【正文】 化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國和日本自 動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床占 60%以上）。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長(zhǎng)，從而在國際、國內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。 經(jīng)過大量實(shí)踐證明普通機(jī)床數(shù)控化改造具有一定經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和穩(wěn)定性。事實(shí)證明：用較少的資金，將 普通機(jī)床改造升級(jí)為數(shù)控機(jī)床，可以為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)控 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 3 技術(shù)及數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用，給機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品種類和檔次以及生產(chǎn)方式帶來了革命性的變化。它的發(fā)展是信息技術(shù) (1T)與制造技術(shù) (MT)結(jié)合發(fā)展的結(jié)果。掌握現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)知識(shí)是現(xiàn)代機(jī)電類專業(yè)學(xué)生必不可少的。 零件的數(shù)控加工工藝分析是編制數(shù)控程序中最重要而又極其復(fù)雜的環(huán)節(jié)，也是數(shù)控加工工藝方案設(shè)計(jì)的核心工作，必須在數(shù)控加工方案制定前完成。全面合理的數(shù)控加工工藝分析是提高數(shù)控編程質(zhì)量的重要保障。數(shù)控車床主要用于加工軸類、盤類等回轉(zhuǎn)體零件。 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 數(shù)控機(jī)床的操作和監(jiān)控全部在這個(gè)數(shù)控單元中完成，它是數(shù)控機(jī)床的大腦。 數(shù)控機(jī)床一般由下列幾個(gè)部分組成： ●主機(jī)，他是數(shù)控機(jī)床的主題，包括機(jī)床身、立柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。 ●數(shù)控裝置，是數(shù)控機(jī)床的核心，包括硬件（印刷電路板、 CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機(jī)等）以及相應(yīng)的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的變換、 插補(bǔ) 運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。他在數(shù)控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主軸和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 4 ●輔助裝置，指數(shù)控機(jī)床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行，如冷卻、排屑、潤滑、照明、監(jiān)測(cè)等。 ●編程及其他附屬設(shè)備，可用來在機(jī)外進(jìn)行零件的程序編制、存儲(chǔ)等。 數(shù)控機(jī)床的組成 (1)輸入輸出設(shè)備 輸入輸出設(shè)備主要實(shí)現(xiàn)程序編制、程序和數(shù)據(jù)的輸入以及顯示、存儲(chǔ)和打印 。它接受來自輸入設(shè)備的程序和數(shù)據(jù)，并按輸入信息的要求 完成數(shù)值計(jì)算、邏輯判斷和輸入輸出控制等功能。它包括伺服電路和伺服電機(jī)組成。 (4)測(cè)量反饋裝置 該裝置由測(cè)量部件和響應(yīng)的測(cè)量電路組成，其作用是檢測(cè)速度和位移，并將信息反饋給數(shù)控裝置，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。 數(shù)控機(jī)床的操作和監(jiān)控全部在這 個(gè)數(shù)控單元中完成，它是數(shù)控機(jī)床的大腦。 數(shù)控機(jī)床一般由下列幾個(gè)部分組成： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 5 ●主機(jī)，他是數(shù)控機(jī)床的主 題，包括機(jī)床身、立柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。 ●數(shù)控裝置，是數(shù)控機(jī)床的核心，包括硬件（印刷電路板、 CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機(jī)等）以及相應(yīng)的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的變換、 插補(bǔ) 運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。他在數(shù)控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主軸和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。 ●輔助裝置，指數(shù)控機(jī)床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行，如冷卻、排屑、潤滑、照明、監(jiān)測(cè)等。 ●編程及其他附屬設(shè)備，可用來在機(jī)外進(jìn)行零件的程序編制、存儲(chǔ)等。 電子技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊控制技術(shù)的發(fā)展使新一代數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)水平大大提高，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，也促進(jìn)了現(xiàn)代制造技術(shù)的快速發(fā)展?，F(xiàn)代制造業(yè)正在迎來一場(chǎng)新的技術(shù)革命。 2)、進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)計(jì)算并繪制 Z 向坐標(biāo)軸的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配圖。 4)、編寫設(shè)計(jì)說明書一份。 2)、機(jī)械進(jìn)給伺服系統(tǒng)宜采用混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 4)、所繪制的機(jī)械裝配圖和硬件電路原理圖要求正確、合理、圖面整潔、符合標(biāo)準(zhǔn)。 課程設(shè)計(jì)的圖紙 1)、滾珠絲杠裝配圖 A1 2 張 2)、傳動(dòng)齒輪配合圖 A1 2 張 總體方案的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)是針對(duì) CA6150 普通車床進(jìn)行數(shù)控改造。 對(duì)于普通機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，在確定總體設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)考慮在 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 7 滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，對(duì)機(jī)床的改動(dòng)應(yīng)盡可能少，以降低成本。由于要求 CA6150 車床加工復(fù)雜輪廓零件，所以微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)采用兩軸聯(lián)動(dòng)連續(xù)控制系統(tǒng)。 伺服進(jìn)給系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì) 數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)有開環(huán)、閉環(huán)之分。所以，本設(shè)計(jì)決定采用開環(huán)控制系統(tǒng)。硬件是數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，性能的好壞直接影響整體數(shù)控系統(tǒng)的工作性能。再設(shè)計(jì)的數(shù)控裝置中， CPU 是關(guān)鍵。主要是因?yàn)?它的配套芯片便宜，普及型、通用性強(qiáng)。本設(shè)計(jì)中是以 MCS 51 系列單片機(jī)， 51 系列相對(duì) 48 系列指令豐富，相對(duì) 96 系列價(jià)格便宜。 圖 21 CA6150 臥式車床簡(jiǎn)圖 CA6140 車床的主軸轉(zhuǎn)速部分保留原機(jī)床的功能，即手動(dòng)變速。由 8031 單片機(jī)組成微機(jī)作為數(shù)控裝置的核心，由 I/O 接口、環(huán)形分配器與功率放大器一起控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng) 齒輪減速后帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)車床的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。系統(tǒng)總體方案圖 22 所示： 圖 22 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床總體方案總體 3 伺服進(jìn)給系統(tǒng)的計(jì)算 機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)算 ,計(jì)算內(nèi)容包括 :確定系統(tǒng)的負(fù)載 ,確定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量 ,部分部件慣量計(jì)算 ,空栽啟動(dòng)及切削刀矩計(jì)算 ,確定伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)及導(dǎo)向元件的設(shè)計(jì) ,計(jì)算及選用繪制部分裝配及零件工 作圖等 .現(xiàn)分述如下 : 確定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量 一個(gè)進(jìn)給脈沖，使機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件產(chǎn)生的位移量，稱為脈沖當(dāng)量，也稱為機(jī)床的最小設(shè)定單位。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床常采用的脈沖當(dāng)量是 一個(gè)脈沖。 已知數(shù)據(jù) 工作臺(tái)重量： W=80kgf=800N 時(shí)間常量： T=25ms 行 程： s=950mm 步 驅(qū) 角： 2=快速進(jìn)給速度： Vmax=脈沖當(dāng)量： 8p= 3. 縱車外圓： 計(jì)算切削力 F 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 9 主切削力： Fz== =5360N 按切削力各分力比例： Fz： Fx： Fy =1： ： Fx== 5360=1340N Fy = = 5360=2144N G=800N 3. 橫切端面： 主切削力 39。ZF = Fz= 5360=2680N 式（ 21） 此時(shí)走刀抗力 39。xF 。ZF ： 39。yF =1： ： 計(jì)算： 39。xF =2680 =670N 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型 縱向進(jìn)給絲杠 （ 1）、計(jì)算進(jìn)給牽引力 Fm 作用在滾珠絲杠上的進(jìn)給牽引力主要包括切削時(shí)的走刀抗力以及移動(dòng)件的重量和切削分力作用在導(dǎo)軌上的摩擦力。 縱向進(jìn)給的綜合導(dǎo)軌 Fm =KFx +f′ (Fz +G)= 1340+ (5360+800)=2527 N 式（ 22） 式 中 K－考慮顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，綜合導(dǎo)軌取 K=； f’－滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)： ～ ， f’=； G－溜板幾倒架重力： G=800N （ 2 ）、計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載 C C=3L fwFm 式（ 23） 61060 TnL t??? 式（ 24） 01000L Vnt S? 式（ 25） 式中 L0－滾珠絲杠導(dǎo)程，初選 L0=6mm。 T－使用壽命，按 15000h； fw－運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取 fw=～ ； L壽命，以 106 轉(zhuǎn)為 1 單位 01000LVnt 切? 6 00 ??? =300min 式（ 26） 61060 TnL t??? 610 1500030060 ???=270 C= 3L fwFm= 3270 2527=19599N 式（ 27） （ 3）、 滾珠絲杠杠螺母副的選型 由計(jì)算出的 C 在《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》中選取 相應(yīng)規(guī)格的滾珠絲杠副FFZD40055 已確定得型號(hào)： FFZD 公稱直徑： 40，導(dǎo)程： 5 螺紋長(zhǎng)度 1290，絲杠長(zhǎng)度 1410 P 類 3 級(jí)精度 所選規(guī)格型號(hào)： FFZD40053P3/1410 1290 (1)潤滑 為使?jié)L珠絲杠副能充分發(fā)揮機(jī)能，在其工作狀態(tài)下，必須潤滑，潤滑方式主要有以下兩種 1. 潤滑脂 潤滑脂的給脂量一般是螺母內(nèi)部空間容積的 1/3，我廠滾珠絲杠副出廠時(shí)在螺母內(nèi)部已加注 GB732494 2鋰基潤滑脂； 2. 潤滑油 潤滑油的給油量標(biāo)準(zhǔn)如表 16所示，但是隨行程、潤 滑油的種類、使用條件（熱抑制量）等的不同而有所變化。 表 16 潤滑油的給油量標(biāo)準(zhǔn)（間隔 3分鐘） 表三 潤滑油的給油量標(biāo)準(zhǔn) 軸 頸 (mm) 給油量 (cc) 4～ 8 10～ 14 15～ 18 20～ 25 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 11 28～ 32 36～ 40 45～ 50 55～ 63 70～ 100 100～ 160 (2)防塵 滾珠絲杠副與滾動(dòng)軸承一樣，如果污物及異物進(jìn)入就很快使它磨耗，成為破損的原因。 另外，如沒有異物，但有浮塵時(shí)可在滾珠螺母兩端增加防塵圈，