【正文】 6 38 76 19 38 39 78 20 40 40 80 41 82 43 86 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 42 84 44 88 （ 1） 加速度力 從表 3 我們可以看出，推桿位移的最大速度為 ，加速度為 2/ms,此時推桿的位移為 ，由于滑座組合的總重量為 15Kg，則加速度力為： 1. 5 1. 37 20 .5 5 20 1. 39F m a k g f N? ? ? ? ? ?加 （ ） （ 2） 彈簧力 前面我們已經(jīng)計(jì)算出彈簧剛度 , /P kg mm? ，則彈簧力 F彈 等。 , 0 .2 0 4 ( 3 8 0 2 2 2 3 4 .5 6 ) 3 9 .2 8 3 8 4 .9 6F P h k g f N? ? ? ? ? ? ? ?彈 （ ） （ 3） 切削力 由于切削時的有效功率為 280W，銑刀轉(zhuǎn)速 n=6000r/min,銑刀直徑 D=80mm,則切削力 F切 （有效功率的計(jì)算見后） 39 5 5 0 1 0 2PF nD? ? ? ??切 （ ） 30 . 2 8 9 5 5 0 1 0 2 1 1 . 1 46 0 0 0 8 0 N? ? ???? 所示 2 0 1 .3 9 3 8 4 .9 6 1 1 .1 4 5 9 7 .4 9F F F F N? ? ? ? ? ? ?切加 彈 c. 功率計(jì)算 5 9 7 . 4 9 0 . 2 8 3/ 1 . 5 3 6 20 . 7P F V k W? ?? ? ? ? （ ） 選電機(jī)功率為 370W，額定轉(zhuǎn)速 1400r/min 切削組件及動力 切削組件及動力傳動的結(jié)構(gòu)原理圖見圖 。 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 動皮帶輪 圖 切削組件及動力傳動的結(jié)構(gòu)原理圖 主動皮帶輪 1固定在電機(jī) 9 的的輸出軸上，被動皮帶輪 3固定在銑刀軸 6 上，銑刀 5通過鎖緊螺母 7固定在銑刀軸上，電機(jī)的動力通過皮帶輪，皮帶傳至銑刀軸，使銑刀軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)。銑刀軸 的兩端軸頸處裝有兩個單列向心球軸承。銑刀組件組合見圖。 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 1. 帶輪 2. 擋片 3. 銑軸端蓋 4. 波形彈簧 5. 支座 6. 銑刀軸 7. 軸套 8. 銑刀罩 9. 墊圈 圖 銑刀組件 圖 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 銑槽的有效動力 N 4 0. 14 0. 86 0. 7210NzN C D t S B Zn??? （ ） 式中： NC ： D： 銑刀直徑 mm t: 切削深度 mm ZS ： 每齒進(jìn)給量 mm B： 銑削寬度 mm Z： 銑刀齒數(shù) mm n： 銑刀轉(zhuǎn)速 r/s 我們已知： D=80mm， t=， B=5mm， Z=16， n=100r/s 但 ZS 必須根據(jù)走刀速度及切槽深度，銑刀轉(zhuǎn)速來進(jìn)行計(jì)算 這樣我們就可以計(jì)算出 AB 2 2 2 24 0 ( 4 0 2 .3 ) 1 3 .3 6 8 ( )A B B O O A m m? ? ? ? ? ? 前面已計(jì)算出最大走刀速度 max /V m s? ，則銑刀走過 AB 的距離所需的時間t 為 m a x/ 13. 368 / 283 472 ( )t A B V s? ? ? 在時間 t 內(nèi)銑刀轉(zhuǎn)過的圈數(shù) n 為： 100 72 (n ? ? ? 轉(zhuǎn) ) 則每齒進(jìn)給 量為： 2 .3 / 4 .7 2 1 6 0 .0 3 ( )ZS m m? ? ? 則銑槽動力 N 為： 4 0. 14 0. 86 0. 7210NtN C D t S B Zn??? 4 0. 14 0. 86 0. 721. 16 10 80 2. 3 0. 03 5 6 10 0 28 1 W?? ? ? ? ? ? ? ? ? 由于銑削動力電機(jī)的動力是通過皮帶傳動至銑刀軸的，皮帶的傳動效率 ?? ，湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 再考慮到一定的安全系數(shù)，我們選電機(jī)的功率為 550W。 分距夾持組件 鑰匙片固定夾具安裝在分距滑 座上，分距滑座采用的是燕尾槽式導(dǎo)軌?；刹竭M(jìn)電機(jī)通過滾珠絲杠帶動?？汕昂筮\(yùn)動。傳動結(jié)構(gòu)圖見總圖中的 AA 視圖（兩個步進(jìn)電機(jī)的傳動方式相同）。 進(jìn)刀組件 進(jìn)刀組件的結(jié)構(gòu)圖見總圖中的 AA 視圖，銑刀組件安裝在滑座上，滑座采用燕尾槽式導(dǎo)軌，滑座由步進(jìn)電機(jī)通過滾珠絲杠帶動，可上下運(yùn)動。夾具結(jié)構(gòu)見圖 。 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 1. 安裝座 2. 手柄 3. 定位銷 4. 定位片 5. 彈性圈 6. 壓板 7. 墊套 8. 螺桿 9. 定位片 圖 夾具結(jié)構(gòu) 圖 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 第四章 電氣控制部分 銑齒機(jī)的電氣控制部分由分距步進(jìn)電機(jī)，進(jìn)刀步進(jìn)電機(jī)，銑削動力電機(jī)，走刀動力電機(jī)，數(shù)控板，鍵盤，顯示器，接近開關(guān)等部分組成。電氣控制原 理圖見圖 。 銑削動力電機(jī) 采用三相異步電機(jī)，額定轉(zhuǎn)速 2800r/min，功率 550W。 走刀動力電機(jī) 采用三相異步電機(jī)，額定轉(zhuǎn)速 1400r/min，功率 370W。 步進(jìn)電 機(jī) 選用 90BF006 五相步進(jìn)電機(jī)，工作方式的五相十拍，步距角為 度，步進(jìn)電機(jī)采用 RD053 五相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器驅(qū)動。 [8] 數(shù)控板 數(shù)控板由以下部分組成 a. 8098 單片機(jī)，它是準(zhǔn) 16 位鑲?cè)胧轿⒖刂破鳌?[9] b. 8255 可編程并行 I/O 芯片。用于擴(kuò)展 8098 I/O ，通過 8255 聯(lián)接鍵盤和顯示器。 c. 2764 EPROM 程序貯存器，它是一個 8K 乘以 8 位的紫外線可擦除電子編程的只讀存儲器，用于存放程序。 [6] d. MK48 Z02 靜態(tài)數(shù)據(jù)存貯器 RAM。用于存放控制過程中的有關(guān)數(shù)據(jù) ，可寫入和讀取。 [6] e. 74LS138 三一八譯碼器，用來產(chǎn)生電選信號。 [6] f. 74LS373 鎖存器，用來鎖存地址。 [6] g. 74LS07， OC 門輸出。 h. CD4050，電平轉(zhuǎn)換。 數(shù)控 板的接線圖見圖 。 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 圖 接線圖 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 8098 單片機(jī)的工作方式 本數(shù)控銑齒機(jī)共有四個接近開關(guān)，也就是有四個信號要輸入給 8098，進(jìn)行對步進(jìn)電機(jī)的控制。而這四個信號是通過 8098 的四個高速輸入部件的信號輸入端 HSI1—HSI3 輸入給 8098。 8098 控制兩臺 步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，也就是有四個信號要輸出給RD053 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動器，而這四個信號是通過 8098 的四個高速輸出部件的信號輸出端 HSO0— HSO3 進(jìn)行輸出的。 8255 可編程并行 I/O 芯片的工作方式 8255 的工作方式是方式 0（基本輸入 /基本輸出） A 口， B 口， C 口都可以設(shè)定為輸入或者輸出。 [8] 本控制板中 8255 的 PA0— PA7 以及 PC4— PC7 作為輸出與顯示器相連， PB0— PB7以及 PC0— PC1 作為輸入口，與鍵盤相連。 鍵盤 鍵盤采用 4X4 鍵。鍵盤布置圖見下圖（圖 ） 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 圖 鍵盤 顯示器 顯示器選用 MGLS12864 液晶顯示器，顯示方式如下圖（圖 ）。 銑齒機(jī)的微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)控制 結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示（圖 ） 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 圖 微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)框圖 控制程序框圖 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 40 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 41 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 42 結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)數(shù)控銑齒機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，工作原理，銑齒機(jī)各運(yùn)動的實(shí)現(xiàn)及控制，銑齒機(jī)有關(guān)部件的計(jì)算及單片機(jī)控制程序框圖，還有電氣控制原理。我的主要任務(wù)是數(shù)控銑齒機(jī)的總體設(shè)計(jì)要求分析，機(jī)床各部件的設(shè) 計(jì)和微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在數(shù)控銑齒機(jī)結(jié)構(gòu)圖中，可知這次我設(shè)計(jì)的數(shù)控銑齒機(jī)機(jī)械部分由機(jī)座，分距夾持組件，銑削動力及進(jìn)刀組件，走刀組件四大部分組成。其中機(jī)座采用鑄造成型，采用 HT250 灰口鑄鐵材料，其強(qiáng)度，耐磨性，鑄造工藝性都比較好。我還采用凸輪結(jié)構(gòu)，它是使從動件作預(yù)期規(guī)律的往復(fù)運(yùn)動，且其結(jié)構(gòu)緊湊，對于走刀運(yùn)動這種往復(fù)運(yùn)動是比較適用的，凸輪加工也方便，而且精度高，所以我采用了多圓弧凸輪型面。彈簧等都是經(jīng)過計(jì)算選用了最合適的。 本次設(shè)計(jì)的數(shù)控銑齒機(jī)電氣控制部分由分距步進(jìn)電機(jī)，進(jìn)刀步進(jìn)電機(jī)，銑削動力電機(jī)，走刀動力電 機(jī)，數(shù)控板，鍵盤，顯示器，接近開關(guān)等部分組成。采用 MCS8098單片機(jī)作控制微機(jī)，鍵盤實(shí)施輸入程序指令、定原點(diǎn)、驅(qū)動器輸入等功能；選用 90BF006五相步進(jìn)電機(jī)，工作方式為五相十拍，步距角為 度，步進(jìn)電機(jī)采用 RD053 五相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器驅(qū)動。本數(shù)控銑齒機(jī)共有 4 個接近開關(guān)，也就是四個信號要輸入給8098，進(jìn)行對步進(jìn)電機(jī)的控制，而這四個信號是通過 8098 的四個高速輸入部件的信號輸入端輸入給 8098 的， 8098 控制兩臺步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)，也就是有四個信號要輸出給RD053 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，而這四個信號是通過 8098 的四個高速輸出部件的信號輸出端進(jìn)行輸出的。 該 簡易 數(shù)控 銑齒機(jī)采用 單片機(jī)微機(jī)控制，使得 鑰匙片 的加工質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，成本低；由于為一簡易數(shù)控機(jī)床，所以結(jié)構(gòu)簡單，操作維護(hù)方便，具有小型數(shù)控設(shè)備的特點(diǎn)，能用于實(shí)際生產(chǎn)。 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 43 參考文獻(xiàn) [1] 實(shí)用數(shù)控加工技術(shù)編委會 .實(shí)用數(shù)控加工技術(shù) [M].北京： 北京兵器工業(yè)出版社 ， [2] 徐灝 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ， [3] 張幼楨 .金屬切削原理 [M].北京： 航空工業(yè)出版社 ， [4] 楊可楨 .機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ， [5] 王方義 .微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ， [6] 機(jī)械工業(yè)出版社編 .機(jī)械工程手冊 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ， [7]方建淳 .MCS96 系列 8098 單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù) [M].天津： 天津科學(xué)技術(shù)出版社 ， [8] 趙如福 .金屬機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊 [M].上海： 上?？茖W(xué)技術(shù)出版 ， 1992 [9]明興祖 , 姚齊水 .簡易數(shù)控銑齒機(jī)設(shè)計(jì) [J] 湖南冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報 ,. 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