【正文】 designAbstractCK6125 CNC lathe is made up by three parts ,that is main transmission system, feeding system and control system . In the design scheme for the first, draw the simple transmission system graph, according to the design parameters of a transmission and the main transmission system into the calibration calculation. Feeding system by stepping motor drive the ball screw realize system consists of CPU, keyboard, display, interface circuit, pulse distributors and motor driving part. Through the feedback pensation of the singlechip microputer CK6125 realize half closed loop control .Finally into the technical and economic analysis of the design and production of the product is reasonable in economy .Keywords: the numerical control　　lathe　　design目　錄第一章 前 言 1第二章 總體方案設(shè)計(jì) 2 2 2 基本參數(shù)的確定 2 3 3 4第三章 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 齒輪設(shè)計(jì) 7 10 11 12 12(床鞍)進(jìn)給絲杠設(shè)計(jì) 14 步進(jìn)電機(jī)選擇 15 縱向步進(jìn)電機(jī)選擇 15 16第四章 校核 17 17 17 20第五章 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 21 微機(jī)控制系統(tǒng)硬件組成 21 確定硬件電路方案 21 8031儲(chǔ)存器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) 24 程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展 24 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展 24 聯(lián)線方式 25 地址鎖存器74LS373 25 I/O口擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) 25 鍵盤，顯示器，接口電路 26 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 26 計(jì)算機(jī)接口 27 脈沖分配器 27 隔離電路的設(shè)計(jì) 29 其它輔助電路設(shè)計(jì) 32 8031時(shí)鐘電路 32 復(fù)位電路 32 越程報(bào)警電路 33 34第六章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 36 提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值： 36 機(jī)械零件的設(shè)計(jì) 36 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 36總 結(jié) 38參考文獻(xiàn) 39附 錄 40致 謝 41第一章 前 言據(jù)了解，2001年中國機(jī)床產(chǎn)值已進(jìn)入世界前10名的第5名，機(jī)床消費(fèi)額在世界排名上升到第3位，消費(fèi)額比上一年增長25%。CK6125通過單片機(jī)反饋補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)半閉環(huán)控制。進(jìn)給系統(tǒng)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠實(shí)現(xiàn)進(jìn)給。南 京 工 程 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)作 者： 羅 毅 學(xué) 號(hào)： 201080426 系 部： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械電子專業(yè) 題 目： CK6125型半閉環(huán)系統(tǒng)數(shù)控車床設(shè)計(jì) 指導(dǎo)者： 李雪 講師 評(píng)閱者： 2012 年06月 南 京42 / 47摘 要CK6125數(shù)控車床由主傳動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)給系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三部分組成。設(shè)計(jì)中首先進(jìn)行總體方案的確定，畫出簡易的傳動(dòng)系統(tǒng)圖，根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)主傳動(dòng)設(shè)計(jì)主傳動(dòng)了嗎？和進(jìn)給系統(tǒng)中的主要傳動(dòng)件進(jìn)行了校驗(yàn)計(jì)算?？刂葡到y(tǒng)是由CPU、鍵盤，顯示，接口電路，脈沖分配器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分組成。最后進(jìn)了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析得出設(shè)計(jì)生產(chǎn)該產(chǎn)品是經(jīng)濟(jì)合理的。但由于國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿足市場的需求，使我國機(jī)床的進(jìn)口額呈逐年上升態(tài)勢，2001年進(jìn)口機(jī)床躍升至世界第2位，%。 隨著電子技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。但同時(shí)，由于它們的先進(jìn)性、復(fù)雜性和智能化高的特點(diǎn)，在維修理論、技術(shù)和手段上都發(fā)生了飛躍的變化。高性能：隨著數(shù)控系統(tǒng)集成度的增強(qiáng)，數(shù)控機(jī)床也實(shí)現(xiàn)多臺(tái)集中控制，甚至遠(yuǎn)距離遙控。高速度：數(shù)控機(jī)床各軸運(yùn)行的速度將大大加快。模塊化：數(shù)控機(jī)床要縮短周期和降低成本，就必然向模塊化方向發(fā)展，這既有利于制造商又有利于客戶。面對(duì)入世和世界經(jīng)濟(jì)一體化的進(jìn)程，我們必須在新一輪經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整中找準(zhǔn)自己的位置，加快發(fā)展、更新的頻率，用限普增數(shù)來加快集約化進(jìn)程，促進(jìn)裝備工業(yè)的發(fā)展，參與世界經(jīng)濟(jì)競爭。 第二章 總體方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)主要是確定機(jī)床的總體結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)原理以及基本的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力參數(shù)。主要特點(diǎn)：CK6125數(shù)控車床的導(dǎo)軌耐磨性好，精度高，主軸采用變頻無級(jí)調(diào)速控制，可自動(dòng)完成對(duì)零件的內(nèi)外柱面、端面、任意錐面、圓弧面及公英制螺紋切削等工序連續(xù)加工。、是機(jī)床的最低、最高轉(zhuǎn)速，其中常用經(jīng)濟(jì)加工切削速度硬質(zhì)合金刀具精車中碳鋼,取,取高速鋼刀具精車絲杠。（公斤力）—單位切削面積上的切削力，取硬質(zhì)合金刀加工中碳鋼=200（公/）；—切削深度； —進(jìn)給量。切削深度及進(jìn)給量取半精車中碳鋼，故取1㎜；㎜；取=297此次設(shè)計(jì)的CK6125只用于精加工和半精加工,初步確定主軸箱部分為六級(jí)變速（手動(dòng)），用一個(gè)三聯(lián)齒輪和二聯(lián)齒輪來實(shí)現(xiàn)六級(jí)變速，而后用傳動(dòng)比為一比一的齒輪帶動(dòng)編碼器，采用雙速電機(jī)，異步電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為1000rad/min其實(shí)際轉(zhuǎn)速為960rad/min，可得車床有32=6級(jí)變速。 方案二：采用結(jié)構(gòu)式：，其，大于8，故不合適。再根據(jù)方案一畫出其轉(zhuǎn)速圖。再就是縱向和橫向進(jìn)給是靠絲杠來實(shí)現(xiàn)的，絲杠用步進(jìn)電機(jī)來帶動(dòng)。大帶輪與帶輪軸連接采用卸荷方式，可以使大帶輪的重量不壓在軸上，減輕了軸的負(fù)荷，使傳動(dòng)更平穩(wěn)。主軸與編碼器連接采用齒輪一比一傳動(dòng)，這樣方便計(jì)算主軸轉(zhuǎn)一圈時(shí)絲杠進(jìn)給量。㎜，㎜，所以必須通過減小步距角來實(shí)現(xiàn)這個(gè)最小進(jìn)給量。傳動(dòng)要求:1）傳動(dòng)原理主要滿足設(shè)計(jì)任務(wù)所給出的精度要求。3) 主軸的轉(zhuǎn)速范圍為50—2000RPM，采用雙速電機(jī)傳動(dòng),然后采用手動(dòng)六級(jí)調(diào)速,從而實(shí)現(xiàn)50—2000RPM的轉(zhuǎn)速范圍.4) ，若采用較高級(jí)數(shù)的步進(jìn)電機(jī)，通過齒輪減速來帶動(dòng)絲杠就可以達(dá)到，并且結(jié)構(gòu)簡單，在該處還沒有傳動(dòng)誤差，可以使電控部分的結(jié)構(gòu)及程序編制更為簡單。進(jìn)給部分也相對(duì)簡單，當(dāng)一個(gè)脈沖信號(hào)傳給步進(jìn)電機(jī)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過一個(gè)相應(yīng)的步進(jìn)角，通過一個(gè)一級(jí)或二級(jí)減速器將動(dòng)力傳遞給絲杠完成工作臺(tái)（刀架）橫、縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。6) 進(jìn)給部分采用滾珠絲杠副有如下特點(diǎn)：1）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象，精度高；2）有可逆性；3）磨損小，壽命長；但制作困難，要求自身精度高。滾珠絲杠的循環(huán)方式采用外循環(huán)方式，這種方式制造加工比較容易，經(jīng)濟(jì)性好。1 選齒輪的類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)。2）速度不是很高，選用7級(jí)精度（GB10095―88）。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》[1]表10―1選小齒輪的材料是40C
(調(diào)質(zhì))，硬度280HBS。5）選小齒輪的齒數(shù)=18大齒輪的齒數(shù)=95。2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式《機(jī)械設(shè)計(jì)》[1]（10―9a）進(jìn)行試算，即1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1）試選載荷系數(shù)=（2）計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩=9550000p/ =9550000由表《機(jī)械設(shè)計(jì)》[1]10—3查得==。2）設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能 力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù) 的乘積）有關(guān)，==㎜算出小齒輪齒數(shù)取24大齒輪的齒數(shù)=24=82這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)[1]。f=~(mm/r)(), 耐用度T=120min，修正系數(shù)=，=，= 車削力及主車削功率主車削力 N徑向車削力 N走刀力（軸向力） N車削時(shí)消耗的功率加工材料：結(jié)構(gòu)鋼及鑄鋼=650Mpa 刀具材料 硬質(zhì)合金——分別為三個(gè)分力計(jì)算中，當(dāng)實(shí)際加工條件與所求的經(jīng)驗(yàn)公式的條件不符合時(shí)，各種因素對(duì)切削力的修正系數(shù)積代入車削速度車削力車削深度不大，形狀不復(fù)雜的輪廓時(shí)理論車削減少10%~15%，車削時(shí)消耗的功率而實(shí)際進(jìn)給量f= ap=。KHFm = 2141 = 2) 求必需的額定動(dòng)載荷 Ca′= 3) 選擇滾珠絲杠的型號(hào)和主要尺寸根據(jù)Ca′=，循環(huán)圈數(shù)：1 ，額定動(dòng)載荷C=1970kgf， 名義直徑mm， 絲杠外徑的d=39mm ，螺母配合外徑D=80mm ，兩個(gè)圓螺母厚度=20mm，螺距t=8，螺旋升角 。 — 長度系數(shù) 按一端固定一端鉸支 181。5） 剛度驗(yàn)算按最不利情況考慮，即在螺距（應(yīng)為導(dǎo)程）內(nèi)受軸向力引起的彈性變形與受轉(zhuǎn)矩引起彈性變形方向一致，此時(shí)變形量為最大，計(jì)算公式為： mm式中： = = KHFm = 1166 = 1679N2) 求必需的額定動(dòng)載荷 Ca′= 3) 選擇滾珠絲杠的型號(hào)和主要尺寸根據(jù)Ca′=3490N選取 型外循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊