【正文】 ??? LLL0??? ? 4006 1009 3 mm 變形量 ???? 1?? 總 mm 一端固定 ,一端自由的總變形量為 ，滿足定位精度177。 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的確定 橫 向絲杠的選擇 （ 1） 計(jì)算進(jìn)給牽引力 mF 導(dǎo)軌類型為 矩形 導(dǎo)軌 ) 5 7 9 02 2 0 8( 3 8 )2( ??????????? GFFfKFF yzxm 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 = N 式中： 39。 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第三章 伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算 將 X5132 立式銑床改造成微機(jī)數(shù)控立式銑床， 采用 MSC— 51 系列單片機(jī)控制系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制，具有直線和圓弧插補(bǔ)功能。 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 采用環(huán)形分配器 本系統(tǒng)采用軟件環(huán)形分配器。 系統(tǒng)功能 （ 1）橫向，垂直方向進(jìn)給伺服運(yùn)動(dòng)。數(shù)控系統(tǒng)對(duì)微機(jī)的要求是多方面的，但主要指標(biāo)是字長(zhǎng)和速度，字長(zhǎng)不僅影響系統(tǒng)的最大加工尺寸，而且影響加工的精度和運(yùn)算精度。 數(shù)控系統(tǒng)的核心是微機(jī)，其它裝置均在微機(jī)的控制下進(jìn)行工作。 采用滾珠絲杠螺母副 采用滾珠絲杠 螺母 副傳動(dòng)結(jié)構(gòu) ,具有精度高 ,效率高 ,壽命長(zhǎng) ,低能耗 ,摩擦系數(shù)小 ,較高緊湊 ,通用性強(qiáng) 等特點(diǎn) 。但步進(jìn)電機(jī)也有缺點(diǎn)，主要是容易丟步，啟動(dòng)頻率低，工作效率也不夠高，低頻時(shí)振動(dòng)大，可能造成失誤，因此步進(jìn)電機(jī)多用于負(fù)載較小，負(fù)載變化不大或要求不太高的經(jīng)濟(jì)型簡(jiǎn)易型數(shù)控設(shè)備中。位移精度較好，對(duì)各種干擾因素不敏感，結(jié)構(gòu)誤差不會(huì)累積。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度與輸入的脈沖個(gè)數(shù)具有較嚴(yán)格的比例關(guān)系，而且轉(zhuǎn)動(dòng)與輸入脈沖在時(shí)間上同步，因此可以利用這些特點(diǎn)控制運(yùn)動(dòng)的速度和位移量。 微 機(jī) 光 電 隔 離 X 向電機(jī) 工 作臺(tái)執(zhí)行元件 功率 放大 光 電 隔 離 功率 放大 功率 放大 Y 向電機(jī) Z 向電機(jī) 光 電 隔 離 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 伺服驅(qū)動(dòng) 步進(jìn)電機(jī)是一種特殊結(jié)構(gòu)的電機(jī) ,它利用通電激磁繞組產(chǎn)生反應(yīng)力矩，將脈沖電信號(hào)的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械位移的電機(jī)執(zhí)行元件。 圖 21 系統(tǒng)總體框 圖 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)總體方案的擬訂應(yīng)包括以下內(nèi)容： 伺服系統(tǒng)的選擇，執(zhí)行機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)方式的確定， 控制芯片的選擇等內(nèi)容。 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第二 章 設(shè)計(jì)方案和基本方案的確定 （ 1）進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 此部分為機(jī)械部分，它包括脈沖當(dāng)量的確定；滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)、計(jì)算和選型；進(jìn)給伺服系統(tǒng)的傳動(dòng)計(jì)算；步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選用；設(shè)計(jì)并繪制總裝配圖，其中包括橫向，縱向工作臺(tái)和垂直向 升降臺(tái)。 本次對(duì) X5132 型銑床 進(jìn)給系統(tǒng)微機(jī)數(shù)控 化改造設(shè)計(jì)，采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制，帶動(dòng)滾珠絲杠副轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使工作臺(tái)進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 數(shù)控銑床 的改造目的是要求機(jī)床穩(wěn)定可靠，以盡可能低的故障率運(yùn)轉(zhuǎn)。 普通 銑床 經(jīng)過多次大修后，其零部件相互連接尺寸變化較大，主要傳動(dòng)零件幾經(jīng)更換和調(diào)整，故障率仍然較高，采用傳統(tǒng)的修理方案很難達(dá)到大修驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，而且費(fèi)用較高。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)通常用的是開環(huán)步進(jìn)控制系統(tǒng)，功率步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)元 件，無檢測(cè)反饋機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)的定位精度一般可達(dá) 177。 數(shù)控銑床 在機(jī)械加工行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。而普通 銑床 已不適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)要求， 數(shù)控銑床 則綜合了數(shù)控技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，最適宜加工小批量、高精度、形狀復(fù)雜、生產(chǎn)周期要求短的零件。同時(shí)通過自動(dòng)運(yùn)行診斷、在線診斷、離線診斷等多種診斷程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)硬件、軟件和各種外部設(shè)備進(jìn)行故障診斷和報(bào)警。數(shù)控機(jī)床的可靠性一直是用戶最關(guān)心的主要指標(biāo)。隨著 CIMS技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前又出現(xiàn)了 CAD/CAPP/CAM 集成的全自動(dòng)編程方式，其編程所需的加工工藝參數(shù)不必由人工參與， 直接從系統(tǒng)內(nèi)的 CAPP 數(shù)據(jù)庫獲得，推動(dòng)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，目前CAD/CAM 圖形交互式自動(dòng)編程已得到較多的應(yīng)用，是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的智能化發(fā)展將通過對(duì)影響加工精度和效率的物理量進(jìn)行檢測(cè)、建模、提取特征、自動(dòng)感知加工系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài) 及外部環(huán)境，快速沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 作出實(shí)現(xiàn)最佳目標(biāo)的智能決策，對(duì)機(jī)床的工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，使機(jī)床的加工過程處于最佳狀態(tài)。同時(shí)，新一代數(shù)控機(jī)床將采用超大規(guī)模的集成電路和多微處理器結(jié)構(gòu)，以提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力。速度和精度是數(shù)控機(jī)床的兩個(gè)重要指標(biāo)，它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。當(dāng)今數(shù)控機(jī)床信息化正朝著以下幾個(gè)方面發(fā)展。我國(guó)生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的企業(yè)雖達(dá)百余家，但大多數(shù)未能形成規(guī)模生產(chǎn)，信息化技術(shù)利用不足，創(chuàng)新能力低，制造成本高，產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力不強(qiáng)。國(guó)外數(shù)控系統(tǒng)平均無故障時(shí)間在 10000 小時(shí)以上，國(guó)內(nèi)自主開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)僅 30005000 小時(shí)；整機(jī)平均無故障工作時(shí)間國(guó)外達(dá) 800 小時(shí)以上，國(guó)內(nèi)最好只有 300 小時(shí)。行業(yè)現(xiàn)有的信息化技術(shù)來源主要依靠引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，對(duì)國(guó)外技術(shù)的依存度較高，對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化仍停留 在掌握已有技術(shù)和提高 國(guó)產(chǎn)化率上，沒有上升到形成產(chǎn)品自主開發(fā)能力和技術(shù)創(chuàng)新能力的高度 。 ① 信息化技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，對(duì)國(guó)外技術(shù)依存度高。同時(shí)，我國(guó)也已進(jìn)入世界高速數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)國(guó)和高精度精密數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)國(guó)的行列。 我國(guó)在數(shù)控機(jī)床高端產(chǎn)品的生產(chǎn)上取得了一定的突破。目前我國(guó)一部分普及型數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)已經(jīng)形成一定規(guī)模，產(chǎn)品技術(shù)性能指標(biāo)較為成熟，價(jià)格合理，在國(guó)際市場(chǎng)上具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力。 （ 1） 持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 近年來，我國(guó)數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)，數(shù)控化率也顯著提高。隨著計(jì)算機(jī)及其軟硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的硬件平臺(tái)趨于一致化，而控制系統(tǒng) 軟件的競(jìng)爭(zhēng)日益加劇。數(shù)控裝備的整體水平標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化水平和綜合國(guó)力的強(qiáng)弱。 （ 7）機(jī)床本體 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制造要適應(yīng)數(shù)控技術(shù)發(fā)展，具有剛度大、精度高、抗振性強(qiáng)、熱變形小等特點(diǎn)；由于普通采用了伺服電機(jī)無級(jí)調(diào)速技術(shù)，機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和主傳動(dòng)的變速機(jī)構(gòu)被極大地簡(jiǎn)化甚至取消；廣泛采用滾珠絲杠、滾動(dòng)導(dǎo)軌等高小、高精度傳動(dòng)部件 ；采用機(jī)電一體化設(shè)計(jì)和布局，機(jī)床布局主要考慮有利于生產(chǎn)率的提高，而不象傳統(tǒng)機(jī)床那樣主要考慮方便操作；此外還采用自動(dòng)換刀裝置、自動(dòng)更換工件和數(shù)控夾具等。進(jìn)給電機(jī) 一般是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 ,而主電機(jī)除了有較大范圍的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速外，還有較大范圍的恒功率調(diào)速，對(duì)于數(shù)控車床 ,為了能加工螺紋和恒切速功能，要求戶軸和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)能同步控制，對(duì)于加工中心，還要求主軸進(jìn)行高精度準(zhǔn)停和分度功能。 一般來說，數(shù)控機(jī)床功能強(qiáng)弱主要取決于 CNC 裝置，而數(shù)控機(jī)床性能的優(yōu)劣伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。CNC 裝置每發(fā)出一個(gè)控制脈沖，機(jī)床刀架或 工作臺(tái)的移動(dòng)距離稱為數(shù)控系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量或最小設(shè)定單位 ，脈沖當(dāng)來量或最小設(shè)定單位的大小直接影響數(shù)控機(jī)床的沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 加工精度。 （ 5） 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 進(jìn)給系統(tǒng)主要由進(jìn)給伺服單元和伺服進(jìn)給電機(jī)組成，對(duì)于閉環(huán)和半閉環(huán)控制的進(jìn)給伺服系統(tǒng)，還應(yīng)該包括位置檢測(cè)防虧裝置。中小型數(shù)控機(jī)床的操作面板常帶和數(shù)控面板做成一個(gè)整體，但二者之間與明顯界限。 （ 4）機(jī)床操作面板 機(jī)床操作面板主要用于手動(dòng)方式下對(duì)機(jī)床的 操作以及自動(dòng)方式下對(duì)機(jī)床的控制或干預(yù)。 （ 3）可編程控制器 PLC 可編程控制器 PLC 也是一種以微處理器為基礎(chǔ)的通用型自動(dòng)控制裝置，又稱PLC 或 PMC，用于完成數(shù)控機(jī)床的各種邏輯運(yùn)算和順序控制。顯示器常具有多個(gè)軟功能鍵，用于選擇菜單。 （ 2）數(shù)控面板 數(shù)控面板是數(shù)控系統(tǒng)的控制面板，各種數(shù) 控系統(tǒng)的數(shù)控是不相同的，但大多數(shù)是共性或相似的。 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 38 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 緒論 （ 1） CNC 裝置 計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置，既 CNC 裝置，是 CNC 系統(tǒng)的核心，有微處理器、存儲(chǔ)器、各種 I/O 接口及外圍邏輯電路等構(gòu)成，起主要作用是對(duì)輸入的數(shù)控程序及有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)與處理，通過插補(bǔ)運(yùn)算等形成運(yùn)動(dòng)軌跡指令，控制伺 服單元和驅(qū)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 縱向步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選擇 ........................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 縱向絲杠的選擇 ............................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 關(guān)鍵詞 ： 銑床 ， 絲杠， 步進(jìn)電機(jī)， 單片機(jī)，數(shù)控 II 目錄 摘 要 .............................................................................................................................I 第一章 緒論 .................................................................................................................... 1 數(shù)控機(jī)床的組成 ................................................................................................... 1 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì) ........................................................................................... 2 數(shù)控銑床改造的意義 ........................................................................................... 4 本文主要內(nèi)容 ....................................................................................................... 5 第二章 設(shè)計(jì)方案和基本方案的確定 ............................................................................ 6 設(shè)計(jì)任務(wù) ............................................................................................................... 6 總體方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容 ........................................................................................... 6 伺服驅(qū)動(dòng) ........................................................................................................ 7 采用滾珠絲杠螺母副 .................................................................................... 7 數(shù)控裝置 ........................................................................................................ 7 系統(tǒng)功能 ........................................................................................................ 7 采用環(huán)形分配器 ............................................................................................ 8 第三章 伺服系統(tǒng)機(jī)械部分 設(shè)計(jì)計(jì)算 ......................................