【正文】 S244 為 3 態(tài) 8 位緩沖器，一般用作總線驅(qū)動器。 xxxx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 16 3 XY 向工作臺裝配設(shè)計 設(shè)計參數(shù) 設(shè)計一套供立式數(shù)控銑床使用的 XY 數(shù)控工作臺，主要參數(shù)如下： 立銑刀最大直徑的 d=15mm，立銑刀齒數(shù) Z=3，最大銑削寬度 ca =15mm 最大背吃刀量 pa =8mm，加工材料為碳素鋼或有色金屬。這里我選用的電機，是在永磁式電機的基礎(chǔ)上，為數(shù)控機床開發(fā)的力矩電機，它廣泛用于閉環(huán) (包括半閉環(huán)）伺服驅(qū)動系統(tǒng)。為使所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩保持恒定方向，轉(zhuǎn)子能沿固定方向均勻地連續(xù)旋轉(zhuǎn)，電刷與外施直流電源相接，換向片與電樞導(dǎo)體相接。 (1)導(dǎo)向精度高 導(dǎo)向精度主要是指動導(dǎo)軌沿支承導(dǎo)軌運動的直線度或圓度 及 機床的運動部件沿導(dǎo)軌移動時的直線性和其有關(guān)基準(zhǔn)面之間的相互位置的準(zhǔn)確性。 (4)低速運動平穩(wěn)性 低速運動時，作為運動部件的動導(dǎo)軌易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象低速運動的平穩(wěn)性與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)和潤滑，動、靜摩擦系數(shù)的差值，以及導(dǎo)軌的剛度等有關(guān)。 2)滾 珠 導(dǎo)軌 這種導(dǎo)軌的承載能力和剛度都比滾珠導(dǎo)軌大，適用于載荷較大的數(shù)控機床。目前使用較多的是鋼珠式。 為鋼球直徑（ mm）； 錯誤 !未找到引用源。 為傾斜角，常取 錯誤 !未找到引用xxxx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 22 源。 為額定動載荷（ N）；額定工作時間 壽命 錯誤 !未找到引用源。 以下，導(dǎo)軌滾道硬度為 60HRC,無明顯沖擊和振動，并且按每根導(dǎo)軌上的滑座配置數(shù)為xxxx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 24 2，則 錯誤 !未找到引用源。 下 圖為滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)示意圖。滾珠絲杠常用的支承方式見下圖。滾珠絲杠的預(yù)加載荷一般應(yīng)不低于絲杠最大軸向載荷的 1/3。當(dāng)機床工作時，電磁鐵線圈 4通電吸住壓簧 3，打開摩擦離合器 5。 依題意， Ia= 4164dπ=*（ ） 4 /64=*107 m4 取μ =2/3,則 Fcr=*105 N 安全系數(shù) S= mcrFF = 101035* * =， 「 S」 =3~4 S＞ 「 S」 ，所以絲杠安全，不會失穩(wěn) 2)高速長絲杠工作時可能發(fā)生共振，因此需要驗算其不會發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速 — 臨界轉(zhuǎn)速 ncr 。 r/min 所以該絲杠副工作穩(wěn)定。 （ 6） 效率驗算 滾珠絲杠副的傳動效率 η 為 η =)tan(tan ????=)118112tan( 112tan ??? ?= Η 要求在 90%~95%之間，所以該絲杠副合格。這是目前應(yīng)用最多的傳感器， 光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。 3 個寬調(diào)速直流伺服電動機 1 13 分別經(jīng)滾珠絲杠螺母副將運動傳給工作臺 滑座 3，實現(xiàn) X、 Y 坐標(biāo)的進給運動，傳給主軸箱 5 使其沿立柱導(dǎo)軌作 Z 坐標(biāo)的進給運動。在工件的一次裝夾中，機床可連續(xù)自動地對上平面進行銑削和對垂直孔進行鉆、擴、鉸、鏜、锪、攻絲等多種加工。 ○4具有自動排屑、自動潤滑和自動報警的系統(tǒng)等。該機床適用于小型板件、盤件、殼體件、模具和箱體件等復(fù)雜零件的多品種、小批量加工。 綜上幾點，選用電磁離合器。 m=178。 r/min=5*103 mm178。 38′ 滾珠直徑 d0= 由 《機電一體化設(shè)計基礎(chǔ)》 P17 中尺寸計算公式 計算得 軌道半徑 R==*= 偏心距 e=（ R20d ） =*（ ） mm=*102? mm 絲杠內(nèi)徑 d1=D0+2e2R=（ 50+2**102? 2*） mm= ○ 4 穩(wěn)定性驗算 1）由于一端軸向固定的長絲杠在工作時可能會發(fā)生失穩(wěn)，所以在設(shè)計時應(yīng)驗算其安全系數(shù) S，其值應(yīng)大于絲杠副傳動結(jié)構(gòu)允許安裝系數(shù) 「 S」 ,見下表 表 310 穩(wěn)定性系數(shù) 有關(guān)系數(shù) 支撐方 式 一端固定一端自由（ FO） 一端固定一端游動（ FS） 兩端固定 「 S」 3~4 ~ —— μ 2 2/3 —— fc xxxx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 32 絲杠不會發(fā)生失穩(wěn)的最大載荷稱為臨界載荷 Fcr（ N）按下式計算： Fcr= ）（ μπ l 22 aEI 式中， E為絲杠材料的彈性模量，對于鋼， E=206GPa； l為絲杠工作長度（ m） 。 2— 螺母 3— 平鍵 4— 調(diào)整螺母 5— 鎖緊螺母 圖 310 螺紋調(diào)整間隙法 xxxx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 29 (3)本 設(shè)計中，我采用了電磁離合器作為滾珠絲杠的制動裝置，其結(jié)構(gòu)和原理如下 1步進電動機 2齒輪 3壓簧 4電磁鐵線圈 5摩擦離合器 6滾珠絲杠 7主軸箱 圖 311 制動裝置示意 圖 (4) 由于滾珠絲杠副的傳動效率高，但無自鎖能力，故需要安排制動裝置以滿 足其傳動要求，特別是其處于垂直傳動時，意義更為明顯。在圖 36a所示結(jié)構(gòu)中，墊片厚度比零間隙時兩螺母端面間的距離 b 加厚 ，使左、右螺母向兩邊撐開進行預(yù)緊。滾珠絲杠的軸向負(fù)載不大時，也可用接觸角為 60176。為了提高進給系統(tǒng)的靈敏度、定位精度和低速運動穩(wěn)定性，必須設(shè)法減小有關(guān)傳動副的摩擦并減小靜、動摩擦系數(shù)的差值。速度小于 60m/min ~2 有外部沖擊或振動的高速運動場合。 為溫度系數(shù)，按表 216 選??； 錯誤 !未找到引用源。 為接觸角，常取 錯誤 !未找到引用源。 導(dǎo)軌條 循環(huán)滾柱滑座 抗振阻尼滑座 循環(huán)滾柱滑座 導(dǎo)軌條 圖 34 直線滾動導(dǎo)軌副的外形圖 滾動直線導(dǎo)軌的 設(shè)計 計算 1） 額定動載荷 Ca額定動載荷是指滾動直線導(dǎo)軌的額定長度壽命 Ts=50km時，作用在滑座上大小和方向均不變化的載荷。 ○ 5 具有結(jié)構(gòu)自調(diào)整能力 裝配調(diào)整容易，因此降低了對配件加工精度要求。 2)以環(huán)氧樹脂為基體，加入 MoS膠體石墨、 TiO2 等制成的抗磨涂 層材料。為減輕和平衡外力的影響，可采用加大導(dǎo)軌尺寸或添加輔助導(dǎo)軌的的方法提高剛度。xxxx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 18 運動導(dǎo)軌相對于支承導(dǎo)軌的運動，通常是直線運動或回轉(zhuǎn)運動。轉(zhuǎn)子由矽鋼片疊成，表面嵌有線圈，通以直流電時，在定子磁場作用下產(chǎn)生帶動負(fù)載旋轉(zhuǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩。 最大鉆孔直徑 d=100mm，最大攻絲直徑 M24，銑削能力 100cm3 /min 主軸電機 機械部件的選擇 直流伺服電動機的選用 直流電動機有永磁式、它激式、串激式與并激式幾種。 BF6系統(tǒng)采用的是 FANUC 的 PCD。這種存儲器用于存儲機床參數(shù)的系統(tǒng)設(shè)定參數(shù)。若有鍵按下，就可測知其矩陣代碼值，然后經(jīng)軟件查找即可知道字符的 ASCII 碼。 地址總線的鎖存 xxxx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 15 由 8086 輸出的 16 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用線和另外四條地址總線由三片 8D鎖存器鎖存后，輸出 20 位地址總線 AB00AB19。 xxxx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 14 圖 23 I/O 接口芯片 8255 具有 3 個相互獨立的輸入 /輸出通道端口，用 +5V單電源供電，能在以下三種方式下工作。 8253 內(nèi)部有 3 個獨立的通道，加上控制字 寄存器 ，構(gòu)成 8253 芯片的 4 個端口， CPU可對 3 個通道進行讀 /寫操作 3 對控制字寄存器進行寫操作。 8253 表 8253 端口選擇 8253 具有 3 個獨立的計數(shù)通道，采用減 1 計數(shù)方 式。 8259A 有多種工作方式，能用于各種系統(tǒng)。也就是說，與 CPU8086 的總線周期有關(guān)的總線控制信號，是由 8288 產(chǎn)生的。也就是說最大工作模式時微處理器是由 8086 和 8288 組成的。 DT/R:數(shù)據(jù)的發(fā)送 /接收控制（輸出）。 （ 2）芯片的輸入輸出信號： AD00AD15:地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用線（雙向三態(tài)）。 BF6 的位置控制采用 8739 芯片，與 BF3 相同。 CPU 的地址總線和 DMA 控制器的 DMA 地址發(fā)生器產(chǎn)生的 DMA 地址總線，經(jīng)過多路選擇開關(guān)，產(chǎn)生 RAM 地址。 BF6 系統(tǒng)的中斷請求及優(yōu)先級排列如下： 8 級（ IR0） 串行輸入 /輸出傳輸錯誤 7 級（ IR1） 紙帶讀數(shù)機同步孔請求中斷 6 級（ IR2） 選擇部件請求中斷 5 級（ IR3） 2m定時器中斷 4 級（ IR4） 8m定時器中斷 3 級（ IR5） 磁泡存儲器請求中斷 2 級（ IR6） 控制軟件中斷 I 1 級（ IR7） 控制軟件中斷 II 在上述中斷請求中， 8 級為最高級中斷請求， 1 級為最低級中斷請求。 （ 2）聯(lián)動軸數(shù)： 6M 可以進行三軸中的兩軸聯(lián)動， 6T 能進行 X 和 Z 兩軸聯(lián)動，6M 增加選用功能后可以進行 X， Y， Z 三軸聯(lián)動，能進行直線、圓弧、螺旋線等插補。 BF6 系統(tǒng)是功能比較簡單的標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)，該機采用 16 位微 處理芯片 808磁泡存儲器、直流伺服電機拖動、編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器反饋的閉環(huán) CNC 系統(tǒng)。目前生產(chǎn)加工中心的國內(nèi)廠家主要有：青海 第一機床廠 、大河機床 廠、 北京第一機床廠 、常州機床廠、南通機床廠、 天津第一機床總廠 、北京機床 研究 所等。主要有鏜孔精度、平行孔孔距精度、調(diào)頭鏜孔同軸度、銑削四周面精度、圓弧插補銑 削精度等。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了加工中心的幾何精度和工作精度的要求及檢驗方法。 （ 6）輔助系統(tǒng)。 （ 5）自動換刀裝置。 （ 3）數(shù)控系統(tǒng)。 加工中心組成部件 盡管加工中心有各種不同的總體布局形式，外 型結(jié)構(gòu)各異，但從總體上來看，大體上由以下幾部分構(gòu)成。 車削中心除了能加工各種回轉(zhuǎn)表面外，還可以鉆徑向孔、攻螺紋、銑鍵槽、銑油槽和銑扁等。信息載體為穿帶孔時，輸入裝置為光電閱讀機；磁帶輸入裝置可用磁帶錄音機。隨機換刀由數(shù)控系統(tǒng)管理，刀具和刀座上不設(shè)固定編號，換刀由機械手執(zhí)行，結(jié)構(gòu)簡單、可靠。 外型設(shè)計中對 JCS018 加工中心布局設(shè)計做了了解，學(xué)習(xí)了 BF6 系統(tǒng)中各個芯片的功能， 最難設(shè) 計 的是 XY 向工作臺，其中對滾珠絲杠、直線滾動導(dǎo)軌做了詳細(xì)的計算， 根據(jù)給定的數(shù)據(jù) ，計算載荷，進而得出所選擇部件的型號，從而一步步完成總體的設(shè)計。 JCS018 型立式加工中心的特點 （ 1）可進行強力切削。 (2) 立式加工中心：是指主軸軸線與工作臺垂直設(shè)置的加工中心，主要適用于加工板類、盤類、模具及小型殼體類復(fù)雜零件。另一種方法是利用計算機和加工中心直接通信，實現(xiàn)零件程序的輸入和輸出。軸左端的中央錐齒輪再經(jīng)自驅(qū)刀具附件傳動刀具。他們可以是鑄鐵，也可以是焊接鋼結(jié)構(gòu)件，均要承受加工中心的靜載荷以及在加工時的切削負(fù)荷，故必須是剛度很高的部件，亦是加工中心質(zhì)量和體積最大的部件。 CNC 系統(tǒng)一般由中央處理器、存儲器和輸入、輸出接口組成；中央處理器又由存儲器、運算器、控制器和總線組成。刀庫有盤式、鼓式和鏈?zhǔn)降榷喾N形式，容xxxx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 4 量從幾把到幾百把。 （ 7）自動托盤更換系統(tǒng)。檢驗項目一般在 30 項以上，其細(xì)目及檢驗條件、方法在標(biāo)準(zhǔn)中均有明確規(guī)定。上述標(biāo)準(zhǔn)對包裝箱的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、含 水 率等項目做了具體規(guī)定。加工中心屬金屬切削機床分支已實施出口產(chǎn)品質(zhì)量許可制度，未取得許可證的產(chǎn)品不準(zhǔn)出口。其特點主要有： 可靠性高 ,適用于高精度、高效率加工。 8086包含 8 位和 16 位兩種運算，數(shù)據(jù)總線為 16 位，地址總 線為 20 位，存儲器可尋址 1MB， I/O 地址空間為 64KB。然而，實際上 CPU 并沒有完全用滿總線周期 ，通常只用總線周期的 50%~80%。在 英寸厚的磁膜上，在偏移磁場的作用下，會形成直徑為 英寸的磁疇。這兩部分并行工作。 VCC:電源端， +5V。 ALE:地址信號的有效（輸出），允許鎖存。在8284 中，不僅有時鐘信號發(fā)生器，還有復(fù)位信號 RESET 和 準(zhǔn)備好信號 READY產(chǎn)生電路，這些電路分別向 8086 系