【正文】 轉動慣量 ? ?2cmkg? OL —— 絲桿導程 (cm) G—— 工件及工作臺重量 (N) G=800(N) 、軸、絲桿等圓柱體慣量計算 表 324 所示圓柱體轉動慣量計算公式如下 : 畢 業(yè) 設 計 14 對于鋼材， 34 ??? LDJ 式中 :M—— 圓柱體質量 ? ?kg D—— 圓柱體直徑 (cm) L—— 圓柱體長度或原長 (cm) 鋼材的密度為 ?? ? ?24314131 8 2 cmkgLdJ ???????? ?? ? ?24324232 cmkgLdJ ???????? ?? ? ?24334333 cmkgLdJ ???????? ?? ? ?24344434 cmkgLdJ ???????? ?? ? ?24343 0 6 cmkgLdJ ss ???????? ?? 因此 ? ? ? ? ?????????????????? ?????????????????????????????24243322211 2 ?oSLgGJJZZJJZZJJ ? ? ? ?? ?2222255cmkg ???????????????????? ????????????????????????? 基本滿足慣量匹配的要求。決定采用 90BF004，但從 《綜合作業(yè)指導書》 P24 頁查出，步 進電機最高空載啟動頻率為4000Hz,滿足空載時 kf ()的要求。 ⑦ . 橫向滾珠絲桿副的幾何參數(shù) (其參數(shù)如表 1） 表 參數(shù) 名稱 符號 關系式 WD2505 螺 紋 滾 道 公稱直徑 od 25 導程 OL 5 接觸角 ? 933 ?? 鋼球直徑 qd 滾道法面半徑 R qdR ? 偏心距 e ? ? ?sin2qdRe ?? 螺紋升角 ? oodL?? arctan? 933 ?? 螺 桿 外徑 d ? ? qo ddd ??? 內徑 1d Redd o 221 ??? 接觸直徑 2d ?cos2 qo ddd ?? 螺 母 螺紋 直徑 D RedD o 22 ??? 內徑 1D ? ? qo ddD ??? 畢 業(yè) 設 計 11 (4).齒輪傳動比計算 ① . 橫向進給齒輪箱傳動比計算 已確定橫向脈沖當量 setpmmp ?? ，滾珠直徑導程 OL =5mm, 初選步進電動機步距角 ? 可計算傳動比 i : ????? ob pLi ? ? 考慮到結構上的原因不使大齒輪直徑太大，以免影響到橫向溜板有行程，故此處可采用兩級齒輪降速。 ④ . 傳動效率計算 ? ??? ?? ?? tantan 式中： ? —— 螺旋升角， WD2505 933 ?? ?? ? —— 摩擦角取 01? 滾動摩擦系數(shù) ? ? ? ? 933tantan tan ???? ???? ? ??? ?? ⑤ . 剛度驗算 橫向進給絲桿支承方式圖２所示，最大牽引力 ,支承間距 L＝ 400mm，因絲桿長度較短，不需預緊螺母及軸承預緊。 ④ . 計算機的選擇 微機數(shù)控系統(tǒng)由 CPU、存儲器擴展電路、 I/O 接口電路、伺服電機驅動電路、檢 測電路等幾部分組成?？刹捎妙A緊的方法提高系統(tǒng)剛度。 Ⅲ .提高系統(tǒng)剛度。 Ⅱ .盡量肖除傳動間隙。在設計中應考慮以下幾點： Ⅰ .盡量采用低磨擦的傳動和導向元件。 半閉環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)系統(tǒng)不同，不直接檢測工作臺的位移量，而是用檢測元件出驅動軸的轉角，再間接推算出工作臺實際的位移量，也有反饋回路，其性能介于開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)之間。 閉環(huán)控制系統(tǒng)具有裝在機床移動部件上的檢測反饋元件，用來檢測實際位移量，能補償系統(tǒng)的誤差，因而伺服控制精度高。 指令發(fā)出后，不再反饋回來，故稱開環(huán)控制。 (2). 設計方案 ① . 系統(tǒng)運動方式的 確定 數(shù)按系統(tǒng)運動方式可分為點位控制系統(tǒng)、點位 /直線系統(tǒng)和連續(xù)控制系統(tǒng) ② . 伺服系統(tǒng)的選擇 伺服系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán) 控制和閉環(huán)控制系統(tǒng)。同時，為了提高傳動剛度和消除間隙，采用有預加負荷的結構。為了保證一畢 業(yè) 設 計 5 定的傳動精度跟平穩(wěn)性，盡量減少摩擦力。系統(tǒng)的加工程序和控制命令通過鍵盤操作實現(xiàn)，顯示器采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)及機床狀態(tài)等信息。由于 MCS— 51 系列單片機具有集成度高，可靠性好、功能強、速度快、抗干擾能力強、性能價格比高等特點，決定采用 MCS— 51 系列的 8031 單片機擴展系統(tǒng)。考慮到屬于經(jīng)濟型數(shù)控機床加工精度要求不高，為了簡化結構、降低成本，采用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)。 控制坐標數(shù)： 2 最小指令值： 縱向： 橫向： 刀具補償量： 0~ 進給傳動鏈間隙補償量： 縱向： 橫向： 自動升降速性能： 有 (3)、 工作量： ① 機床改造總圖； 畢 業(yè) 設 計 4 ② 進給伺服系統(tǒng)一個坐標軸（縱向或橫向）的機械裝配圖： ③ 單片機控制系統(tǒng)電路原理圖； ④ 設計計算說明書。在縱向和橫向具有直線和圓弧插補功能。 ： (1)、 要求： 畢 業(yè) 設 計 3 將 CA6140車床改造成用 MCS— 51系列單片機控制的經(jīng)濟型數(shù)控車床。 經(jīng)過 CA6140 型 車床的 經(jīng)濟型改造設計，使得對數(shù)控機床有進一步的認識和研究。使我們能夠對各學科的知識系統(tǒng)的 運用。且這次設計很大程度上使我們能夠獨立解決本專業(yè)一般工程上的問題。目的是培養(yǎng)學生綜合運用所學專業(yè)和基礎知識的能力。 本說明書分為概述、設計內容、總結三部分，分別介紹了此次設計任務將普通臥式車床（ CA6140）改造為經(jīng)濟型數(shù)控車床；有關經(jīng)濟型數(shù)控車床改造總體方案確定及框圖、進給伺服系統(tǒng)機械部分設計計算及校核、數(shù)控系統(tǒng)硬件電路的設計 、加工程序編制；主要是對本次畢業(yè)設計的心得。其目的是培養(yǎng)學生綜合運用所學的專業(yè)和基礎理論知識，獨立解決本專業(yè)一般工程技術問題的能力，樹立正確的設計思想和工作作風。對于原有老的經(jīng)濟型數(shù)控車床，特別是 80年代末期改造的設備，由于種種原因閑置的很多，浪費很大；在用的設備使用至今也十幾年了，同樣面臨進一步改造的問題通過改造可以提高原有裝備的技術水平，大大提高生產(chǎn)效率，創(chuàng)造更大 的經(jīng)濟效益。 序 言 隨著科學技術的發(fā)展，經(jīng)濟型數(shù)控技術在不斷進步，數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品不斷改進完善，并且有了階段性的突破，使新的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)功能更強，可靠性更穩(wěn)定，功率增大，結構簡單，維修方便。由于這項技術的發(fā)展增強了經(jīng)濟型數(shù)控的活力，根據(jù)我國國情，該技術在今后一段時間內還將是我國機械行業(yè)老設備改造的很好途徑。 畢業(yè)設計是學生在校學習階段的最后一個教學環(huán)節(jié)，也是學生完成基本訓練的重要環(huán)節(jié)。畢業(yè)設計說明書不只反映了設計的思想內容，方法和步驟，而且還反映了學生的文理修養(yǎng)和作風。 畢 業(yè) 設 計 1 目 錄 第一章 概述 1． 設計目的 3 2． 設計任務 4 第二章 設計內容 1． 總體方案確定及框圖