【正文】 faeq TTT ?? max1 （ 1） 考慮 Z向傳動(dòng)鏈的總效率η，計(jì)算快速空載起動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩： ?? 1602m a x ?? a meqa t nJT （ 2） 式中 mn —— 對(duì)應(yīng) Z 向空載最快移動(dòng)速度的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速，單位為r/min； at —— 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止到加速至 mn 轉(zhuǎn)速所需的時(shí)間，單位為 s。選取接近的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線長(zhǎng)度pL =381mm，相應(yīng)齒數(shù) 40?bZ 。 （ 2）主動(dòng)輪最高轉(zhuǎn)速 1n 由 Z 向拖板的最快移動(dòng)速度 maxzv =6000mm/min，可以算出主動(dòng)輪最高轉(zhuǎn)速 1n =（ maxzv / z? ）179。 因?yàn)榻z杠加有預(yù)緊力，且為軸向負(fù)載的 1/3，所以實(shí)際變形量可減小一半，取 2? = 。 （ 2）最大動(dòng)載荷 QF 的計(jì)算 設(shè)本車(chē)床 Z向在承受最大切削力條件下最快的進(jìn)給速度 V= m/min，初選絲杠基本 導(dǎo)程 hP = 6 mm，則此時(shí)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(chēng)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(jì)成連續(xù)控制型?？梢灶A(yù)料，今后機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造將迅速發(fā)展和普及。任何國(guó)家的制造業(yè)都是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主要來(lái)源。當(dāng)工件隨主軸回轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)刀架的縱向和橫向移動(dòng)，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(jì)性要求，決定選用 MCS51 系列的 8位單片機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)的 CPU。 的 A、 B 相信號(hào)，可用 A、 B 異或后獲得 1200 個(gè)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(hào)）。以下詳細(xì)介紹縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)，橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)與縱向類(lèi)似，在此從略。 （ 3） 初選型號(hào) 根據(jù)計(jì)算出的最大動(dòng)載荷，查表 331，選擇啟東潤(rùn)澤機(jī)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(jì)算失穩(wěn)時(shí)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(dòng)螺母至軸向固定處的距離。 360 / ( 60179。此處 ent 取整。 設(shè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止到加速至 mn 轉(zhuǎn)速所需時(shí)間 at = s， Z 向傳動(dòng)鏈總效率η = 。 m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩 2eqT =178。 1eqT / =1200179。 根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的硬件電路時(shí)主要考慮以下功能： （ 1）接收鍵盤(pán)數(shù)據(jù)，控制 LED 顯示； （ 2）接收操作面板的開(kāi)關(guān)與按鈕信號(hào)； （ 3）接收車(chē)床限位開(kāi)關(guān)信號(hào)： （ 4）接收螺紋編碼器信號(hào)； （ 5）接收電動(dòng)卡盤(pán)夾緊信號(hào)與電動(dòng)刀架刀位信號(hào)； （ 6）控制 X、 Z向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)器； （ 7）控制主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止； （ 8）控制多速電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)主軸有級(jí)變速； （ 9）控制交流變頻器，實(shí)現(xiàn)主軸無(wú)級(jí)變速； （ 10）控制冷卻泵啟動(dòng) /停止； （ 11）控 制電動(dòng)卡盤(pán)的夾緊與松開(kāi)； （ 12）控制電動(dòng)刀架的自動(dòng)選刀； （ 13）與 PC機(jī)的串行通信。只有狀態(tài)字的 D7=0 時(shí)，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(chǔ)在 CPU 內(nèi)部 RAM 的 6BH～ 73H 這 9 個(gè)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(gè) 8位并行 I/O 口。通過(guò)這次課程 設(shè)計(jì)，我才明確學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的學(xué)習(xí)工作中我會(huì)走的更遠(yuǎn)。因?yàn)橛心愕捏w諒及幫忙，使得本論文能夠更完整而嚴(yán)謹(jǐn)。雖然設(shè)計(jì)的時(shí)間和水平有限，但對(duì)我今后的學(xué)習(xí)有很大幫助。在沒(méi)有做課程設(shè)計(jì)以前覺(jué)得課程設(shè)計(jì)只是對(duì)這科課程來(lái)所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過(guò)這次做課程設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。比如說(shuō)：在做說(shuō)明書(shū)的時(shí)候，里面的很多公式都不會(huì)，不知道是怎么來(lái)的，通過(guò)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(gè)問(wèn)題，也知道了課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的具體制作格式以及如何書(shū)寫(xiě)內(nèi)容，里面圖片的序號(hào)編寫(xiě)等等一些需要注意的問(wèn)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(wèn)題為我以后做畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了一定的基礎(chǔ)，打好 了一個(gè)提前量；還有就是做電氣圖的時(shí)候遇到了很多困難，不會(huì)用用相關(guān)的軟件，在大家的幫助下，經(jīng)過(guò)自己的努力學(xué)會(huì)了?? 另外，單片機(jī)的選擇也是一個(gè)難點(diǎn)，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(chǔ)器。 表 1 主機(jī)板中存儲(chǔ)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(dòng) ” 、“ 手動(dòng) 1” 、 “ 手動(dòng) 2” 、 “ 手動(dòng) 3” 和 “ 回零 ” 。例如，絲杠螺母的潤(rùn)滑、防塵防鐵屑保護(hù)、軸承的潤(rùn)滑及密封、行程限位保護(hù)裝置等。 14 綜上所述，本例中 Z 向進(jìn)給系統(tǒng)選用 110BYG3502 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 m，可見(jiàn)完全滿(mǎn)足（ 8）式的要求。因?yàn)闈L珠絲杠副傳動(dòng)效率很高，根據(jù)（ 412）式可知， 0T 相對(duì)于 maxaT 11 和 fT 很小，可以忽略不計(jì)。 （ 7）初選中心距 0a 、帶的節(jié)線長(zhǎng)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(zhǎng)度為mma ddddaL OP )()(22 0 12210 ?????? ? 。算得傳動(dòng)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(dòng)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(jìn)給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過(guò)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(dòng)回轉(zhuǎn)刀架 為了提高加工精度，實(shí)現(xiàn)一次裝夾完成多道工序，將車(chē)床原有的手動(dòng)刀架換成自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架，選用常州市宏達(dá)機(jī)床數(shù)控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的 LD4BCK6140型四工位立式電動(dòng)刀架。 （ 1）普通車(chē)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(bǔ)、圓弧插補(bǔ)以及螺紋插補(bǔ)的功能。到目前為止，已有很多廠家生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)。沒(méi)有發(fā)達(dá)的制造業(yè)，就不可能有國(guó)家真正的繁榮和強(qiáng)大。 圖 1 C6140普通車(chē)床的結(jié)構(gòu)布局圖 1床腳 2掛輪 3進(jìn)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(jī)床實(shí)體圖 普通車(chē)床刀架的縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，是由主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)掛輪傳遞而來(lái)，通過(guò)進(jìn)給箱變速后，由光桿或絲桿帶動(dòng)溜板箱、縱溜板以及橫溜板產(chǎn)生移動(dòng)。 MCS51系列8位機(jī)具有功能多、速度快、抗干擾能力強(qiáng)、性 /價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。另外，為了重復(fù)車(chē)削同一螺旋槽時(shí)不亂扣，編碼器還需要輸出每轉(zhuǎn)一個(gè)的零位脈沖 Z。 脈沖當(dāng)量的確定 根據(jù)設(shè)計(jì)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(chēng)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(yuǎn)大于工作載荷 mF （ ） 故絲杠不會(huì)失穩(wěn)。α ) = 10000（ Hz）。 （ 10）計(jì)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(zhǎng)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(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，折算到電動(dòng)機(jī)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(dòng)導(dǎo)軌取 ； cF —— 垂直方向的工作負(fù)載，空載時(shí)取 0； η —— Z向傳動(dòng)鏈總效率，取 。 m，滿(mǎn)足要求。 ≈ （ 2）最大工作負(fù)載、最快工進(jìn)速度 由（ 7）式可知，帶需要傳遞的最大工作負(fù)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(xiě) 8279 顯示 RAM的命令， MOVX DPTR， A ；從顯示 RAM 的 00H 地址開(kāi)始寫(xiě)，每寫(xiě)一次， 顯示 RAM 的地址自動(dòng)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(zhǎng)度為 9 個(gè)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