【正文】 xxxx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 36 圖 41 JCS018 型立式加工中心主要構(gòu)成圖例 機(jī)床特點(diǎn) ○1具有貯存加工所需刀具的刀庫 刀庫用于儲存刀具，并根據(jù)要求將各工序所用的刀具運(yùn)送到取刀位置。 ○ 2 耐久性強(qiáng)：散熱情況良好，而且使用了高級的材料，即使是高頻率，高能xxxx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 34 量的使用，也十分耐用 。 3） 此外，滾珠絲杠副還受 D0n值的限制，通常要求 D0n7*104 mm178。 2— 螺母 3— 螺母座 4— 墊片 xxxx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 28 圖 38 墊片調(diào)整間隙法 (2) 齒差調(diào)整間隙法 如圖 39 所示，兩個螺母的凸緣為圓柱外齒輪，而且齒數(shù)差為 1，分別與左右內(nèi)齒輪相嚙合，兩個內(nèi)齒輪用螺釘、定位銷緊固在螺母座上，則左右螺母不能轉(zhuǎn)動。滾珠絲杠按回珠方式分為內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩大類。 表 .32 硬度系數(shù) 滾道表面硬度 HRC 60 58 55 53 50 45 表 33 溫度系數(shù) 工作溫度 /錯誤 !未找到引用源。 2） 額定靜載荷 C0a C0a=K0*i*Z*db2 *COSβ β=90176。 ○ 2 剛性強(qiáng) 在該導(dǎo)軌制作時，常需要預(yù)加載荷，這是道軌系統(tǒng)剛度得以提高。因?qū)Ч蛟诠ぷ鬟^程中難免有磨損，所應(yīng)力求減少磨損量，并在磨損后能自動補(bǔ)償或便于調(diào)整。根據(jù)產(chǎn)生磁場的方式，直流電機(jī)可分為永磁式和它激式。 （ 4）擴(kuò)展總線：擴(kuò)展總線用于 CNC 裝置與可編程序接口（ PG）和 CRT 的控制芯片鏈接。電路上排列成 8X8 的矩陣。/CS=1 時 ,8255 無 法與 CPU做數(shù)據(jù)傳輸 . RD:讀信號線，當(dāng)這個輸入 引腳 為低跳變沿時 ,即 /RD 產(chǎn)生一個低脈沖且 /CS=0 時 ,允許 8255 通過 數(shù)據(jù)總線 向 CPU發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，即 CPU從 8255 讀取信息或數(shù)據(jù)。 ②對每一級中斷都可以通過程序來屏蔽或允許。對應(yīng)不同的元件，產(chǎn)生不同的等待周期。 MN/MAX： CPU的工作 模式控制，接地電平時 8086 工作于最大模式（ BF6 為此接法）。 磁泡存儲器具有非揮發(fā)性，這一點(diǎn)與 ROM、 EPROM 等類似，同時又具有隨機(jī)讀寫的特點(diǎn)，并且寫的速度與讀的速度一樣快。 根據(jù)使用目的的不同， 8086 系統(tǒng)可分為最小組成方式和最大組成方式。 畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 電氣部分：內(nèi)容是完成 BF6 控制系統(tǒng)的電氣圖，充分查閱資料了解其工作原理，以及各芯片的功能作用，連線等，掌握電子電路原理 ,設(shè)計(jì)要求完成 BF3 控制系統(tǒng)的電氣圖，用 A0 紙打印出來。 主要包括以下幾項(xiàng)： (1)幾何精度：包括綜合反映主軸和工作臺的相關(guān)和相互位置精度、主軸徑跳、端面跳動 (竄動 )、工作臺平面度、回轉(zhuǎn)精度等。有的加工中心不用機(jī)械手而利用主軸箱或刀庫的移動來實(shí)現(xiàn)換刀。它由主軸箱、主軸電機(jī)、主軸和主軸軸承等零件組成。有的信號送到機(jī) 床的伺服系統(tǒng)，通過伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行置換和放大，再經(jīng)過傳動機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使刀具和工件嚴(yán)格執(zhí)行零件程序所規(guī)定的相應(yīng)運(yùn)動。 （ 2） 高速定位。工作臺由直流伺服電機(jī)通過聯(lián)軸節(jié)、滾珠絲杠帶動， X、 Y 方向移動速度可達(dá) 14m/min，主軸箱 Z 向移動可達(dá) 10m/min，定位精度可達(dá)~。其他信號被送到可編程控制器，用以順序控制機(jī)床的其他輔助動作，實(shí)現(xiàn)刀具的自動更換。其啟動、停止和轉(zhuǎn)動等均由數(shù)控系統(tǒng)控制，并通過裝在主軸上的刀具完成切削運(yùn)動，是切削加工的功率輸出部件。盡管換刀過程、選刀方式、刀庫結(jié)構(gòu)、機(jī)械手類型等各不相同，但都是在數(shù)控裝置及可編 程控制器控制下，由電機(jī)和液壓或氣動機(jī)構(gòu)驅(qū)動刀庫和機(jī)械手實(shí)現(xiàn)刀具的選擇與交換。 xxxx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 (2)機(jī)床定 位、重復(fù)定位精度：即工作臺或主軸運(yùn)動位置，回轉(zhuǎn)角度的設(shè)定值與實(shí)際值 (實(shí)測值 )之差或多次測量差值的均值，它是反映機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的控制、差補(bǔ)精度和機(jī)床自身設(shè)定的綜合指標(biāo)。 機(jī)械部分：設(shè)計(jì)要求完成 XY 向工作臺和 JCS018 型立式數(shù)控加工中心外型的設(shè)計(jì)，了解 XY 向工作臺的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)聯(lián)軸器的計(jì)算，滾珠絲杠的選擇，關(guān)鍵的軸承選擇等一些部分。最小組成方式與 8085A 相同，而最大組成方式中，系統(tǒng)增加了總線控制器 8288. 可編程中斷控制器 8259，用于管理各種外圍芯片所產(chǎn)生的中斷請求，其操作方式由 8086 的軟件命令進(jìn)行設(shè)置。磁泡存儲器的結(jié)構(gòu)緊湊、功耗小，它的存儲容量相當(dāng)于半導(dǎo)體存儲器的 16~64 倍。 RD:讀控制（輸出）。例如， CMOS RAM、 EROM、位置控制器， USART 等為 2 個等待周期， PC 的 EROM 為三個等待周期 圖 22 8284A 芯片 xxxx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 8288 芯片用于 8086 的最大工作模式，目的是擴(kuò)大 8086 控制總線的 功能。③在中斷響應(yīng)周期， 8259A 可為CPU提供相應(yīng)的中斷類型碼。 WR:寫入信號，當(dāng)這個輸入引腳為低跳變沿時 ,即 /WR 產(chǎn) 生一個低脈沖且 /CS=0時 ,允許 CPU將數(shù)據(jù)或控制字寫入 8255。為識別輸入的字符， CPU依次發(fā)出 8 個行掃面信號，對鍵盤進(jìn)行掃描。為了簡化機(jī)床的強(qiáng)電控制柜，多數(shù)機(jī)床使用可編程控制器作為CNC 裝置與機(jī)床強(qiáng)電控制部分的接口。永磁式磁極由永磁材料制成；它激式磁極由沖壓矽鋼片疊成，外繞線圈，通以直流電流即產(chǎn)生恒定磁場。 導(dǎo)軌的 耐磨性是指導(dǎo)軌在長期使用過程中能否保持一定的導(dǎo)向精度。所以直線導(dǎo)軌在工作時能承受較大的沖擊和振動。 αθ 式中， K0 為適應(yīng)比系數(shù)，可按表 214 確定，其中 R 為圓弧滾道半徑（ mm）；錯誤 !未找到引用源。 100 100~150 150~200 200~250 xxxx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 23 表 34 接觸系數(shù) 表 35 負(fù)荷系數(shù) 工 作 條 件 無外部沖擊或振動的低速運(yùn)動場合。圖 35 所示為數(shù)控機(jī)床上常用的插管式外循環(huán)滾珠絲杠 ,本課題也采用了外循環(huán) 。 由于要求加工中心的精度要求較高，故本課題采用了此法。 r/min。 ○ 3 組裝維護(hù)容易 ， 屬于滾珠軸承內(nèi)藏的磁場線圈靜止形，所以不需要將中蕊取出也不必利用碳刷，使用簡單。 ○2具有自動裝卸刀具的機(jī)械手 在加工中心機(jī)床上刀具的自動更換，多數(shù)借助機(jī)械手來進(jìn)行。立柱的左后部為數(shù)控柜 16，左下側(cè)為潤滑油箱 18。 離合器 的選擇 為了傳遞動力，我采用了 電磁離合器 ，其 特點(diǎn) 包括一下幾點(diǎn)： ○ 1 高速響應(yīng)：因?yàn)槭歉墒筋愃耘ちΦ膫鬟_(dá)很快，可以達(dá)到便捷的動作。 臨界轉(zhuǎn)速 ncr （ r/min）可按下式計(jì)算： ncr =9910212)l(μdf c ，得 ncr =10927 r/min 因?yàn)椋?ncr ＞ nmax ，所以絲杠工作時不會發(fā)生共振。 圖 37 絲杠螺母的預(yù)緊 滾珠絲杠副間隙的調(diào)整方法 有以下幾種方式 (1)墊片調(diào)整間隙法 如圖 38 所示，調(diào)整墊片 4 的厚度使左右兩螺母產(chǎn)生方向相反的軸向位移，使兩個螺母中的滾珠分別貼緊在螺旋形滾道的兩個方向相反的側(cè)面上，從而消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力，然后用螺釘和定位銷將兩個螺母緊固在螺母座上而不能轉(zhuǎn)動。當(dāng)絲杠和螺母相對運(yùn)動時，滾珠沿著絲杠螺旋滾道面滾動，滾動數(shù)圈后離開絲杠滾道面，通過插管 4 返回其入口處繼續(xù)循環(huán)。 為工作單行程長度（ m）， n 為每秒往復(fù)次數(shù)（次/s）。 為額定動載荷（ N）。 (4) 滾動直線導(dǎo)軌 (簡稱直線導(dǎo)軌 ) 1） 滾動直線導(dǎo)軌的特點(diǎn) ○ 1 承載能力大 其滾道采用圓弧形式，增大了滾動體和圓弧滾道接觸面積，從而大大地提高了導(dǎo)軌的承載能力，可達(dá)到平面滾道形式的 13 倍。 (2)耐磨性好 耐磨性是指導(dǎo)軌在長期使用過程中能否保持一定的導(dǎo)向精度。磁場由定子的磁極產(chǎn)生。 地址鎖存器 就是一個 暫存器 ，它根據(jù) 控制信號 的狀態(tài)，將總線上地址代碼暫存起來。 BF6 系統(tǒng)所用各芯片的數(shù)據(jù)信號線，可與此鏈接 . 字符輸入 鍵盤 BF6 系統(tǒng)與 BF3 系統(tǒng)類似，使用字符輸入鍵盤輸入程序、參數(shù)、信息等，進(jìn)行 CNC 的操作與診斷。 CS:芯片選擇信號線，當(dāng)這個輸入 引腳 為低電平時 ,即 /CS=0 時 ,表示芯片被選中，允許 8255 與 CPU 進(jìn)行通訊 。 8259A 的主要功能如下： ①一片 8259A 可以接受并管理 8 級可屏蔽中斷請求，通過 9 片 8259A 級聯(lián)可擴(kuò)展至 64 級可屏蔽中斷優(yōu)先控制。 BF3 系統(tǒng)中， READY 由專門的延時電路產(chǎn)生。 GND:地端。磁疇存在表示 1，磁疇不存在表示 。全部零件加工程序和系統(tǒng)的工作參數(shù)存放在磁泡存儲器中，磁泡存儲器最多可存儲 320m長的控制帶。訂貨時除通用技術(shù)條件外，對設(shè)備參數(shù)公、英制， 動力 ，控制電壓和周波以及隨機(jī)附件、刀具類型和機(jī)床顏色均應(yīng)有明確規(guī)定。一臺加工中心全項(xiàng)驗(yàn)收工作是比較復(fù)雜的一般需要使用如激光干涉儀、三座標(biāo)測量機(jī)等大型高精度儀器，對機(jī)床的 機(jī)械 、 電 器、 液壓 、氣動、微機(jī)控制等各部分及整機(jī)運(yùn)行性能檢測試驗(yàn)，最后得出對該機(jī)的綜合技術(shù)評價。當(dāng)需要換刀時，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)指令，由機(jī)械手將刀具從刀庫取出裝入主軸中，機(jī)械手的結(jié)構(gòu)根據(jù)刀庫與主軸的相對位置及結(jié)構(gòu)的不同也有多種形式，如單臂式、雙臂式、回轉(zhuǎn)式和軌道式等。 （ 2）主軸組件。進(jìn)入數(shù)控裝置的信息，經(jīng)過一系列處理和運(yùn)算轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖信號。機(jī)床主軸電機(jī)變速范圍中恒功率范圍寬，低轉(zhuǎn)速扭矩大，機(jī)床主要構(gòu)件剛度高，可進(jìn)行強(qiáng)力切削。 （ 3） 采用隨機(jī)換刀。 加工中心工作范圍 在數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上，再配以刀具庫和自動換刀系統(tǒng)，就構(gòu)成了加工中心，而構(gòu)成車削中心，一般只需要在數(shù)控車床的刀架上增加驅(qū)動刀具旋轉(zhuǎn)的裝置即可。主軸是加工中心的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)優(yōu)劣對加工中心的性能有很大影響。當(dāng)換刀裝置中裝入接觸式傳感器，還可以實(shí)現(xiàn)對刀具和工件誤差的測量。 (3)工作精度：是指對代 表 性工件精加工尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)，尺寸精度是對機(jī)床幾何精度，定位精度在一定切削和加工條件下的綜合考核。 xxxx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 2 BF6 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 目前，國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控機(jī)床均為引進(jìn)國外技術(shù)，在國內(nèi)組裝生產(chǎn)的。它可接收各種中斷請求（ IR0~IR7），由優(yōu)先級判定電路輸出優(yōu)先級最高的中斷請求，向 8086 發(fā)出中斷請求信號。它的支持線路與微機(jī)系統(tǒng)兼容，使用非常方便。 xxxx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 WR:寫控制（輸出）。 8288接收由 8086 送來的三條總線周期狀態(tài)信號線， S0、 S S2，對其狀態(tài)進(jìn)行譯碼， 相應(yīng)地產(chǎn)生各種控制命令和時序，并提供雙極型的總線驅(qū)動能力。 ④具有多種工作方式，并可通過編程來加以選擇。 D0～ D7:三態(tài)雙向 數(shù)據(jù)總線 ， 8255 與 CPU 數(shù)據(jù)傳送 的通道，當(dāng) CPU 執(zhí)行輸入輸出指令時，通過它實(shí)現(xiàn) 8 位數(shù)據(jù)的讀 /寫操作，控制字和狀態(tài)信息也通過數(shù)據(jù)總線傳送。每次發(fā)出一個掃描信號，就依次讀入 8 列狀態(tài)。機(jī)床順序控制邏輯由 PC 軟件實(shí)現(xiàn)。 ○ 2 電樞 — 轉(zhuǎn)子。 (3)足夠的剛度 導(dǎo)軌的受力變形會影響導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度及部件之間的相對位置，因此要求導(dǎo)軌要有足夠的剛度。 ○ 3 壽命長 由于是純滾動，摩擦系數(shù)為滑動導(dǎo)軌的 1/50 左右，磨損小，因而壽命長，功率低，便于機(jī)械小型化 ○ 4 傳動 平穩(wěn)可靠 由于摩擦小，動作輕便，因而定位精度高，微量移動靈活準(zhǔn)確。 為鋼球循環(huán)列數(shù)； 錯誤 !未找到引用源。速度小于 15m/min 1~ 無明顯沖擊或振動的中速運(yùn)動場合。 xxxx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 26 1— 絲杠 2— 螺母 3— 滾珠 4— 插管 圖 35 滾珠絲杠副原理圖 為了提高滾珠絲杠的軸向剛度，滾珠絲杠常用推力軸承來支承。