【文章內(nèi)容簡介】 YFz= KFz=1則可計算FZ 如表1所示： 表1 FZ計算結(jié)果ap(mm)222888f(mm)FZ(N)112515241891168722872837當FZ=1520N 時，切削深度ap=2mm, 走刀量f=，以此參數(shù)做為下面計算的依據(jù)。從〈〈機床設計手冊〉〉中可知，在一般外圓車削時： FX =（～）FZ FZ=(～) FZ?。? FX= FZ== FY= FZ==2) 滾珠絲杠設計計算:綜合導軌車床絲杠的軸向力： P=KFX+f′(FZ+W)式中 K=，f′=～。則 P=+(+800)=(1)強度計算：壽命值 L1=n1==取工件直徑 D=80 mm,查表得T I=15000h則：n1==20r/minL1==18最大動負載 Q=查表得： 運轉(zhuǎn)系數(shù) fw= 硬度系數(shù) fH=1則Q=1=根據(jù)最大動負載Q的值，可選擇滾珠絲杠的型號。例如，滾珠絲杠參照漢江機床廠的產(chǎn)品樣本選取FC1B系列，滾珠絲杠直徑為φ32mm,型號為FC1B326—5—E2，其額定動載荷是10689N，所以強度足夠壽命值 L1=n1==取工件直徑 D=80 mm,查表得T I=15000h則： n1==20r/minL1==18最大動負載 Q=查表得： 運轉(zhuǎn)系數(shù) fw= 硬度系數(shù) fH=1則Q=1=根據(jù)最大動負載Q的值，可選擇滾珠絲杠的型號。例如，滾珠絲杠參照漢江機床廠的產(chǎn)品樣本選取FC1B系列，滾珠絲杠直徑為φ32mm,型號為FC1B326—5—E2，其額定動載荷是10689N，所以強度足夠用.(3) 效率計算：根據(jù)〈〈機械原理〉〉的公式，絲杠螺母副的傳動效率η為： η=式中 摩擦角ψ=10′　　螺旋升角γ=3176。25′則η=3)剛度驗算：滾珠絲杠受到工作負載P引起的導程的變化量 △L1=177。式中 L0=6mm=；E=166N/ cm2。滾珠絲杠截面積 F=()2π=（）2則 △L1=177。=177。106㎝滾珠絲杠受扭矩引起的導程變化量△L2很小,可忽略,即：△L=△L1。所以：導程變形總誤差△為△ ==106=查表知E級精度絲杠允許的螺距誤差（）為15μm/m，故剛度足夠。(4) 穩(wěn)定性驗算：由于機床原絲杠直徑為φ30mm，現(xiàn)選用的滾珠絲杠直徑為φ32 mm，支承方式不變，所以穩(wěn)定性不存在問題。第三章 自動換位刀架的選用自動轉(zhuǎn)位刀架的選用是普通機床數(shù)控改造機械方面的關(guān)鍵，而由數(shù)控系統(tǒng)控制的自動轉(zhuǎn)位刀架，具有重復定位精度高，工件剛性好，性能可靠，使用壽命長以及工藝性能襖等優(yōu)點。經(jīng)濟型數(shù)控車床的自動刀架，在生產(chǎn)中最常用的是常州武進機床數(shù)控設備廠生產(chǎn)的系列刀架，具有重復定位精度高，工作剛性好，使用壽命長，工藝性能好等優(yōu)點達到國內(nèi)先進水平，在生產(chǎn)中大量使用?，F(xiàn)選用常州武進機床數(shù)控設備廠生產(chǎn)的LD4—工型系列四工位自動刀架。C616適配刀架。刀架技術(shù)參數(shù)：刀位數(shù)：4電動功率：60W電機轉(zhuǎn)速：1400r/min夾緊力：1t上刀體尺寸：152152下刀體尺寸：161171技術(shù)指標：重復定位精度：≤㎜工作可靠性：＞30000次換刀時間：90176。 180176。 270176。 刀架動作流程為：電機→減速機構(gòu)→升降機構(gòu)→上刀體上升轉(zhuǎn)位→信號符合→粗定位機構(gòu)→上刀體下降→槽定位→刀體鎖緊→電機停轉(zhuǎn)→換刀答信→加工順序執(zhí)行。刀架工作原理:微機發(fā)出換刀信號控制箱中繼電器動作電機正轉(zhuǎn)，通過減速機構(gòu)和升降機構(gòu)將上刀體上升至一定位置時，離合器轉(zhuǎn)盤起作用帶動上刀體旋轉(zhuǎn)到所需刀位，發(fā)訊盤上霍爾元件發(fā)出刀位信號，刀架控制繼電器使用電機反轉(zhuǎn)，反靠初定位上刀體下降齒牙盤嚙合，完成精定位并通過蝸輪蝸桿鎖緊螺母使刀架固緊，當夾緊力達到預先調(diào)好的狀態(tài)時過流繼電器動作切斷電源電機停轉(zhuǎn)并向微機發(fā)出回答信號，開始執(zhí)行下工序。第四章數(shù) 控機床電氣控制系統(tǒng)數(shù)控機床除了對主軸的調(diào)速有要求外,對于主軸的速度和位置控制都有更高的要求,本次設計的數(shù)控機床其全部的電氣控制系統(tǒng)如圖1所示. 圖41　數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)組成1. 數(shù)據(jù)輸入裝置將指令信息和各種應用數(shù)據(jù)輸入數(shù)控系統(tǒng)。2. 數(shù)控系統(tǒng)將接到的全部功能指令進行解碼、運算,然后有序地發(fā)出各種需要的運動指令和各種機床功能的控制指令,直至運動和功能結(jié)束。3. 可編程邏輯控制器是機床各項功能的邏輯控制中心。它將來自CNC的各種運動及功能指令進行邏輯排序,使它們能夠準確地、協(xié)調(diào)有序地安全運行。同時將來自機床的各種信息及工作狀態(tài)傳送給CNC,使CNC能及時準確地發(fā)出進一步的控制指令,如此實現(xiàn)對整個機床的控制。4. 主軸驅(qū)動系統(tǒng)接受來自CNC的驅(qū)動指令,經(jīng)速度與轉(zhuǎn)矩(功率)調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動信號驅(qū)動主電動機轉(zhuǎn)動,同時接受速度反饋實施速度閉環(huán)控制。還通過PLC將主軸的各種現(xiàn)實工作狀態(tài)通告CNC用以完成對主軸的各項功能控制。5. 進給伺服系統(tǒng)接受來自CNC對每個運動坐標軸分別提供的速度指令,經(jīng)速度與電流(轉(zhuǎn)矩)調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動信號驅(qū)動伺服電機轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)機床坐標軸運動,通報現(xiàn)時工作狀態(tài)并接受CNC的控制。6. 速度測量通常由集裝于主軸和進給電動機中的測速機來完成。它將電動機實際轉(zhuǎn)速匹配成電壓值送回伺服驅(qū)動系統(tǒng)作為速度反饋信號,與指令速度電壓值相比較,從而實現(xiàn)速度的精確控制。7. 位置測量采用光柵尺和數(shù)字脈沖編碼器作為位置測量元件。它們對機床坐標軸在運行中的實際位置進行直接或間接的測量,將測量值反饋到CNC并與指令位移相比較直至坐標軸到達指令位置,從而實現(xiàn)對位置的精確控制。一般來說,對現(xiàn)有普通車床進行數(shù)控改造的具體做法是,主傳動系統(tǒng)一般不作變動,進給傳動系統(tǒng)中采用高精度的滾珠絲杠替換進給軸原有的普通絲杠。機械部分改造完成后,配上MCS51單片機作為數(shù)控系統(tǒng),用步進電機作驅(qū)動元件,經(jīng)過一級減速齒輪驅(qū)動X、Z軸的運動。在我國數(shù)控機床改造中,微型計算機大多采用MCS—51型系統(tǒng)單片微型計算機,它是超大規(guī)模集成電路發(fā)展的產(chǎn)物,在控制領(lǐng)域中得到廣泛的應用,發(fā)展非常迅速。單片微型計算機簡稱單片機,又稱微控制器,是將計算機的基本部件微型化,使之集成一塊芯片的微機。片內(nèi)含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、系統(tǒng)時鐘及系統(tǒng)總線等。MCS—51單片機在片內(nèi)存儲器容量、I/O的功能以及指令系統(tǒng)功能等方面,都大大地得到加強,特別適用于實時控制、智能儀表、主從結(jié)構(gòu)的多機系統(tǒng)領(lǐng)域,是控制領(lǐng)域中最理想的8位機。8031片內(nèi)沒有程序存儲器,外部擴展一片或多片含有用戶程序的EPROM后,就相當于一片8751。因而使用方便靈活,且價格低廉,目前是應用最廣泛的機型。綜上所述,考慮到MCS 51的性能,選用該系列的8031CPU作為數(shù)控系統(tǒng)的中央處理機。8031屬8位單片機。它是集CPU, 1/0端口及部分RAM等為一體的控制器。價格低但功能全，編程靈活性大，硬件資源豐富。系統(tǒng)框圖如圖所示:圖42 8301系統(tǒng)原理圖8031芯片內(nèi)部具有128個字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器RAM，內(nèi)部編址為OOH