【正文】 （ 式 ） 因為電機轉(zhuǎn)動慣量很小可忽略，因此，總體轉(zhuǎn)動慣量： J= ? ? ? ? 5312122 ?????????????? IZZS JJJJi =m=cm （ 式 ） iLFM oof ??2?= mNcmk g fifW L 2 8 ????? ?????? （ 式 ） ? ? ? ? m LFM 22ooYo ?????? ???????? （ 式 ） mNcmk g fiLFM oYt 8 2 ????? ???? ?? (式 ) 武昌工學院畢業(yè)論文（設計）專用稿紙 13 所以，快速空載啟動所需轉(zhuǎn)矩 cmNcmk g fMMMM ofa a x ???????? (式 ) 切削時所需力矩： cmk g f4 0 2 1 8 7 7 tofat ?????????? （ 式 ) 進行 快速進給需 的 力矩： cmNcmk g fMMM of ?????? （ 式 ） 根據(jù)上式 可知：快速啟動時 將會有 最大 的 轉(zhuǎn)矩， maxM =cm 步進電機的選擇 CA6140 橫向進給系統(tǒng)步進電機的選擇： cmNMM Loq ??? （ 式 ） 步進電機最 大 工作頻率： Hzfp 100 060 m a xm a x ???? ?? （ 式 ） 為了便于設計和計算，選用 003110 F? 型三相六拍步進電機，可以滿足使用要求。 /步 快速進給速度 ν max=2mm/min (1)切削力的計算 最大切削功率 :W1L2020 P 切 =P 主 η 則 P 切 =（ ） kW=6kW 切削功率 按照 最大轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)速來計算： P 切 = 60103?vFc 一般外圓車削時， Ff=(～ )Fc,Fp=(～ )Fc ，取 Ff==3600N=1728N Fp== 3600N=2088N (2)滾珠絲杠的 計算 和選 定 因為縱向進給為綜合性導軌，所以絲杠軸向進給切削力。其幾何參數(shù)如下： d0=40mm 作為 公稱直徑， L0=6mm 作為 導程， dW= 作為 鋼球直徑， d1= 作為 螺桿內(nèi)徑。00ar c 2 4 4Ltg d? ???校驗絲杠螺母副的傳動效率 )01442( 442)( ???? ???? o otg tgtg tg ?? ?? mmL 1500? 作為其 支承間距。計算絲杠的變形量如下： 滾珠絲杠截面積 ,按絲杠螺紋的底徑確定 : 222 0 1 mmmmA ??? ? 由于 工作負載 mF 所 引起的導程 0L ， 其 變化量 0L△ 可用下式計算： 則絲杠的拉伸后壓縮變形量 δ 1： ： mmmm mmlLL 240 01 ?? ????????? 因為 角接觸軸承 被用于 兩端， 因為有對 絲杠進行了預緊， 所以 其提高 4 倍 的 拉壓剛度 ，在于 一端固定的絲杠 對 比 時 。 滾珠與螺紋滾道間接觸變形 δ 2 mmmmZFd Fym 00 )96 (20 8896 9100 2202????????? ?? 因預緊力加 在 絲杠 上 ， 當 最大負載的 1/3 為 預緊力時，可 使得 減少 原來的 一半， 所以其 實際 所擁有的 變形量為： mm22 ?????? 用 8107 型推力球軸承 來進行 支承滾珠絲杠的軸承，幾何參 數(shù)為：滾動體直徑mmd 351 ? ， 18?QZ 為 滾動體 的 數(shù)量。3 ???? ?? 根 據(jù)以上計算結(jié)果，總變形量： mm0 1 3 3 0 3 0 4 6 0 4 ??????? ???? 因為 15um/m 是 三級精度絲杠 所能夠 允許的螺距誤差， 所以可以滿足其 剛度。 (3)減速齒輪設計 依據(jù) 為 給定的縱向進給 的 脈沖當量， L0=6mm 是 滾珠絲杠 的 導程， 一開始用 距角 為 176。 主軸系統(tǒng)依然用原來的電動機驅(qū)動，在安裝一個光電編碼器 在這上面 ， 經(jīng)由 主軸 、 編碼 、 數(shù)控 、到 步進電機來 完成 工件 的旋轉(zhuǎn) 。 主軸箱的改造 (1)主傳動通過帶傳動進行； (2)把原先離合 器換成電磁離合器； (3采用異軸安裝主軸脈沖編碼器。 同步帶 可以進行 帶傳動、齒輪傳動及鏈傳動 ，因為其是利用 帶上齒輪 進行 動力傳遞 的 ，而且 同步帶 具有 準確 得 傳動比，高精度的 傳遞效果，經(jīng)常 用于高速 物件的 傳動。 主軸脈沖編碼器 武昌工學院畢業(yè)論文（設計）專用稿紙 17 數(shù)控車床車螺紋時 ,螺矩 是隨著 主軸 的旋轉(zhuǎn) 車刀 來進行 移動 的 ， 應該 同步動作主軸 和絲杠。 本設計 用異軸 進行 安裝。 當實際工作時， 主軸轉(zhuǎn)速 不能 超脈沖編碼器 所允許的 轉(zhuǎn)速。 圖 4． 1為主軸脈沖編碼器的異軸安裝 . 圖 主軸脈沖編碼器的異軸安裝 武昌工學院畢業(yè)論文（設計）專用稿紙 18 5 數(shù)控部分的改造 數(shù)控系統(tǒng)的功能要求 （ 1） z和 x向進給伺服運動控制； （ 2）螺紋加工控制； （ 3）行程控制； （ 4）鍵盤及顯示； （ 5）面板管理； （ 6）其他：光電隔離、功率放大、報警、急停、復位。電路的組成如下： （ 1）核心 CPU 采用 8031 芯片； （ 2）擴展程序存儲器 2764兩片， 6264 一片； （ 3）擴展可編程接口芯片 8155 兩片； （ 4）鍵盤電路，顯示電路； （ 5）地址鎖存器，譯碼器各一個； （ 6）越程報警 電路，急停電路，復位電路； （ 7）光電隔離電路，功率放大功率； （ 8）面板管理電路。 （ 2）總共有 128個字節(jié) RAM。 （ 4）有 4個 I／ O 接口， 32 根 I／ O線。 （ 6） 能夠?qū)?64K字節(jié)的外部數(shù)據(jù)尋址。 （ 8）有 5個中斷源，配備兩個優(yōu)先級。 武昌工學院畢業(yè)論文（設計）專用稿紙 19 8031 的引 腳功能如下： 電源引腳： Vss：接地端。 ～ ：通道 0是 一個 8位 的 雙向 I/O 通道 。 ～ ：通道 2是 一個 8位 的 準雙向 I／ O 通道。 （ RXD）：串行輸入口。 （ 1INT ）：外接中斷輸 1入口。 （ TO）：定時／計數(shù)器 0 外部脈沖輸入端。 （ WR）：外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖。 存儲器 : 8031 單片機 具有 設計簡單 、 結(jié)構(gòu)緊湊的特點。 其主要有由 多 個部件組成， 這包括 CPU、 RAM、 ROM/EPROM、 I/O 口、串行口 等 。 其仍然是利用在 CPU 上 加入 外圍芯片的結(jié)構(gòu)模式。 單片機 主要有 電源、復位 等 管腳， 為了能夠完善 系統(tǒng) 而設置了很多其他的 管腳。 程序存儲器可直接尋址 64K字節(jié)范圍 的內(nèi)容 。 控制或與其它電源復位引腳 8031 單片機有 40個引腳， 8031 引腳圖見圖 52（見附錄） RST／ UPD： 主要是 使單片機 進行 復位 功能。 XTAL2：引腳 19，此端口 主要 是 用 來進行 外部振蕩信號輸入 用的 。其引腳圖 如下： 圖 74LS373 結(jié)構(gòu) CA6140 普通車床的微機數(shù)控系統(tǒng) 它是用 51?MCS 系列單片機組成的開環(huán)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)擴展 2 片 2764 芯片， 1片芯片 為 6264， 2 片 8155的 芯片可編程并行 OI/ 口。 （ 2）螺紋加工的控制 當 要進行 螺紋加工時，螺紋和零位螺紋信號 將通過 編碼器分別 傳 入 8331（ 1）的 PB6。 地址編碼。 因為 自動轉(zhuǎn)位刀架 是經(jīng)過 數(shù)控系統(tǒng)控制， 所以其具有 效率高 的特點 。 要評定一個 車床的設計和制造技術(shù)水平 ，首先 刀架的結(jié)構(gòu)和性能 應該是考慮的很大一部分 ， 具體 要求如下： (1)轉(zhuǎn)位準確可靠，工作安全平穩(wěn)； (2)能夠就近原則選擇 線路； (3)重復定位精度比較高； (4)防水、防屑，密封性好； (5)要求你具有較 高 的 夾緊剛性， 能夠滿足 重負荷切削 的要求 。 在上升過程中 當上刀架 滿足一定的高度 時，上刀體 在 離合轉(zhuǎn)盤 的 作用 下開始 旋轉(zhuǎn)。 當 上刀體旋 轉(zhuǎn)到所 設置的合理 刀位 時 。 最后 轉(zhuǎn)位完成信號 發(fā)給數(shù)控系統(tǒng)， 關(guān)閉 電 動 機電源 ，電動機停止轉(zhuǎn)動 ，選刀過程完成 。因此在進行設備改造時，一定按廠家生產(chǎn)標準進行選擇。 副的調(diào)整 利用螺母的間隙調(diào)整裝置調(diào)整絲杠副間隙時，應使調(diào)整后產(chǎn)生的預緊力為絲杠副最大負載的 3/1 為 最佳 。 傳動絲杠軸線上各聯(lián)軸套上的錐銷孔座按十字分布 形式 進行配做。、 主軸脈沖發(fā)生器的的引出軸按比例 1:1 無間隙柔性連接傳動，連接后應保證兩者都有很好的同步性，安裝中一定要注意主軸脈沖發(fā)生器是 玻璃做的 ，不能隨 手 敲打 磕碰 ， 作業(yè)時 車床主軸轉(zhuǎn)速最好不超過脈沖發(fā)生器的最高許用轉(zhuǎn)速