【正文】 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。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?！鼻髮?shí)就是腳踏實(shí)地，求真務(wù)實(shí)，謙虛謹(jǐn)慎、介驕介躁、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。 勤奮就是要發(fā)奮努力、不畏艱難。通過這次課程 設(shè)計(jì)，我才明確學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過程，在以后的學(xué)習(xí)工作中我會(huì)走的更遠(yuǎn)。在沒有做課程設(shè)計(jì)以前覺得課程設(shè)計(jì)只是對(duì)這科課程來所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。 ）與 741組成的轉(zhuǎn)換電路，令我是費(fèi)了不少的心思啊。 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。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。比如說：在做說明書的時(shí)候，里面的很多公式都不會(huì)，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(gè)問題，也知道了課程設(shè)計(jì)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(hào)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(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。 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 CLR ；修改 23 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。 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。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。 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 ” 。這樣，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源可用同一型號(hào)。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。 根據(jù)任務(wù)書的要求，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(hào)； （ 3）接收車床限位開關(guān)信號(hào)： （ 4）接收螺紋編碼器信號(hào)； （ 5）接收電動(dòng)卡盤夾緊信號(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)主軸無級(jí)變速； （ 10）控制冷卻泵啟動(dòng) /停止； （ 11）控 制電動(dòng)卡盤的夾緊與松開； （ 12）控制電動(dòng)刀架的自動(dòng)選刀； （ 13）與 PC機(jī)的串行通信。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。 （ 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)以及軸承的預(yù)緊和調(diào)節(jié)方式。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 。 1eqT / =1200179。 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)，可以滿足設(shè)計(jì)要求。查表 45可知 110BYG3502 的極限運(yùn)行頻率為 20200 Hz，可見沒有超出上限。從圖 64 查得，在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 maxT = N178。 m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩 2eqT =178。 m，可見完全滿足（ 8）式的要求。 m （ 7） 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。 0T 相對(duì)于 tT 和 fT 很小，可以忽略不計(jì)。 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 = 。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)。大帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量2zJ = 2cmkg? 。 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 計(jì)算同步帶額定功率 P的精確值： 10 320 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。此處 ent 取整。 （ 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 ?????? ? 。 （ 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。 T / = 1200179。 360 / ( 60179。算得傳動(dòng)比 i = 。今初選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 110BYG3502，五相混合式，最大靜轉(zhuǎn)矩為 16 N178。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。 （ 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。則求得滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 2?≈ 。 2）根據(jù)公式 Z＝ ( WDd /0? )－ 3，求得單圈滾珠數(shù)目 Z= 29；該型號(hào)絲杠為雙螺母，滾珠總?cè)?shù)為 3179。將摩擦角 ? =10′，代入 ? = tanλ / tan(λ+ ? )，得傳動(dòng)效率 ? = %。 （ 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。 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。 由經(jīng)驗(yàn)公式（ 32），算得主切削力 cF ＝ 1023N。 ，前角 0? ＝ 12176。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)與縱向類似，在此從略。 （ 6）將橫向進(jìn)給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)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)。 進(jìn)給系統(tǒng)的改造與設(shè)計(jì)方案 （ 1）拆除掛輪架所有齒輪，在此尋找主軸的同步軸，安裝螺紋編碼器。 螺紋編碼器通常有兩種安裝形式：同軸安裝和異軸安裝。 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)）。 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。 若要提高車床的自動(dòng)化程度，需要在加工中自動(dòng)變換轉(zhuǎn)速，可用 2～４速的多速電動(dòng)機(jī)代替原有的單速主電動(dòng)機(jī)；當(dāng)多速電動(dòng)機(jī)仍不能滿足要求時(shí)，可用交流變頻器來控制主軸電動(dòng)機(jī)，以實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速（工廠使用情況表明，使用變頻器時(shí)，若工作頻率低于 70Hz，原來的電動(dòng)機(jī)可以不更換，但所選變頻器的功率應(yīng) 4 比電動(dòng)機(jī)大）。 （ 6）計(jì)算選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，為了圓整脈沖當(dāng)量，可能需要減速輪副，且應(yīng)有消間隙機(jī)構(gòu)。 （ 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。 （ 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(bǔ)、圓弧插補(bǔ)以及螺紋插補(bǔ)的功能。主要技術(shù)指標(biāo)如下 （ 1）床身上最大加工直徑 400 mm； （ 2）最大加工長(zhǎng)度 1000 mm； （ 3） X 方向 (橫向 )的脈沖當(dāng)量 x? = mm/脈 沖 ,Z 方向 (縱向 )z? = mm/脈沖； （ 4） X 方向最快移動(dòng)速度 maxxv = 3000 mm/min， Z方向?yàn)?maxzv = 6000 mm/min； （ 5） X 方向最快工進(jìn)速度 Fxvmax = 400 mm/min， Z方向?yàn)?zmxFv = 800 mm/min； （ 6） X 方向定位精度 177。 對(duì)普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造，主要是將縱向和橫向進(jìn)給系統(tǒng)改成用微機(jī)控制的、能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給伺服系統(tǒng)；將手動(dòng)刀架換成能自動(dòng)換刀的電動(dòng)刀架。當(dāng)工件隨主軸回轉(zhuǎn)時(shí)，通過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。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)。在國(guó)內(nèi)工廠的技術(shù)改造中，機(jī)床的微機(jī)數(shù)控化改造已成為重要方面。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。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)的主要來源。沒有發(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。但機(jī)床的素質(zhì)差，性能落后，單臺(tái)機(jī)床的平均產(chǎn)值只有先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的 1/10左右，差距太大，急待改造。許多工廠一面購(gòu)置數(shù)控