【正文】 數(shù)控 XY 工作臺(tái)的基本操作功能有：輸入加工程序，自動(dòng)加工，刀位控制，工作臺(tái)位置控制，手動(dòng)操作，緊急停機(jī)等。其主要功能是接受和執(zhí)行操作者的命令。 （ 8）、工作臺(tái)的聯(lián)動(dòng)控制。 （ 6）、工作臺(tái)的自動(dòng)控制。 （ 5）、工作臺(tái)超程顯示與處理。 （ 4）、監(jiān)視按鍵，鍵盤及開關(guān)。開機(jī)后工作臺(tái)應(yīng)該自動(dòng)復(fù)位，亦可手動(dòng)復(fù)位。如對 I/O 接口 8155， 8255A 進(jìn)行必要的初始化工作，預(yù)置接口工作方式控制字。包括監(jiān)視鍵盤操作，顯示加工程序、機(jī)床工作狀態(tài)、操作命令等信息。 機(jī)床的自動(dòng)加工及手動(dòng)加工控制程序。 診斷程序。 伺服控制程序。 插補(bǔ)程序。 零件加工源程序的輸入處理程序。按照功能可將數(shù)控系統(tǒng)的控制軟件分為以下幾個(gè)部分： 系統(tǒng)管理程序：它是控制系統(tǒng)軟件中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作的主體軟件。 W27C512 用做程序存儲(chǔ)器，存放監(jiān)控程序； 6264用來擴(kuò)展 AT89S52 的 RAM 存儲(chǔ)器存放調(diào)試和運(yùn)行的加工程序； 8279 用做鍵盤和LED顯示器借口，鍵盤主要是輸入工作臺(tái)方向， LED 顯示器顯示當(dāng)前工作臺(tái)坐標(biāo)值；系統(tǒng)具有超程報(bào)警功能，并有越位開關(guān)和報(bào)警燈；其他輔助電路有復(fù)位電路，時(shí)鐘電路，越位報(bào)警指示電路。兩邊要留軸頸上軸承，中間軸的裝配見圖 ： 17 中間軸 中間軸的零件圖 第 三 章 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 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） 接受操作面板的開關(guān)與按鈕信息； （ 3） 接受車床限位開關(guān)信號(hào)； （ 4） 接受電動(dòng)卡盤夾緊信號(hào)與電動(dòng)刀架刀位信號(hào)； （ 5） 控制 X， Z向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)器； 18 （ 6） 控制主軸的正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)與停止； （ 7） 控制多速電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)主軸有級(jí)變速； （ 8） 控制交流變頻器，實(shí)現(xiàn)主軸無級(jí)變速； （ 9） 控制切削液泵啟動(dòng) /停止； （ 10） 控制電動(dòng)卡盤的夾緊與松開； （ 11） 控制電動(dòng)刀架的自動(dòng)選刀； （ 12） 與 PC機(jī)的串行通信。這種方式構(gòu)造簡單，應(yīng)用較多，但調(diào)整時(shí)比較麻煩 。如圖 ，是用磨或刮壓板 3 的 e面和 d 面來調(diào)整間隙。鑲條應(yīng)放在導(dǎo)軌受力較小的一側(cè)。本次設(shè)計(jì)我采用的是燕尾槽導(dǎo)軌。再將矩形整體傾斜 45176。 由于矩形導(dǎo)軌制造簡單，剛度高，承載能力大，具有兩個(gè)相垂直的導(dǎo)軌面。車床的床身導(dǎo)軌屬于進(jìn)給導(dǎo)軌，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的動(dòng)導(dǎo)軌與支承的靜導(dǎo)軌之間的相對運(yùn)動(dòng)速度較低。 機(jī)床導(dǎo)軌的質(zhì)量在一定程度上決定了機(jī)床的加工精度、工作能力和使用壽命。在動(dòng)導(dǎo)軌上鑲裝塑料具有摩擦系數(shù)低、耐磨性高、抗撕傷能力強(qiáng)、低速時(shí)不易爬行、加工性和化學(xué)穩(wěn)定性好、工藝簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在各類機(jī)床上都有應(yīng)用，特別是用在精密、數(shù)控和重型機(jī)床的動(dòng)導(dǎo)軌上。目前，數(shù)控車床已不采用傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)軌，而是采用帶有耐磨粘貼帶覆蓋層的滑動(dòng)導(dǎo)軌和新型塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌?；瑒?dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、接觸剛度大等優(yōu)點(diǎn)。床身材料采用機(jī)械性能優(yōu)良的 HT250，其硬度、強(qiáng)度較高，耐磨性較好，具有很好的減震性。 床身與導(dǎo)軌為一體，床身材料的選擇應(yīng)根據(jù)導(dǎo)軌的要求選擇。截面積相同時(shí)，采用空形截面，加大外輪廓尺寸，在工藝允許的情況下，盡可能減小壁厚，可以大大提高截面的抗彎和抗扭剛度；矩形截面的抗彎剛度高于圓形 截面，但圓形截面的抗扭剛度較高；封閉截面的剛度顯著高于不封閉截面的剛度。床身在彎曲、扭轉(zhuǎn)載荷作用下，床身的變形與床身的截面的抗彎慣性矩和抗扭慣性矩有關(guān)?；谝陨咸攸c(diǎn)使得床身抵抗來自切削力在水平和垂直面內(nèi)的分力所產(chǎn)生的彎曲變形能力，以及它們的合力產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形能力顯著增強(qiáng)。這樣，機(jī)床在工作中，排屑性能和散熱性能要好，可以減少床身在工作中吸收由于切削產(chǎn)生的熱量，從而減少床身的熱變形，使機(jī)床更好地保持加工精度。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是： (1)在加工工件時(shí)，切屑和切削液可以從斜面的前方 (即床身的一側(cè) )落下，就無需在床身上開排屑孔，這樣，床身斜面就可以做成一個(gè)完整的斜面。所以，在設(shè)計(jì)床身時(shí)，采用與水平面傾斜 45176。 數(shù)控車床工作時(shí)，受切削力的作用，床身發(fā)生彎曲，其中，影響最大的是床 身水平面內(nèi)的彎曲。其結(jié)構(gòu)的合理性和性能的好壞直接影響著數(shù)控車床的制造成本；影響著車床各部件之間的相對位置精度和車床在工作中各運(yùn)動(dòng)部件的相對運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確性，從而影響著工件的加工質(zhì)量；還影響著車床所用刀具的耐用度，同時(shí)也影響著機(jī)床的工作效率和壽命等。齒輪箱結(jié)構(gòu)如圖 ： 15 床身及導(dǎo)軌 對于數(shù)控機(jī)床來說，作為主要支承件的床身至關(guān)重要，其結(jié)構(gòu)性能的好壞直接影響著機(jī)床的各項(xiàng)性能指標(biāo)。在右側(cè)內(nèi)壁也要加工一個(gè)孔來支承軸承。 （ 3）計(jì)算滾珠絲杠因扭轉(zhuǎn)變形產(chǎn)生的誤差 已知負(fù)載力矩 68KJT T N mm? ? ?，扭矩作用點(diǎn)之間的距離 2 355L mm? ，絲杠底徑 2 mm? ，則有 222442 6 8 3 5 57 . 2 1 1 0 7 . 2 1 1 0 0 . 0 0 2 92 7 . 9TLd? ?? ?? ? ? ? ? ? 由該扭轉(zhuǎn)變形 ? 引起的軸向移動(dòng)滯后量 ? 將影響工作臺(tái)的定位精度，有 0 0 . 0 0 2 96 0 . 0 53 6 0 3 6 0L m m m???? ? ? ? 進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 齒輪箱的設(shè)計(jì) 齒輪箱 主要把齒輪裝入，通過軸連接電動(dòng)機(jī)和絲杠。 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差計(jì)算與分析 （ 1）計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的反向死區(qū) ? 已知進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最小值 6m in 1 9 1 1 0 /K N mm?? ，導(dǎo)軌的靜摩擦力為 0 460FN? ，則 3 3 30 6m i n2 2 4 6 02 1 0 1 0 4 . 8 2 1 01 9 1 1 0F m m m mK?? ??? ? ? ? ? ? ? ?? 即 8mm??? ? ? ，故滿足要求。 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析 滾珠絲杠螺母副的綜合拉壓剛度 60 m in 1 9 1 1 0 /K K N m? ? ?，機(jī)床執(zhí)行部件的質(zhì)量和滾珠絲杠螺母副的質(zhì)量分別為 m 、 sm ，滾珠絲杠螺母副和機(jī)床執(zhí)行部件的等效質(zhì)量為1/ 3dsm m m?? ，已知 m=，則： 233 . 2 6 4 7 . 8 1 0 4 . 0 14sm k g? ?? ? ? ? ? ? 11( 3 0 . 6 1 4 . 0 1 ) 3 1 . 9 533dsm m m k g k g? ? ? ? ? ? 60 1 9 1 1 0 / 2 4 4 5 /3 1 .9 5nc dK ra d s ra d sm? ?? ? ? 折算到滾珠絲杠軸上的系統(tǒng)總當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 2 2 2( 9 . 8 4 . 2 7 5 ) 6 . 2 5 8 8 0 . 0 0 8 8siJ J k g c m k g c m k g m? ? ? ? ? ? ? ? ? 已知滾珠絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度 1 3 5 6 6 .0 4 /sK K N m ra d?? ? ?，則 1 3 5 6 6 . 0 4 1 2 4 1 . 6 /0 . 0 0 8 8sntsK r a d sJ? ? ? ? 由以上計(jì)算可知，絲杠 — 工作臺(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率 nc? 、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)的 14 最低固有頻率 nt? 都比較高。這樣控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角，編碼器對應(yīng)輸出一個(gè)脈沖信號(hào)。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨力應(yīng)與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角 ?? ，可知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一轉(zhuǎn)時(shí)，需要控制系統(tǒng)發(fā)出 360/ 480?? 個(gè)步進(jìn)脈沖。 驗(yàn)算慣量匹配，為了使機(jī)械傳動(dòng)的慣量達(dá)到較合理的匹配，系統(tǒng)的負(fù)載慣量 LJ 與伺服 13 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 mJ 之比一般應(yīng)滿足下式： 1dmJJ?? 因?yàn)?4 .7 2 5 0 .4 3 6 [ 0 .2 5 ,1 ]9 .8dmJJ ? ? ?，故滿足慣量匹配要求。 確定最大靜轉(zhuǎn)矩 sT ： 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)空載啟動(dòng)力矩 qT 與所需的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩 1sT 的關(guān)系為： 1 qsTT ? 1 10 .15 10 . 51 51qs TT N m N m? ? ? ? ? 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)空載啟動(dòng)力矩 qT 與所需的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩 2sT 的關(guān)系為： 2 0 .4 4 1 .4 70 .3 0 .3GJs TT N m N m? ? ? ? ? 取 1sT 和 2sT 中的較大者為所需的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩 sT? ? 。 空載時(shí)（快進(jìn)力矩），為 ( 0 . 0 6 2 0 . 0 0 5 7 ) 0 . 0 6 8K J fT T T N m N m?? ? ? ? ? ? ? 切削時(shí)（工進(jìn)力矩），為 ( 0 . 4 3 0 . 0 0