【正文】 徑向力、彎矩會使?jié)L珠絲杠副產(chǎn)生附加表面接觸應(yīng)力等不良載荷，從而可能造成絲杠的永久性損壞。加工螺紋時，與車床主軸相連的光電脈沖發(fā)生器會發(fā)出螺紋加工信號和零位螺紋信號，通過設(shè)置不同的時間常數(shù)，可以改變主軸每轉(zhuǎn)時的縱向進(jìn)給量，從而加工出不同螺距的螺紋，零位螺紋信號送入8155⑴的PB6，用來防止多次走刀時螺紋亂扣。8155⑵的PC0~PC5作為顯示器位選信號，~，8155⑵的PB0~PB3是鍵盤掃描輸入。 設(shè)計說明⒈ CPU采用8031芯片，由于片內(nèi)無程序存儲器，數(shù)據(jù)存儲器也只有128字節(jié)，因此，擴(kuò)展外部程序存儲器2764兩片（16KB），數(shù)據(jù)存儲器6264（8KB）一片。 平鍵的選用傳動軸的平鍵選用：普通平鍵（A型）鍵560 GB109679 根據(jù)靜聯(lián)接、鍛鋼齒輪、有輕微沖擊載荷而取此鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力[σp]=100MPa 。m16000Hz3000Hz 所選用步進(jìn)電機(jī)的簡圖如圖41所示：圖41 130BF001型步進(jìn)電機(jī)簡圖第五章 減速器箱的設(shè)計 減速器箱體的設(shè)計一般機(jī)床數(shù)控改造后，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的脈沖當(dāng)量是一個不可改變的值，為了實現(xiàn)多脈沖當(dāng)量的任意選擇，我們可在步進(jìn)電機(jī)與滾珠絲杠間加一個減速機(jī)構(gòu)，下面即是對減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計過程。m從上面計算可以看出，快速空載起動力矩Mqd最大，因此以此項作為初選步電機(jī)的依據(jù)。cm）：Mqd=Mamax+Mf+Mo= ++= Mf為摩擦力矩： （411） 式中：f’為導(dǎo)軌摩擦系數(shù)； Fz為垂直方向的切削力（N）； G為運動部件的總重量（N）； Lo為滾珠絲杠導(dǎo)程（cm）； i為齒輪降速比，； η為傳動鏈總效率，～。cm2G=600N計算總的轉(zhuǎn)動慣量J∑：= kgcm2）； JJJJ4為齒輪zzzz4的轉(zhuǎn)動慣量（kg ⒊ 轉(zhuǎn)動慣量 鋼材圓柱體轉(zhuǎn)動慣量（kg=0176。在當(dāng)量動載荷作用下，軸承壽命與實際聯(lián)合載荷下軸承的壽命相同。軸承的基本額定壽命是指90%可靠度，常用材料和加工質(zhì)量，常規(guī)運轉(zhuǎn)條件下的壽命，以符號L(r)或Lh(h)表示。 齒輪傳動比計算： 橫向進(jìn)給齒輪箱傳動比計算已確定橫向進(jìn)給脈沖當(dāng)量δp= mm/脈沖（半徑值），滾珠絲杠導(dǎo)程Lo=8mm，176。49180。其中：vs為最大切削力條件下的進(jìn)給速度（m/min），可取最高進(jìn)給速度的1/2~1/3；Lo為絲杠的基本導(dǎo)程，查資料得Lo=8mm；fm為運轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)，因為此時是有沖擊振動，所以取fm=。6) 同步性好 用幾套相同的滾珠絲杠副同時驅(qū)動相同的部件和裝置時，由于反應(yīng)靈敏，無阻滯，無滑移，其啟動的同時性，運行中的速度和位移等，都具有準(zhǔn)確的一致性，這就是所謂同步性好。所以滾珠絲杠副運動平穩(wěn)，啟動時無顫動，低速時無爬行。 確定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量是指一個進(jìn)給脈沖使機(jī)床執(zhí)行部件產(chǎn)生的進(jìn)給量,它是衡量數(shù)控機(jī)床加工精度的一個基本參數(shù)。 溜板箱部分采用數(shù)控系統(tǒng)控制。⒈ 在傳動裝置的布局上采用減速齒輪箱來提高傳動扭矩和傳動精度（ mm/脈沖）。起動加速時間30ms脈沖當(dāng)量溜板及刀架重力橫向600N代碼制ISO脈沖分配方式逐點比較法輸入方式絕對、增量控制坐標(biāo)數(shù)2自動升降速性能有主電機(jī)功率 其它要求⒈ 原機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)布局基本不變，盡量減少改動量 ，以降低成本及縮短改造周期。⒐ 自動刀架安裝。在8位微機(jī)中，MCS51系列單片機(jī)具有集成度高、可靠性好、功能強(qiáng)、速度快、抗干擾能力強(qiáng)、具有很高的性價比，因此，可選 MCS51系列單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。4) 加強(qiáng)用數(shù)控技術(shù)改造傳統(tǒng)機(jī)床。為此應(yīng)加強(qiáng)開發(fā)綠色環(huán)保的數(shù)控產(chǎn)品，加速促進(jìn)數(shù)控產(chǎn)品、數(shù)控產(chǎn)業(yè)以及整個制造業(yè)的綠色化，主要戰(zhàn)略措施應(yīng)考慮以下幾方面：1) 有效減少產(chǎn)品制造及使用過程中的環(huán)境污染。⒋ 控制電路設(shè)計。⒉ 滾珠絲杠的選型及校核。目前多使用在原導(dǎo)軌上粘接聚四氟乙烯軟帶，能防爬，并具有自潤滑性,可提高導(dǎo)軌壽命，工作量小、周期短、費用低。目前數(shù)控系統(tǒng)主要有三種類型：步進(jìn)電機(jī)拖動的開環(huán)系統(tǒng)；異步電機(jī)或直流電機(jī)拖動光柵測量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)；交/直流伺服電機(jī)拖動編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。培訓(xùn)時間短，培訓(xùn)費用少。對復(fù)雜零件而言，難度越高，功效提高得越多。 機(jī)床改造的內(nèi)容及意義 研究意義⒈ 節(jié)省資金。在美國、德國和日本等發(fā)達(dá)國家，將機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時代。近10年來，～，年產(chǎn)值約為18億元。這種單元投資少，見效快，既可單獨長時間少人看管運行，也可集成到FMS或更高級的集成制造系統(tǒng)中使用。Trecker Corp.）開發(fā)出來了加工中心。關(guān)鍵字： 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu) 步進(jìn)電機(jī) 滾珠絲杠 控制電路目 錄第一章 緒論……………………………………………………1……………………………………………………………1 數(shù)控的發(fā)展史…………………………………………………1 數(shù)控化改造的現(xiàn)狀……………………………………………2……………………………………………3…………………………………………………………3………………………………………3 機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造主要解決的問題……………………5第二章 設(shè)計要求………………………………………………6………………………………………………6…………………………………………………………7 其它要求…………………………………………………………9第三章 進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計與計算…………………10……………………………………10 拖板部分………………………………………………………10 溜板箱部分……………………………………………………10…………………………11…………………………………………11 車削抗力分析和滾珠絲杠副的特點…………………………11………………12 齒輪傳動比計算…………………………………………………17 滾珠絲杠軸承的選型與校核……………………………………18………………………………………18 滾珠絲杠用軸承的校核………………………………………18第四章 步進(jìn)電動機(jī)的計算與選型……………………………22……………………………………22………………………………………………23 等效轉(zhuǎn)動慣量計算……………………………………………23 電機(jī)力矩計算…………………………………………………24 計算步進(jìn)電機(jī)空載起動頻率和切削時的工作頻率…………26 步進(jìn)電機(jī)的選取…………………………………………………27第五章 減速器箱的設(shè)計…………………………………………28………………………………………………28 傳動軸的計算…………………………………………………28 減速器箱體尺寸………………………………………………28……………………………………………………29 軸承的選擇……………………………………………………29 軸承的校核……………………………………………………29…………………………………………………29……………………………………………………30第六章 微機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計…………………………32……………………………………………32…………………………………………………32…………………………………………………………32第七章 主要部件安裝及調(diào)整的注意事項…………………35 滾珠絲桿…………………………………………………………35……………………………………………………………35 數(shù)控車床刀架……………………………………………………35 編碼盤的安裝……………………………………………………36結(jié)論……………………………………………………………………37參考文獻(xiàn)………………………………………………………………38致謝……………………………………………………………………4041第一章 緒論 課題背景 數(shù)控的發(fā)展史20世紀(jì)40年代以來，噴氣飛機(jī)和導(dǎo)彈工業(yè)發(fā)展迅速，原來的加工設(shè)備已經(jīng)無法承擔(dān)加工航空工業(yè)需要的制造精度較高的復(fù)雜形狀零件。這中間最突出一點就是選用滾珠絲杠代替原來絲杠，提高了傳動的靈敏性和降低功率步進(jìn)電機(jī)力矩?fù)p失。天津大學(xué)成人高等教育本科畢業(yè)設(shè)計(論文)天 津 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書題目：CA6140普通車床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的數(shù)控化改造完成期限：2010年8月23日至2010年12月24日學(xué)院_機(jī)械工程學(xué)院_ 指導(dǎo)教師_ _專業(yè)_機(jī)械工程及自動化_ 職 稱_ _學(xué)生 系 主 任________ 批準(zhǔn)日期 一、原始依據(jù)（資料）㈠ CA6140臥式車床的技術(shù)數(shù)據(jù)： 工件最大直徑在床身上400mm在刀架上210mm最大加工長度750、1000、1500、2000mm加工螺紋范圍公制螺紋 mm1~12 (20種)英制螺紋 t/m2~24 (20種)模數(shù)螺紋 mm~3 (11種)徑節(jié)螺紋 t/m7~96 (24種)主軸最大通過直徑48mm孔錐度 莫氏6正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速級數(shù)24正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍 10~1400r/min反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速級數(shù) 12反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍 14~1580r/min進(jìn)給量縱向級數(shù)64縱向范圍~橫向級數(shù)64橫向范圍~滑板行程橫向320mm縱向650、900、1400、1900mm刀架最大行程140mm最大回轉(zhuǎn)角177。設(shè)計（論文）進(jìn)度計劃表序號起止日期計劃完成內(nèi)容實際完成內(nèi)容檢查日期檢查人簽名1調(diào)研、收集資料、寫開題報告完成2整理資料、擬訂論文初稿完成3繪制橫向進(jìn)給系統(tǒng)裝配圖完成4繪制零件圖完成5繪制電路圖完成6編輯并整理論文或說明書完成7修改并裝訂論文, 準(zhǔn)備答辯完成指導(dǎo)教師批準(zhǔn)日期 年 月 日 簽名 摘 要我本次的畢業(yè)設(shè)計主要是針對CA6140型普通車床的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，在合理選擇數(shù)控系統(tǒng)的前提下，然后再對普通車床進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋C(jī)械傳動和控制電路的改造，改造的主要內(nèi)容包括：⑴ 拖板的改造，拖板是數(shù)控系統(tǒng)直接控制的對象，所以對其改造尤顯重要。⑹ 控制電路的選擇，本次設(shè)計采用MCS51系列單片機(jī)組成控制系統(tǒng)的電路，也是從改造的經(jīng)濟(jì)性要求上出發(fā)的。特雷克公司（Keaneyamp。 80年代，國際上出現(xiàn)了1～4臺加工中心或車削中心為主體，再配上工件自動裝卸和監(jiān)控檢驗裝置的柔性制造單元（Flexible Manufacturing Cell—FMC）。 數(shù)控化改造的現(xiàn)狀我國目前機(jī)床總量380余萬臺，只占我國機(jī)床總量的3％。[24]我國近幾年內(nèi)需要數(shù)控化改造的普通設(shè)備10萬臺以上，舊數(shù)控機(jī)床在4000臺以上，這將是一個能提供幾十億到上百億元的廣闊市常因此在機(jī)械制造業(yè)中，尤其在機(jī)床制造行業(yè)中，應(yīng)該充分利用自己的技術(shù)特長，去迅速占領(lǐng)市場，為國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展做出自己的行業(yè)貢獻(xiàn)。從事機(jī)床改造的公司有沈陽金切機(jī)床有限公司、北京鼎信合力數(shù)控成套設(shè)備有限公司等。機(jī)床經(jīng)數(shù)控改造后，即可實現(xiàn)加工的自動化，效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高37倍。工人更容易上手。這樣一方面可避免資金浪費，另一方面也可避免因數(shù)控系統(tǒng)復(fù)雜而增加的故障率。對數(shù)控車床來說，導(dǎo)軌除應(yīng)具有原精度外，還要有良好的耐摩性和小的摩擦阻力。 mm，已能滿足CA6140車床改造后加工零件的精度要求。并進(jìn)行相關(guān)的校核。⒌ 綠色環(huán)保是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，其主要思想是清潔和節(jié)約。此外，并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床有利于采用電傳動，效率高，可有效降低使用中的能源消耗。⒊ 根據(jù)普通車床最大的加工尺寸、加工精度、控制速度以及經(jīng)濟(jì)性要求，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床一般采用8位微機(jī)。切制螺紋時，編碼器與主軸同步旋轉(zhuǎn)，同時發(fā)出與主軸轉(zhuǎn)角相對應(yīng)的脈沖信號，控制刀架縱向移動。10mm外形尺寸 長寬高241810001267mm工作精度 圓度圓柱度200:平面度表面粗糙度Ra~電動機(jī)功率主電動機(jī)