【正文】 ，縱、橫向的進(jìn)給傳動(dòng)應(yīng)選用摩擦力小、傳動(dòng)效率高的滾珠絲杠螺母副；為了消除傳動(dòng)間隙提高傳動(dòng)剛度，滾珠絲杠的螺母應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)等。刀架的縱向進(jìn)給和橫向進(jìn)給不能聯(lián)動(dòng)，切削次序需要人工控制。而制造業(yè)中機(jī)床是其基礎(chǔ)裝備。我國(guó)經(jīng)濟(jì)資源有限，國(guó)家大，機(jī)床需要量大，因此不可能拿出相當(dāng)大的資金去購(gòu)買新型的數(shù)控機(jī)床，而我國(guó)的舊機(jī)床很多，用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)改造普通機(jī)床，在投資少的情況下，使其既能滿足加工的需要，又能提高機(jī)床的自動(dòng)化程度，比較符合我國(guó)的國(guó)情。 mm ； （ 7）可以車削柱面、平面、錐面與球面等； （ 8）安裝螺紋編碼器，可以車削公 /英制的直螺紋與錐螺紋，最大導(dǎo)程為 24 （ 9）安裝四工位立式電動(dòng)刀架，系統(tǒng)控制自動(dòng)選刀； （ 10)自動(dòng)控制主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止，并可輸出主軸有級(jí)變速與無 級(jí)變速信號(hào)； （ 11)自動(dòng)控制冷卻泵的啟 /停； （ 12)安裝電動(dòng)卡盤，系統(tǒng)控制工件的夾緊與松開； （ 13)縱、橫向安裝限位開關(guān)； （ 14)數(shù)控系統(tǒng)可與 PC 機(jī)串行通信； （ 15)顯示界面采用 LED 數(shù)碼管，編程采用 ISO 數(shù)控代碼。 安裝電動(dòng)卡盤 為了提高加工效率，工件的夾緊與松開采用電動(dòng)卡盤，選用呼和浩特機(jī)床附件總廠生產(chǎn)的 KD11250 型電動(dòng)三爪自定心卡盤。 （ 3） 拆除溜板箱總成與快走刀的齒輪齒條，在縱溜板的下面安裝縱向滾珠絲杠的螺母座與螺母座托架。由經(jīng)驗(yàn)公式 cF : fF : pF＝ 1： ： ，算得縱向進(jìn)給切削力 fF ＝ N，背向力 pF = N。 6 =174。今初選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 130BYG5501，五相混合式，最大靜轉(zhuǎn)矩為 20 N178。 （ 4）選擇帶型和節(jié)距 根據(jù)帶的設(shè)計(jì)功率 bP = kW 和主動(dòng)輪最高轉(zhuǎn)速1n =1200 r/min，從圖 314 中選擇同步帶，型號(hào)為 XL型，節(jié)距 bP = mm。大帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量2zJ = 2cmkg? 。 m （ 47） 經(jīng)過上述計(jì)算后，得到加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 eqT =max{ 1eqT ， 2eqT }= N178。查表 45 可知 130BYG5501 的極限運(yùn)行頻率為 20210 Hz，可見沒有超出上限。 （ 2） 根據(jù)載荷特點(diǎn)和支承形式，確定絲杠兩端軸承的型號(hào)、軸承座的結(jié)構(gòu)以及 17 軸承的預(yù)緊和調(diào)節(jié)方式。這樣，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源可用同一型號(hào)。 現(xiàn)以主軸正轉(zhuǎn)為例，從書后圖 67可以看出，主軸的正轉(zhuǎn)由 8255 的 PA0 來控制，當(dāng)用低電平信號(hào)來控制主軸正轉(zhuǎn)時(shí)，程序如下： MOV DPTR， 3FFCH ； 8255 PA 口地址 MOVX A， DPTR ；讀出 PA口鎖存器內(nèi)容 25 CLR ；修改 MOVX DPTR， A ；置 PA0=0 直 流 繼 電 器 K+ 閉合， 主軸正轉(zhuǎn) 控制系統(tǒng)的軟件還包括兩坐標(biāo)直線和圓弧的插補(bǔ)程序、直螺紋和錐螺紋的插補(bǔ)程序，另外還有串行通信程序等。 ）與 741組成的轉(zhuǎn)換電路，令我是費(fèi) 27 了不少的心思啊?！鼻髮?shí)就是腳踏實(shí)地，求真務(wù)實(shí)，謙虛謹(jǐn)慎、介驕介 28 躁、對(duì)知識(shí)的掌握要弄通弄懂，對(duì)技術(shù)的掌握要嚴(yán)守規(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、精益求精。在這里我還要謝謝我的同學(xué)們，他們也給了我很多幫助，提出了很多寶貴的建議。 勤奮就是要發(fā)奮努力、不畏艱難。 5V 電源供電， 40腳封裝） 等，還有 DAC0832（ DAC0832是 8分辨率的 D/A轉(zhuǎn)換集成芯片。 電動(dòng)刀架的轉(zhuǎn)位控制程序 電動(dòng)刀架的轉(zhuǎn)位包括控制刀架電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止，以及 4 個(gè)刀位信號(hào)的識(shí)別。面板設(shè)置了 48 個(gè)微動(dòng)按鍵，三個(gè)船形開關(guān)，一只急停按鈕，顯示器包括 1 組數(shù)碼顯示管和 7 只發(fā)光二極管。傳遞的功率為 P= fnmax 2eqT /=160? ? 可見，兩種情況下同步帶傳遞的負(fù)載功率均小于帶的額定功率 。從圖 64查得，在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 maxT = N178。 0T 相對(duì)于 tT 和 fT 很小，可以忽略不計(jì)。 由上式算得 sb ≥ mm，再根據(jù)表 311選定最接近的帶寬 sb = mm （ 12）帶的工作能力驗(yàn)算 根據(jù)式（ 322），計(jì)算同步帶額定功率 P的精確值： 320 10)( ??? vmvbbTKKPssawz 式中， wK 為齒寬系數(shù) :： 1)/( ?? ssw bbK 經(jīng)計(jì)算得 P = kW，而 dP = kW，滿足 P≥ dP 因此，帶的工作能力合格。 T / = 1200179。本例中， Z向減速箱選用同步帶傳動(dòng)，同步帶與帶輪的計(jì)算和選型參見第三章第三節(jié)相關(guān)內(nèi)容。 （ 5） 剛度的驗(yàn)算 1） Z 向滾珠絲杠副的支承，采取一端軸向固定，一端簡(jiǎn)支的方式，見書后圖63。 ；切削用量為：背吃刀量 pa ＝ 3 mm，進(jìn)給量 f = mm/r，切削速度 cv ＝ 105 m/min。異軸安裝是指將編碼器安裝在床頭箱的后端，一般盡量裝在與主軸同步旋 7 轉(zhuǎn)的輸出軸，如果找不到同步軸，可將編碼器通過一對(duì)傳動(dòng)比為 1： 1 的同步齒形帶與主軸聯(lián)接起來。 3. 機(jī)械系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)方案 主傳動(dòng)系統(tǒng)的改造方案 對(duì)普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造時(shí)，一般可保留原有的 主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和變速操縱機(jī)構(gòu)，這樣可減少機(jī)械改造的工作量。由于加工過程中的切削參數(shù)、切削次序和刀具都可按程序自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和更換，再加上縱、橫向的聯(lián)動(dòng)進(jìn)給功能，所以，改造后的車床就可以加工出各種形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)零件，并能實(shí)現(xiàn)多工序集中車削，從而提高生產(chǎn)效率和加工精度。舊機(jī)床的數(shù)控化改造，顧名思義就是在普通機(jī)床上增加微機(jī)控制裝置，使其具有一定的自動(dòng)化能力，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標(biāo)。隨著數(shù)控機(jī)床越來越多的普及應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益為大家所理解。 1. 設(shè)計(jì)任務(wù) 題目： C6140 普通車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 任務(wù)：將一臺(tái) C6140 普通車床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止可由數(shù)控系統(tǒng)來控制。需要注意的是，編碼器的軸頭與安裝軸之間必須采用無間隙柔性聯(lián)接，且車床主軸的最高轉(zhuǎn)速不允許超過編碼器的最高許用轉(zhuǎn)速。 查 參考文獻(xiàn) 1 表 31，得： FCC ＝ 2795， FCx ＝ ， FCy ＝ ， FCn ＝－ 。固定端采取一對(duì)推力角接觸球軸承，面對(duì)面組配。 設(shè)計(jì)同步帶減速箱需要的原始數(shù)據(jù)有：帶傳遞的功率 P；主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速 n和傳動(dòng)比i；傳動(dòng)系統(tǒng)的位置和工作條件等。 / ≈ 478（ W）。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型（縱向） （ 1）計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 eqJ 已知：滾珠絲杠的公稱直徑 0d =40 mm，總長(zhǎng)（帶接桿 )l=1560 mm，導(dǎo)程 hP ＝ 6 mm，材料密度23 / cmkg???? 。則有： fteq TTT ??2 （ 46 ） 其中，折算到電 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩 tT 。 m，大于快速空載起動(dòng)時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 1eqT = 178。因此，選擇的同步帶功率合格。 控制系統(tǒng)的主機(jī)板電原理圖見書后圖 62，鍵盤與 LED 顯示電原理圖見書后圖 68。具體程序參 考本章第二節(jié)。與微處理器完全兼容。唐代思想家韓愈有句名言：業(yè)精于勤，荒于嬉；行成于思，毀于隨。 29 參 考 文 獻(xiàn) [1]. 尹志強(qiáng)主編，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 [M].合肥：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [2]. 林其駿主編，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng) [M].北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社， 2021 [3]. 郝忠軍主編，數(shù)控機(jī)床原理與編程 [M].西安：陜西機(jī)械學(xué)院， 2021 [4]. 李福生主編，數(shù)控機(jī)床程序編制－手工編程 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2021 [5] 范俊廣主編，數(shù)控機(jī)床及其應(yīng)用 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [6]. 張毅剛、修林成、胡振江主編， MCS51 單片應(yīng)用設(shè)計(jì) [M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2021 [7]. 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) [M].機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [8]. 機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè) [M].北京出版社， 2021 。馬克思說過：“在科學(xué)上沒有平坦的大道，只有不畏勞苦沿 著陡峭山路攀登的人，才有希望達(dá)到光輝的頂點(diǎn)。 D/A 轉(zhuǎn)換器 由 8位輸入鎖存器、 8位 DAC 寄存器、 8位 D/A 轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。這些程序都非常簡(jiǎn)單，對(duì)于某個(gè)動(dòng)作的控制，只要從輸出接口芯片的某個(gè)引腳輸出一個(gè)電平信號(hào)即可。這兩種電動(dòng)機(jī)除了外形尺寸、步距角和輸出轉(zhuǎn)矩不同外，電氣參數(shù)基本相同，均為 5 相混合式， 5線輸出，電機(jī)供電電壓 DC120～ 310V，電流 5A。在繪制裝配圖時(shí)，需要考慮以下問題： （ 1）了解原車床的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，從有關(guān)資料中查閱床身、縱溜板、橫溜板、刀架等的結(jié)構(gòu)尺寸。 3）最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng) 機(jī)運(yùn)行頻率校核 最快空載移動(dòng)速度 maxv = 6000 mm/min 對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率 maxf = 10000 Hz。 m ） 15 最后由式（ 66），求得最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 2eqT = tT + fT = N178。 參照表 41，可以算得各個(gè)零部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下（具體計(jì)算過程從略）：滾 珠 絲 杠 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量 sJ = ； 拖 板 折 算 到 絲 杠 上 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量wJ = 2cmkg? ；小帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 1zJ = 2cmkg? 。 kW= 4kW。 m之間選擇。 2 = 6，則滾珠總數(shù)量 ?Z ＝ 29179。 由經(jīng)驗(yàn)公式（ 32），算得主切削力 cF ＝ N。 （ 2）拆除進(jìn)給箱總成，在此位置安裝縱向進(jìn)給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與同步帶減速箱總成。 本例中，當(dāng)采用有級(jí)變速時(shí)，可選用浙江超力電機(jī)有限公司生產(chǎn)的 YD 系列 變極多速三相異步電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn) 2～４檔 變速；當(dāng)采用無級(jí)變速時(shí)，應(yīng)加裝交流變頻器，推薦型號(hào)為： F1000G0075T3B，適配 電動(dòng)機(jī)，生產(chǎn)廠家為煙臺(tái)惠豐電子有限公司。 mm ， Z方向 177。 許多工廠一面購(gòu)置數(shù)控機(jī)床一面利用數(shù)控、數(shù)顯、 PC 技術(shù)改造普通機(jī)床，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)是一個(gè)機(jī)床大國(guó)，有三百多萬臺(tái)普通機(jī)床。 對(duì)普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造，主要是將縱