【正文】 特別感謝我的，對(duì)我們學(xué)習(xí)悉心指導(dǎo)，嚴(yán)格要求、熱情鼓勵(lì)，為我們創(chuàng)造了很多鍛煉提高的機(jī)會(huì)。[11] 韓進(jìn)宏主編，《互換性與技術(shù)測(cè)量》，機(jī)械工業(yè)出版社。2. 由于采用了兩個(gè)無極變速組，主軸的變速范圍很寬，從100~3000r/min可實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，但是這使主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要采用電磁離合器進(jìn)行變速，一級(jí)變速齒輪采用軸承和傳動(dòng)軸相連，由于齒輪直徑較小，軸承不宜選擇，傳動(dòng)軸的直徑也就較小，使傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很復(fù)雜。A/D模塊接收整流濾波處理后的速度反饋信號(hào)。 由于8031內(nèi)部RAM只有128字節(jié)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足系統(tǒng)的要求，需擴(kuò)展片外的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 從上述特性可知，一塊8031的功能幾乎相當(dāng)于一塊Z80CPU、一塊RAM、一塊Z80CTC、兩塊Z80PIO和一塊Z80SIO所組成的微型機(jī)算計(jì)系統(tǒng)。I/O接口電路是系統(tǒng)與外界進(jìn)行信息交換的橋梁。鑲裝在導(dǎo)軌上所用的塑料，采用聚四氟乙烯軟帶。提高床身結(jié)構(gòu)的靜剛度，有剛度和質(zhì)量關(guān)系式K=(為系統(tǒng)無阻尼振動(dòng)時(shí)的固有頻率),有利于床身機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性,可提高床身的抗彎和抗扭剛度。鑄件因壁厚不均勻，導(dǎo)致在冷卻過程中產(chǎn)生鑄造應(yīng)力，所以鑄造后必須進(jìn)行時(shí)效處理。至于床身與運(yùn)動(dòng)部件相接觸的部位，即導(dǎo)軌處，要求有良好的耐磨性。為了滿足數(shù)控機(jī)床高速度、高精度、高生產(chǎn)率、高可靠性和高自動(dòng)化的要求，與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床應(yīng)有更高的靜、動(dòng)剛度，更好的抗振性。密封圈除了采用柔軟的毛氈之外，還可以采用耐油橡膠或尼龍材料。80~3001400滾珠絲杠副可用潤滑來提高耐磨性及傳動(dòng)效率。m ——折算到電動(dòng)機(jī)軸上的摩擦力矩，N滾珠絲桿副的軸向變形包括絲桿的拉壓變形、絲桿和螺母之間滾道的接觸變形、絲桿的扭轉(zhuǎn)變形引起的縱向變形以及螺母座的變形和滾珠絲桿軸承的軸向接觸變形。絲杠螺距為任選，根據(jù)優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)選為5mm，計(jì)算的i=1。摩擦力矩 式中 ——導(dǎo)軌摩擦力，N ——系統(tǒng)傳動(dòng)鏈總效率。絲桿軸承的軸向接觸形計(jì)算方法可參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。在進(jìn)行滾珠絲杠初選時(shí)，必須了解各種切削方式下軸向負(fù)載力、進(jìn)給速度大小以及各種轉(zhuǎn)速的時(shí)間占總時(shí)間的百分比，目的是計(jì)算當(dāng)量轉(zhuǎn)速與當(dāng)量載荷的大小。圖39 滾珠絲杠的支承結(jié)構(gòu)進(jìn)給傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)時(shí)，要滿足低摩擦、低慣量、高精度等要求，其傳動(dòng)精度主要取決于進(jìn)給絲杠的精度和導(dǎo)軌的精度，由于該教學(xué)型車床主要用于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)，加工精度要求不太高，因此選用開環(huán)控制系統(tǒng)。其承載能力小，軸向剛度低，僅適用于短絲杠，如用于數(shù)控機(jī)床的調(diào)整環(huán)節(jié)或升降臺(tái)式數(shù)控機(jī)床的垂直坐標(biāo)中。調(diào)整時(shí)，先取下內(nèi)齒圈，讓兩個(gè)螺母相對(duì)于套筒同方向都轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒，然后再插入內(nèi)齒圈，則兩個(gè)螺母便產(chǎn)生相對(duì)角位移，其軸向位移量。如圖36所示，調(diào)整墊片厚度使左右兩螺母不能相對(duì)旋轉(zhuǎn)，只產(chǎn)生軸向位移，即可消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力。其優(yōu)點(diǎn)是徑向尺寸緊湊，剛性好，因其返回滾道較短，摩擦損失小。圖32 滾珠絲杠螺母副工作原理圖 圖33 螺紋滾道法向截面形式 滾珠絲杠的螺紋滾道法向截面有單圓弧和雙圓弧兩種不同的形狀，如圖33所示(a)為單圓弧、b)為雙圓弧)。 如圖31c）所示，此結(jié)構(gòu)通常是電機(jī)軸與絲杠之間采用錐環(huán)無鍵聯(lián)接或高精度十字聯(lián)軸器聯(lián)接，從而使進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)具有較高的傳動(dòng)精度和傳動(dòng)剛度，并大大簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)。電機(jī)與絲杠間的聯(lián)接主要有三種形式，如圖31所示。這里所說的機(jī)械傳動(dòng)裝置是指將驅(qū)動(dòng)源的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)楣ぷ髋_(tái)直線運(yùn)動(dòng)的整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)鏈，包括減速裝置、轉(zhuǎn)動(dòng)變移動(dòng)的絲杠螺母副及導(dǎo)向元件等等。4傳動(dòng)軸軸承的密封及潤滑 滾動(dòng)軸承能用脂潤滑是它的突出優(yōu)點(diǎn)之一。：傳動(dòng)軸組件，包括傳動(dòng)軸、軸承、傳動(dòng)件和相應(yīng)的緊固件。1初選傳動(dòng)軸直徑：傳動(dòng)軸直徑越粗，剛度越高，但同時(shí)與之相配的軸承等零件的尺寸也越大。一次沖填可用到大修，不許補(bǔ)充，也不要加脂孔。通常，如軸承精度為P4級(jí)，經(jīng)使用磨損后跳動(dòng)精度降為P5級(jí)，這個(gè)軸承就認(rèn)為應(yīng)該更換了。多聯(lián)角接觸球軸承是根據(jù)預(yù)緊力組配的。5角接觸球軸承的間隙調(diào)整和預(yù)緊 主軸軸承的內(nèi)部間隙，必須能夠調(diào)整，多數(shù)軸承還應(yīng)在過盈狀態(tài)下工作，使?jié)L動(dòng)體和導(dǎo)軌之間有一定的預(yù)變形，這就是軸承的預(yù)緊。這種軸承即可承受徑向載荷，又可承受軸向載荷。如果發(fā)生共振的那階模態(tài)屬于主軸在彈性基礎(chǔ)上（軸承）的剛體振動(dòng)的第一階（平移）和第二階（搖擺）模態(tài)，則應(yīng)提高軸承的剛度。當(dāng)軸的剛度提高時(shí)，第一、二階模態(tài)的固有頻率也隨之提高，但第三階模態(tài)提高不多。3 主軸組件的動(dòng)態(tài)特性 平移，主軸作為一個(gè)剛體（實(shí)際上略有彎曲），在彈性支撐上作平移振動(dòng)，主軸各點(diǎn)的振動(dòng)方向一致。目前傳動(dòng)件位于后懸伸端的越來越多。3 主軸跨距及總長的確定：合理布置各個(gè)零件的配合。主軸孔徑越大，可通過的棒料直徑就越大，機(jī)床的使用范圍就越寬，同時(shí)主軸部件也越輕。 溫升 將引起熱變形使主軸伸長，軸承間隙的變化，降低了加工的精度；溫升也會(huì)降低潤滑劑的粘度，惡化潤滑條件。主軸組件是機(jī)床主要部件之一。確定各個(gè)齒輪的尺寸：選用直齒圓柱輪，取m=，則分度圓直徑： ，各個(gè)齒輪的齒頂高： ，各個(gè)齒輪的齒根高： 取齒寬系數(shù)，則各個(gè)齒輪的齒寬為： ：齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核計(jì)算：（參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》高等教育出版社）一級(jí)減速齒輪的校核：圓周速度 精度等級(jí) 選8級(jí)精度使用系數(shù) 動(dòng)載系數(shù) 齒間載荷分配系數(shù) ，先求 由此得 齒向載荷分配系數(shù) 載荷系數(shù) 彈性系數(shù) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 接觸最小安全系數(shù) 總工作時(shí)間 取應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ，估計(jì), 原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確。 取 。于是：切削功率式中 ——縱向切削力（N）； V——切削速度（m/min）； ——進(jìn)給力（N）； ——工件轉(zhuǎn)速（r/s）； f——進(jìn)給量（mm/r）?；讫X輪的移位大都采用液壓缸和撥叉或直接由液壓缸帶動(dòng)齒輪來實(shí)現(xiàn)。目前數(shù)控技術(shù)課程實(shí)訓(xùn)過程中普遍存在以下現(xiàn)實(shí)問題：系統(tǒng)開放性差、操作界面不太理想、教學(xué)設(shè)備成本高、實(shí)驗(yàn)耗材費(fèi)用高、操作危險(xiǎn)性大、學(xué)生獨(dú)立動(dòng)手機(jī)會(huì)少、教學(xué)效率低、教學(xué)質(zhì)量差等。數(shù)控設(shè)備廠采用超大規(guī)模集成電路并采用表面安裝工藝（SMT），實(shí)現(xiàn)了三維立體裝配，將整個(gè)CNC裝置做得很小，以適應(yīng)機(jī)械制造業(yè)機(jī)電一體化的要求。它是基于數(shù)字控制的，采用了數(shù)控技術(shù)，是一個(gè)裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床。關(guān)鍵詞：微型，數(shù)控車床，主傳動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)給系統(tǒng)，設(shè)計(jì) AbstractThe miniature numerically controlled lathe calls digital control (Numerical control , shorter form NC) a machine tool. That it has been digital controlbased , has adopt the numerical control technology, is that a dress has controlling the systematic machine tool by program. It is from the lead plane , CNC , driving device, numerical control machine tool auxiliary device , what programming machine and their his some subsidiary equipment is posed of. Design designing that the mechanical drive including a machine tool betokens motion system this time, including the module of the gear, the principal axis calculate and rigidity revise, the principal axis subassembly design and choose, the transmission shaft calculate and rigidity revise, the transmission shaft subassembly design and choose. longitudinal mechanical drive feeds systematic motion design. latitudinal mechanical drive feeds systematic motion design. The type of frequency conversion timing electromotor choose and the type of walking electromotor choose, and the type of knife rest choose. This paper is more pehensive introduction and summingup for the whole design work.Key words: miniature,numerically controlled lathe mechanical,drive system betokens systematic, feed drive system, design. 49 目 錄目 錄第一章 引 言 1 課題的背景 1 課題的目的和意義 1 第二章 微型數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 主要設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)與參數(shù) 3 3 確定合適的切削參數(shù) 4 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 5 6 12 第三章 縱向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 24 24 25 29 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算和選型 31 第四章 橫向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 34 34 36 37 38 第五章 床身與導(dǎo)軌 39 床身設(shè)計(jì) 39 40 第六章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 42 確定硬件電路的總體方案 42 主控制器CPU的選擇 42 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) 42 主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 43 越界報(bào)警 43 結(jié) 論 44 參考文獻(xiàn) 45 致 謝 46 第一章 引言第一章 引 言 課題的背景當(dāng)今世界電子技術(shù)迅速發(fā)展，微處理器、微型計(jì)算機(jī)在各技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，對(duì)各領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。東西方制造業(yè)的差距更多的在于職教基礎(chǔ)的差距，實(shí)踐動(dòng)手能力的差距，我國數(shù)控學(xué)員儲(chǔ)備60萬人，而全國數(shù)控人才每年缺口15萬人，高級(jí)數(shù)控技工年薪高達(dá)10萬，那種20人/臺(tái)的教學(xué)實(shí)效性與成材率不匹配的矛盾日益突出。：目前，主傳動(dòng)系統(tǒng)大致可分為以下大類。 確定合適的切削參數(shù)：本機(jī)床加工的工件為代木、石臘，鋁等材料，查《金屬切削原理》（陳日曜主編）表115，選擇機(jī)床背吃刀量=1mm；進(jìn)給量f=；切削速度v=250m/min。cm5RK100GUAF1001ph10050410003000表21額定功率100w中大交流變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)參數(shù) 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算：主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速： 。轉(zhuǎn)速圖如圖22所示：圖22 主傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)