ? ? ? 根據(jù)以上計算結果和查表初選 130BF001型反應式步進 電動機，其轉動慣量 kg cm??；而進給傳動系統(tǒng)的負載慣量 kg cm??；對于開環(huán)系統(tǒng)，一般取加速時間 ? 。則滾珠絲杠螺母副支承軸承的剛度 bK