【正文】 。其次,我要感謝這四年里給我授課的所有老師，感謝他們傳給我知識，祝各位教師身體健康，工作順利。在此，對老師表示我衷心的感謝，感謝他對我的嚴格要求，感謝他的監(jiān)督和指導。本次畢業(yè)設(shè)計是在老師的指導下完成的，在準備論文的四個月期間，老師給予了我很大的支持。參 考 文 獻[1] 白建華,劉英彬,[J].機電工程,2001(18):3235.[2] ：機械工業(yè)出版社,2007,7.[3] ：清華大學出版社,2006,7.[4] 王永章. 機床的數(shù)字控制技術(shù)[M]. 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社, 1995.[5] 徐慧，：國防工業(yè)出版社，2008,3.[6] 申永勝主編，：清華大學出版社,1999,7.[7] 《Z5140型立式鉆床說明書》. [8] 白建華. ：機械工業(yè)出版社，2007,9.[9] 吳宗澤、[M]. 北京： [10] O’Connor JJ, teal Standard handbook of Lubrication Engineering. New 20 O’Connor JJ, teal. Standard handbook of Lubrication Engineering. New York: Mcgraw_Hill, 1968.[11] [M].北京:機械工業(yè)出版社,1985.[12] ：機械工業(yè)出版社,1991. [13] 陳榕林,[M].北京:中國農(nóng)業(yè)機械出版社,1985.[14] [J].成都師專學報,2001(6):1619.致 謝不知不覺大學四年的學習生涯結(jié)束了，畢業(yè)設(shè)計是我在大學里的最后一門課程。因此，此項數(shù)控化改造對于節(jié)約資金，提高機床性能不失為一項可行的方案。通過對Z5140A型臺鉆的數(shù)控化改造后，保留了原機床的基本結(jié)構(gòu)與工作性能，增加了自動進給的功能，操作者可以根據(jù)不同材質(zhì)、不同加工直徑、不同鉆孔深度推算出進給速度和進給深度，實現(xiàn)半閉環(huán)數(shù)控自動加工，從而提高生產(chǎn)效率和零件的加工質(zhì)量。當前中小企業(yè)，它們規(guī)模較小，資金有限、工人技術(shù)水平低，加工的產(chǎn)品也多屬于精度要求不高的產(chǎn)品，所以對普通機床使用數(shù)量較大，因此購置大量的精度高的數(shù)控機床是不現(xiàn)實的，而一些產(chǎn)品又需要數(shù)控加工才能完成。（五）Z5140A鉆床進給機構(gòu)設(shè)計總成1）鏈輪 2）工作臺座 3）立柱 4）底座 5）螺母座 6）橫向絲杠 7)夾緊螺栓 8）工作臺 9）縱向絲杠 10）主軸箱體 11）固定軸 12）螺母13）垂向絲杠 14）主軸箱滑座 Z5140A鉆床整體結(jié)構(gòu)及主要零件從仿真視頻可知，Z5140A鉆床進給機構(gòu)的運動滿足設(shè)計要求。Z向伺服電動機帶動垂直方向滾珠絲杠螺母副實現(xiàn)6）主軸箱滑座的上下運動。Y向伺服電動機帶動1）縱向滾珠絲杠螺母副，實現(xiàn)工作臺的縱向移動。Z5140A鉆床通過伺服電動機經(jīng)過聯(lián)軸器或齒輪帶動滾珠絲杠螺母副和主軸及其上的刀具柄和刀具。明確這些之后將各個零件按照一定的連接條件一一裝配起來然后進入Pro/e軟件中的機構(gòu)模塊，設(shè)置一個伺服電動機，以作為機構(gòu)運動的動力來源，就可以對機構(gòu)進行運動仿真了。工作臺縱向、橫向的運動主要由滾珠絲杠螺母副機構(gòu)來實現(xiàn)。因此，Z5140A鉆床立柱的內(nèi)腔是空的。因此對鉆床的立柱要求具有足夠的構(gòu)建強度和良好的抗振性以及抗熱變形性。并且結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好，便于加工、裝配、調(diào)整和維修。因此導軌與工作臺干涉部分的尺寸比較難確定，但是借助于Pro/e軟件的三維仿真功能可以方便的確定一個合適的尺寸來滿足設(shè)計要求。（二）Z5140A鉆床導軌的設(shè)計（如工作臺、主軸箱等）都是沿床身、立柱等基礎(chǔ)件的導軌面運動的，因此導軌的作用就是支承和導向，也就是支承運動部件幷保證運動部件在外力的作用下，能準確的沿著一定的方向運動。因此，該主軸應滿足高回轉(zhuǎn)精度、剛度、抗振性、耐磨性和熱穩(wěn)定性等。此數(shù)據(jù)采樣法適用于交流伺服電機的閉環(huán)或半閉環(huán)控制系統(tǒng)[14]。根據(jù)計算機運行速度和加工精度不同，有些系統(tǒng)的插補時間選用，12ms、8ms，對于運行速度較快的計算機有的已選2ms。這些數(shù)據(jù)嚴格的限制在一個插補時間內(nèi)（如8ms）計算完畢，送給伺服系統(tǒng)，再由伺服系統(tǒng)控制移動部件運動；移動部件也必須在下一個插補時間內(nèi)走完插補計算給出的行程，因此數(shù)據(jù)采樣插補也稱作時間標量插補[13]。脈沖增量插補通常用于步進電機控制系統(tǒng)。根據(jù)加工精度的不同，—。因此，脈沖增量插補也叫做行程標量插補。脈沖增量插補是控制單個脈沖輸出規(guī)律的插補方法。插補計算的任務(wù)就是對輪廓線的起點到終點之間再密集的計算出有限個坐標點，刀具沿著這些坐標點移動，來逼近理論輪廓。如選用130STM07725H型交流伺服電機總慣量，則：J=+=+=（）（2）加速時間通常取得3～4倍，?。?3=3==（s）所以： =()空載加速轉(zhuǎn)矩不允許超過伺服電機的最大輸出轉(zhuǎn)矩，由此可見，130STM07725H型交流伺服電機的=，滿足設(shè)計要求。根據(jù)這些參數(shù)選擇滿足要求的130STM07720H型伺服電動機。根據(jù)下式公式，絲杠加在電機軸上的慣量為：==（）3）聯(lián)軸器加在鎖緊螺母等得慣量可直接查手冊得到：=（）4）負載總慣量為： =++=++=（）按照數(shù)控機床慣量匹配條件，1＜＜4,～。 m—直線移動工件、工作臺的質(zhì)量(kg)。1） 工件、工作臺折算到電機軸上的慣量，工件與工作臺的最大質(zhì)量M=180kg，可按下式計算，即：=m其中，v—工作臺移動速度，m/s。伺服電機與絲杠直連，其傳動比i=1。最達切削負載轉(zhuǎn)矩T可根據(jù)下式計算，即：T=（）其中，從前面的計算已知最大進給力=1699N，絲杠導程=6mm，預緊力=（N），查手冊，滾珠絲杠副的機械效率=，因滾珠絲杠預加載荷引起附加摩擦力矩為：==（）查《角接觸推力球軸承組配技術(shù)手冊》，故一對軸承的摩擦力矩=。 垂向絲杠實體模型（1）選擇伺服電機伺服電機的選用，應考慮三個要求：最大切削負載轉(zhuǎn)矩，不得超過電機的額定轉(zhuǎn)矩；電機的轉(zhuǎn)子慣量應與負載慣量相匹配；快移時，轉(zhuǎn)矩不得超過伺服電機的最大轉(zhuǎn)矩。預緊力=/4=，只要軸向載荷值不達到或不超過預緊力的3倍，因此不必對預緊力提出額外的要求。由此確定滾珠絲杠副的型號和尺寸為內(nèi)循環(huán)FYND34064P3（），底徑＝，名義直徑d=34，額定動載荷=，＜，符合設(shè)計要求。故絲杠工作壽命為： 其中，L—工作壽命 ，以r為1個單位； N—絲杠轉(zhuǎn)速（r/min）； T—絲杠使用壽命，對數(shù)控機床可取T=15000h；計算當量動載荷為：===（KN）其中—載荷性質(zhì)系數(shù)，無沖擊1～，～，～。絲杠的最大載荷，當切削時的最大進給力加摩擦力，最小載荷即為摩擦力。（三）Z5140A鉆床垂直方向進給系統(tǒng)的確定由式（）～（）得：（1）計算進給牽引力選擇導軌類型為矩形導軌，則:=（N）其中，；為移動部件重量。130STM07720H型交流伺服電機的主要參數(shù)如下： 130STM07720H型交流伺服電機的主要參數(shù)最高轉(zhuǎn)速()額定轉(zhuǎn)矩()最大轉(zhuǎn)矩()轉(zhuǎn) 子 慣 量()機械時間常數(shù)（）輸出功率（P）重量（m）1500r/min30kg當執(zhí)行件從靜止以階躍指令加速到快移速度時，所需的空載加速轉(zhuǎn)矩為：=（）（1）空載加速時，主要克服的是慣量。根據(jù)以上計算公式，代入具體數(shù)值后得到額定轉(zhuǎn)速、額定轉(zhuǎn)動慣量、額定轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩。2）絲杠加在電機軸上的慣量，絲杠名義直徑=32mm，L=1201mm，絲杠材料鋼的密度=kg/。 w—伺服電機的角速度，rad/s。（3）負載慣量計算伺服電動機的轉(zhuǎn)子慣量應與負載慣量相匹配，負載慣量可按以下次序計算。另一端直接鉸接，其摩擦力可忽略不計。（2）最大切削負載轉(zhuǎn)矩計算 所選伺服電機的額定轉(zhuǎn)矩應大于最大切削負載轉(zhuǎn)矩。本設(shè)計中絲杠最大載荷為=（KN），遠小于3。軸向剛度=1138 N/m。本設(shè)計=—精度影響系數(shù)，對于4級滾珠絲杠取=。絲杠的最大載荷，當切削時的最大進給力加摩擦力，最小載荷即為摩擦力。（二）Z5140A鉆床橫向進給系統(tǒng)的確定由式（）～（）得：（1）計算進給牽引力選擇導軌類型為矩形導軌，則：=（N）其中，；為移動部件重量。130STM10015H型交流伺服電機的主要參數(shù)如下： 130STM10015H型交流伺服電機的主要參數(shù)最高轉(zhuǎn)速（）額定轉(zhuǎn)矩 （）最大轉(zhuǎn)矩（）轉(zhuǎn)子慣量 ()機械時間常數(shù)()輸出功率(P)重量(m)1500r/min154 30kg（4）空載加速轉(zhuǎn)矩計算當執(zhí)行件從靜止以階躍指令加速到快移速度時，所需的空載加速轉(zhuǎn)矩為：=（） （）1） 空載加速時，主要克服的是慣量。根據(jù)以上計算公式，代入具體數(shù)值后得到額定轉(zhuǎn)速、額定轉(zhuǎn)動慣量、額定轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩。2）絲杠加在電機軸上的慣量，絲杠名義直徑=32mm，L=839mm，絲杠材料鋼的密度=kg/。（3）負載慣量計算伺服電動機的轉(zhuǎn)子慣量應與負載慣量相匹配，負載慣量可按以下次序計算。另一端直接鉸接，其摩擦力可忽略不計。（2）最大切削負載轉(zhuǎn)矩計算 所選伺服電機的額定轉(zhuǎn)矩應大于最大切削負載轉(zhuǎn)矩。本設(shè)計中絲杠最大載荷=（KN），遠小于3[9]。軸向剛度=1138N/m。由此確定滾珠絲杠副的型號為FYND32064P3（），即內(nèi)循環(huán)，雙螺母墊片調(diào)隙式、公稱直徑為32mm、螺距為6mm、P3級精度、左旋、。計算當量動載荷為：===（KN） （）其中—載荷性質(zhì)系數(shù)，無沖擊1～，～，～。已知最大進給力=1699（N），工作臺加工件的質(zhì)量M=140kg，故絲杠的最小載荷（即摩擦力）為:==14010=140（N） （）絲杠最大載荷為： =1699+140=1839（N） （）縱向工作載荷（平均載荷）為：=（N）其中，分別為絲杠最大、最小軸向載荷；絲杠的最高轉(zhuǎn)速為1500r/min，工作臺最小進給速度為1mm/min，可取為0，則平均轉(zhuǎn)速n=（1500+0）/2=750r/min。選擇圓柱銑刀逆銑加工，各切削分力有=1～，＝～，=～，取中間值即=，=，=，則：==4472=（KN） （）而插補平面內(nèi)合力為：F==5404（N） （）在一周的切削過程中取平均切削力為： =FF=5404=3603（N） （）工作時的周向壓力為： （）對于三角形形導軌，k=，=，而=0，==1699（N），G=（KN），則:=103+（103+103）=（N）滾珠絲杠的名義直徑，滾珠的列數(shù)和工作圈數(shù)應按當量動載荷選擇。鉆床切削力與刀具材料、工件、刀具進給量有關(guān)，選用圓柱銑刀，則： （）其中，為主銑削力，為刀具系數(shù)，為銑削接觸弧深度，z為銑刀系數(shù)，為每齒進給量，為銑刀直徑[8]。CPU讀地址時，做狀態(tài)寄存器，讀出時是當前I/O口和定時器的狀態(tài)，而寫時則作為命令寄存器寫入命令[7]。8155有一個狀態(tài)寄存器，鎖存I/O口和定時器的當前狀態(tài)，使CPU查詢用。8155的內(nèi)部RAM和I/O的選擇由引腳IO/控制，當IO/=0時，CPU訪問RAM，RAM的低8位編制為：00H～FFH；IO/＝１時，CPU訪問I/O口，其低8位編址見教材的真值表，8155的工作方式選擇通過對8155內(nèi)部命令，寄存器通過設(shè)定控制命令來實現(xiàn)。3）切削液的開閉:將切削液控制繼電器KM3的一組常開觸點并接到原Z5140鉆床切削液開關(guān)兩端即可。2）主軸反轉(zhuǎn)：原Z5140鉆床設(shè)置有一個主軸電動機電源反向開關(guān)，將開關(guān)轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)位置，按下啟動按鈕即可實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。（2）主軸起、停和正反轉(zhuǎn)以及冷卻液的開關(guān)主軸起、停和正反轉(zhuǎn)以及冷卻液的開關(guān)均通過