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机电一体化毕业设计(论文)-数控车床纵向进给系统设计

陕西航空职业技术学院
毕业设计(论文)说明书
机电工程系 机电一体化

数控车床纵向进给系统设计
摘要
了解数控机床的概念,所谓数字控制是按照含有机床(刀具)运动信息程序所指定的 顺序自动执行操作的过程。而计算机数控机床就是数控机床在计算机监控下进行工作。 它的优点很多,可以在同一机床上一次装 夹可完成多个操作,生产率显著提高等优点, 但它的价格昂贵。由于我国现在使用的机床大多数为普通车床,自动化程度低,要更新现 有机床需要很多资金。为了解决这个问题,也为了适应多品种中、小批量零件加工我们选 择机床经济型数控改造。纵向进给机构的改造:拆去原机床的溜板箱、光 杠与丝杠以 及安装座,配上滚珠丝杠及相应的安装装置,纵向驱动的步进电机及减速箱安装在车床的 床尾,不占据丝杠空间。横向进给机构的改造:拆除横向丝杠换上滚珠丝杠,由步进电机 带动。总体设计方案:CJK6140 车床主轴转速部分保留圆机床的手动变速功能。车床的 纵向和横向进给运动采用步进电机驱动。最后,根据已知条件对纵向横向伺服进给机构进 行设计与计算。 关键词:运动信息,滚珠丝杠,步进电机
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CJK6140 NC Lathes Vertical Feed System Design ABSTRACT
Numerical Control (NC) is any machining process in which the operations are executed automatically in sequences as specified by the program that contains the information for the tool movement .When Numerical Control is performed under computer supervision, it is called Computer Numerical Control (CNC).CNC machines have many advantages over conventional machines. For example, there is a possibility lf performing operations on the same machine in one setup and production is significantly increased. One of its disadvantages is that they are quite expensive. In our country conventional machine is used widely. So if the machines are replaced, there is going to need a large money. In order to agree with the development of our economy, we can reform the conventional machines. The reformation of the tool movement: we demolish the current smooth leading, leading screw and installing stand. Then replace the ball leaking to the relevant position. The reformation of the horizontal mechanism: we make the horizontal ball lead screw instead of the conventional screw. And Stepper motor drives the screw. The overall master design: the spindle’s gearshift of the CA6140 mechanism controlled by the former operating lever. The moving of the vertical table and the horizontal table is drove by the ball screw, which is drove by the Stepper motors. The last, we design the vertical and horizontal mechanism on the basis of known numbers.) KEY WORDS: tool movement,conventional machines,Stepper motor
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目录
CJK6140 数控车床纵向进给系统设计.................................................................................... 1 摘 要 ..................................................................................................................................... - 1 ABSTRACT .......................................................................................................................... - 2 第一部分 绪 论 ................................................................................................................... - 1 第二部分 设计方案的确定 ................................................................................................. - 3 -
2.1 数控系统运动方式的确定 ..................................................................................... - 3 2.2 伺服进给系统的改造设计 ..................................................................................... - 3 2.3 数控系统的硬件电路设计 ...................................................................................... - 4 2.4 纵向进给系统的设计 ............................................................................................. - 5 第三部分 机 械 设 计 ....................................................................................................... - 6 3.1 纵向进给系统的设计 ............................................................................................. - 6 3.2 切削力的计算 ......................................................................................................... - 6 3.3 滚珠丝杠的设计计算 ............................................................................................. - 7 -
3.3.1 求轴向力 ....................................................................................................... - 7 3.3.2 计算丝杠动载荷 Cj ...................................................................................... - 7 3.3.3 丝杠效率计算 ............................................................................................... - 8 3.3.4 校核 ............................................................................................................... - 8 3.4 齿轮箱减速器设计部分 ......................................................................................... - 9 3.4.1 传动比 i......................................................................................................... - 9 3.4.2 齿面接触强度设计计算 ............................................................................... - 9 3.4.3 齿根弯曲强度设计: ..................................................................................- 11 3.4.4 设计计算: ................................................................................................. - 12 3.5 其他机械设计部分 ............................................................................................... - 12 3.5.1 减速箱最小输出轴的计算 ......................................................................... - 12 3.5.2 轴承的选择 ................................................................................................. - 13 3.6 步进电机的选择 ................................................................................................... - 13 3.6.1 计算减速器的传动比 I............................................................................... - 13 3.6.2 计算系统转动惯量 ...................................................................................... - 13 3.6.3 确定步进电机动力参数 ............................................................................. - 14 第四部分 数控设计 ........................................................................................................... - 16 4.1 数控系统硬件电路 ............................................................................................... - 16 4.1.1 基本硬件组成 ............................................................................................. - 16 4.1.2 硬件配套及基本结构 ................................................................................. - 17 -
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4.1.3 接口线路 ..................................................................................................... - 17 4.1.4 光电隔离电路 ............................................................................................. - 18 4.1.5 功率放大器 ................................................................................................. - 18 4.1.6 辅助电路 ..................................................................................................... - 19 4.2 软件设计 ................................................................................................................ - 19 第五部分 使用说明 ........................................................................................................... - 24 5.1 概述 ....................................................................................................................... - 24 5.2 主要技术参数 ....................................................................................................... - 24 5.3 主要功能 ............................................................................................................... - 24 5.4 安装调整步骤 ....................................................................................................... - 24 5.5 机床使用步骤简述 ............................................................................................... - 25 5.6 维护和保养 ............................................................................................................ - 25 第六部分 结束语 ............................................................................................................... - 25 参 考 文 献 ....................................................................................................................... - 26 -
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第一部分 绪 论

随着微电子、计算机和信息技术的飞速发展与应用,精密机械技术与这些前沿学科 的相互渗透,使机械系统向着高技术集成系统的方向发展。这是当今机械科学技术发展 的重要趋势。机械工程学科正朝着机电一体化方向发展,而数控机床便是此领域中的一 个典型发展方向。随着社会生产和科学技术的迅速发展,机械产品的性能和质量不断提 高,改行频繁。目前,机械零件加工中单件、小批量加工约占 80%,因此对加工设备不 仅要求具有高的加工精度和生产效率,而且还要具备有相当的“柔性”,既灵活、通用、 能迅速适应加工零件的变更。数控机床较好地解决了形状复杂、精密、小批、多变的零 件的加工问题。它具有适应性强,较高的加工精度,稳定的加工质量和高生产效率的特 点和优点。所以,数控机床是一种灵活而高效的自动化机床。随着电子、自动化、计算 机和精密测试等技术的发展,数控机床在机械制造业中的地位将变得越来越重要了。
数控机床经济型改造,实质是机械工程技术与微电子技术的结合。经改造后的机床 加工的精度、效率、速度都有了很明显的提高,适合我国现在经济水*的发展要求。本 次毕业设计主要是对机床机械部分进行改造,以步进电机驱动横向进给运动、纵向进给 运动以及刀架的快速换刀,使传动系统变得十分简单,传动链大大缩短,传动件数减少,从 而提高机床的精度。
设计中,我们对有关数控机床及数控改造的相关书籍、刊物进行大量阅读,收集了 很多资料,了解了数控机床的基本概念,数控机床的发展概况,数控机床的组成及其工 作原理,扩大了我们的知识面。
机床计算机系统是本世纪 70 年代发展起来的机床控制新技术。它综合了计算机、 自动控制、电器控制、测量技术、机械制造等领域的最新成就、使机器工具发展到新的 水*。
计算机数控机床具有精度高,加工周期短,适应性强等一系列的优点。特别对于中 小批生产的精密复杂零件加工尤为合适。因而在机械、航空、造船、动力等行业中得到 了广泛地运用。
此外,数控技术也在绘图机械、坐标测量机、激光于火焰切割机等机械设备中得到 了广泛的应用。特别是相续出现的自动换刀数控机床(即加工中心 Machining Center)、 直接数字控制系统(即计算器群控系统,DCN, Direct Numerical Control)、自适应控制 系统(AC, Adaptive Control)、柔性控制系统 (FMS, Flexible Manufacturing System)、计 算器集成(综合)制造系统 (CIMS, Computer Integrated Manufacturing System)等、进一 步说明,数控机床已经成为组成现代机械制造生产系统,实现设计 (CAD)、制造 (CAM)、检验 (CAT) 于生产管理等全部生产过程自动化的基本设备。
数控机床是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品,它把刀具和工件之间
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的相对位置,机床电机的启动和停止,主轴变速,工件松开和夹紧,刀具的选择,冷却 泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字记录在控*橹噬希缓蠼 信息送入数控装置或计算机,经过译码,运算,发出各种指令控制机床伺服系统或其它 的执行元件,加工出所需的工件。 数控机床与普通机床相比,其主要有以下的优 点: 1. 适应性强,适合加工单件或小批量的复杂工件; 在数控机床上改变加工工件 时,只需重新编制新工件的加工程序,就能实现新工件加工;
2. 加工精度高; 3. 生产效率高; 4. 减轻劳动强度,改善劳动条件; 5. 良好的经济效益; 6. 有利于生产管理的现代化。 数控机床已成为我国市场需求的主流产品,需求量逐年激增。我国数控机机床*几 年在产业化和产品开发上取得了明显的进步,特别是在机床的高速化、多轴化、复合化、 精密化方面进步很大。但是,国产数控机床与先进国家的同类产品相比,还存在差距, 还不能满足国家建设的需要。 我国是一个机床大国,有三百多万台普通机床。但机床 的素质差,性能落后,单台机床的*均产值只有先进工业国家的 1/10 左右,差距太大, 急待改造。 旧机床的数控化改造,顾名思义就是在普通机床上增加微机控制装置,使 其具有一定的自动化能力,以实现预定的加工工艺目标。 随着数控机床越来越多的普 及应用,数控机床的技术经济效益为大家所理解。在国内工厂的技术改造中,机床的微 机数控化改造已成为重要方面。许多工厂一面购置数控机床一面利用数控、数显、PC 技术改造普通机床,并取得了良好的经济效益。我国经济资源有限,国家大,机床需要 量大,因此不可能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床,而我国的旧机床很多,用 经济型数控系统改造普通机床,在投资少的情况下,使其既能满足加工的需要,又能提 高机床的自动化程度,比较符合我国的国情。 1984 年,我国开始生产经济型数控系统, 并用于改造旧机床。到目前为止,已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料,今后, 机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。所以说,本毕业设计实例具有典型性和实 用性。

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第二部分 设计方案的确定

利用微机对纵、横向进给系统进行开环控制,纵向(Z 向)脉冲当量为 0.01mm/脉 冲,驱动元件采用步进电机,传动系统采用滚珠丝杠副,刀架采用自动转位刀架。总体 方案的论证 对于普通机床的经济型数控改造,在确定总体设计方案时,应考虑在满 足设计要求的前提下,对机床的改动应尽可能少,以降低成本。
2.1 数控系统运动方式的确定
数控系统按运动方式可分为点位控制系统、点位直线控制系统、连续控制系统。由 于要求 CA6140 车床加工复杂轮廓零件,所以本微机数控系统采用两轴联动连续控制系 统。
数控系统是一种位置控制系统。其本质是根据输入的数据进行插补,从而得到较理 想的运动轨迹,然后输入到执行部件,加工出所需的零件。按照这一原理,数控系统可 分为开环数控和闭环系统。所谓闭环控制系统,即指对所加工的零件随时进行检测并输 入(反馈)到控制系统,用以调节加工时所带来的误差。其主要采用反馈检测装置及交 流变频控制,因此功率较大,精密很高。但也由于采用交流变频伺服系统和反馈检测装 置,因而其造价十分高,结构也十分复杂,其稳定性也不十分理想。由于以上特点,闭 环控制系统常用于要求精密加工机床、单件生产,即整机生产之中。其控制系统框图如 下图所示:

指令 位置比较

+

电路

-

速度反馈

速度控制电 路

伺服电机

位置反馈

图 1-1 控制系统框图
2.2 伺服进给系统的改造设计 数控机床的伺服进给系统有开环、半闭环和闭环之分。 开环控制系统是指不带反馈装置的控制系统,根据数据指令、经过控制运算发出脉
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冲信号,输送到步进电机,使伺服装置转过相应的角度,然后经过减速齿轮和丝杆螺母 机构,转换为移动部件的直线位移。
因为开环控制具有结构简单、设计制造容易、控制精度较好、容易调试、价格便宜、 使用维修方便等优点。
与闭环控制系统相比,步进电机开环伺服系统没有外部的位置反馈回路及速度反 馈回路。因此不必使用位置速度测量装置、模数转换器及高增益放大器等高性能器件。 因此,使设备投资显著降低,系统简单可靠,与机床间的组配也十分方便,即结构简单, 使用维护方便,可靠性高、制造成本低等一系列优点。在中小型机床的速度、精度要求 不十分高的场合,得到了广泛的应用。
下面是开环控制系统框图:

开环控制框图
开环伺服系统在负载不大的情况下多采下步进电机作为伺服电机。所以,本设计决 定采用开环控制系统。
2.3 数控系统的硬件电路设计
任何一个数控系统都由硬件和软件两部分组成。硬件是数控系统的基础,性能的好 坏直接影响整体数控系统的工作性能。有了硬件,软件才能有效地运行。
在设计的数控装置中,CPU 的选择是关键,选择 CPU 应考虑以下要素: 1)时钟频率和字长与被控对象的运动速度和精度密切相关; 2)可扩展存储器的容量与数控功能的强弱相关; 3)I/O 口扩展的能力。 控制系统采用单 CPU 形式分为处理数据。CPU 采用 8031 芯片使用广泛,功能强 大,性能好,价格便宜。它包括一个微处理器,一个 128 字节的片内数据存储器,4 个 8 位的 I/O 接口(其中 P1,P2,P3 是准双向口,P0 是三态双向口),另外还为用户留一 个扩展区。 控制系统的总体结构如下: 8031 通过 I/O 口扩展一片 8255 接口芯片实现空运转,自动,手动转换,回零,换 刀,超程的按键功能。还通过 P0 口和 P2 口及一块 74LS373 地址锁存器扩展了两片 16K 的 ROM 接口,两片 16K 的 RAM 来作为开发程序的存储器。8031 通过 P0 口扩展了一 片 8279 接口芯片来实现键盘输入和电路显示的功能。通过 P1 口经过光耦合隔离电路 TLP521-4 来消除电路干扰,并实现 X,Z 向正反转及连续启动的功能,通过功率放大
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电路实现 S,T,M 等备用功能。两步进电机经 一块 74LS373 直接与 P0 口相连。 软件设计采用模块化设计。主要包括主模块,子程序模块和定时中断模块。主模块
主要完成初始化和监控。初始化包括 PIO,CTC 的初始化。监控主要包括键盘的管理和 显示管理,可调用原监控程序中的键盘管理和显示管理子程序。功能子模块包括+X,-X, +Z,-Z,及 STOP 功能子模块,并可调用圆监控程序中的许多子程序。中断模块包括急 停中断模块,报警中断模块等。

2.4 纵向进给系统的设计

进给系统的传动原理:步进电机通过 消 隙 齿轮箱将转矩输出同时放大,以带动

滚珠丝杠转动。丝杠转动,使丝杠螺和丝杠螺母座 水*移动,由于丝杠螺母座与工作

台通过*骞塘蚨扛苈菽缸 水* 移动也迫使工作台沿机床导轨水*移动。

通过对步进电机在工作时所需要的最大静转矩和最高启动频率的计算,并参照反应

式步进电机技术指示表,选择所用的步进电机为 110BF-1 型。由于脉冲当量 p =0.01mm/

脉的冲传与动滚比珠,丝 为杠电基动本机导的程步L0矩之角间,满计足算关出系:I 是I=不36L等0于P ,1其的中,II

为电机输出轴与丝杠之间 为齿轮的啮合,同时电机

输出的转矩无法直接带动丝杠工作,因此对其放大,这是加齿轮箱的一个目的。为了使

机床的结构简单,紧凑,齿轮箱采用一级传动。通过计算和校核,选择齿轮箱的主动小

齿轮的齿数 Z1 =32,从动件的齿数为 40,其模数为 2.0mm,为了防止进给系统在正常工 作时出现齿轮被卡死和空转现象,进一步提高传动的精度,则必须对齿轮箱进行消隙。

其方法是:采用双片齿轮错齿法,将从动轮做成两片,其中一片固定在轴上,另外一片

为动片,两者之间装上周向弹簧,弹簧力使两片齿轮的轮廓分别与主动轮的轮廓贴紧,

从而消除了齿轮间的间隙,避免了卡死与空转的现象出现。

通过对丝杠的设计计算和对刚度,强度,压杆稳定性的校核,选择丝杠的公称直径为

25mm,基本导程为 6mm,精度为 3 级。滚珠丝杠的预加负载方式为变位导程单螺母自预

紧,可实现螺母的拉伸或压缩的受力方式,其调整方法是:取下滚珠螺母,精确测量原

装钢球的直径,然后根据螺母的力的需要,从新更换装入若干大数微米的钢球。它具有

结构简单,尺寸简单的特点,并能避免双螺母形位误差的影响。对于螺母副我们采用了

调整垫片的方法进行预紧。我们通过改变垫片的厚度,使螺母产生轴向位移。消除它们

之间的间隙和施加预紧力。在工作中不能随意的去调整。

加工过程中,为了保护丝杠不受铁屑的磨损和冷却液的腐蚀,加防护板。同时,为

了防止灰尘和铁屑碎片等杂物进入滚珠丝杠的轨道中,避免出现滚珠卡死或传动精度大

大降低的现象,我们采用防尘护罩的保护形式。

机床导轨与矩形导轨的综合形式。这种导轨的优点有:接触刚度大,不易磨损以及

承载能力强,运行*稳等。

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第三部分 机 械 设 计

3.1 纵向进给系统的设计

经济型数控车床的改造一般是步进电机经减速驱动丝杠,螺母固定在溜板箱上,带

动刀架左右移动滚珠丝杠采用外插管变螺距型滚珠丝杠副,他的优点是螺母的轴向尺寸

小,而预加载荷消除间隙,他仍安装在原丝杠的位置,采用固定,由于滚珠丝杠的磨擦

系数小,从而使纵向进给刚度增大,纵向进给的减速机构采用齿轮减速,并用双片齿轮

消齿法消除间隙,纵向齿轮和溜板箱上均加外罩,以保证机床原外观,得到美化机床的

外观,在溜板箱上装上了纵向快速进给及急停按钮,以适应机床调整时的操作需要和遇

到以外情况时紧急处理需要。

已知条件: 最大回转直径

400mm

最大车削直径

400mm

最大工件长度

1000mm

工作台量

W=80kgf

时间常数为

T=25ms

滚珠丝杠的导程 行程

L0=6mm S=1000mm

脉冲当量

δ=0.01mm/step

步距角

Φ=0.75/step

快速进给速度 主功率

Vmax=5m/min P=7.5KW

最大切削直径 D=80mm

3.2 切削力的计算

由《机床设计手册》可知,切削功率
Nc=nηk 式中:N——电动机功率,有同类型 C6140 车床可知,N 为 7.5kw。
η——主传动系统总功率,一般为 0.6~0.7,取η=0.65。 k——进给系统功率系数,取 k=0.96。 则: Nc=7.5×0.65×0.96=4.68 kw 又因为:
Nc=Fzv/6120 所以

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Fz=6120Nc/v

取切削速度 V=100m/min.

则:Fz=2864.16N

由《机床设计手册》可知,车外圆时

FX=(0.1~0.6) Fz

Fy=(0.15~0.7) Fz

取 FX=0.5, Fz =1432.08N

Fy=1718.58 N

(Fz 为主切削力,Fx 为走刀抗力,Fy 为吃刀抗力)

3.3 滚珠丝杠的设计计算

滚珠丝杠在工作 过程中受轴向负载使滚珠和滚道面间产生接触应力。对于滚道型 面的一点是交变接触应力,在这种交变接触应力的作用下,经常一定的应力循环次数后, 使 其产生疲劳损伤,这是它的主要破坏形式。因此在设计时必须保证它在一定的轴向 力作用下回转 10 度转后滚道上虽然受滚珠压力但不发生点
(a)先确定最大动载荷 Q (b)由 Q 在滚珠丝杠设计标准中选出相应尺寸系列的最大动载荷 Q *似值,初选 几个型号。 (c)由工作要求、结构尺寸、循环方式等条件下选出合适的 d l0 R 等一型号。 (d)然后列出主要参数,计算传动效率,刚度验算稳定性

3.3.1 求轴向力

由《机械设计手册》可知: P=K·Fx·+fw·(Fz+W)
式中 K=1.15,fw=0.15~0.18,取 0.16, W 为工作台的重量,由图初估取 800N
则 P=1.15×132.9+0.16×(2864.16+800)=2233.16N

3.3.2 计算丝杠动载荷 Cj

(a)强度计算 寿命值:Li=60×Ni×Ti/106,Ni=1000vf/(π·D·L0), 取工件直径 D=100 ㎜,丝杠导程 L0=6 ㎜,Ni—丝杠转速为 15.92r/min。 由<<机床数控技术>>知,使用寿命系数 T 一般取 15000h, 因此 Li=60×Ni×Ti/106=14.3, (b)求 Cj 由<<数控技术>>6-16 式可知: Cj= 3 L ·Kf·kh·P
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其中:Kf——载荷系数,一般取(1.2~1.5)取,1.2 Kh——硬度系数,取 1.0
则 Cj=7154.3N,根据 Cj,选取滚珠丝杠,考虑其功能选汉江机床厂 2506-3 型 特性参数:

公称直径

外径

导程

导程角

精度系数

动载量

25mm

24.5mm 6mm 4°22′

3级

11670N

因为:6512.1N<11670N 所以,丝杆强度足够。

3.3.3 丝杠效率计算
由<<机械原理>>公式知: πS=tm /[tm( +4)] πS——螺旋升角, =4°22′ ——摩擦角, =10′
所以,经计算得πS =0.965。

3.3.4 校核

① 刚度校核

滚珠丝杆受工作载荷 P 的作用而引起导程 L0 的变化是ΔL1。 其值按<<机床数控技术>>式 6-19 计算

ΔL1=± PL0 EA
其中,E——弹性模量,取 21×106N/cm 2

A——滚珠丝杆截面积

A=π(d0/2) 2 =4.71

则ΔL1=±

2071.2 0.6 21×106 4.71

=±12.6×10

6

cm

滚珠丝杆受扭矩引起导程变化ΔL2 很小,可以忽略,即ΔL0=ΔL1。 导程变形的总误差Δ为

Δ= 100 ? ΔL=21×10 6 m/m L0

查<<机械设计手册>>表 12-1-19 知:3 级精度,1m 长的丝杠的螺距为 21×10 6 m,故

刚度足够。

② 稳定校核

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由<<材料力学>>中的欧拉公式知: FK=π2EI/(μl2)
式中,FK——长压杆临界失稳时的临界负载; E——弹性模量,取 21×106N/cm 2 ;
d I——截面惯性矩,单位 cm4,对实心圆柱体 I=π 4 =1.77cm2; 1
l——工作长度取 1m; μ——丝杠轴端系数μ=1~2/3,取 1。 则经计算,得: FK=36648N。 Nk= FK /p=36648/2071.2=17.69。 一般[Nk]=2.5~4,对于水*丝杠考虑重量影响,[Nk]取 4。 Nk>[Nk] 因此,丝杠稳定。

3.4 齿轮箱减速器设计部分

3.4.1 传动比 i

i= L 361
式中, ——步距角,取 0.75 0 ; p——脉冲当量,取 0.01 ㎜/脉冲。

i= 0.75 6 =1.25 361 0.01

闭式齿轮传动一般转速较高,为了提高传动的*稳性,减小冲击振动,以齿数多一些

为好,小齿轮的齿数可取 Z1=20~40,本设计选择 Z1=32

I= Z 2 , Z1

Z 2 =i× Z1=32×1.25=40

即 Z1=32,Z 2 =40

选择材料为 45#钢,调质,六级精度。

3.4.2 齿面接触强度设计计算

由设计计算公式(10-9a)进行计算,即:

d 1t ≥2.32 3

KtT1 (μ 1)Z E 2 Φd μσ H 2

1) 确定公式内各计算数值

(1) 选择载荷系数 K T =1.3 (2) 计算小齿轮传递的转矩 T1

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T1

=95.5×10 5 ×

P1 n1

,

P 1 ≈N c =4.32KW,

n1

=

Vm axi L0

=

50001.25 6

=1041.7R/min

则 T 1 ≈3.96×10 6 Nmm (3) 由表 10-7 选取齿轮宽度系数d

d = b =0.5(1+μ)×d ,取a 的规定值 0.60 d1
d =0.5(1+1.25)×0.60=0.675 (4) 由表 10-6 查得材料的弹性影响系数:Z E =189.8MP a 12 (锻钢) (5) 由图 10-21d 按齿面硬度查得:小齿轮的接触疲劳强度极限 lim1 =600 MP a
大齿轮的接触疲劳强度极限 lim 2 =550 MP a (6) 由式 10-13 计算应力循环次数 N1=60n1j1Lh=60×1041.7×1×(2×8×300×10)=3.0×10 9 n1——小齿轮的转速; j1――齿轮每转一圈时同一齿面啮合的次数,取 1; Lh――齿轮的工作寿命(单位为 h),取 15000。 设计的齿轮的工作寿命为 10 年,一年工作 300 天,一天工作 8 小时,2 班制, j 2 =0.8,则: N1=60 n 2 j 2 L h =60×1041.7×0.8×(2×8×300×10)=2.4×10 9 (7) 由图 10-19 查得接触疲劳寿命系数
K HN1 =0.88,K HN2 =0.9 (8) 计算接触疲劳强度的许用应力 取失效率为 1﹪,安全系数 S=1,由式(10-12)得:

[ σH



1



K

σ HN1 HLIM1 S



0.88 1

600

=528Mp

[ σH



2



K σ HLIM 2 LIM2 S

=

0.9 550 1

=495Mp

2)计算:

(1) 计算小齿轮分度圆直径 d1t ,代入[σH ]中较小的值,则:

d 1t ≥2.32 3

KtT1 (μ 1)Z E 2 Φd μσ H 2

≈63

(2) 计算圆周速度 V:

V= d1t n1 =3.43m/s 601000

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(3) 计算齿宽 b b=Φd·d 1t =0.675×63=42.525 ㎜
(4) 计算齿宽与齿高之比 b/h

模数

mt

=

d1t z1

= 63 ≈2 32



齿高 h=2.25 m t =2.25×2=4.5 ㎜

b/h= 42.525 =9.45 4.5
(5) 计算载荷系数: 根据 V=3.43m/s,6 级精度,由图 10-8 查得动载荷系数 K V =1.06 由表 10-3 查得 K H =K F =1.0,由表 10-2 查得使用系数 K A =1; 由表 10-4 查得 6 级精度,小齿轮相对支承非对称分布时: K H =1.12+0.18(1+0.6 d 2 ) d 2 +0.23×10 3 b d =0.675,b=42.525 K H ≈1.234. b/h=9.45, 查得 10-13:K F =1.1 7 所以载荷系数 K=K A K V K H K H =1.308 按照实际的载荷系数校正所计算的分度圆直径,由式 10-10a

d 1 =d 1t

3

K Kt

=63.13

(6)计算模数 M

M= d1t =1.97 ㎜ z1
3.4.3 齿根弯曲强度设计:

由式 10-5 得弯曲强度设计的公式为:

M≥M= d1t =1.97 ㎜ z1
(1) 由图 10-20C查得小齿轮的弯曲疲劳极限: σFE1 =500Mpa, FE2 =380Mpa
(2) 由图 10-18 查得弯曲疲劳寿命系数 K FN1 ,K FN2 K FN1 =0.85, K FN2 =0.88.
(3) 计算弯曲疲劳许用应力:取弯曲疲劳安全系数 S=1.4

[σF

]1=

K σ FN1 FE1 S

=303.57Mpa

[σF

]2=

K FN 2 FE2 S

=238.83Mpa

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(4) 计算载荷系数 K:

K=K A K V K Fα K Fβ =1×1.06×1×1.17=1.2402 (5) 查取齿形系数:

由表 10-5 可查得,Y Fa1 =2.52,Y Fa2 =2.40 (6) 查取应力校正系数:

由表 10-5 可查得:Y Sa1 =1.625,Y Sa2 =1.67

(7)

计算大、小齿轮的

YFaYSa
F

,并且加以比较:

小齿轮:

YFaYSa
F



2.52 1.625 303.57

=0.01349

大齿轮:

YFaYSa
F



2.40 1.17 238.86

=0.01678

大齿轮的数值大,取大值

3.4.4 设计计算:

M≥ 21.2402 3.96104 0.01678 =1.33mm 0.675 322

对比计算结果,由齿面的接触疲劳强度计算的模数M大于齿根弯曲疲劳强度计算的

模数,由于齿轮模数的大小主要是弯曲疲劳强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强

度所决定的承载能力,仅与齿轮的直径有关,可取由弯曲强度算得的模数 M=1.97,并

就*圆整为标准值 M=2.0 ㎜,按照接触强度算得分度圆直径 d1 =63.13 ㎜,

Z1=

d1 m1

=

63.13 =31.565≈32 2.0

Z 2 =i×Z 1 =32×1.25=40 这样设计的齿轮传动,既满足了齿面接触疲劳强度,又满足了齿根弯曲疲劳强度,

并做到结构紧凑,避免浪费。齿轮参数取值如下:

参数

Z

m

b

a

d

外圆直径

大齿轮

40

2

20

20

80

84

小齿轮

32

2

20

20

64

68

3.5 其他机械设计部分

3.5.1 减速箱最小输出轴的计算

取每级齿轮传动效率(包括轴承效率在内) c =0.97,则 P Z =Pc =4.32×0.97=4.19KW

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n = n1 = 1041.7 =833.4 R/min Z i 1.25

由式 15-2 得 d≥A 0 3

PZ nz

,

即:d = m in

A0 3

PZ nz



由《机械手册》查表 15-3 得 45 钢,调质淬火后 A0 取 112。

经过计算,得:d =112 3 4.19 =19mm

m in

833 .4

输出选取 d ≥19mm 即可。 m in

3.5.2 轴承的选择

已知丝杠的动载荷 C j =7154N=7.154KN,所以选择轴承如下:

名称

型号

国标号

Cj

C0

角接触轴承

36204 型

GB292-83

11.2KN

7.46KN

圆锥滚子轴承

7204E 型

GB297-84

26.8KN

18.2KN

所以以上的两种类型,动、静载荷均大于 7.154KN,故所选轴承符合要求。

3.6 步进电机的选择

参考文献《机电系统设计》,选择过程分以下几个小节介绍。

3.6.1 计算减速器的传动比 I

I= p 360 p
——步进电机步距角, =0.75?; P——丝杠导程,P=6mm; p ——工作台脉冲当量,p =0.01mm; 经计算,得 I=1.25。

3.6.2 计算系统转动惯量

齿轮、丝杠等的转动惯量计算不易精确计算,可将其等效成圆柱体来*似计算。圆 柱体的转动惯量 J(Kg·cm2)的计算公式:
J= d 4l ……(5-7) 32

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其中, ——材料密度,kg/cm3 取 =7.8×103kg/m3 d——传动件的等效直径 m l——传动件轴向长度 m
总当量负载转动惯量 Je(Kg×m2)

Je=Jz1+

Jz2 i2

Js

+(

180p 4

)

2

×W

其中,Jz1,Jz2——电机轴和丝杠轴上齿轮的转动惯量,Kg×m2;

Js——丝杠转动惯量,Kg×m2;

m——工作台质量,Kg。

按公式(5-7)首先分别计算各传动件的转动惯量,其中齿轮的等效直径取分度圆直径

d1=80mm,d2=64mm,丝杠的等效直径为 24.5mm

Jz1= 7.8 10 3 (0.08)4 0.02 =6.3 10 4 (Kg ? m 2 ) 32
Jz2= 7.8 10 3 (0.064 )4 0.02 =5.04104 (Kg ? m 2 ) 32
Js= 7.8 10 3 (0.0245 )4 1 =2.76 104 (Kg ? m 2 ) 32

按公式(5-8)得总当量负载转动惯量

Je=Jz1+ Jz2 Js +( 180p ) 2 ? W/g=11.759×10 4 ( Kg ? m 2 )

i2



3.6.3 确定步进电机动力参数

(1)电机的负载转矩的计算:

作用在步进电机轴上的总负载转矩 T 按照下式公式计算:

公式计算:T=(J

m

+J

e



+

P(Fu Fw 2i

)

+

PF0 (102 ) , 2i

其中,J ——电机轴自身转动惯量(Kg ? m 2 ); m ——电机启动或制动时的角速度 rad/s 2 ;
F ——作用在工作台上的摩擦力,N; u
F ——作用在工作台上的其它外力,N; W
——伺服传动链的总效率; F ——滚动丝杠螺母副的预紧力,N
0
——滚动丝杠螺母副未预紧时的传动效率,一般取 0.9 0
初选 J =1.0×10 3 Kg ? m 2 , =0.2(导轨摩擦因数 ), 最大轴向力为 m F =2071.2N w m ax
并要求空*舳奔 t=30ms,最大进给速度为 V max=5m/min

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则步进电机轴上的总惯量 J: J=J e +J m =1.0×10 3 +1.1759×10 3 =2.1759×10 3 Kg ? m 2
空*舳保缁嵘系墓吡孔匚

(a)T

j

=T



=J

V

max t

=J 2iVmax L0 t

设 F =F /3=207.2/3=690.4N 0 wmax

=3.95 (N·m)

则电机轴上的摩擦转矩为 T :

(b)T



=

PF0 (1 02 2i

)

=

0.006 690 .4 (1 0.92 2 3.14 0.81.25

)

=0.125(

N·m)

(c)工作台上的最大轴向载荷折算到电动机轴上的负载转矩 T : W T = PFwmax = 0.006 2071.2 =1.98( N·m), W 2i 2 3.14 0.81.25

(d)于是空载时电动机上的总负载转矩 T q T q =T j +T +T 0 =3.95+0.125+0.08=4.155(N·m)),

(其中 T = FP(1 02 ) = 1321 .96 0.006 (1 0.92 ) =0.08 (N·m)).

0 6i

6 3.14 0.81.25

(2)电机最大的静转矩确定

初选步进电机采用三相六节拍通电控制方式:表 5-1,T —T 之间的比例关系如

q

s1

下:

电机相数 3 3

4

4

5

5

6

6

运行节拍 3 6

4

8

5

10

6

12

T q /T s1

0.5 0.866 0.707 0.707 0.809 0.951 0.866 0.866

根据前面所得的 T s1

、T q ,按照表 5-1 空*舳毙枰缍畲缶沧 T S1 为:

T =T /0.866=4.155/0.866=4.80 N ㎜ S1 q

最大负载下工作时所需要的最大静转矩 T S 2 :

T =T /(0.3~0.5)=(0.125+0.08+1.98)/(0.3~0.5)=7.28~4.37(N ㎜) S2 1
T S ≥max(T S1 ,T S 2 ) T =7.3( N ㎜)
S

(3)步进电机最高工作频率 f max:

f= max

Vmax 60 p

=

5000 =8333.3HZ 60 0.01

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综合考虑: 查《机械手册》选用 110BF003 型步进电机,能满足其需要。电机参数如下表;

型号 相数

110BF003 3

额定电压 额定电流
步距角 最大静扭矩 运行频率 空*舳德 回转直径
长度 轴径

80V 6A
0
0.75 800 Nmm 7000Step/S 1500Step/S 110mm 160mm
11mm

第四部分 数控设计
4.1 数控系统硬件电路
4.1.1 基本硬件组成
任何一个数控系统都是由硬件和软件两部分组成。硬件是数控系统的基础,有了硬 件才能有效的运行。硬件电路的可靠性直接影响到数控系统的性能指标,其性能好坏, 直接影响整个系统的工作组成。机床数控系统的硬件电路概括起来由以下四部分组成:
① 主* 即中央处理单元 CPU; ② 总线 包括数据总线(DB)、地址总线(AB)和控制总线(CB); ③ 存储器 包括只读可编程存储器和随机读写存储器; ④ I/O 口 即输入/输出接口电路。 其中 CPU 是数控系统的核心。其作用是发布命令以协调各部分正常工作。存储用 于存放系统软件(即程序)以及运动过程中的各种数据。I/O 接口是系统与外界进行信 息交换的桥梁。三总线则是 CPUI 与存储器、接口以及其它各种转换电路连接的纽带, 是 CPU 与各部分电路进行信息交换和通讯的必由之路。 除此之外,还要根据数控系统的要求配备一些外围设备和信号变换电路。如下图所 示为数控系统硬件结构图。其中 CPU、存储器及 I/O 接口是任何一个数控系统必不可少 的环节,其于部分并非所有数控系统都具备。其一类机床数控系统可能只包括其中的一
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部分或几部分。通常,CPU 通过 I/O 接口连接得人机交换外设是键盘、打印机、磁带记 录仪等通讯接口:讯号变换电路是 A/D 转换、D/A 转换、光电隔离、功率放大等,是 实现微机与控制对象之间的讯号匹配与转换的中间电路。这两部分可根据控制系统的要 求选择:

存储器 ROM、RAM

CPU

I/O 接口

信号变频

外设

控制对象

由于 MCS-51 系列单片机在我国机床数控改造方面应用普遍,其配套芯片廉价、普 及通用性强,制造和维修方便,完全能够满足经济型数控车床改造的需要。本次 C6140 的改造以 MCS-51 系列单片机中的 6031 芯片作为中心控制系统。
4.1.2 硬件配套及基本结构
本数控系统计算机是采用 8031 为 CPU 的 8 位微型专用计算机。它包括一个微处理 器,一个 123 字节的片内数据存储器,4 个 8 位的 I/O 接口(其中 P1,P2,P3 是准双 向口,P0 是三态双向口),此外还有为用户留一个扩展区。 8031 通过 I/O 口扩展一片 8255 接口芯片实现空运转、自动、手动转换、回零、换刀超 程的按键功能,还通过 P0 口和 P2 口及一块 74LS373 地址所存器扩展了两片 16K 的 ROM (27128)、两片 16K 的 RAM(62128)来作为开发程序的存储器。8031 通过 P0 口扩展 了一片 8279 接口芯片来实现键盘输入和电路显示的功能。通过 P1 口经光耦和隔离电路 TLP521-4 来消除电路干扰,并实现 X、Z 向正反转及连续启动的功能。通过功率放大 电路实现 S、T、M 等备用功能。两步进电机经一块 74LS373 直接与 PO 口相连。具体 结构参考电路控制原理图。
4.1.3 接口线路
微机与机床的连接如下图:
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8031




































X 向步进电机 Y 向步进电机
主轴脉冲发生器
主动机 刀架 冷却系统
限位开关

微机与机床的连接
它通过光电隔离接口板将两者信号联系起来,光电隔离接口主要是为防止干扰及电 *相配合。
机床*宓脑硕峭ü砑牟宀箍刂萍盎沸畏峙淦鳎 PIO 口的输出信号控制 X、Z 向两个步进电机来实现。
主轴起停,刀架转位等辅助动作都是通过译码后由 PIO 口输出相应的电信号执行相 应的动作。螺纹车削由主轴脉冲发生器产生的主轴脉冲及螺头脉冲分别输入 CTC 口及 PIO 口来控*
4.1.4 光电隔离电路
在步进电机驱动电路中,脉冲信号经过功率放大器后控制步进电机励磁绕组。由于 步进电机需要的驱动电压较高,电流较大,如果输出信号与功率放大器直接相连,将会 引起强电流干扰。轻则影响计算机程序的正常运转工作,重则导致计算机和接口电路的 损坏。所以一般在接口电路与功率放大器之间都要接上隔离电路。
4.1.5 功率放大器
功率放大电路分为单电源和双电源型。单电源线路简单,但效率不高,所以选用双
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电源型。双电源采用高低压供电电路。由于我国目前步进电机的功率放大器已经由生产 厂家生产出系列化产品,在设计数控机床电路时只需要步进电机的容量大小进行选择, 所以不在进行计算。

4.1.6 辅助电路

为了防止机床行程越界,所以在机床上装有行程控制开关。为了防止意外,装有急 停按钮。由于这些开关都装在机床上,距控制箱较*,容易产生电器干扰。为了避免这 种情况的发生,在电路和接口之间实行光电隔离。

4.2 软件设计

改造后的 CJK6140 数控机床,主要控制功能由软件实现。软件设计采用模块化设计。

主要包括主模块、子程序模块和定时中断模块。主模块主要完成初始化和监控。初始化

包括 PIO、CTC 的初始化。监控主要包括键盘管理和显示管理,均可调用原监控程序中

的子程序。功能子程序包括+X、-X、+Y、-Y 及 STOP 功能子程序,并可调用监控程序中

的子程序。中断模块包括急停中断模块、报警中断模块等。 (1) CJK6140 数控车床主要的技术参数及功能

①数控装置: 计算机型号 插补方式

8031 逐点比较法

插补坐标数

二坐标

数据形式

增量、绝对值及混合使用

输入方式

手动键盘输入或磁带机一次输入

Z 向脉冲当量 X 向脉冲当量(直径上) 单行程段最大圆弧半径 传动系统间隙补偿量 程序段显示数 ②数控装置机能设置:

0.01 ㎜/脉冲 0.01 ㎜/脉冲 5m 0~255 脉冲 9999

(a)准备机能 G: G00 G01 G02 G03 G04 G32

快速进给 直线插补 圆弧插补(顺时针) 圆弧插补(逆时针) 延时 切削圆柱螺纹

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G33

切削锥螺纹

G50

坐标设定

G90

直线切削循环

G90

锥度切削循环

G92

圆柱切削螺纹循环

G93

锥螺纹切削循环

G94

1/4 凸圆循环

G95

1/4 凹圆循环

(b)补助机能: M00

程序暂停

M02

程序终止

M03

主轴正转

M04

主轴反转

M05

主轴停止

M08

冷却液开

M09

冷却液关

C.刀具的选择机能 T:

T 后跟两位数,第一位为 1~4 表示刀号。第二位为 1~6 表示刀具补偿开关顺

序号。

D.进给速度选择机能 F:

F 后面跟四位数,表示脉冲/转

E.坐标指令:

X

横向绝对坐标值±㎜

Z

纵向绝对坐标值±㎜

V

横向增量值±㎜

W

纵向增量值±㎜

I

圆弧起点相对于圆心在 X 向坐标值±㎜

K

圆弧起点相对于圆心在 Y 向坐标值±㎜

F.循环次数指令 J:

J 后跟的数码为自动循环次数可在 1~9 中选择

(2) 软件结构:

加工零件的程序通过手动键盘输入或磁带输入,以固定的格式存入规定地址的存储

区,启动控制后,首选取第一段加工程序的指令并通过译码将各类指令分别存入相应的

单元。如,M,T 等指令直接译码输出使机床执行各类辅助动作:G 指令或坐标指令则

分别存入相应的单元以备插补运算,用以控制 X 向和 Z 向的*逶硕2宀乖怂憬崾

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依次取下一段加工程序,这样,直到加工零件程序取完。 (3) 键盘管理模块的程序设计:
键盘是数控机床最常用的输入设备,它由排列矩阵的一系列按键开关组成。键盘有 两种基本的类型:全编码键盘和非编码键盘。
全编码键盘每按下一个键,其键盘功能由硬件逻辑自动提供被按键的代码,并能产 生一选通脉冲同志 CPU。但这种键盘的价格昂贵,一般系统很少应用。
非编码键盘仅仅提供键盘的行和列矩阵,其他全部工作由软件来完成,所以非编码 键盘是最便宜的微机输入设备,本次车床改造就选用此种设备。
要实现键盘的识别,产生与被按键对应的编码,消除键接触时的抖动干扰等功能, 键盘程序必须依次执行以下步骤:
1)扫描键盘,判断有无键合上 2)获取合上键的行、列信号 3)由行、列特征识别合上键的含义 4)根据键的特征进行分类 5)分类处理 考虑到大多数应用系统都采用 BCD 码输入数据。因此,只需要用 0~9 作为键即可。 而 A~F 可设置为专门的命令键。 程序框图见图纸,具体程序如下:

KEYBD: D15ms:

ORG MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV XRL JZ MOV ACALL DJNZ MOV MOV MOV

A, R1, @R1, R1, @R1, R1, A, A, KEYBD; RS, DIMS; R5, R2, R0, R1,

0100H #00H; #OFEH; A; #OFDH; A; #OFBH; @R1; #OFFH;
#OEH;
D15MS; #OFEH; #OFDH; #OFBH;

00H 为空格符(不显示) 段选码输出口地址送 R1 关闭显示器 行信号输出口的地址送 R1 使行信号全为0 列信号输入口地址送 R1 取列信号到累加器 判断是否有键合上 无键合上、再检查 有键合上、调延时程序
为扫描第一行作准备 列信号输出口地址送 R0 列信号输入口地址送 R1

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KEYB1: KEYB2:
KEYB2:
KEYB3: ENQ: EQQ: DLY:

MOV A,

MOV MOV MOV

@RO, A, R3,

CJNE A, MOV A, MOV A,

MOV XLR JZN

R2, A, KEYB1,

AJMP MOV CPL

KEYBD; A, A;

MOV MOV

06H, A,

CPL A

MOV MOV MOV

07H, R4, DPTR,

CLR A; MOVC A, CJNE A,

AJMP INC INC

EQQ; R4; DPTR;

AJMP MOV ACALL DJNZ MOV MOVX MOVX ANL CJNE

KEYB3; R5, DIMS; R5, A, @R0, A, A, A,

R2; A; @R1; A; OFEH; R2;
A; #OEFH;
R2;
A; R3;
A; #00H; #KEYB2;

逐行扫描
读入列信号 列信号暂存在 R3 有键合上,转键译码
为扫描下一行做准备
检查是否各行都扫描了一次 未扫描完一次继续 进行新一轮扫描
获得行信号特征字 特征字暂存06H单元
获得列信号特征字 特征字暂存07H单元 查找次数初值 置查表起始地址

@A+DPTR; 06H,NEQ;

查键的特征字 没有查到,转NEQ 再查

#OEH;

延时,等待键释放

DIY; #00H; A; @R1; #OFFH; #OFFH,EQQ;

判断键是否释放 未释放继续等待

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MOV

CJNE

NOT9: KEYB4:

AJMP JC MOV

CLR

SUBB

RL

JMP JMPTBL: AJMP

AJMP

AJMP ……

NNN:

AJMP

AJMP

AJMP

KEYTBL:

AJMP …… DB

DB

DB ……

DB

DIMS: DLAY:

DB MOV NOP; NOP; NOP;

DJNZ

RET

A, A, NNN; NNN; DPTR, C; A, AL; @A+DPTR; AAA, BBB; CCC;

R4; #09H,NOT9;
#JMPTBL; #OAH;

000; 111; 222; 333;

21H; 22H; 23H;

60H; 61H; R7,

#64H;

R7,

DLAY;

键值在 R4 中 判断键值是否≤9 等于9转数字键处理 小于9转数字键处理 转到各命令键分支
转到各命令键分支 AAA,BBB,CCC,…… 为各相应的命令分支 入口
处理数字键.000,111 222…为各相应的数 字键分支入口
对应键为0 对应键为1 对应键为2
对应键为Y 对应键为Z

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第五部分 使用说明

5.1 概述

随着社会对产品多样化要求的增强,产品品种增多,产品更新换代加速。数控机床 代替普通机床被广泛应用是一个必然的趋势。同时,数控机床将向着更高的速度、精度、 可靠性及完善性的功能发展。数控机床以其优异的性能和精度、灵捷而多样化的功能引 起世人瞩目,并开创机械产品向机电一体化发展的先河。
数控机床是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品,它把刀具和工件之间 的相对位置,机床电机的启动和停止,主轴变速,工件松开和夹紧,刀具的选择,冷却 泵的启停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字记录在控*橹噬希缓蠼 信息送入数控装置或计算机,经过译码,运算,发出各种指令控制机床伺服系统或其它 的执行元件,加工出所需的工件。
本机床是 CJK6140,与普通的 C6140 车床相比,具有较高的的精度,高可靠性,高 效率的特点,是一种典型的开环式经济型数控机床。

5.2 主要技术参数

最大工件回转直径 最大加工长度 主轴转速级数 主轴转速范围 主传动电动机功率 主传动电动机转速
5.3 主要功能

400mm 750mm,1000mm,1500mm 三种 24 级 10~1400r/min 7.5kw 1400r/min

具有直线,圆弧插补及 S、T、M 功能。

5.4 安装调整步骤

1) 机床初就位 2) 机床连接 3) 数控系统的连接与调试 4) 通电试车 5) 机床精度和功能调试 6) 试运行

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5.5 机床使用步骤简述
1) 请合理选用加工对象 2) 确定加工工件的加工部位和具体内容 3) 决定工件的装卡方式和设计夹具 4) 编制加工工艺文件 5) 程序编制 6) 输入程序 7) 程序试运行
5.6 维护和保养
1) 人员培训:切忌不熟悉数控机床的人上机操作 2) 设备日常的维修: 3) 定期检查维护机械,控制驱动部分; 4) 尽量少开数控柜的门; 5) 定期更换交流电动机刷; 6) 尽量提高数控机床利用率。 7) 如出现故障,请勿自行拆装修理,应该请专业人员处理。

毕业设计

第六部分 结束语
在本次设计中我完成了对普通 CJK6140 数控机床的设计,主要设计了纵向进给系 统。因本车床是经济型数控机床,所以在纵向系统设计方面,我们只是原来的车尾部装 上步进电机及小型齿轮变速箱即可带动纵向丝杠使托板箱作 Z 向进给运动。改造后的车 床更加适应与以多品种,小批量生产为特点的现代工业制造业。
过此次设计,让我们对于理论知识尤其是专业知识有了更深的了解和认识,并能将 其进行一次比较全面系统的总结和应用。进一步加强了我们综合分析解决实际问题和独 立思考的能力。在这次设计中我们同组的同学共同的研究,讨论问题,查阅资料,相互 帮助,从实际应用出发将设计完成的比较合理且具有实际的意义。同时,我们也发现了 一些问题。比如对知识的运用的熟练程度还不够,知识范围比较的狭隘。导致在设计中 的一些问题无法及时发现和解决。

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参考文献
[1] 徐元昌.数控技术[M].北京:中国轻工业出版社,2004. [2] 文怀兴,厦田.数控机床系统设计[M].北京:化学工业出版社,2005. [3] 王润孝,秦现生.机床数控原理与系统[M].西安:西北工业大学出版社,2004. [4] 徐元昌.机电系统设计[M].北京:化学工业出版社,2005. [5] 郑文纬,吴克坚.机械原理[M].北京:高等教育出版社,1997. [6] 周开勤.机械零件手册[M].北京:高等教育出版社,2001. [7] 陈婵娟.数控车床系统[M].北京:化学工业出版社,2005. [8] 成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,1992. [9] 濮良贵,纪名刚.机械设计[M].北京:高等教育出版社,2005.

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