數控機床改造畢業論文--c616數控步進改造(留存版)

　　

【正文】 min/ mvz ? 時間常數 mst 200? 傳動計算 iT360??? 式中 —脈沖當量；—? —步距角；—? —齒輪傳動比；—i —絲杠螺距。 機床絲杠進給牽引力 ① 由于機床橫向采用的是燕尾形導軌 ，則 )2(39。?d 螺紋滾道法面半徑 39。 ??? ?ddd 螺桿內徑 39。39。339。 步進電機 的選擇 目前經濟型數控機床中大多采用反應式步進電機，因此在本設計中采用反應式步進電機。 通過對兩個電機的起動矩頻特性和運行矩頻特性的分析，電機的轉矩大于總轉矩，并且 2~?MM 電 ，所以選擇的這兩個電機符合本設計要求。只需增加少量外圍元件就可以構成一個完整的微機控制系統，并且開發手段齊全 ，指令系統功能強大，編程靈活，硬件資料豐富。單片機數據總線分時的與各個外圍芯片進行數據傳送。它有 4X8 鍵和 6 位 LED 顯示器組成。在時鐘工作后，只要在 RESET 引腳上出現 10ms 以上的高電平，單片機就實現狀態復位，之后 CPU 便從 0000H 單元開始執行程序。8155 的片選端 接至譯碼器（ 74LS138）的 Y4 的輸出端，故 8155 控制命令寄存器及 PA， PB， PC 口的地址號分別為 8000H 及 8001H， 8002H， 8003H。 輸入和顯示加工數據。 2EH：存放偏差函數 1F 。 20H~27H：存放 Z 電機環分表值（ 00H， 08H， 18H， 10H， 30H， 20H， 28H， 00H）。隔離電源選用 7805 三端集成穩壓器設計。系統復位以后， CPU 從 0000H 開始執行監控程序。 內部方式利用芯片的內部振蕩電路，在 XTAL1,XTAL2 引腳上外接定時元件，如下圖所示。 8155 與 8031 的連接方式如下圖所示 (b).鍵盤，顯示器接口電路 鍵盤，顯示器是數控系統常用的人機交互的外部設備，可以完成數據的輸入和計算機狀態數據的動態顯示。需要擴展片外的數據存儲器。這時，端齒輪離合器與空套齒輪脫開。 m in/39。0 GFfF m ?? Ti12ZZi?? ~??39。 所以 橫向轉動慣量 431 ????? ?J 432 ????? ?J 433 ????? ?J 則電機軸總轉動慣量： 222211322211) (40)()4527()2()()(cmkgTMJJZZJJ????????????????????? ?????橫橫總 縱向轉動慣量 )( 24339。39。 ??dtarctg ?? 螺桿 螺桿外徑 39。 精度等級 型式 指定單位 mm Y 螺旋方向 循環數 基本額定負載 Type 絲杠軸外徑 螺距 XL 6870??ZXLL 右 1列 動C（ KN） 靜OC（ KN） 3 BSX 12 5 300 1列 4 15 10 750 F P A B T d d1 h 滾珠直徑（ cm） 滾珠絲杠預緊力 （ cmN? ） 15 8 44 34 10 8 ~5 NGfFP zZ 4 5 31 0 0 1 3 94 1 2 ??????? 當NPffLQ XHwX 3 2 0 24 4 6 233 ??????NPffLQ ZHwZ 3 0 2 64 5 2 933 ??????重慶大學專科學生畢業設計（論文） 機械部分設計 橫向 滾珠絲杠螺母副幾何參數的計算 名 稱 符 號 計算公式和結果 螺紋滾道 公稱直徑 0d 12 螺距 t 5 接觸角 ? ?30 鋼球直徑 ?d 螺紋滾道法面半徑 R ?? ?dR 偏心距 e in)2/( ??? ??dRe 螺紋升角 ? ?0 ?? dtarctg ?? 螺桿 螺桿外徑 d )~(0 ??? ?ddd 螺桿內徑 ld ???? Redd l 螺桿接觸直徑 zd s0 ??? ??ddd Z 螺母 螺母螺紋外徑 D ???? RedD 螺母內徑（外循環） 1D )~(01 ??? ?ddD 縱向 滾珠絲杠螺母副幾何參數的計算 名 稱 符 號 計算公式和結果 螺紋滾道 公稱直徑 39。46 ????? FxFxFxFxFx KnyxC 。 在橫向進給機械結構改造中，拆除原中拖板 絲桿，安裝滾珠絲桿副，為提高橫向進給系統剛度，支承方式采用兩端裝止推軸承。 計算機系統 本設計采用 MCS51 系列中的 8031 單片機擴展控制系統。 并且該機床能加工原先機床不能加工的復雜零件，同時還能能減輕勞動強度 ,改善勞動條件 ,節省人力 ,能降低勞動成本 。由于航空航天工業產品零件具有耐高溫、高強度、難加工、合金材料與復合材料多、復雜結構件多、工藝要求高等特點，要求機床加工設備向大型（重型、超重型）、高速、精密、復合、智能化趨勢發展。隨著社會對產品多樣化要求的增強，產品品種增多，產品更新換代加速。 利用微 機對 縱 向和 橫 向 進給系統進行 開 環控制 。 近兩年，我國重型數控機床發展最快，如重型數控龍門鏜銑床，重型落地鏜銑床，重型立、臥式車床等的年產量和市場消費量已居世界第一。特別是接船難、交船難、融資難局面沒有改變，而產能龐大、開工率不足及產品同質性太強，我國造船工業仍面臨著結構調整和嚴峻考驗，國際上主要造船國家激烈競爭，重慶大學專科學生畢業設計（論文） 緒論 因此，作為持續為船用柴油機、螺旋推進器、船用機械儀表、海洋工程、船臺起重機等提供機械裝備機床行業，需要裝備的體積 “ 個 ” 越來越大，精密、復合、智能化性能越來越高 。 本設計的內容和任務 將一臺普通車床 C616 改造成一臺經 濟數控車床； 收集相關資料及圖紙： ① C616 車床的外觀圖 ； ②機械裝配圖 ； ③數控系統組成框圖 ； ④數控系統電氣原理圖 ； ⑤部分軟件設計。 改造后的 C616 的傳動方式 將一臺普通車床 C616 改造成一臺經濟數控車床，在縱向進給機械結構改造中，拆除原機床床的進給箱、溜板箱、滑動絲杠、光杠等，裝上步進電機、齒輪減速箱和滾珠絲杠螺一母副。—T 即 Ti ??360? 1 11 ????? Ti ? ? ； 2 22 ????? Ti ? ? 所以21ZZi? 式中 1Z —— 小齒輪， 2Z —— 大齒輪。 GFFfKFF yZXm ???? 式中 。R 6 5 39。ld 39。039。222139。 ① 首先根據最大靜轉矩 初選電機型號，由于步進電機的切削 轉矩 與最大靜轉矩 有如下關系： 式中 ? 的取值又有如下關系： 步進電機 相數 三相 四相 五相 六相 拍數 3 6 4 8 5 10 6 12 maxjMM起?? 在本設計中橫向采用四相八拍的反應式步進電機，縱向采用五相十拍步進電機。 C616 裝配圖見 （圖 A2） 自動轉位刀架設計 數控機床往往在一次裝夾中完成多工序加工，因此必須帶有自動換刀裝置。如目前應用最廣的 8位單片機 8031，價格低廉，而性能優良，功能強大。故要進行片選控制。為了簡化秒電路，鍵盤的列線及ＬＥＤ顯示器的字位控制共用一個口，即共用 8155的 PA口進行控制，鍵盤的行線由 8155C 口擔任，顯示器的字形控制由 8155 的 PB 口擔任。在實際運用中，若系統中有芯片需要其復位電平與 8031 復位要求一致時，可以直接相連。 8155RAM區 的地址為 8000H— 80FFH。 監視按鍵、鍵盤和開關。 30H：進給方向標志字。根據上述分析，設計管理程序流程圖如下： 直線插補程序 內存地址分配 （設 0X 、 0Z 均小于 128，即只需一個單元存放其值） 10H~17H：存放 X 電機環分表值（ 00H， 01H， 03H， 02H， 06H， 04H， 05H， 00H）。 另外，光電隔離器的輸出端必須采用隔離電源。 2732 的片選控制端 直接接地，該電路始終處于選中狀態。 其它輔助電路設計 ① 8031 的時鐘電路 單片機的時鐘可以由兩種方式產生：內部方式和外部方式。 8155 與微機接口較簡單，是微機系統廣泛使用的接口芯片。 由以上分析，采用 2732EPROM 芯片的程序存儲器擴展電路框圖如下所示： 擴展 2732 電路框圖 ② 數據存儲器的擴展 由于 8031 內部 RAM 只有 128 字節，遠不能滿足系統的要求。刀架體下降時定位活動銷一與另一個定插銷卡緊，同時缸體與壓盤的錐面接觸，刀架在新的位置上定位并壓緊。為了保證不失步，采取降 速措施。 ?? ① 橫向 快速起動時所需力矩 即 快速進給時所需力矩 即 cmNMMMf ?????? 0MMM f ??快cmNMMMM f ???????? m a x起0a m a x MMMM f ???起)( cmN?tMiTFM f ??2 0?0F ；)(39。 對材料為鋼的圓柱零件轉動慣量可 按下式估算 ( ) 式中： D—— 圓柱零件直徑（ cm）； L—— 零件長度（ cm）。39。39。 式中 ，其中 m in/ a x mVV xx ???? ； m in/ a x mVV zz ???? 又因為使用壽命 15000hT? ，絲杠螺距 mm5t1 ? ， mm01t2 ? X向的最大進給 min/ mvx ? ， Z 向的最大進給 min/ mvz ? ?Hf61060nTL? tVn Max1000?重慶大學專科學生畢業設計（論文） 機械部分設計 m in/ a x mvv xx ???? ； m in/2 8 a x mvv zz ???? m i n/1 8 05 0 0 01 0 0 0 m a x1 rtVn x ???? m i n/14410 m a x2 rtVn z ???? )10(1 6 210 1 5 0 0 01 8 0601060 66611 轉????? TnL )10( 1 5 0 0 0144601060 66622 轉????? TnL 橫向絲杠的牽引力 GfFP zX 當?? 式中 當f —— 當量摩擦系數 , ?當f NGfFP zX 4 4 54 0 1 3 94 1 1 ??????? 當 縱向絲杠的牽引力 GfFP zZ 當?? 式中 當f —— 當量摩擦系數 , ?當f 橫向最大動負載 縱向最大動負載 根據給 定的有效行程和經濟成本的考慮， X 向選取 MISUMI 公司的BSX1205300， Z 向選取 MISUMI 公司的 BSX1510750。0。因此，采用定期人工調整、螺釘緊固的辦