【正文】 工作狀況和軸端結構特點來選擇密封裝置的型式立式銑床的主軸是垂直安裝的. 屬立式主軸,可選用曲路密封(迷宮式密封),這裝置密封,墊圈和曲路相結合的密封. 墊圈甩開油液使其集中于端蓋中引回,曲路密封還可以防止外界雜質(zhì)侵入. 制動器設計對制動器的要求是:制動迅速,平穩(wěn),結構簡單,緊湊,:電機制動和機械制動。由于它便于實現(xiàn)自動操作，并有現(xiàn)成的系列產(chǎn)品可供選擇，因而它已成為自動裝置中常用的元件。按照要求，根據(jù)電磁離合器所能傳遞的靜扭矩和動扭矩選擇各類電磁離合器的規(guī)格，型號，從而確定其尺寸。采用微機對數(shù)據(jù)進行計算處理，由I/O接口輸出步進脈沖，經(jīng)一級齒輪減速滾珠絲杠轉動，從而實現(xiàn)縱向、橫向、垂直進給運動。傳感器與電機軸相聯(lián)，用來檢測電機轉角和轉速，并把它們轉換為電信號反饋給數(shù)控裝置，傳感器采用脈沖編碼器。則有： Nc== kw切向銑削力：F=10 N? ? ? ? ??? ?? ? ? ?式中： V主軸傳遞全部功率時的最底切削速度（m/s）則有： V=D95/60000=? ? ? ? ??? ?? ? ? ?F==2964（N）進給工作臺工作載荷計算從《數(shù)控銑床》中表21可得知，在一般立式銑削時，工作臺縱向進給方向載荷：F==5294 N? ? ? ? ??? ?? ? ? ?工作臺橫向進給方向載荷： F==2964=1185 N? ? ? ? ??? ?? ? ? ?工作臺橫向進給方向載荷： F==2964=592 N? ? ? ? ??? ?? ? ? ?（2)滾珠絲杠設計計算：由《數(shù)控技術》可知，采用燕尾導軌，導軌銑床絲杠的軸向力：采用燕尾導軌? ? ? ? ??? ?? ? ? ?式中K= =則有：1）強度計算：壽命值：? ? ? ? ??? ?? ? ? ? ? ? ? ? ??? ?? ? ? ?n為絲桿轉速（r/min）v為最大切削力下的進給速度（m/min）,取最高進給速度的1/3T額定壽命，查表得 T=15000h 滾珠絲桿導程，取=6mm則有：v=r/minL最大動負載C 查表得：運轉狀態(tài)系數(shù) 則C? ? ? ? ??? ?? ? ? ?根據(jù)最大動負荷C的值，可選則滾珠絲杠的型號。2） 效率計算：根據(jù)《機械原理》的公式，絲杠螺母副的傳動效率為：? ? ? ? ??? ?? ? ? ?式中：為絲桿螺旋升角，查得：為摩擦角，滾珠絲桿副的滾動摩擦系數(shù)f=～,其摩擦角約等于 則有： 3）剛度驗算：滾珠絲杠受工作負載F引起的導程的變化量絲桿的拉壓變形量 ? ? ? ? ??? ?? ? ? ?式中：mm=。4)穩(wěn)定性驗算失穩(wěn)時的臨界載荷? ? ? ? ??? ?? ? ? ?式中:E為絲桿材料彈性模量,對鋼I為截面慣性矩,對絲桿圓截面? ? ? ? ??? ?? ? ? ?為絲桿底徑,=48mm則有：260444 L為絲桿最大工作長度,取L=900mm 為絲桿支承方式系數(shù),參考圖213和表27,取=則有:穩(wěn)定安全系數(shù)：227? ? ? ? ??? ?? ? ? ?所選絲桿穩(wěn)定安全系數(shù)，查表得：則有 ，故穩(wěn)定性不存在問題。1．橫向進給系統(tǒng)的設計采用半閉環(huán)機床進給系統(tǒng)，步進電機經(jīng)一級減速齒輪傳動副，滾珠絲桿拖動工作臺。2．橫向進給系統(tǒng)的設計計算工作臺重量： W==8892N(根據(jù)圖紙粗略計算)時間常數(shù)： T=25 ms滾珠絲杠基本導程： Lo=6mm行程： S=375mm步距角： /step快速進給速度： 500mm/min（1）切削力計算 由《機床設計手冊》可知，切削功率式中： N電機功率，查機床說明書，N= KW；主傳動系統(tǒng)總效率，～=；K進給系統(tǒng)功率系數(shù)，取為K=。查表25得，選取滾珠絲杠直徑為50mm，型號為ND5006，其額定載荷為29350N，所以強度足夠。 E為材料彈性模量，對鋼A為滾珠絲杠截面積 =則有： cm滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量有預緊：式中：為滾珠直徑，查表得=Z圈數(shù)列數(shù)2513=75為預緊力則有:則絲桿的總變形量9um查表知E級精度絲杠允許的螺距誤差（1m長）為15um/m 故剛度足夠。（3）齒輪及轉矩的有關計算1）有關齒輪計算傳動比故取 Z1=40 Z2=50 m=2 mmB=20 mm 則有 2)轉動慣量計算：工作臺質(zhì)量折算到電機軸上的轉動慣量絲杠的轉動慣量齒輪的轉動慣量電動機轉動慣量很少，可以忽略因此，總的轉動慣量 =所需轉動力矩計算快速空載啟動時所需力矩 式中 空載啟動時折算到電機軸上的加速度力矩； 折算到電機軸上的摩擦力矩； 由于絲杠預金所引起，折算到電機軸上的附加摩擦力矩；式中：為傳動系統(tǒng)各部件慣量折算到電機軸上的總等效轉動慣量（ 為電機最大角加速度（） 為運動部件最大快進速度對應的電機最大轉速（） t為運動部件從靜止啟動加速到最大快進進給速度所需時間（s）,取t=則有： 空載摩擦力矩：式中： G運動部件總重力（N） 為導軌摩擦系數(shù)， i齒輪傳動降速比，i= 傳動系統(tǒng)總效率，取= 基本導程，取=則有：附加摩擦力矩：式中： 為滾珠絲桿預加載荷，取的1/3 為滾珠絲桿預緊是的傳動效率，取=則有：==++=.(4) 步進電機的選擇步進電機的名義啟動轉矩為滿足最小步距要求，電機選用五相十拍工作方式，查表知所以，步進電機最大靜轉矩：步進電機最高工作頻率：綜合考慮，查表選用 130BF001 型直流步進電機，能滿足使用要求。傳感器與電機軸相聯(lián)，用來檢測電機轉角和轉速，并把它們轉換為電信號反饋給數(shù)控裝置，傳感器采用脈沖編碼器。則有： Nc== kw切向銑削力：F=10 N式中： V主軸傳遞全部功率時的最底切削速度（m/s）則有： V=D95/60000=F==2964（N）進給工作臺工作載荷計算從《數(shù)控銑床》中表21可得知，在一般立式銑削時，工作臺縱向進給方向載荷：F==5294 N工作臺橫向進給方向載荷： F==2964=1185 N工作臺橫向進給方向載荷： F==2964=592 N（2)滾珠絲杠設計計算：由《數(shù)控技術》可知，采用燕尾導軌，導軌銑床絲杠的軸向力：采用矩型導軌式中K= =則有：1）強度計算：壽命值： n為絲桿轉速（r/min）v為最大切削力下的進給速度（m/min）,取最高進給速度的1/3T額定壽命，查表得 T=15000h 滾珠絲桿導程，取=10mm則有：v=r/minL最大動負載C 查表得：運轉狀態(tài)系數(shù) 則C根據(jù)最大動負荷C的值，可選則滾珠絲杠的型號。4） 效率計算：根據(jù)《機械原理》的公式，絲杠螺母副的傳動效率為：式中：為絲桿螺旋升角，查得：為摩擦角，滾珠絲桿副的滾動摩擦系數(shù)f=～,其摩擦角約等于 則有： 3）剛度驗算：滾珠絲杠受工作負載F引起的導程的變化量絲桿的拉壓變形量 式中：mm=1cm。4)穩(wěn)定性驗算失穩(wěn)時的臨界載荷式中:E為絲桿材料彈性模量,對鋼I為截面慣性矩,對絲桿圓截面為絲桿底徑,=48mm則有：260444 L為絲桿最大工作長度,取L=400mm 為絲桿支承方式系數(shù),參考圖213和表27,取=則有:穩(wěn)定安全系數(shù)：所選絲桿穩(wěn)定安全系數(shù)，查表得：則有 ，故穩(wěn)定性不存在問題。3控制系統(tǒng)設計根據(jù)總體方案及機械結構的控制要求，XK5040立式銑床控制系統(tǒng)選用MCS51系列單片機組成，縱向、橫向及垂直方向均采用步進電機控制，三個坐標均采用硬件環(huán)形分配器，控制系統(tǒng)的功能包括１、X向、Y向、Z給伺服運動；２、鍵盤顯示；３、面板管理４、行程控制５、其他功能、例如光隔離電路、功率放大電路、紅綠燈顯示硬件電路主要由以下幾部分組成：１、 主控制器，即中央處理單元（CPU）。（CPU）的類型　　在微機控制系統(tǒng)中CPU的選擇主要考慮以下因素：(1)、時鐘頻率和字長，這個指標將控制數(shù)據(jù)處理的速度；(2)、可擴展存儲器的容量；(3)、指令系統(tǒng)功能，影響編程的靈活性；(4)、I/O口擴展能力，即對外部設備控制的能力；(5)、開發(fā)手段，包括支持開發(fā)的軟件和硬件；此外，還應考慮到系統(tǒng)的應用場合，控制對象對各種參數(shù)的要求，以及經(jīng)濟價格比等經(jīng)濟性的要求。8031的程序存儲器的尋址空間為64Ｋ字節(jié)，8031片內(nèi)不帶ROM，用作程序存儲器的器件是EPROM。1． 地址鎖存器由于8031芯片的口是分時傳送低8位地址線和數(shù)據(jù)線的，故8031擴展系統(tǒng)中一定要有地址鎖存器，常用的地址鎖存器芯片是742S373，742S373是帶三態(tài)緩沖輸出的8D觸發(fā)器。因此，這里使用譯碼法來進行編址。3．8031與2764芯片的連接(1)、地址線的連接 8031芯片的和用來傳送地址和數(shù)據(jù)。當ALE從高電平變?yōu)榈碗娖?，出現(xiàn)下降沿時，低8位地址鎖存入地址鎖存器中，74LS373的輸出不再隨輸入變化，這樣口就用來傳送數(shù)據(jù)，6031芯片的口和74LS373的送出口工組成16位地址線，2764是8KB需要13根地址線，低8位接74LS373的芯片的輸出，接8031芯片的。（2）、數(shù)據(jù)線的連接 2764芯片的8位數(shù)據(jù)線與8031口直接連接單片機規(guī)定指令碼火熱數(shù)據(jù)都是由口讀入，數(shù)位對應即可。、數(shù)據(jù)存儲器的擴展　　由于8031芯片內(nèi)部RAM只有128字節(jié)供用戶使用，遠不能滿足系統(tǒng)需要，因此需要擴展片外的數(shù)據(jù)存儲器（RAM）。由于程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器獨立編址，地址可以重復使用，因此，２片6264的片選信號也分別接74LS373譯碼器的和I/O接口電路設計　　8031單片機共有四個８位并行這里根據(jù)系統(tǒng)功能及需要,擴展一片8155和一片8255可編程接 74LS138三——八譯碼器有三個輸入A、B、C分別接8031，輸出８個輸出，低電平有效。74LS138還有三個使能端，其中兩個（和）為低電平使能，另一個為高電平使能?！　?8155芯片的IO/M引腳接8031的因為使用8155的I/O，故為高電平?！　向、Y向和Z向步進電機硬件環(huán)形分配器采用YB015，３－２相通五相十拍方式工作，故，引腳接+5V，三個芯片的選同輸出控制分別接8255的、清零接8255的，正反轉控制端接8255的、時鐘輸入端CP接8155芯片的TIMROUT，用以解決脈沖分配器輸出脈沖的頻率。. 步進電機接口及驅動電路　　通常在經(jīng)濟型數(shù)控機床中，大多采用步進電機開環(huán)控制，步進電機是一種用電脈沖信號進行控制，并將電脈沖轉變成相應的角位移的電機，其角位移兩與電脈沖成正比，其轉速與電脈沖頻率成正比，通過改變脈沖頻率就可以調(diào)節(jié)電機轉速。脈沖分配器就是實現(xiàn)步進電機個相脈沖通電順序的。脈沖分配器及前面的微機接口芯片，工作電壓一般為5V，而作為電機電源的許符合步進電機要求的額定值，為避免干擾，在它們之間采用光電隔離電路．１、脈沖分配器（環(huán)形分配器）　　這里X向、Y向和Z向三個方向均采用YB015環(huán)形分配器。3． 功率放大器環(huán)型分配器的輸出脈沖很小，還遠不能滿足步進電機的要求，不許將它放大，以產(chǎn)生足夠大的功率驅動步進電機正常運轉，. 其他輔助電路１、8031的時鐘電路 單片機的時鐘可由內(nèi)部方式產(chǎn)生，內(nèi)部方式利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTA，XTA引腳上外接定時元件。畢業(yè)設計期間，張烈霞以嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度對我們的設計進行嚴格的要求，以其淵博的知識為我們的設計解難釋疑，以其平易近人的態(tài)度來指導我們。在此，我對黃教授的指導幫助表示非常的感謝，感謝張烈霞帶領我接觸學習了數(shù)控機床的設計，在我的腦海中形成了一種設計的思維。從張老師那里能夠學到的不僅僅是專業(yè)方面的知識，也學會了許多做人處事的道理。將來步入社會，學會以誠待人，用心和各界人事交