【正文】 的脈沖當(dāng)量為 x? = mm/脈沖， Z方向（縱向）為 z? = 脈沖。 4. 進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和選型 縱、橫向進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和選型主要包括：確定脈沖當(dāng)量、計(jì)算切削力、選擇滾珠絲杠螺母副、設(shè)計(jì)減速箱、選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等。 （ 7）拆去三桿（絲桿、光桿與操縱桿），更換絲桿的右支承。 （ 4）拆除四方刀架與上溜板總成，在橫溜板上方安裝四工位立式電動(dòng)刀架 （ 5）拆除橫溜板下的滑動(dòng)絲桿螺母副，將滑動(dòng)絲桿靠刻度盤一段（長(zhǎng) 216 mm，見書后圖 62）鋸斷保留，拆掉刻度盤上的手柄，保留刻度盤附近的兩個(gè)推力軸承，換上滾珠絲杠副。 （ 2）拆除進(jìn)給箱總成，在此位置安裝縱向進(jìn)給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與同步帶減速箱總成。需要注意的是，編碼器的軸頭與安裝軸之間必須采用無(wú)間隙柔性聯(lián)接，且車床主軸的最高轉(zhuǎn)速不允許超過編碼器的最高許用轉(zhuǎn)速。同軸安裝是指將編碼器直接安裝在主軸后端，與主軸同軸，這種方式 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但它堵住了主軸的通孔。電源電壓 +5V，每轉(zhuǎn)輸出 1200 個(gè) A/B 脈沖與 1個(gè) Z脈沖，信號(hào)為電壓輸出，軸頭直徑 15 mm，生產(chǎn)廠家為長(zhǎng)春光機(jī)數(shù)顯技術(shù)有限公司。另外，為了重復(fù)車削同一螺旋槽時(shí)不亂扣，編碼器還需要輸出每轉(zhuǎn)一個(gè)的零位脈沖 Z。考慮到編碼器的輸出有相位差為 90186。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀需要配置相應(yīng)的電路，由數(shù)控系統(tǒng)完成 螺紋編碼器的安裝方案 螺紋編碼器又稱主軸脈沖發(fā)生器或圓光柵?？ūP的夾緊與松開由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)信控制。 本例中，當(dāng)采用有級(jí)變速時(shí)，可選用浙江超力電機(jī)有限公司生產(chǎn)的 YD 系列 變極多速三相異步電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn) 2～４檔 變速；當(dāng)采用無(wú)級(jí)變速時(shí)，應(yīng)加裝交流變頻器，推薦型號(hào)為： F1000G0075T3B，適配 電動(dòng)機(jī)，生產(chǎn)廠家為煙臺(tái)惠豐電子有限公司。主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止可由數(shù)控系統(tǒng)來(lái)控制。 （ 7）選擇四工位自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架與電動(dòng)卡盤，選擇螺紋編碼器等。 （ 5）為了達(dá)到技術(shù)指標(biāo)中的速度和精度要求，縱、橫向的進(jìn)給傳動(dòng)應(yīng)選用摩擦力小、傳動(dòng)效率高的滾珠絲杠螺母副；為了消除傳動(dòng)間隙提高傳動(dòng)剛度，滾珠絲杠的螺母應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)等。 MCS51 系列8位機(jī)具有功能多、速度快、抗干擾能力強(qiáng)、性 /價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。因此，進(jìn)給伺服系統(tǒng)常采用步進(jìn)電 動(dòng)機(jī)的開環(huán)控制系統(tǒng)。因此，數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)成連續(xù)控制 型。 5 2. 總體方案的確定 總體方案應(yīng)考慮車床數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式、進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型、數(shù)控系統(tǒng)CPU 的選擇，以及進(jìn)給傳動(dòng)方式和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇等。 mm ， Z方向 177。 1. 設(shè)計(jì)任務(wù) 題目： C6140 普通車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 任務(wù)：將一臺(tái) C6140 普通車床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。這樣，利用數(shù)控裝置，車床就可以按預(yù)先輸入的加工指令進(jìn)行切削加工 。刀架的縱向進(jìn)給和橫向進(jìn)給不能聯(lián)動(dòng)，切削次序需要人工控制。 C6140 普通車床的結(jié)構(gòu)布局圖 1床腳 2掛輪 3進(jìn)給箱 4主軸箱 5縱溜板 6溜板箱 7橫溜板 8刀架 9上溜板 10尾座 11絲杠 12光杠 13床身 機(jī)床實(shí)體圖 普通車床刀架的縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，是由主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)掛輪傳遞而來(lái)，通過進(jìn)給箱變速后，由光桿或絲桿帶動(dòng)溜板箱、縱溜板以及橫溜板產(chǎn)生移動(dòng)。 C6140 普通車床的結(jié)構(gòu)布局如圖所示?？梢灶A(yù)料，今后機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造將迅速發(fā)展和普及。 1984 年，我國(guó)開始生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)，并用于改造舊機(jī)床。 許多工廠一面購(gòu)置數(shù)控機(jī)床一面利用數(shù)控、數(shù)顯、 PC 技術(shù)改造普通機(jī)床，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。隨著數(shù)控機(jī)床越來(lái)越多的普及應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益為大家所理解。但機(jī)床的素質(zhì)差，性能落后，單臺(tái)機(jī)床的平均產(chǎn)值只有先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的 1/10左右，差距太大，急待改造。而制造業(yè)中機(jī)床是其基礎(chǔ)裝備。沒有發(fā)達(dá)的制造業(yè)，就不可能有國(guó)家真正的繁榮和強(qiáng)大。 沈 陽(yáng) 理 工 大 學(xué) 機(jī)電一體化 題 目 ： 臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 所屬系部： 機(jī)械運(yùn)載學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)電一體化 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 10131304 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2021 年 6 月 13 日 目 錄 1 摘 要 .................................................... 2 設(shè)計(jì)題目 .................................................... 3 1. 設(shè)計(jì)任務(wù) ................................................. 4 2. 總體方案的確定 ............................................ 5 3. 機(jī)械系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)方案 ..................................... 5 4. 進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和選型 ................................... 8 脈沖當(dāng)量的確 定 ........................................... 8 切削力的計(jì)算 ............................................. 8 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型（縱向） .......................... 9 同步帶減速箱的設(shè)計(jì)（縱向） ................................ 10 5 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型（縱向） ........................... 13 同步 帶傳遞功率的校核 ..................................... 17 5. 繪制進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配圖 .................................. 17 6. 控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) .................................... 18 7. 步進(jìn) 電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)電源 的選擇 .................................. 19 8. 控制系統(tǒng)的部分軟件設(shè)計(jì) .................................... 20 存 儲(chǔ)器與 I/O芯片地址分配 ................................. 20 控制系統(tǒng)的監(jiān)控管理程序 ................................... 20 8255芯片初始化子程序 .................................... 21 8279芯片初始化子程序 .................................... 21 8279控制 LED顯示子程序 ................................... 22 8279管理鍵盤子程序 ...................................... 24 D/A 電路輸出模擬電壓程序 .................................. 25 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制程序 ................................. 25 電動(dòng)刀架的轉(zhuǎn)位控制程序 ................................... 25 主軸、卡盤與冷卻泵的控制程序 ............................. 25 機(jī)電一體化課設(shè)的 感受與收獲 .................................. 27 結(jié)論 ...................................................... 28 謝辭 ...................................................... 29 2 參考文獻(xiàn) .................................................. 30 摘 要 整個(gè)人類社會(huì)的文明史，就是制造技術(shù)不斷演變和發(fā)展的歷史。任何國(guó)家的制造業(yè)都是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主要來(lái)源。制造技術(shù) 是制造業(yè)的技術(shù)支柱，是一個(gè)國(guó)家科技水平、綜合國(guó)力的重要體現(xiàn)，制造技術(shù)的發(fā)展是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的根本動(dòng)力。我國(guó)是一個(gè)機(jī)床大國(guó)，有三百多萬(wàn)臺(tái)普通機(jī)床。舊機(jī)床的數(shù)控化改造，顧名思義就是在普通機(jī)床上增加微機(jī)控制裝置，使其具有一定的自動(dòng)化能力，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標(biāo)。在國(guó)內(nèi)工廠的技術(shù)改造中，機(jī)床的微機(jī)數(shù)控化改造已成為重要方面。我國(guó)經(jīng)濟(jì)資源有限，國(guó)家大，機(jī)床需要量大，因此不可能拿出相當(dāng)大的資金去購(gòu)買新型的數(shù)控機(jī)床，而我國(guó)的舊機(jī)床很多，用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)改造普通機(jī)床，在投資少的情況下，使其既能滿足加工的需要，又能提高機(jī)床的自動(dòng)化程度，比較符合我國(guó)的國(guó)情。到目前為止，已有很多廠家生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)。 3 （ 機(jī)電一體 化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書） 設(shè)計(jì)題目： —— 臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 普通車床（如 C616/C613 C618/C613 C620/C61 C630 等）是金屬切削加工最常用的一類機(jī)床。當(dāng)工件隨主軸回轉(zhuǎn)時(shí)，通過刀架的縱向和橫向移動(dòng)，能加工出內(nèi)外圓柱面、圓錐面、端面、螺紋面等，借助成型刀具，還能加工各種成形回轉(zhuǎn)表面。進(jìn)給參 4 數(shù)依靠手工調(diào)整，改變參數(shù)時(shí)需要停車。 對(duì)普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造，主要是將縱向和橫向進(jìn)給系統(tǒng)改成用微機(jī)控制的、能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給伺服系統(tǒng)；將手動(dòng)刀架換成能自動(dòng)換刀的電動(dòng)刀架。由于加工過程中的切削參數(shù)、切削次序和刀具都可按程序自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和更換，再加上縱、橫向的聯(lián)動(dòng)進(jìn)給功能，所以，改造后的車床就可以加工出各種形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)零件，并能實(shí)現(xiàn)多工序集中車削，從而提高生產(chǎn)效率和加工精度。主要技術(shù)指標(biāo)如下 （ 1）床身上最大加工直徑 400 mm； （ 2）最大加工長(zhǎng)度 1000 mm； （ 3） X 方向 (橫向 )的脈沖當(dāng)量 x? = mm/脈沖 ,Z方向 (縱向 )z? = mm/脈沖； （ 4） X 方向最快移動(dòng)速度 maxxv = 3000 mm/min， Z 方向?yàn)?maxzv = 6000 mm/min； （ 5） X 方向最快工進(jìn)速度 Fxvmax = 400 mm/min， Z 方向?yàn)?zmxFv = 800 mm/min； （ 6） X 方向定位精度 177。 mm ； （ 7）可以車削柱面、平面、錐面與球面等； （ 8）安裝螺紋編碼器，可以車削公 /英制的直螺紋與錐螺紋，最大導(dǎo)程為 24 （ 9）安裝四工位立式電動(dòng)刀架，系統(tǒng)控制自動(dòng)選刀； （ 10)自動(dòng)控制主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止，并可輸出主軸有級(jí)變速與無(wú) 級(jí)變速信號(hào)； （ 11)自動(dòng)控制冷卻泵的啟 /停； （ 12)安裝電動(dòng)卡盤，系統(tǒng)控制工件的夾緊與松開； （ 13)縱、橫向安裝限位開關(guān)； （ 14)數(shù)控系統(tǒng)可與 PC 機(jī)串行通信； （ 15)顯示界面采用 LED 數(shù)碼管，編程采用 ISO 數(shù)控代碼。 （ 1