【正文】 min/ mvz ? 時(shí)間常數(shù) mst 200? 傳動(dòng)計(jì)算 iT360??? 式中 —脈沖當(dāng)量；—? —步距角；—? —齒輪傳動(dòng)比；—i —絲杠螺距。 機(jī)床絲杠進(jìn)給牽引力 ① 由于機(jī)床橫向采用的是燕尾形導(dǎo)軌 ，則 )2(39。?d 螺紋滾道法面半徑 39。 ??? ?ddd 螺桿內(nèi)徑 39。39。339。 步進(jìn)電機(jī) 的選擇 目前經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床中大多采用反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，因此在本設(shè)計(jì)中采用反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。 通過對(duì)兩個(gè)電機(jī)的起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性的分析，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩大于總轉(zhuǎn)矩，并且 2~?MM 電 ，所以選擇的這兩個(gè)電機(jī)符合本設(shè)計(jì)要求。只需增加少量外圍元件就可以構(gòu)成一個(gè)完整的微機(jī)控制系統(tǒng)，并且開發(fā)手段齊全 ，指令系統(tǒng)功能強(qiáng)大，編程靈活，硬件資料豐富。單片機(jī)數(shù)據(jù)總線分時(shí)的與各個(gè)外圍芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。它有 4X8 鍵和 6 位 LED 顯示器組成。在時(shí)鐘工作后，只要在 RESET 引腳上出現(xiàn) 10ms 以上的高電平，單片機(jī)就實(shí)現(xiàn)狀態(tài)復(fù)位，之后 CPU 便從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。8155 的片選端 接至譯碼器（ 74LS138）的 Y4 的輸出端，故 8155 控制命令寄存器及 PA， PB， PC 口的地址號(hào)分別為 8000H 及 8001H， 8002H， 8003H。 輸入和顯示加工數(shù)據(jù)。 2EH：存放偏差函數(shù) 1F 。 20H~27H：存放 Z 電機(jī)環(huán)分表值（ 00H， 08H， 18H， 10H， 30H， 20H， 28H， 00H）。隔離電源選用 7805 三端集成穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)。系統(tǒng)復(fù)位以后， CPU 從 0000H 開始執(zhí)行監(jiān)控程序。 內(nèi)部方式利用芯片的內(nèi)部振蕩電路，在 XTAL1,XTAL2 引腳上外接定時(shí)元件，如下圖所示。 8155 與 8031 的連接方式如下圖所示 (b).鍵盤，顯示器接口電路 鍵盤，顯示器是數(shù)控系統(tǒng)常用的人機(jī)交互的外部設(shè)備，可以完成數(shù)據(jù)的輸入和計(jì)算機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示。需要擴(kuò)展片外的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。這時(shí)，端齒輪離合器與空套齒輪脫開。 m in/39。0 GFfF m ?? Ti12ZZi?? ~??39。 所以 橫向轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 431 ????? ?J 432 ????? ?J 433 ????? ?J 則電機(jī)軸總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 222211322211) (40)()4527()2()()(cmkgTMJJZZJJ????????????????????? ?????橫橫總 縱向轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 )( 24339。39。 ??dtarctg ?? 螺桿 螺桿外徑 39。 精度等級(jí) 型式 指定單位 mm Y 螺旋方向 循環(huán)數(shù) 基本額定負(fù)載 Type 絲杠軸外徑 螺距 XL 6870??ZXLL 右 1列 動(dòng)C（ KN） 靜OC（ KN） 3 BSX 12 5 300 1列 4 15 10 750 F P A B T d d1 h 滾珠直徑（ cm） 滾珠絲杠預(yù)緊力 （ cmN? ） 15 8 44 34 10 8 ~5 NGfFP zZ 4 5 31 0 0 1 3 94 1 2 ??????? 當(dāng)NPffLQ XHwX 3 2 0 24 4 6 233 ??????NPffLQ ZHwZ 3 0 2 64 5 2 933 ??????重慶大學(xué)?？茖W(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 機(jī)械部分設(shè)計(jì) 橫向 滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)的計(jì)算 名 稱 符 號(hào) 計(jì)算公式和結(jié)果 螺紋滾道 公稱直徑 0d 12 螺距 t 5 接觸角 ? ?30 鋼球直徑 ?d 螺紋滾道法面半徑 R ?? ?dR 偏心距 e in)2/( ??? ??dRe 螺紋升角 ? ?0 ?? dtarctg ?? 螺桿 螺桿外徑 d )~(0 ??? ?ddd 螺桿內(nèi)徑 ld ???? Redd l 螺桿接觸直徑 zd s0 ??? ??ddd Z 螺母 螺母螺紋外徑 D ???? RedD 螺母內(nèi)徑（外循環(huán)） 1D )~(01 ??? ?ddD 縱向 滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)的計(jì)算 名 稱 符 號(hào) 計(jì)算公式和結(jié)果 螺紋滾道 公稱直徑 39。46 ????? FxFxFxFxFx KnyxC 。 在橫向進(jìn)給機(jī)械結(jié)構(gòu)改造中，拆除原中拖板 絲桿，安裝滾珠絲桿副，為提高橫向進(jìn)給系統(tǒng)剛度，支承方式采用兩端裝止推軸承。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 本設(shè)計(jì)采用 MCS51 系列中的 8031 單片機(jī)擴(kuò)展控制系統(tǒng)。 并且該機(jī)床能加工原先機(jī)床不能加工的復(fù)雜零件，同時(shí)還能能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度 ,改善勞動(dòng)條件 ,節(jié)省人力 ,能降低勞動(dòng)成本 。由于航空航天工業(yè)產(chǎn)品零件具有耐高溫、高強(qiáng)度、難加工、合金材料與復(fù)合材料多、復(fù)雜結(jié)構(gòu)件多、工藝要求高等特點(diǎn)，要求機(jī)床加工設(shè)備向大型（重型、超重型）、高速、精密、復(fù)合、智能化趨勢(shì)發(fā)展。隨著社會(huì)對(duì)產(chǎn)品多樣化要求的增強(qiáng)，產(chǎn)品品種增多，產(chǎn)品更新?lián)Q代加速。 利用微 機(jī)對(duì) 縱 向和 橫 向 進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行 開 環(huán)控制 。 近兩年，我國(guó)重型數(shù)控機(jī)床發(fā)展最快，如重型數(shù)控龍門鏜銑床，重型落地鏜銑床，重型立、臥式車床等的年產(chǎn)量和市場(chǎng)消費(fèi)量已居世界第一。特別是接船難、交船難、融資難局面沒有改變，而產(chǎn)能龐大、開工率不足及產(chǎn)品同質(zhì)性太強(qiáng)，我國(guó)造船工業(yè)仍面臨著結(jié)構(gòu)調(diào)整和嚴(yán)峻考驗(yàn)，國(guó)際上主要造船國(guó)家激烈競(jìng)爭(zhēng)，重慶大學(xué)?？茖W(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 因此，作為持續(xù)為船用柴油機(jī)、螺旋推進(jìn)器、船用機(jī)械儀表、海洋工程、船臺(tái)起重機(jī)等提供機(jī)械裝備機(jī)床行業(yè)，需要裝備的體積 “ 個(gè) ” 越來越大，精密、復(fù)合、智能化性能越來越高 。 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容和任務(wù) 將一臺(tái)普通車床 C616 改造成一臺(tái)經(jīng) 濟(jì)數(shù)控車床； 收集相關(guān)資料及圖紙： ① C616 車床的外觀圖 ； ②機(jī)械裝配圖 ； ③數(shù)控系統(tǒng)組成框圖 ； ④數(shù)控系統(tǒng)電氣原理圖 ； ⑤部分軟件設(shè)計(jì)。 改造后的 C616 的傳動(dòng)方式 將一臺(tái)普通車床 C616 改造成一臺(tái)經(jīng)濟(jì)數(shù)控車床，在縱向進(jìn)給機(jī)械結(jié)構(gòu)改造中，拆除原機(jī)床床的進(jìn)給箱、溜板箱、滑動(dòng)絲杠、光杠等，裝上步進(jìn)電機(jī)、齒輪減速箱和滾珠絲杠螺一母副。—T 即 Ti ??360? 1 11 ????? Ti ? ? ； 2 22 ????? Ti ? ? 所以21ZZi? 式中 1Z —— 小齒輪， 2Z —— 大齒輪。 GFFfKFF yZXm ???? 式中 。R 6 5 39。ld 39。039。222139。 ① 首先根據(jù)最大靜轉(zhuǎn)矩 初選電機(jī)型號(hào)，由于步進(jìn)電機(jī)的切削 轉(zhuǎn)矩 與最大靜轉(zhuǎn)矩 有如下關(guān)系： 式中 ? 的取值又有如下關(guān)系： 步進(jìn)電機(jī) 相數(shù) 三相 四相 五相 六相 拍數(shù) 3 6 4 8 5 10 6 12 maxjMM起?? 在本設(shè)計(jì)中橫向采用四相八拍的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，縱向采用五相十拍步進(jìn)電機(jī)。 C616 裝配圖見 （圖 A2） 自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架設(shè)計(jì) 數(shù)控機(jī)床往往在一次裝夾中完成多工序加工，因此必須帶有自動(dòng)換刀裝置。如目前應(yīng)用最廣的 8位單片機(jī) 8031，價(jià)格低廉，而性能優(yōu)良，功能強(qiáng)大。故要進(jìn)行片選控制。為了簡(jiǎn)化秒電路，鍵盤的列線及ＬＥＤ顯示器的字位控制共用一個(gè)口，即共用 8155的 PA口進(jìn)行控制，鍵盤的行線由 8155C 口擔(dān)任，顯示器的字形控制由 8155 的 PB 口擔(dān)任。在實(shí)際運(yùn)用中，若系統(tǒng)中有芯片需要其復(fù)位電平與 8031 復(fù)位要求一致時(shí)，可以直接相連。 8155RAM區(qū) 的地址為 8000H— 80FFH。 監(jiān)視按鍵、鍵盤和開關(guān)。 30H：進(jìn)給方向標(biāo)志字。根據(jù)上述分析，設(shè)計(jì)管理程序流程圖如下： 直線插補(bǔ)程序 內(nèi)存地址分配 （設(shè) 0X 、 0Z 均小于 128，即只需一個(gè)單元存放其值） 10H~17H：存放 X 電機(jī)環(huán)分表值（ 00H， 01H， 03H， 02H， 06H， 04H， 05H， 00H）。 另外，光電隔離器的輸出端必須采用隔離電源。 2732 的片選控制端 直接接地，該電路始終處于選中狀態(tài)。 其它輔助電路設(shè)計(jì) ① 8031 的時(shí)鐘電路 單片機(jī)的時(shí)鐘可以由兩種方式產(chǎn)生：內(nèi)部方式和外部方式。 8155 與微機(jī)接口較簡(jiǎn)單，是微機(jī)系統(tǒng)廣泛使用的接口芯片。 由以上分析，采用 2732EPROM 芯片的程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路框圖如下所示： 擴(kuò)展 2732 電路框圖 ② 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 由于 8031 內(nèi)部 RAM 只有 128 字節(jié)，遠(yuǎn)不能滿足系統(tǒng)的要求。刀架體下降時(shí)定位活動(dòng)銷一與另一個(gè)定插銷卡緊，同時(shí)缸體與壓盤的錐面接觸，刀架在新的位置上定位并壓緊。為了保證不失步，采取降 速措施。 ?? ① 橫向 快速起動(dòng)時(shí)所需力矩 即 快速進(jìn)給時(shí)所需力矩 即 cmNMMMf ?????? 0MMM f ??快cmNMMMM f ???????? m a x起0a m a x MMMM f ???起)( cmN?tMiTFM f ??2 0?0F ；)(39。 對(duì)材料為鋼的圓柱零件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可 按下式估算 ( ) 式中： D—— 圓柱零件直徑（ cm）； L—— 零件長(zhǎng)度（ cm）。39。39。 式中 ，其中 m in/ a x mVV xx ???? ； m in/ a x mVV zz ???? 又因?yàn)槭褂脡勖?15000hT? ，絲杠螺距 mm5t1 ? ， mm01t2 ? X向的最大進(jìn)給 min/ mvx ? ， Z 向的最大進(jìn)給 min/ mvz ? ?Hf61060nTL? tVn Max1000?重慶大學(xué)專科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 機(jī)械部分設(shè)計(jì) m in/ a x mvv xx ???? ； m in/2 8 a x mvv zz ???? m i n/1 8 05 0 0 01 0 0 0 m a x1 rtVn x ???? m i n/14410 m a x2 rtVn z ???? )10(1 6 210 1 5 0 0 01 8 0601060 66611 轉(zhuǎn)????? TnL )10( 1 5 0 0 0144601060 66622 轉(zhuǎn)????? TnL 橫向絲杠的牽引力 GfFP zX 當(dāng)?? 式中 當(dāng)f —— 當(dāng)量摩擦系數(shù) , ?當(dāng)f NGfFP zX 4 4 54 0 1 3 94 1 1 ??????? 當(dāng) 縱向絲杠的牽引力 GfFP zZ 當(dāng)?? 式中 當(dāng)f —— 當(dāng)量摩擦系數(shù) , ?當(dāng)f 橫向最大動(dòng)負(fù)載 縱向最大動(dòng)負(fù)載 根據(jù)給 定的有效行程和經(jīng)濟(jì)成本的考慮， X 向選取 MISUMI 公司的BSX1205300， Z 向選取 MISUMI 公司的 BSX1510750。0。因此，采用定期人工調(diào)整、螺釘緊固的辦