【正文】 機床布局 JCS018 型立式加工中心是北京機床研究所研制的一種具有自動換刀裝置的數(shù)控立式鏜銑床。 JCS018 立式加工中心主要部件及主要運動是（參見主要構(gòu)成如圖所示）：床身立柱 15 為該機床的基礎(chǔ)部件，交流變頻調(diào)速電動機將運動經(jīng)主軸箱 5 內(nèi)的傳動件傳給主軸，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)主運動。 光電編碼器的選擇 本設(shè)計中測量方式采用器件為 光電編碼器， 它 是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。 m 按最不利的情況?。ㄆ渲?F=Fm），則 △ L0=EApF +c22 GJTpπ=*102? μ m 則絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導(dǎo)程誤差為 △ L=l*△ L0/p=**102? /（ 6*103? ）μ m= m 通常要求絲杠的導(dǎo)程誤差 △ L 應(yīng)小于其 傳動精度的 1/2，即 △ L＜ 21 ? =21 *==15μ m 所以，該絲杠的導(dǎo)程誤差 △ L 滿足上式，其剛度可滿足使用要求。 r/min＜ 7*104 mm178。Ia 為絲杠危險截面的軸慣性矩（ m4 ）；μ為長度系數(shù)，見上表。 (5) 如上圖所示為數(shù)控臥式銑鏜床主軸箱進(jìn)給絲杠的制動裝置示意圖。在圖 b所示結(jié)構(gòu)中，墊片厚度比 b 減薄 ，靠螺釘擰緊左、右兩螺母來預(yù)緊。的角接觸軸承來支承。在數(shù)控機床的進(jìn)給系統(tǒng)中普遍采用滾珠絲杠副，滾珠絲杠副的優(yōu)點是摩擦系數(shù)小，傳動精度高，傳動效率高達(dá) 85%~98%，是普通滑動絲杠副的 2— 4 倍 ,具有可逆性，不僅可以將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，也可將直線運動變成旋轉(zhuǎn)運動；施加預(yù)緊力后，可消除軸向間隙，反向時無空行程；成本高，價格昂貴；不能自鎖，垂直安裝時需要有制動裝置。速度大于 60m/min 2~ 當(dāng)滑座運動速度低于 15m/min 時，若工作溫度在 100 錯誤 !未找到引用源。 為接觸系數(shù)，按表 217 選?。?錯誤 !未找到引用源。 ； 錯誤 !未找到引用源。其值可按下式計算： Ca=* *ls301 *Z32 式中， 錯誤 !未找到引用源。 2） 滾動直線導(dǎo)軌的分類 ○ 1 按滾動體的形狀分 有鋼珠式和滾柱式兩種，滾柱式由于為線接觸，故其有較高的承載能力，但摩擦力也較高，同時加工裝配也相對復(fù)雜。 xxxx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 19 圖 32 貼塑導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu) a)矩形導(dǎo)軌 b)燕尾導(dǎo)軌 c)圓柱導(dǎo)軌 （ 2） 滾動導(dǎo)軌 1)滾珠導(dǎo)軌 這種導(dǎo)軌的承載能力小，剛度低。 導(dǎo)軌受力變形會影響部件之間的導(dǎo)向精度和相對位置，故要求導(dǎo)軌應(yīng)有足夠的剛度。目前 ，數(shù)控機床上的導(dǎo)軌形式主要有滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌和液體靜壓導(dǎo)軌等。 ○ 3 電刷與換向片。前兩種電機具有線性的機械特性，有良好的起、制動特性與調(diào)速特性，適用于伺服驅(qū)動。使用 PC 時，上述大部分輸入，輸出信號都由PC 與機床側(cè)聯(lián)系。 （ 3） CNCD 的輸出信號的鎖存： CNC 輸出的下述信號：到機床的接口信號（開關(guān)信號）、 S 功能代碼、 M 功能代碼，豆油鎖存器鎖存。 其他部分 （ 1）地址譯碼器：各芯片的選址信號，由地址總線 AB00AB19 經(jīng)譯碼器譯碼后得到。 8D 鎖存器的輸出門為三態(tài)驅(qū)動器，由信號 OE 控制器輸出狀態(tài)，在系統(tǒng)中該端總接地。 方式 0—— 基本輸入輸出方式；方式 1—— 選通輸入 /出方式；方式 2—— 雙向選通輸入 /輸出方式； PA0～ PA7:端口 A 輸入輸出線，一個 8 位的 數(shù)據(jù)輸出 鎖存器 /緩沖器， 一個 8 位的數(shù)據(jù)輸入 鎖存器 。 這4 個 端口地址 由最低 2 位 地址碼 A1 和 A0 來選擇。在門控信號有效時，每輸 入 1 個計數(shù)脈沖，通道作 1 次計數(shù)操作。各種工作方式的設(shè)定是在初始化 時通過 軟件 進(jìn)行的。 CPU 通過它實現(xiàn)對存儲器和 I/O設(shè)備的訪問。 8284 在 8086CPU 內(nèi)部沒有有時時鐘發(fā)生器，當(dāng)組成微型機系統(tǒng)時，所需的時鐘信號由外部時鐘發(fā)生器提供。用于控制雙向驅(qū)動器的數(shù)據(jù)傳輸方向。 A16A19：地址總線的最高四位。 芯片功能 各芯片功能介紹如下： xxxx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 9 8086 （ 1） 8086 功能 CPU的任務(wù)是從 ROM 或 RAM 中讀取指令，分析指令含義及類別，然后執(zhí)行。這樣， DAM 控制提高了 CPU的吞吐量，解決了快速 CPU與慢速外圍設(shè)備之間的矛盾。 xxxx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 8 圖 21 中斷優(yōu)先級示意圖 DMA 控制器用于控制 CPU 與磁泡存儲器、串行輸入 /輸出接口之間的數(shù)據(jù)傳送。 （ 3）輔助功能為 2 位數(shù)（ M2），主軸功能為 2 位數(shù)或 4 位數(shù)，刀具功能為 2 位數(shù)或 4 位數(shù)。系統(tǒng)有地址總線（ A0~A19 共 20 位）和數(shù)據(jù)總線（ D0~D15）兩條總線，地址總線中有 16 條和數(shù)據(jù)總線共用，各芯片都掛在這兩條總線上，以便和 CPU交換信息。主要輸往美國、拉美、東南亞、香港等國家和地區(qū)。 (4)外觀：可參照通用機械相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)檢驗，但加工中心由于其單臺價格昂貴，外觀要求也高于一般機床。加工中心檢驗時還須參照 JB267082《 金屬 切削機床精度檢驗通則》和 GB906188《金屬切削機床通用技術(shù)條件》等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。包括潤滑、冷卻、排屑、防護(hù)、液壓和隨機檢測系統(tǒng)等部分。它由刀庫、機械手和驅(qū)動機構(gòu)等部件組成。單臺加工中心的數(shù)控部分是由 CNC 裝置、可編程控制器、伺服驅(qū)動裝置以及電機等部分組成。 （ 1）基礎(chǔ)部件。在車削中心增設(shè)的自驅(qū)動力刀具傳動裝置中，傳動 原理一般如下：傳動箱裝在轉(zhuǎn)塔刀架體的上方。信息載體是磁盤時，可用驅(qū)動器輸入。 加工中心 分類 加工中心通常以主軸與工作臺相對位置分類，分 為臥式、立式和萬能加工中心。 關(guān)鍵詞： 加工中心 控制系統(tǒng) 滾珠絲杠 直線滾動導(dǎo)軌 xxxx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 III Title： JCS018 type vertical CNC milling machining centers appearance， On XY table assembly and The BF6 control system design Abstract Machining centers are highly mechanical and electrical integration products,It is a bination of CNC milling, CNC boring machine, CNC drilling machine and other machine functions and focus on a single device,and it is the CNC machine that add an automatic tool changer and tool is the best bination of efficient, highspeed, automated technology and CNC technology, and the perfect unity of performance and economy . The task is to design JCS018 type vertical CNC milling machining centers appearance， On XY table assembly and The BF6 control system .The design of each part of the accurate calculation and collect the related data, each of the CAD map of pleted and after several design of the JCS018 machining center layout did understand,I have learnt the function of each chip in BF6 design is difficult on XY table,I made a detailed calculation of the ball screw and linear rolling to the given data,I calculate the load,and then e to the selected part of the model,thus plete the overall design step by step. Keywords: Machining center Control Systems Ball screw Linear rolling guide xxxx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 1 JCS018 型立式加工中心概述 加工中心是綜合了數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控鉆床等機床的功能并集中在一臺設(shè)備上，且增設(shè)了自動換刀裝置和刀庫的數(shù)控機床 ， 是 高效、高速、自動化技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的最佳組合 ,是高性能與經(jīng) 濟(jì)性的完美統(tǒng)一 。 加工中心是高度機電一體化的產(chǎn)品， 它可在一次安裝工件后，由數(shù)控系統(tǒng)控制機床按不同工序自動選擇和更換刀具，自動改變主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對工件的運動軌跡及其他輔助功能，依次完成平 面、孔系等多面和多工序的加工， 因而大大減少了工件裝夾時間 、 測量和機床調(diào)整等輔助工序時間，使機床的切削時間達(dá)到機床開動時間的80%左右 (普通機床僅為 15～ 20%)， 同時也減少了工序之間的工件周轉(zhuǎn)、搬運和存放時間，縮短了生產(chǎn)周期，對加工形狀比較復(fù)雜，精度要求較高，品種更換頻繁的零件具有良好的經(jīng)濟(jì)效果。 xxxx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 2 (1) 臥式加工中心：是指主軸軸線與工作臺平行設(shè)置的加工中心，主要適用于加工箱體類零件。以上是最常用的程序輸入方法。變速電機經(jīng)錐齒輪副和同步齒形帶，將動力傳至位于轉(zhuǎn)塔回轉(zhuǎn)中心的空心軸。它由床身、立柱和工作臺等大件組成，是加工中心的基礎(chǔ)部件。它們是加工中心執(zhí)行順序控制動作和完成加工過程中的控制中心。刀庫是存放加工過程中所使用的全部刀具的裝置。輔助系統(tǒng)雖然不直接參加切削運動，但對加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起著保障作用，因此，也是加工中心不可缺少的部分。 加工中心按其精度等級可分為普通級和精密級。 加工中心多采用木箱包裝，各木箱生產(chǎn)廠家在制造木箱時，依據(jù) GB728498《框架木箱》， GB/T1338492《機電產(chǎn)品包裝通用技術(shù)條件》及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。外貿(mào)經(jīng)營部門和生產(chǎn)單位必須按照商檢法及頒發(fā)的有關(guān)規(guī)定嚴(yán)格掌握。 BF6 系統(tǒng)的特點及功能 BF6 系統(tǒng)（簡稱 6 系統(tǒng)）是具備一般功能和部分高級功能的中級型 CNC 系統(tǒng)。 xxxx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 7 BF6 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) BF6 的結(jié)構(gòu)包括眾多芯片，其中 CPU 是 8086 芯片 ,主時鐘頻率為 5MHz。 CPU 在系統(tǒng)總線上傳輸一個字節(jié)或一個字所需的周期稱為總線周期， CPU執(zhí)行一條指令要求一個以上總線周期。 磁泡存儲器用于存儲系統(tǒng)參量和零件加工程序，它的存儲數(shù)據(jù)是以柱形磁疇（磁泡）的形式存儲在磁性物質(zhì)的薄膜上。8086 的內(nèi)部邏輯分為兩大部分，指令的執(zhí)行單元與總線的接口單元（ BIU）。 BHE：數(shù)據(jù)總線的高位字節(jié)使能（輸出）。 DEN:數(shù)據(jù)信號的有效（輸出）。 8284 是專門為 8086 設(shè)計的時鐘發(fā)生器 /驅(qū)動器。 圖 23 8259A 芯片 8259A 中斷控制器是一個集成電路芯片，它將中斷接口與優(yōu)先級判斷等功能匯集于身，常用于微型機系統(tǒng)．其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如上圖 23 所示。 在總線控xxxx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 12 制器的控制下， 8259A 芯片可以處于 編程 狀態(tài)和操作狀態(tài)， 編程狀態(tài)是 CPU使用 IN 或 OUT 指令對 8259A 芯片進(jìn)行初始化編程的狀態(tài)。當(dāng)計數(shù)脈沖是已知周期的 時鐘信號 時，計數(shù)就成為定時。如表所示。 工作于三種方式中的任何一種； PB0～ PB7:端口 B 輸入輸出線，一個 8 位的 I/O 鎖存器 ， 一個 8 位的輸入輸出緩沖器。 （ 2）數(shù)據(jù)總線的緩沖 BF6 系統(tǒng)中采用兩片 8 位雙向驅(qū)動器 74LS640 作為數(shù)據(jù)總線的緩沖。 BF6 系統(tǒng)中的譯碼器件有兩種，一種是雙二線一四譯碼器 74LS155，另外一種是三線一八線譯碼器 74LS138。鎖存器元件 為 8 位可尋址鎖存器 74L