【正文】 身是由三角形和矩形導(dǎo)軌的組合；而重型車床上則采用雙矩形導(dǎo)軌、以提高承裁能力； 二、要求導(dǎo)向精度高的機(jī)床采用三角形導(dǎo)軌。由于 MCS51 系列單片機(jī)具有集成度高，可靠性強(qiáng)、功能強(qiáng)、 速度快、抗干擾能力強(qiáng)，具有很高的性能價格比等特點，決定采用 MCS51系列的 8051 單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。脈沖當(dāng)量越小，機(jī)床的定位精度越高，但機(jī)床的快速進(jìn)給速度就越小。 步進(jìn)電動機(jī)的選用 選用步進(jìn)電動機(jī)，通常希望步進(jìn)電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn) 矩大，啟動頻率和運行頻率高，步距誤差小。閉環(huán)控制的定位精度一般為177。開環(huán)控制的定位精度一般為177。所以為了滿足現(xiàn)在所要的精度要對數(shù)控銑床進(jìn)行改造。普通機(jī)床已不能適應(yīng)這些需求。 研究意義： 1952 年，計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上，在美國誕生了第一臺數(shù)控機(jī)床。但是受到原來機(jī)械 結(jié)構(gòu)的限制，不宜做突破性的改造 3 熟悉了解設(shè)備、便于操作維修； 購買新設(shè)備時，不了解新設(shè)備是否能滿足其加工要求。特別是大型、特殊機(jī)床尤其明顯。 數(shù)控改造中主要機(jī)械部件改裝探討。 參考書：《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計》 范超毅主編 華科大出版社 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 系部審核 此表由指導(dǎo)教師填寫院系審核 畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)生開題報告 課題名稱 數(shù)控鉆床二維工作臺設(shè)計 課題類型 B_實踐應(yīng)用類 指導(dǎo)教師 學(xué)生姓名 學(xué) 號 專業(yè)班級 本課題的研究現(xiàn)狀、研究 目的及意義 研究現(xiàn)狀：數(shù)控系統(tǒng)的選擇。 調(diào)研：了解各種數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)中二維工作臺的工作性能和加工要求情況，了解開環(huán)伺服傳動系統(tǒng)的組成和特點，提出應(yīng)滿足的技術(shù)要求和條件，分析、比較各種可能的方案并提出初步設(shè)計方案； 研究和確定數(shù)控二維工作臺的總體設(shè)計方案，要求有必要的分析和計算過程； 結(jié)構(gòu)設(shè)計，、要求畫出總體結(jié)構(gòu)圖，關(guān)鍵零部件圖并對關(guān)鍵零部件進(jìn)行校核和驗算； 控制系統(tǒng)設(shè)計，畫出控制系統(tǒng)原理圖； 撰寫設(shè)計說明書（ 3040 左右頁）； 基本技術(shù)要求： 結(jié)構(gòu)尺寸：參考普通銑床 X52K 根據(jù)數(shù)控機(jī)床要求，由調(diào)研確定工作臺定位精度和重復(fù)定位精度、脈沖當(dāng)量等。選擇數(shù)控系統(tǒng)時主要是根據(jù)數(shù)控改造后機(jī)床要達(dá)到的各種精度、驅(qū)動電機(jī)的功率和用戶的要求。 研究目的： 1. 減少投資額、交貨期短同購置新機(jī)床相比，一般可以節(jié)省 60％～ 80％的費用，改造費用低。 ， 2 機(jī)械性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)受限； 所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅固的鑄造構(gòu)件，而不是那種焊接構(gòu)件， 改造后的機(jī)床性能高、質(zhì)量好，可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年。 4 可充分利用現(xiàn)有的條件 可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購入新設(shè)備時那樣需重新構(gòu)筑地基 5 可以采用最新的控制技術(shù) 可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度，及時地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì) 量和檔次，將舊機(jī)床改成當(dāng)今水平的機(jī)床。 現(xiàn)在，隨著社會和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的日趨精密復(fù)雜，且需頻繁改型。數(shù)控銑削是機(jī)械加工中最常用和最主要的數(shù)控加工方法之一，它除了能銑削普通銑床所能銑削的各種零件表面外，還能銑削普通銑床不能銑削的需要 2～ 5 坐標(biāo)聯(lián)動的各表面輪廓和立體輪廓。開環(huán)系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價低廉，但影響定位精度的機(jī)械傳動裝置的摩擦、慣量、間隙的存在，故精度和快速性較差。閉環(huán)系統(tǒng)：控制精度高、快速性好，但對機(jī)床的要求比較高，且造價較昂貴。開閉環(huán)系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便，在中小型性能要求較高的數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用較多，故本設(shè)計采用開環(huán)控制。首先要保證機(jī)床的定位精度，而脈沖當(dāng)量直接影響機(jī)床的定位精度。 計算機(jī)系統(tǒng) 根據(jù)機(jī)床要求，采用 8位微機(jī)。 4導(dǎo)軌的選擇。 5 滾珠絲杠支承軸承的設(shè)計計算?？梢赃m用絲桿長度，行程較長的情況。合各種方面的要求我的實施方案：主要是根據(jù)更高的速度。數(shù)控系統(tǒng)的選配，伺服電機(jī)的選擇。等一些細(xì)節(jié)方面。 10 4 答 辯 回答問題有理論依據(jù)，基本概念清楚。 成績類別 成績評定 Ⅰ指導(dǎo)教師評定成績 Ⅱ評閱人評定成績 Ⅲ答辯組評定成績 總評成績 Ⅰ 40%+Ⅱ 20%+Ⅲ 40% 評定等級 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。本人授權(quán)省級優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文評選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 數(shù)控機(jī)床設(shè)計是機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)中的一個重要的實踐環(huán)節(jié)，學(xué)生學(xué)完技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課，特別是 “ 數(shù)控技術(shù) ” 課程后應(yīng)用的，它是培養(yǎng) 我們 能力的重要步驟。另一方面，通過持續(xù)的研究，信息技術(shù)的深化應(yīng)用促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床的進(jìn)一步提升。為滿足這個復(fù)雜多變市場的需求，當(dāng)前機(jī)床正向高速切削、干切削和準(zhǔn)干切削方向發(fā)展，加工精度也在不 斷地提高。 2 1 概述 數(shù)控銑床工作臺（ X、 Y 軸）參數(shù)： 工作臺工作面積尺寸長寬為 1250mm 320mm。 最大進(jìn)給速度 X、 Y 軸分別為 。由 i=pbL??360?(公式 21)， θ b為步進(jìn)電機(jī)步距角 Lo 為滾珠絲杠導(dǎo)程、p?為系統(tǒng)脈沖當(dāng)量。同時采用斜鑲條消除導(dǎo)軌導(dǎo)向面得間隙，在背板上通過設(shè)計偏心輪結(jié)構(gòu)來消除導(dǎo)軌背面與背板的間隙，并在與工作臺導(dǎo)軌相接觸的斜鑲條接觸面上和背板接觸面上貼塑 ； （ 3）對滾珠絲杠螺母副采用預(yù)緊措施，并對滾珠絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸 ； （ 4）采用伺服電動機(jī)驅(qū)動 ； （ 5）采用膜片彈性聯(lián)軸器將伺服電動機(jī)與滾珠絲杠直連。（ W+fg+ Fv+Fc） = （ 2）按式（ 29a）計算在不切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力 F181。0（ W+ fg） =1000N 計算滾珠絲杠螺母副的軸向負(fù)載力 （ 1）按式（ 210a）計算最大軸向負(fù)載力 Famax Famax= F1+ F u181。 = 因為 Fa /Fr=，所以查表 225 得，徑向系數(shù) X=，軸向系數(shù) Y=，故 P=X Fr+ YFa= C=P(60 nmLh)1/3/100= （ 5）確定軸承的規(guī)格型號 因為滾珠絲杠螺母副擬采取預(yù)拉伸措施，所以選用 60176。角接觸球軸承兩件一組背對背安裝 ,組成滾珠絲杠的兩端固定支撐方式。 滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速 nc的校驗 根據(jù)圖 41 可得滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速的計算長度 L2=，已知彈性模量 E= 105MPa，材料密度ρ = 105N/mm3， 重力加速度 g= 103mm/s2，安全系系數(shù) k1=，由表 244得λ =。 查附錄 A表 A3得滾珠絲杠額定動載荷Ｃ ａ ＝ 46500N，運轉(zhuǎn)條件系數(shù) fw=，滾珠絲杠的軸向載荷 Fa=Famax =，滾珠絲杠螺母副轉(zhuǎn)速 n=nmax=1400r/min，故由式（ 237），式（ 238）得 L=【Ｃ ａ /Fafw】 3 106= 109r Lh=L/60n=44100h 一般來講，在設(shè)計數(shù)控機(jī)床時，應(yīng)保證滾珠絲杠螺母副的總時間壽命 Lh20210h，故滿足要求。0=1140N，由式（ 255）得 T181。 + Tf） =32Nm ○3按式（ 257a）計算快進(jìn)力矩 TKJ TKJ = T181。 6 機(jī)械傳動系統(tǒng)的動態(tài)分析 計算絲杠 工作臺縱向振動系統(tǒng)的最低固有頻率ω nc 已知滾珠絲杠螺母副的綜合拉壓剛度 Ko=Kmin= 106N/m，而滾珠絲杠螺母副和機(jī)床執(zhí)行部件的等效質(zhì)量 md=m+1/3 ms（其中， m、 ms分別是機(jī)床執(zhí)行部件的質(zhì)量（ kg）和滾珠絲杠螺母副的質(zhì)量（ kg）），則 m=400kg ms=π /4 42 103kg= md=m+ ms/3=（ 400+1/3 ） kg= 15 ω nc=（ Ko/ md） 1/2= 計算扭轉(zhuǎn)振動系統(tǒng)的最低固有頻率ω nt 折算到滾珠絲杠軸上的系統(tǒng)總當(dāng)量轉(zhuǎn)動慣量為 Js =Jr + J0= 已知絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度 ks =kφ =ω nt=（ ks / Js） =1740ad/s 由以上計算可知，杠 工作臺縱向振動系統(tǒng)的最低固有頻率ω nc =13754rad/s，扭轉(zhuǎn)振動系統(tǒng)的最低固有頻率ω nt=1740 rad/s，一般按ωn=600rad/s 的要求來設(shè)計機(jī)械傳動系統(tǒng)的剛度，故滿足要求。 （ 2）由扭矩變形量θ引起的軸向移動滯后量δ將影響工作臺的定位精度。 坐標(biāo)進(jìn)給：根據(jù)直線所在象限及偏差符號，決定沿 +X、 +Y、 X、 Y 的哪個方向進(jìn)給。終點計數(shù)判別可用兩個方向坐標(biāo)值來判斷，也可由一個方向的坐標(biāo)值來判斷。 （ 2） 若 0≥MF ，則向 +X 方向輸出一進(jìn)給脈沖，計算 新偏差 FM=FMYE，并修改動點坐標(biāo)為 X=X+1；若 0MF ,則向 =Y 方向輸出一進(jìn)給脈沖，計算新偏差 FM=FM+XE，并修改動點坐標(biāo)為 Y=Y+1。對 8 位機(jī)，一般可用 2 字節(jié)，而行程較大時則需用 3 字節(jié)或4 字節(jié)才能滿足長度和精度要求。D3D2 為 Y 向電機(jī)控制位。 MOV 2AH, 00H。 22 RET 結(jié) 論 在 三 年的大學(xué)生活里，我覺得大多數(shù)人對本專業(yè)的認(rèn)識還是不夠 ,在大二期末學(xué)院曾為我們組織了 兩 個星期的實習(xí)，但由于當(dāng)時所學(xué)知識涉及本專業(yè)知識不多，所看到的東西與本專業(yè)很難聯(lián)系起來 ,所以對本專業(yè)掌握并不是很理想 .。各專業(yè)課之間相關(guān)聯(lián)的知識也能很好的理解。因此，我總結(jié)出一個結(jié)論 “ 理論是指導(dǎo)實踐的基礎(chǔ)，只有不斷在實踐中總結(jié)驗，并對先前的理論進(jìn)行消化和創(chuàng)新，自己的水平會很快的提高 ” 23 參考文獻(xiàn) [1]范超毅，趙天嬋，吳斌方，張建剛 . 數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計 [M]. 華中科技大學(xué)出版社 . [2]王昭祥 . 機(jī)械制造基礎(chǔ) [M]. 機(jī)械工業(yè)出版社 . [3]楊建明 . 數(shù)控加工工藝與編程 [M]. 北京理工大 學(xué)出版社， 2021 年 4 月第 3次印刷 . [4]呂天玉 ， 宮波 .公差配合與測量技術(shù) [M]. 大連理工大學(xué)出版社， 2021 年 7月第 3次印刷 . [5]高波 . 機(jī)械制造基礎(chǔ) [M]. 大連理工大學(xué)出版社， 2021 年 8 月第 1次印刷 . 致 謝 24 非常感謝校領(lǐng)導(dǎo)和老師，給我們創(chuàng)造了一個學(xué)習(xí)的機(jī)會，讓我在畢業(yè)的最后一段時間里學(xué)到了很多知識 , 本次的設(shè)計是三年來學(xué)習(xí)過程中涵蓋面最廣的一次設(shè)計，它不僅體現(xiàn)了我們對設(shè)計思考，更重要的是對我們?nèi)陙硭鶎W(xué)知識應(yīng)用到了實踐，使我明白了在今后設(shè)計過程中的一般步 驟和方法，經(jīng)過這 段時間 的緊張的畢業(yè)設(shè)計 ,使我在理論和動手能力上都有了進(jìn)一步的提高。 簽 名： 年 月 日