【正文】 faeq TTT ?? max1 （ 1） 考慮 Z向傳動鏈的總效率η，計算快速空載起動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩： ?? 1602m a x ?? a meqa t nJT （ 2） 式中 mn —— 對應(yīng) Z 向空載最快移動速度的步進電動機最高轉(zhuǎn)速，單位為r/min； at —— 步進電動機由靜止到加速至 mn 轉(zhuǎn)速所需的時間，單位為 s。選取接近的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線長度pL =381mm，相應(yīng)齒數(shù) 40?bZ 。 （ 2）主動輪最高轉(zhuǎn)速 1n 由 Z 向拖板的最快移動速度 maxzv =6000mm/min，可以算出主動輪最高轉(zhuǎn)速 1n =（ maxzv / z? ）179。 因為絲杠加有預(yù)緊力，且為軸向負載的 1/3，所以實際變形量可減小一半，取 2? = 。 （ 2）最大動載荷 QF 的計算 設(shè)本車床 Z向在承受最大切削力條件下最快的進給速度 V= m/min，初選絲杠基本 導(dǎo)程 hP = 6 mm，則此時絲杠轉(zhuǎn)速 n = 1000V/ hP ≈ 133 （ r/min）。 （ 7）拆去三桿（絲桿、光桿與操縱桿），更換絲桿的右支承。實現(xiàn)自動換刀需要配置相應(yīng)的電路，由數(shù) 控系統(tǒng)完成 螺紋編碼器的安裝方案 螺紋編碼器又稱主軸脈沖發(fā)生器或圓光柵。因此，數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計成連續(xù)控制型?？梢灶A(yù)料，今后機床的經(jīng)濟型數(shù)控化改造將迅速發(fā)展和普及。任何國家的制造業(yè)都是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是國民經(jīng)濟的主要來源。當(dāng)工件隨主軸回轉(zhuǎn)時，通過刀架的縱向和橫向移動，能加工出內(nèi)外圓柱面、圓錐面、端面、螺紋面等，借助成型刀具，還能加工各種成形回轉(zhuǎn)表面。 （ 3）根據(jù)技術(shù)指標(biāo)中的最大加工尺寸、最高控制速度，以及數(shù)控系統(tǒng)的經(jīng)濟性要求，決定選用 MCS51 系列的 8位單片機作為數(shù)控系統(tǒng)的 CPU。 的 A、 B 相信號，可用 A、 B 異或后獲得 1200 個脈沖（一轉(zhuǎn)內(nèi)），這樣編碼器的線數(shù) 可降到600 線（ A、 B 信號）。以下詳細介紹縱向進給機構(gòu)，橫向進給機構(gòu)與縱向類似，在此從略。 （ 3） 初選型號 根據(jù)計算出的最大動載荷，查表 331，選擇啟東潤澤機床附件有限公司生產(chǎn)的 GD40063 型滾珠絲杠副。 （ 6）壓桿穩(wěn)定性校核 計算失穩(wěn)時的臨界載荷 kF ，查表 331，取支承系數(shù) kF = 2；由絲杠底徑 2d = , 得截面慣性矩 64/42dI ?? ≈ 4mm ；壓桿穩(wěn)定安全系數(shù) K 取 3（絲杠臥式水平安裝 )；滾動螺母至軸向固定處的距離。 360 / ( 60179。此處 ent 取整。 設(shè)步進電動機由靜止到加速至 mn 轉(zhuǎn)速所需時間 at = s， Z 向傳動鏈總效率η = 。 m，遠遠大于最大工作負載轉(zhuǎn)矩 2eqT =178。 1eqT / =1200179。 根據(jù)任務(wù)書的要求，設(shè)計控制系統(tǒng)的硬件電路時主要考慮以下功能： （ 1）接收鍵盤數(shù)據(jù)，控制 LED 顯示； （ 2）接收操作面板的開關(guān)與按鈕信號； （ 3）接收車床限位開關(guān)信號： （ 4）接收螺紋編碼器信號； （ 5）接收電動卡盤夾緊信號與電動刀架刀位信號； （ 6）控制 X、 Z向步進電動機的驅(qū)動器； （ 7）控制主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止； （ 8）控制多速電動機，實現(xiàn)主軸有級變速； （ 9）控制交流變頻器，實現(xiàn)主軸無級變速； （ 10）控制冷卻泵啟動 /停止； （ 11）控 制電動卡盤的夾緊與松開； （ 12）控制電動刀架的自動選刀； （ 13）與 PC機的串行通信。只有狀態(tài)字的 D7=0 時，清除才結(jié)束 19 MOV A， 08H ；編碼掃描，左入口， 16位字符顯示，雙鍵互鎖 MOVX DPTR， A MOV A， 34H ；分頻系數(shù)取 20 MOVX DPTR， A RET 8279 控制 LED 顯示子程序 設(shè)顯示緩沖區(qū)的首 地址為 6BH，系統(tǒng)在指定的工作狀態(tài)下，需要顯示的字符段碼的編碼，事先存儲在 CPU 內(nèi)部 RAM 的 6BH～ 73H 這 9 個字節(jié)中。選用的芯片有 8255（ 是 Intel 公司生產(chǎn)的可編程并行 I/O接口芯片，有 3個 8位并行 I/O 口。通過這次課程 設(shè)計，我才明確學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的學(xué)習(xí)工作中我會走的更遠。因為有你的體諒及幫忙，使得本論文能夠更完整而嚴(yán)謹(jǐn)。雖然設(shè)計的時間和水平有限，但對我今后的學(xué)習(xí)有很大幫助。在沒有做課程設(shè)計以前覺得課程設(shè)計只是對這科課程來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。比如說：在做說明書的時候，里面的很多公式都不會，不知道是怎么來的，通過查資料明白了一些，不知道怎么把公式輸入到 word 中，在同學(xué)的幫助下解決了這個問題，也知道了課程設(shè)計說明書的具體制作格式以及如何書寫內(nèi)容，里面圖片的序號編寫等等一些需要注意的問題，里面的電氣元件和電源選型都比較復(fù)雜查閱了很多資料才解決的，這些問題為我以后做畢業(yè)設(shè)計奠定了一定的基礎(chǔ)，打好 了一個提前量；還有就是做電氣圖的時候遇到了很多困難，不會用用相關(guān)的軟件，在大家的幫助下，經(jīng)過自己的努力學(xué)會了?? 另外，單片機的選擇也是一個難點，我們選用的 CPU是 AT89S52是一種低功耗、高性能 CMOS 8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。 表 1 主機板中存儲器與 I/O 芯片的地址分配表 控制系統(tǒng)的監(jiān)控管理程序 系統(tǒng)設(shè)有 7檔功能可以相互切換，分別是 “ 編輯 ” 、 “ 空刀 ” 、 “ 自動 ” 、“ 手動 1” 、 “ 手動 2” 、 “ 手動 3” 和 “ 回零 ” 。例如，絲杠螺母的潤滑、防塵防鐵屑保護、軸承的潤滑及密封、行程限位保護裝置等。 14 綜上所述，本例中 Z 向進給系統(tǒng)選用 110BYG3502 步進電動機，可以滿足設(shè)計要求。 m，可見完全滿足（ 8）式的要求。因為滾珠絲杠副傳動效率很高，根據(jù)（ 412）式可知， 0T 相對于 maxaT 11 和 fT 很小，可以忽略不計。 （ 7）初選中心距 0a 、帶的節(jié)線長度 OPL 、帶的齒數(shù) ZbZ 初選中心距 0a =（ 1d + 2d ） = mm ，圓整后取 0a =110mm. 則帶的節(jié)線長度為mma ddddaL OP )()(22 0 12210 ?????? ? 。算得傳動比 i = 。則求得滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 2?≈ 。 選用矩形－三角形組合滑動導(dǎo)軌，查表 329，取 K= ， ? = ， 代入 mF ＝ )( GFKF zx ??? , 得工作載荷 mF ≈ N。 （ 6）將橫向進給步進電動機通過法蘭座安裝到橫溜板后部的縱溜板上，并與滾珠絲杠的軸頭相聯(lián)。 換裝自動回轉(zhuǎn)刀架 為了提高加工精度，實現(xiàn)一次裝夾完成多道工序，將車床原有的手動刀架換成自動回轉(zhuǎn)刀架，選用常州市宏達機床數(shù)控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的 LD4BCK6140型四工位立式電動刀架。 （ 1）普通車床數(shù)控化改造后應(yīng)具有單坐標(biāo)定位，兩坐標(biāo)直線插補、圓弧插補以及螺紋插補的功能。到目前為止，已有很多廠家生產(chǎn)經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)。沒有發(fā)達的制造業(yè)，就不可能有國家真正的繁榮和強大。 圖 1 C6140普通車床的結(jié)構(gòu)布局圖 1床腳 2掛輪 3進給箱 4主軸箱 5縱溜板 6溜板箱 7橫溜板 8刀架 9上溜板 10尾座 11絲杠 12光杠 13床身 圖 2 機床實體圖 普通車床刀架的縱向和橫向進給運動，是由主軸回轉(zhuǎn)運動經(jīng)掛輪傳遞而來，通過進給箱變速后，由光桿或絲桿帶動溜板箱、縱溜板以及橫溜板產(chǎn)生移動。 MCS51系列8位機具有功能多、速度快、抗干擾能力強、性 /價比高等優(yōu)點。另外，為了重復(fù)車削同一螺旋槽時不亂扣，編碼器還需要輸出每轉(zhuǎn)一個的零位脈沖 Z。 脈沖當(dāng)量的確定 根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求， X 方向（橫向）的脈沖當(dāng)量為 x? = mm/脈沖， Z方向（縱向）為 z? = 脈 沖。其公稱直徑為 40 mm，基本導(dǎo)程為 6 mm，雙螺母滾珠總?cè)?shù)為 3 179。取 8 最大值 1497 mm，得臨界載荷 kF ≈ N，遠大于工作載荷 mF （ ） 故絲杠不會失穩(wěn)。α ) = 10000（ Hz）。 （ 10）計算基準(zhǔn)額定功率 0P 1000 )( 20 vmvTP a ?? 式中 aT —— 帶寬為 0ab 的許用工作拉力，由表 321查得 aT =； m—— 帶寬為 0ab 的單位長度的質(zhì)量，由表 321 查得 m=； v—— 同步帶的帶速，由上述（ 5）可知 v= m/s。則由式（ 2）求得： )( 1 2 0 4m a x mNT a ???? ?????? 移動部件運動時，折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為： i PGFT hcf ??? 2 )( ?? （ 4） 式中 ? —— 導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)，滑動導(dǎo)軌取 ； cF —— 垂直方向的工作負載，空載時取 0； η —— Z向傳動鏈總效率，取 。 m，滿足要求。 ≈ （ 2）最大工作負載、最快工進速度 由（ 7）式可知，帶需要傳遞的最大工作負載轉(zhuǎn)矩 2eqT = N178。 圖 3為控制系統(tǒng)的原理框圖。已知 8279的控制口地址為 5FFFH，數(shù)據(jù)口地址為 5FFEH，則顯示程序如下： DIR： MOV DPTR， 5FFFH ； 8279 的控制口地址 MOV A， 90H ；寫 8279 顯示 RAM的命令， MOVX DPTR， A ；從顯示 RAM 的 00H 地址開始寫，每寫一次， 顯示 RAM 的地址自動加 1 MOV R0， 6BH ；顯示緩沖區(qū)的首 地址為 6BH MOV R7， 09H ；顯示緩沖區(qū)的長度為 9 個字節(jié) MOV DPTR， 5FFEH ； 8279 的數(shù)據(jù)口地址 DIR0: MOV A， R0 ；從 CPU 的 RAM 中讀取顯示段碼的編碼 ADD A， 05H ； PC與 DTAB 表格之間的偏移量 MOVC A， A+PC ；查