【正文】 max minVm? 的 31~21 ，現(xiàn)取中間值，即 m a x7 1 .4 6 m in12SV V m?? 。 根據(jù)同類型的機(jī)床及以往的經(jīng)驗，結(jié)合重量輕、功耗小、外觀尺寸和與步距角相配合的原則，初選步進(jìn)電動機(jī)類型，然后驗算是否滿足使用要求，否則選取其它型號，最后直到滿足要求為止。電機(jī)的運行頻率必須大于電機(jī)實際最高工作頻率。它的優(yōu)點有：角位移輸出與輸入的脈沖數(shù)相對應(yīng) ， 改變通電順序可以改變步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向；步矩誤差不會長期積累；在負(fù)載范圍內(nèi)步矩角和山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 (本科 ) 17 轉(zhuǎn)速不受電源電壓波動的影響，而僅與脈沖頻率有關(guān)；維持控制繞組的電流不變，電機(jī)便停在某一位置上不動，即步進(jìn)電機(jī)有自整角能力，不需要機(jī)械制動，步矩角可在很大的范圍內(nèi)變化；步進(jìn)電機(jī)的主要特性：步矩角、啟動頻率、連續(xù)運行頻率和加減速特性。 采用減速齒輪具有如下特點： ① 便于配置出所要求的脈沖當(dāng)量 ； ② 減小工作臺以及絲杠折算到電動機(jī)軸上的慣量 ； ③ 放大電動機(jī)輸出扭矩，即增大工作臺的推力 。 (2)臨界轉(zhuǎn)速的驗算 由計算得已知絲杠平均工作轉(zhuǎn)速為： 156 .3 m in 100 m inn r r?? 因此，必須進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)速的驗算，即： crccr flAEIfnn 22m a x30???? 其中式中符號表示： mazn 絲杠的最大轉(zhuǎn)速：m a x01000 1 0 0 0 * 2 .5 3 1 2 .5 m in8m a z VnrL? ? ? 2f 絲杠支承方式系數(shù)取 ?f （因為 沒有受壓） r =9910 2222cfdL mmddd q ?????? 絲杠的長度。339? ? 摩擦角，滾珠絲杠副的摩擦角 θ≈10′ 則可得： )01392ta n( 393ta n 39。中得 : 縱向進(jìn)給力 fF 1~CFF ? （取中間值： ） fF = cF =1500=1650N 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 (本科 ) 12 橫向 進(jìn)給力 eF ~ CFF ? （取中間值： ） eF = cF =1500= 垂直進(jìn)給力 fNF ~ CFF ? （取中間值： ） fNF = cF =1500=375N 故可知在插補(bǔ)平面內(nèi)的合力為 : 22 efr FFF ?? =1734N 那么絲杠所受的平均工作載荷： 22 1 7 4 3 1 1 6 233mrF F N? ? ? 所以絲杠軸向所受載荷 Fx ： Fx ＝ )(39。 工件材料為 ： 40Gr 鍛件并調(diào)質(zhì) 銑削寬度 ea ： 22 mm 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 (本科 ) 11 銑削深度 pa ： 5 mm 刀具直徑 d ： 32? mm 每齒切厚 zf ： mm/Z 刃齒數(shù) Z ： 4 刀具材料為 ：高速剛立銑刀 表 21 XA5032基本技術(shù)規(guī)格 ： 工 作 臺 工作面積 寬 *長 mm 320*1250 承載重量 kg 500 T 型槽數(shù)目 個 3 T 型槽寬度 mm 18 T 型槽間距 mm 70 行 程 X 向（工作臺縱向）手動 /機(jī)動 mm 700/680 Y 向（滑座橫向）手動 /機(jī)動 mm 255/240 Z 向（升降臺垂向）手動 /機(jī)動 mm 370/350 進(jìn) 給 切削進(jìn)給速度 mm/min X， Y： ， Z： 8394 快速移動進(jìn)給速度 mm/min X， Y： 2300 Z： 770 進(jìn)給級數(shù) Step 18 進(jìn)給電機(jī)功率 KW 其 他 機(jī)床外形尺寸（長 *寬 *高） mm 2272*1770*2094 機(jī)床凈重（約） kg 2800 據(jù) 171。 （ 3） 有可逆性 絲杠和螺母都可以作為主運動件，故可以從旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動，也可以從直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動。步進(jìn)電動機(jī)經(jīng)降速齒輪和滾珠絲杠的螺母固定在床鞍上，通過滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)工作臺與床鞍之間的相對移動。 (5)由以上四條派生的好處。由于計算機(jī)有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實現(xiàn)自動化。 普通銑床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造包括兩個方面，即機(jī)床電器的數(shù)控化改造和機(jī)床本體的數(shù)控化改造。銑床的應(yīng)用十分廣泛，主要用于加工面或成型表面。而我國在信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國家落后約 20 年。 ，可用來在機(jī)外進(jìn)行零件的程序編制、存儲等。 它 在數(shù)控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實現(xiàn)主軸和進(jìn)給驅(qū)動。 數(shù)控機(jī)床組成 數(shù)控機(jī)床一般由下列幾個部分組成： ，是數(shù)控機(jī)床的主 體 ，包括機(jī)床身、立柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。早期采用數(shù)字 邏輯電路組合成一臺機(jī)床，專用計算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱為硬件連接數(shù) 控，簡稱為數(shù)控。 在機(jī)械產(chǎn)品中 ， 單位與小批量產(chǎn)品占到 70%80%， 這類產(chǎn)品一般都采用通用機(jī)床加工 ， 當(dāng)產(chǎn)品改變時 ， 機(jī)床與工藝裝備均需作相應(yīng)的變換和調(diào)整 ， 而且通用機(jī)床的自動化程度不高 ， 基本上需要人工操作 ， 難以提高生產(chǎn)效率和保證生產(chǎn)質(zhì)量 。 數(shù)控系統(tǒng)是一種控制 系統(tǒng) ， 它能控制機(jī)床的運動和加工過程 。也可采用軟件補(bǔ)償進(jìn)給量的方法消除。改造前，應(yīng)將機(jī)床大修處理：包括主軸箱傳動，精度調(diào)整，主軸徑向跳動及軸向竄動精度修復(fù)，機(jī)床導(dǎo)軌平面度及 直線度，卡盤裝夾精度調(diào)整等。 (3)由于多年使用，操作者對機(jī)床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓(xùn)時間短，見效快。 數(shù)控化改造的優(yōu)點 (1)投資額少。據(jù)最近有關(guān)資 料表明，我國機(jī)床總有量 380余萬臺，其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有 萬臺，即我國機(jī)床數(shù)控化率還不到 3%，而一些發(fā)達(dá)國家早已達(dá)到 20%以上，因此，我國機(jī)械制造水平與發(fā)達(dá)國家相比差距很大，設(shè)備陳舊，技術(shù)水平落后，嚴(yán)重的影響了生產(chǎn)力的發(fā)展。 在國外數(shù)控機(jī)床的數(shù)量中，最多的是普通數(shù)控機(jī)床，特別是數(shù)控車床，但是發(fā)展最快的則是可以自動換刀具的加工中心，目前國際上研制的數(shù)控 設(shè)備則是由加工中心為主體的柔性加工單元及柔性制造系統(tǒng)。 數(shù)控機(jī)床即是采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床，或者 說是裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。通過單片機(jī)的設(shè)計，構(gòu)成控制系統(tǒng)。 本設(shè)計是對 XA5032 普通立式銑床進(jìn)行數(shù)控化改造。 隨著制造技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床借助現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)、工序集約化和新的功能部件使機(jī)床的加工范圍、動態(tài)性能、加工精度和可靠性有了極大的提高。對進(jìn)給 系統(tǒng)，我把原先的滑動絲杠換成滾珠絲杠，以提高精度和效 率 。 該課題來源于生產(chǎn)實踐的需要，利用大量閑置舊機(jī)床，對其進(jìn)行數(shù)控化改造后，成為一種高效的、多功能的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，是一種推陳出新、盤活存量資金的有效辦法，是低成本自動化的必由之路。 1981 年，日本超過了其他國家而成為世界上最大的數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)國家。隨著科學(xué)生產(chǎn)力的發(fā)展，機(jī)床設(shè)備數(shù)控化率的提高已是衡量一個國家機(jī)械制造業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。 ③ 高效多軸化、實時智能化、用戶界面圖形化、科學(xué)計算可視化、插補(bǔ)和補(bǔ)償方式多山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 (本科 ) 3 樣化。購買新設(shè)備時，不了解新設(shè)備是否能滿足其加工要求。 在數(shù)控改造中應(yīng)注意的問題 ： ⑴ 車床改造的工藝流程 應(yīng)保留的部分：主軸箱，床身，大、中溜板，尾座等等。 ⑶ 應(yīng)盡量消除齒輪副和絲桿副的間隙，齒輪全部采用雙片薄齒輪錯齒法消除嚙合縫隙。 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 (本科 ) 4 目 錄 前言 ........................................................................ 2 第一章 數(shù)控機(jī)床的概述 ....................................................... 6 數(shù)控機(jī)床 ................................................................ 6 數(shù)控機(jī)床的概念 ...................................................... 6 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生及發(fā)展簡史 ............................................ 6 數(shù)控機(jī)床的特點 ...................................................... 7 數(shù)控機(jī)床組成 ........................................................ 7 機(jī)床數(shù)控化改造的必要性和迫切性 ...................................... 7 第二章 銑床機(jī)械機(jī)構(gòu)的改造設(shè)計 .............................................. 9 概述 .................................................................... 9 數(shù)控銑床機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要特點 ......................................... 9 數(shù)控改造的計算設(shè)計 ..................................................... 10 縱向方向（ X 軸）的設(shè)計： ............................................ 10 銑削力 Fc 的計算 .................................................... 10 滾珠絲杠所受的平均軸向載荷 Fm 的計算 ................................ 11 絲杠副工作負(fù)荷計算及絲杠型號的選擇 ................................. 12 傳動效率的計算 ..................................................... 14 剛度驗算 ........................................................... 14 穩(wěn)定性的驗算 ....................................................... 15 齒輪傳動設(shè)計的有關(guān)計 算： ........................................... 16 步進(jìn)電機(jī)型號的計算選擇 ............................................. 16 縱向步進(jìn)電機(jī)選擇計 ................................................ 17 步進(jìn)電機(jī)動載荷矩頻特性和運 行矩頻特性 .............................. 21 橫向 (Y軸 )的設(shè)計 ........................................................ 21 第三章 普通銑床的電氣改造部分 .............................................. 23 數(shù)控系統(tǒng) ............................................................... 23 數(shù)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計 ..................................................... 24 鍵盤、顯示器接口設(shè)計 ................................................... 26 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 ..................................................... 28 步進(jìn)電機(jī)控制程序設(shè)計 ............................................... 28 LED 動態(tài)顯示接口程序設(shè)計 ........................................... 31 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 (本科 ) 5 結(jié) 論 ..................................................................... 33 致