【正文】 調(diào)試和拆卸的方便。、聯(lián)接和調(diào)整方發(fā)。因此，選擇的同步帶功能規(guī)律合格。實(shí)際上，在采用軟件升降頻式，起動(dòng)頻率選的很低，通常只有100H中（即100脈沖/s）。3） 最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率校核最快空載移動(dòng)速度，對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率。1）最快工進(jìn)速度時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務(wù)書給定縱向最快工進(jìn)速度，脈沖當(dāng)量δ=，由式（219）可求出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率。由前面計(jì)算，已知進(jìn)給方向的最大工作載荷，則有：?！獙?dǎo)軌的摩擦因數(shù)，； ——垂直方向的工作載荷，空載時(shí)取0； Η——縱向傳動(dòng)總效率，則由式（216），求得。其中： （215）式中 ——縱向空載最快移動(dòng)速度，任務(wù)書指定為2400mm/min； α——縱向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角，176。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型1. 計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 已知：滾珠絲杠的公稱直徑，總長(zhǎng)（帶接桿）l=1560慢慢，導(dǎo)程，材料密度；移動(dòng)部件總重量G=800N；同步帶減速箱大帶輪寬度28mm，輪轂42mm，寬度14mm，孔徑30mm；小帶輪寬度28mm，輪轂29mm，寬度12mm，孔徑19mm；傳動(dòng)比i=；參照表8，可以計(jì)算得各個(gè)不部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下：表8 常用部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；床鞍折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；小帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；大帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。再由表7選定最接近的帶寬 。由，知嚙合齒數(shù)比6大，滿足要求。則由式（211）得帶的節(jié)線長(zhǎng)度為：。當(dāng) 達(dá)到最高轉(zhuǎn)速 480r/min 時(shí)，同步帶的速度 ，沒(méi)有超過(guò)L 型帶的極限速度35m/s。小帶輪節(jié)圓直徑 ，如表4所示：小帶輪節(jié)圓直徑初定后應(yīng)驗(yàn)算帶速，不合適則重取。74. 選擇帶型和節(jié)距根據(jù) 和 由圖3選擇帶型，圖中水平坐標(biāo)為帶的設(shè)計(jì)功率 ，垂直坐標(biāo)為小帶輪的轉(zhuǎn)速 。故今取P=，取工作情況系數(shù) ，則由式（29）。根據(jù)式。故帶輪存在最少齒數(shù)限制。2. 帶輪的主要參數(shù)1）直邊帶輪齒廓 直邊帶輪齒廓形狀如圖25所示。小直徑帶輪一般做成整體形式，如圖24所 示，通常由齒圈、擋圈和輪轂組成。現(xiàn)初選電動(dòng)機(jī)型號(hào)130BYG5501，五相混合式，最大靜轉(zhuǎn)矩為20N本次縱向減速箱設(shè)計(jì)中選用同步帶傳動(dòng)。 壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)K取為3（絲杠臥式水平安裝）；滾動(dòng)螺母至軸向固定出的距離a取最大值1497mm。m，而對(duì)于跨度為1497mm的滾珠絲杠，可見絲杠剛度足夠。絲杠加上兩端接桿后，左、右支承的中心距離約為a=1497mm；鋼的彈性模量；查表333，得滾珠直徑 =，算得 絲杠底徑 =公稱直徑 滾珠直徑 ==，則絲杠截面積 為 = .忽略式（25）中的第2項(xiàng)，絲杠在工作載荷 作用下產(chǎn)生的拉/壓變形量根據(jù)公式,求得單圈滾珠數(shù)目Z=29；該型號(hào)絲杠為雙螺母，則滾珠總?cè)?shù)為32=6，則滾珠總數(shù)量 。一般總變形量 不應(yīng)大于機(jī)床規(guī)定的定位精度的一半；也可由絲杠精度等級(jí)，先查出基準(zhǔn)長(zhǎng)度上允許的行程偏差，再將折算到絲杠總長(zhǎng)上的行程偏差與總變形量 進(jìn)行比較。由于轉(zhuǎn)矩M一般很小，式中第2項(xiàng)在計(jì)算時(shí)可酌情忽略。軸向變形主要包括絲杠的拉伸或壓縮變形、絲杠與螺母之間滾道的接觸變形等。4439。取摩擦 =1039。其公稱直徑為40mm，基本導(dǎo)程為6mm，雙螺母滾珠總?cè)?2=6圈，精度等級(jí)取4級(jí)，額定動(dòng)載荷為13200N,滿足要求。 已知移動(dòng)部件總重G=mg=≈800（N）；車削力 =， =, =， 根據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系 ， ，可得： =， =, =。 滾珠絲杠副的計(jì)算與選型1. 最大工作載荷 的計(jì)算 最大工作載荷 是指滾珠絲杠副在驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)時(shí)所承受的最大軸向力，也叫進(jìn)給牽引力。該形式結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、剛度高，修磨墊片的厚度即可控制預(yù)緊量。1. 軸向剛度不高，與螺母位置有關(guān)；2. 雙推端可預(yù)拉伸安裝；3. 適宜中速，精度較高的長(zhǎng)絲杠 滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊滾珠絲杠副的傳動(dòng)精度和軸向剛度，安裝時(shí)需要消除絲杠與螺母間的傳動(dòng)間隙，并對(duì)絲杠螺母進(jìn)行預(yù)緊。盡可能優(yōu)先選用2．5，5，10，20及40。 圖23 主要尺寸參數(shù)2. 精度等級(jí)： 根據(jù)GB/，滾珠絲杠副的精度被分為10七個(gè)等級(jí)。稱直徑d0：滾珠在理論接觸角狀態(tài)時(shí)包絡(luò)滾珠球心的圓柱直徑。其作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)滾珠沿螺紋滾道滾動(dòng)，螺母的螺旋槽兩端設(shè)有滾珠回程引導(dǎo)裝置，滾珠通過(guò)此裝置自動(dòng)返回其入口，形成循環(huán)回路。 選用刀具材料為硬質(zhì)合金YT15；刀具幾何參數(shù)為：主偏角Kr=60，前角ｒ0=10，刃傾角λs=5；切削用量為：背吃刀量ap=3mm，進(jìn)給量 f =，切削速度 =105m/min.查《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表31，得： =2795， = ， =，n =。第2章 機(jī)械部分設(shè)計(jì)及計(jì)算縱向進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和選型主要包括：確定脈沖當(dāng)量、計(jì)算切削力選擇滾珠絲杠螺母副、設(shè)計(jì)減速箱、選擇步進(jìn)電機(jī)等。對(duì)絲杠要提高其直線度，導(dǎo)軌壓板及螺母的預(yù)緊力都要調(diào)得合適。若要提高車床的自動(dòng)化程度，需要在加工中自動(dòng)變換轉(zhuǎn)速，可用2~4擋的多速電動(dòng)機(jī)代替原有的單速主電動(dòng)機(jī)；當(dāng)多速電動(dòng)機(jī)仍不能滿足要求時(shí)，可用交流變頻器來(lái)控制主軸電動(dòng)機(jī)，以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。4. 為了達(dá)到技術(shù)指標(biāo)中的速度和精度要求，縱向的進(jìn)給傳動(dòng)應(yīng)選用摩擦力小、傳動(dòng)效率高的滾珠絲杠螺母副；為了消除傳動(dòng)間隙、提高傳動(dòng)剛度，滾珠絲杠的螺母應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)等。因此，進(jìn)給伺服系統(tǒng)常采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開環(huán)控制系統(tǒng)。 車床改造總體方案的確定 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書：CA6140型車床數(shù)控化改造（縱向）：1）行程：1000mm2）快速進(jìn)給：2400 mm/min3）最大切削速度：500 mm/min4）溜板及刀架質(zhì)量：5）主電動(dòng)功率：6）定位精度： mm/全行程7）重復(fù)定位精度：8）程序輸入方式：增量值、絕對(duì)值通用9）控制坐標(biāo)數(shù)：210）脈沖當(dāng)量： 總體方案的確定 總體方案主要考慮車床數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式、進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型、數(shù)控系統(tǒng)CPU的選擇，以及進(jìn)給傳動(dòng)方式和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇等。目 錄一、前言…………………………………………………………………………… 1二、正文…………………………………………………………………………… 3第1章 緒論…………………………………………………………………… 3 設(shè)計(jì)任務(wù)書…………………………………………………………… 3 總體方案的確定……………………………………………………… 3 機(jī)械系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)方案…………………………………………… 4第2章 機(jī)械部分設(shè)計(jì)及計(jì)算………………………………………………… 5 脈沖當(dāng)量的確定……………………………………………………… 5 切削力的計(jì)算………………………………………………………… 5 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型（縱向）………………………………6 同步帶減速箱的設(shè)計(jì)………………………………………………… 13 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型…………………………………………… 19 同步帶傳遞功率的校核……………………………………………… 23 第3章 繪制進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配圖………………………………………… 23第4章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………… 24 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)……………………………………………… 24 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的選用………………………………………… 25 控制系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)……………………………………………… 26 三、 個(gè)人總結(jié)……………………………………………………………………29 四、 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………30第1章 緒論在機(jī)械加工設(shè)備中，如果絕大多數(shù)傳統(tǒng)機(jī)床改用微機(jī)控制、實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化改造，將會(huì)適應(yīng)多品種、小批量、復(fù)雜零件加工的需求，不但提高加工精度和生產(chǎn)率，而且會(huì)降低生產(chǎn)成本、縮短生產(chǎn)周期，更加適合我國(guó)國(guó)情。而且投入費(fèi)用低。數(shù)控機(jī)床只要更換一個(gè)程序就可以實(shí)現(xiàn)另一工件的加工，從而實(shí)現(xiàn)“柔性自動(dòng)化”。再加上市場(chǎng)的原因，由于目前機(jī)床市場(chǎng)供給無(wú)法滿足大量的機(jī)床設(shè)備的更新要求，因此更顯示出機(jī)床數(shù)控化改造的必要性。 前 言計(jì)算機(jī)技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了機(jī)械加工在各方面的變革和進(jìn)步。在過(guò)去的幾十年，雖然金屬切削的基本原理變化不大，但隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，要求制造業(yè)向自動(dòng)化和精密化方向發(fā)展，而刀具材料和電子技術(shù)的幾部，特別是微電子技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，運(yùn)用到控制系統(tǒng)中，技能幫助機(jī)床的自動(dòng)化又能提高加工精度，這些都要求對(duì)舊機(jī)床進(jìn)行改造，另外，在經(jīng)濟(jì)方面，用機(jī)床的數(shù)控改造比更新設(shè)備節(jié)約50%的資金。而且計(jì)算機(jī)有很強(qiáng)的記憶和儲(chǔ)存能力，可以將輸入的程序記憶和儲(chǔ)存下來(lái)，然后按程序規(guī)定的順序自動(dòng)去執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床是以微電子技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合為基礎(chǔ)，不但技術(shù)上還有先進(jìn)性同時(shí)在應(yīng)用上臂其他傳統(tǒng)的自動(dòng)化改造方案有較大的通用性和可用性。本人將在四個(gè)星期內(nèi)，在陳建剛老師的指導(dǎo)下，對(duì)CA6140數(shù)控車床進(jìn)行開環(huán)控制縱向進(jìn)給的改造。對(duì)機(jī)床的控制過(guò)程大多是由單片機(jī)按照輸入的加工程序進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算，由軟件和硬件實(shí)現(xiàn)脈沖分配，輸出一系列脈沖，經(jīng)功率放大、驅(qū)動(dòng)縱橫軸運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)。1. 臥式車床數(shù)控化改造后屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，在保證一定加工精度的前提下，應(yīng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低成本。3. 根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，需要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、鍵盤與顯示電路、I/O接口電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、串行接口電路等；還要選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源以及主軸電動(dòng)機(jī)的交流變頻器等。主軸的正傳、反轉(zhuǎn)和停止可由數(shù)控系統(tǒng)來(lái)控制。原機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件（包括導(dǎo)軌副、絲杠副等）安裝質(zhì)量的好壞，直接影響阻力和阻轉(zhuǎn)矩的大小，應(yīng)盡量減小阻力（轉(zhuǎn)矩），以提高步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的有效率。對(duì)要求加工精度較高的機(jī)床，進(jìn)給絲杠應(yīng)改換為滾珠絲杠。圖21為了計(jì)算方便，在生產(chǎn)實(shí)際中，常用以下經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估算切削力； （ 21）