【正文】 個單位； N—絲杠轉速（r/min）； T—絲杠使用壽命，對數(shù)控機床可取T=15000h；計算當量動載荷為：===（KN）其中—載荷性質系數(shù)，無沖擊1～，～，～。預緊力=/4=，只要軸向載荷值不達到或不超過預緊力的3倍，因此不必對預緊力提出額外的要求。最達切削負載轉矩T可根據(jù)下式計算，即：T=（）其中，從前面的計算已知最大進給力=1699N，絲杠導程=6mm，預緊力=（N），查手冊，滾珠絲杠副的機械效率=，因滾珠絲杠預加載荷引起附加摩擦力矩為：==（）查《角接觸推力球軸承組配技術手冊》，故一對軸承的摩擦力矩=。1） 工件、工作臺折算到電機軸上的慣量，工件與工作臺的最大質量M=180kg，可按下式計算，即：=m其中，v—工作臺移動速度，m/s。根據(jù)下式公式，絲杠加在電機軸上的慣量為：==（）3）聯(lián)軸器加在鎖緊螺母等得慣量可直接查手冊得到：=（）4）負載總慣量為： =++=++=（）按照數(shù)控機床慣量匹配條件，1＜＜4,～。如選用130STM07725H型交流伺服電機總慣量，則：J=+=+=（）（2）加速時間通常取得3～4倍，?。?3=3==（s）所以： =()空載加速轉矩不允許超過伺服電機的最大輸出轉矩，由此可見，130STM07725H型交流伺服電機的=，滿足設計要求。脈沖增量插補是控制單個脈沖輸出規(guī)律的插補方法。根據(jù)加工精度的不同，—。這些數(shù)據(jù)嚴格的限制在一個插補時間內（如8ms）計算完畢，送給伺服系統(tǒng)，再由伺服系統(tǒng)控制移動部件運動；移動部件也必須在下一個插補時間內走完插補計算給出的行程，因此數(shù)據(jù)采樣插補也稱作時間標量插補[13]。此數(shù)據(jù)采樣法適用于交流伺服電機的閉環(huán)或半閉環(huán)控制系統(tǒng)[14]。（二）Z5140A鉆床導軌的設計（如工作臺、主軸箱等）都是沿床身、立柱等基礎件的導軌面運動的，因此導軌的作用就是支承和導向，也就是支承運動部件幷保證運動部件在外力的作用下，能準確的沿著一定的方向運動。并且結構簡單、工藝性好，便于加工、裝配、調整和維修。因此，Z5140A鉆床立柱的內腔是空的。明確這些之后將各個零件按照一定的連接條件一一裝配起來然后進入Pro/e軟件中的機構模塊，設置一個伺服電動機，以作為機構運動的動力來源，就可以對機構進行運動仿真了。Y向伺服電動機帶動1）縱向滾珠絲杠螺母副，實現(xiàn)工作臺的縱向移動。（五）Z5140A鉆床進給機構設計總成1）鏈輪 2）工作臺座 3）立柱 4）底座 5）螺母座 6）橫向絲杠 7)夾緊螺栓 8）工作臺 9）縱向絲杠 10）主軸箱體 11）固定軸 12）螺母13）垂向絲杠 14）主軸箱滑座 Z5140A鉆床整體結構及主要零件從仿真視頻可知，Z5140A鉆床進給機構的運動滿足設計要求。通過對Z5140A型臺鉆的數(shù)控化改造后，保留了原機床的基本結構與工作性能，增加了自動進給的功能，操作者可以根據(jù)不同材質、不同加工直徑、不同鉆孔深度推算出進給速度和進給深度，實現(xiàn)半閉環(huán)數(shù)控自動加工，從而提高生產效率和零件的加工質量。參 考 文 獻[1] 白建華,劉英彬,[J].機電工程,2001(18):3235.[2] ：機械工業(yè)出版社,2007,7.[3] ：清華大學出版社,2006,7.[4] 王永章. 機床的數(shù)字控制技術[M]. 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社, 1995.[5] 徐慧，：國防工業(yè)出版社，2008,3.[6] 申永勝主編，：清華大學出版社,1999,7.[7] 《Z5140型立式鉆床說明書》. [8] 白建華. ：機械工業(yè)出版社，2007,9.[9] 吳宗澤、[M]. 北京： [10] O’Connor JJ, teal Standard handbook of Lubrication Engineering. New 20 O’Connor JJ, teal. Standard handbook of Lubrication Engineering. New York: Mcgraw_Hill, 1968.[11] [M].北京:機械工業(yè)出版社,1985.[12] ：機械工業(yè)出版社,1991. [13] 陳榕林,[M].北京:中國農業(yè)機械出版社,1985.[14] [J].成都師專學報,2001(6):1619.致 謝不知不覺大學四年的學習生涯結束了，畢業(yè)設計是我在大學里的最后一門課程。在此，對老師表示我衷心的感謝，感謝他對我的嚴格要求，感謝他的監(jiān)督和指導。其次,我要感謝這四年里給我授課的所有老師，感謝他們傳給我知識，祝各位教師身體健康，工作順利。本次畢業(yè)設計是在老師的指導下完成的，在準備論文的四個月期間，老師給予了我很大的支持。因此，此項數(shù)控化改造對于節(jié)約資金，提高機床性能不失為一項可行的方案。當前中小企業(yè)，它們規(guī)模較小，資金有限、工人技術水平低，加工的產品也多屬于精度要求不高的產品，所以對普通機床使用數(shù)量較大，因此購置大量的精度高的數(shù)控機床是不現(xiàn)實的，而一些產品又需要數(shù)控加工才能完成。Z向伺服電動機帶動垂直方向滾珠絲杠螺母副實現(xiàn)6）主軸箱滑座的上下運動。Z5140A鉆床通過伺服電動機經過聯(lián)軸器或齒輪帶動滾珠絲杠螺母副和主軸及其上的刀具柄和刀具。工作臺縱向、橫向的運動主要由滾珠絲杠螺母副機構來實現(xiàn)。因此對鉆床的立柱要求具有足夠的構建強度和良好的抗振性以及抗熱變形性。因此導軌與工作臺干涉部分的尺寸比較難確定，但是借助于Pro/e軟件的三維仿真功能可以方便的確定一個合適的尺寸來滿足設計要求。因此，該主軸應滿足高回轉精度、剛度、抗振性、耐磨性和熱穩(wěn)定性等。根據(jù)計算機運行速度和加工精度不同，有些系統(tǒng)的插補時間選用，12ms、8ms，對于運行速度較快的計算機有的已選2ms。脈沖增量插補通常用于步進電機控制系統(tǒng)。因此，脈沖增量插補也叫做行程標量插補。插補計算的任務就是對輪廓線的起點到終點之間再密集的計算出有限個坐標點，刀具沿著這些坐標點移動，來逼近理論輪廓。根據(jù)這些參數(shù)選擇滿足要求的130STM07720H型伺服電動機。 m—直線移動工件、工作臺的質量(kg)。伺服電機與絲杠直連，其傳動比i=1。 垂向絲杠實體模型（1）選擇伺服電機伺服電機的選用，應考慮三個要求：最大切削負載轉矩，不得超過電機的額定轉矩；電機的轉子慣量應與負載慣量相匹配；快移時，轉矩不得超過伺服電機的最大轉矩。由此確定滾珠絲杠副的型號和尺寸為內循環(huán)FYND34064P3（），底徑＝，名義直徑d=34，額定動載荷=，＜，符合設計要求。絲杠的最大載荷，當切削時的最大進給力加摩擦力，最小載荷即為摩擦力。130STM07720H型交流伺服電機的主要參數(shù)如下： 130STM07720H型交流伺服電機的主要參數(shù)最高轉速()額定轉矩()最大轉矩()轉 子 慣 量()機械時間常數(shù)（）輸出功率（P）重量（m）1500r/min30kg當執(zhí)行件從靜止以階躍指令加速到快移速度時，所需的空載加速轉矩為：=（）（1）空載加速時，主要克服的是慣量。2）絲杠加在電機軸上的慣量，絲杠名義直徑=32mm，L=1201mm，絲杠材料鋼的密度=kg/。（3）負載慣量計算伺服電動機的轉子慣量應與負載慣量相匹配，負載慣量可按以下次序計算。（2）最大切削負載轉矩計算 所選伺服電機的額定轉矩應大于最大切削負載轉矩。軸向剛度=1138 N/m。絲杠的最大載荷，當切削時的最大進給力加摩擦力，最小載荷即為摩擦力。130STM10015H型交流伺服電機的主要參數(shù)如下： 130STM10015H型交流伺服電機的主要參數(shù)最高轉速（）額定轉矩 （）最大轉矩（）轉子慣量 ()機械時間常數(shù)()輸出功率(P)重量(m)1500r/min154 30kg（4）空載加速轉矩計算當執(zhí)行件從靜止以階躍指令加速到快移速度時，所需的空載加速轉矩為：=（） （）1） 空載加速時，主要克服的是慣量。2）絲杠加在電機軸上的慣量，絲杠名義直徑=32mm，L=839mm，絲杠材料鋼的密度=kg/。另一端直接鉸接，其摩擦力可忽略不計。本設計中絲杠最大載荷=（KN），遠小于3[9]。由此確定滾珠絲杠副的型號為FYND32064P3（），即內循環(huán)，雙螺母墊片調隙式、公稱直徑為32mm、螺距為6mm、P3級精度、左旋、。已知最大進給力=1699（N），工作臺加工件的質量M=140kg，故絲杠的最小載荷（即摩擦力）為:==14010=140（N） （）絲杠最大載荷為： =1699+140=1839（N） （）縱向工作載荷（平均載荷）為：=（N）其中，分別為絲杠最大、最小軸向載荷；絲杠的最高轉速為1500r/min，工作臺最小進給速度為1mm/min，可取為0，則平均轉速n=（1500+0）/2=750r/min。鉆床切削力與刀具材料、工件、刀具進給量有關，選用圓柱銑刀，則： （）其中，為主銑削力，為刀具系數(shù)，為銑削接觸弧深度，z為銑刀系數(shù)，為每齒進給量，為銑刀直徑[8]。8155有一個狀態(tài)寄存器，鎖存I/O口和定時器的當前狀態(tài)，使CPU查詢用。3）切削液的開閉:將切削液控制繼電器KM3的一組常開觸點并接到原Z5140鉆床切削液開關兩端即可。（2）主軸起、停和正反轉以及冷卻液的開關主軸起、停和正反轉以及冷卻液的開關均通過系統(tǒng)控制KM1KM5五個繼電器的吸合或斷開，從而使鉆床中相應的交流接觸器吸合或斷開來實現(xiàn)以上功能。該機床是三座標（X、Y、Z）連續(xù)控制機床，具有完善的控制機能，通過加工程序自動進行工件加工?！cRAM的～一一對應連接，其余地址經譯碼產生片選信號。地址總線將～與EPROM的～一一對應連接。因此，EPROM和RAM的地址分配較自由，不必考慮是否發(fā)生沖突。根據(jù)CPU與EPROM的匹配要求，應滿足8031能提供的讀取時間大于EPROM所需要的讀取時間。5）擴展芯片I/O口擴展集成電路中有三種專用I/O口擴展芯片。3）總線結構地址總線AB地址總線寬度為16位，故其外部存儲器直接選址范圍達到64KB，16位地址總線由口經地址鎖存器提供低8位，～由直接提供?？刂凭€：（中斷取指令控制），ALE（地址鎖存控制），（中斷存儲器選擇），RESET（復位控制）電源及時鐘：，應用特性：I/O口線不能都用作用戶I/O線，除8051，8751外真正可完全為用戶使用的I/O口線，只有口以及部分作為第一功能使用的口。具有四個I/O口，32根I/O線。片內有時鐘發(fā)生電路（6MHz 或12MHz）,每執(zhí)行一條指令時間為2μs或者1μs。并且開發(fā)手段齊全，指令系統(tǒng)功能強，編程靈活性大，硬件資料也很豐富。2）程控制3）盤控制4）其他功能：報警電路，復位電路，隔離電路，功放電路等（1）主控器1）主控制器及主控制芯片的選擇目前在數(shù)控系統(tǒng)中常用的芯片有8086，8088，80286，80386以及8098，8096等16位機的CPU，在一般的數(shù)控系統(tǒng)中推薦采用MCS—51系列單片機作為主控制器。系統(tǒng)的功能和系統(tǒng)中所用的微機直接相關。本設計采用交流伺服電動機，相比于直流電動機，交流電動機具有轉速高、制造成本低、應用環(huán)境廣等特點。閉環(huán)控制系統(tǒng)具有裝在機床移動部件上的檢測反饋元件，用來檢測實際位移量，能補償系統(tǒng)的誤差，因而伺服控制精度高。系統(tǒng)的加工程序和控制命令通過鍵盤操作實現(xiàn)，顯示器采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)及機床狀態(tài)等信息[4]。由于改造后的Z5140A數(shù)控鉆床應具有鉆孔、鉸孔、攻絲和銑削平面等功能，故應選擇連續(xù)控制系統(tǒng)。采用滾珠絲杠副的特點是傳動效率高，摩擦損失小。滾珠絲杠螺母副是一種在絲杠與螺母間裝有滾珠作為中間元件的絲杠副。3）提高系統(tǒng)剛度。在設計中應考慮以下幾點：1）盡量采用低磨擦的傳動和導向元件。（一）Z5140A鉆床數(shù)控化改造設計任務Z5140A鉆床進給伺服系統(tǒng)設計計算：此處為數(shù)控鉆床機械部分改造設計，包括脈沖當量的確定、滾珠絲杠螺母副的設計、進給伺服系統(tǒng)的傳動計算；伺服電機的計算和選用；設計并繪制Z5140A鉆床示意圖，還有數(shù)控化改造X向、Y向、Z向裝配圖。改造的機床一安裝好，