機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)-C6140臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)

1、C6140臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：C6140臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)班級：班設(shè)計(jì)者：學(xué)號：指導(dǎo)教師： 目錄1設(shè)計(jì)任務(wù)22設(shè)計(jì)要求32.1總體方案設(shè)計(jì)要求32.2設(shè)計(jì)參數(shù)42.3.其它要求53進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)與計(jì)算63.1進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)63.2進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分的計(jì)算與選型63.2.1確定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量63.2.2縱向滾珠絲杠螺母副的型號選擇與校核63.2.3橫向滾珠絲杠螺母副的型號選擇與校核104步進(jìn)電動機(jī)的計(jì)算與選型134.1步進(jìn)電動機(jī)選用的基本原則144.1.1步距角144.1.2精度144.1.3轉(zhuǎn)矩144.1.4啟動頻率144.2步進(jìn)電

2、動機(jī)的選擇144.2.1 C6140縱向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定144.2.2 C6140橫向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定155電動刀架的選擇156控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)166.1控制系統(tǒng)的功能要求166.2硬件電路的組成：166.3電路原理圖166.4主軸正反轉(zhuǎn)與冷卻泵啟動梯形圖187總結(jié)188參考文獻(xiàn)191設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù):將一臺C6140臥式車床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。主要技術(shù)指標(biāo)如下：1) 床身最大加工直徑460mm2) 最大加工長度1150mm3) X方向（橫向）的脈沖當(dāng)量 mm/脈沖，Z方向（縱向）脈沖當(dāng)量 mm/脈沖4) X方向最快移動速度vxmax=3100mm/min，Z方向?yàn)関zmax

3、=6000mm/min5) X方向最快工進(jìn)速度vxmaxf=370mm/min，Z方向?yàn)関zmaxf=730mm/min6) X方向定位精度±0.01mm，Z方向±0.02mm7) 可以車削柱面、平面、錐面與球面等8) 安裝螺紋編碼器，最大導(dǎo)程為25mm9) 自動控制主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止，并可以輸注主軸有級變速與無極變速信號10) 自動控制冷卻泵的起/停11) 縱、橫向安裝限位開關(guān)12) 數(shù)控系統(tǒng)可與PC機(jī)串行通訊13) 顯示界面采用LED數(shù)碼管，編程采用相應(yīng)數(shù)控代碼2設(shè)計(jì)要求2.1總體方案設(shè)計(jì)要求C6140型普通車床是一種加工效率高，操作性能好，并且社會擁有量較大的普通

4、型車床。經(jīng)過大量實(shí)踐證明，將其改造為數(shù)控機(jī)床，無論是經(jīng)濟(jì)上還是技術(shù)都是確實(shí)可行了。一般說來，如果原有車床的工作性能良好，精度尚未降低，改造后的數(shù)控車床，同時(shí)具有數(shù)控控制和原機(jī)床操作的性能，而且在加工精度，加工效率上都有新的突破?？傮w方案設(shè)計(jì)應(yīng)考慮機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的類型，計(jì)算機(jī)的選擇，以及傳動方式和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇等。（1）普通車床數(shù)控化改造后應(yīng)具有定位、縱向和橫向的直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)功能，還要求能暫停，進(jìn)行循環(huán)加工和螺紋加工等，因此數(shù)控系統(tǒng)選連續(xù)控制系統(tǒng)。（2）車床數(shù)控化改裝后屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，在保證一定加工精度的前提下應(yīng)簡化結(jié)構(gòu)、降低成本，因此，進(jìn)給伺服系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。（3）根據(jù)普

5、通車床最大的加工尺寸、加工精度、控制速度以及經(jīng)濟(jì)性要求，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床一般采用8位微機(jī)。在8位微機(jī)中，MCS51系列單片機(jī)具有集成度高、可靠性好、功能強(qiáng)、速度快、抗干擾能力強(qiáng)、具有很高的性價(jià)比，因此，可選 MCS51系列單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。（4）根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)中除了CPU外，還包括擴(kuò)展程序存儲器，擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器、I/O接口電路；包括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤，能顯示加工數(shù)據(jù)和機(jī)床狀態(tài)信息的顯示器，包括光電隔離電路和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路，此外，系統(tǒng)中還應(yīng)包括螺紋加工中用的光電脈沖發(fā)生器和其他輔助電路。（5）設(shè)計(jì)自動回轉(zhuǎn)刀架及其控制電路。（6）縱向和橫向進(jìn)給是兩套獨(dú)立的傳動鏈，它們由

6、步進(jìn)電機(jī)、齒輪副、絲杠螺母副組成，其傳動比應(yīng)滿足機(jī)床所要求的分辨率。（7）為了保證進(jìn)給伺服系統(tǒng)的傳動精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小、傳動效率高的滾珠絲杠螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)，以提高傳動剛度和消除間隙，齒輪副也應(yīng)有消除齒側(cè)間隙的機(jī)構(gòu)。（8）采用貼塑導(dǎo)軌，以減小導(dǎo)軌的摩擦力。2.2設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)包括車床的部分技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)數(shù)控進(jìn)給伺服系統(tǒng)所需要的參數(shù)。由機(jī)械加工工藝手冊表8.1-1可列出C6140臥式車床的技術(shù)數(shù)據(jù)如下：名稱 技術(shù)參數(shù) 在床身上 400mm工件最大直徑在刀架上 210mm頂尖間最大距離 650;900;1400;1900mm宋制螺紋 mm 1-192加工螺紋范圍 英制螺紋 t/m 2

7、-24 模數(shù)螺紋 mm0.25-48 徑節(jié)螺紋 t/m1-96 最大通過直徑 48mm 孔錐度莫氏6號 主軸 正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速級數(shù) 24 正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍101400r/min 反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速級數(shù)12 反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍14-1580r/min縱向級數(shù)64進(jìn)給量縱向范圍0.08-1.59mm/r橫向級數(shù)64橫向范圍0.04-0.79mm/r 滑板行程 橫向320mm縱向650;900;1400;1900mm 最大行程140mm 刀架最大回轉(zhuǎn)角 ±90°刀杠支承面至中心的距離26mm刀杠截面B×H25×25mm頂尖套莫氏錐度5號尾座橫向最大移動量±10mm外形尺寸 長&

8、#215;寬×高2418×1000×1267mm 圓度 0.01mm工作精度圓柱度200:0.02 平面度0.02/300mm表面粗糙度Ra1.6-3.2m 主電動機(jī)7.5kw電動機(jī)功率總功率7.84kw改造設(shè)計(jì)參數(shù)如下:最大加工直徑 在床面上 460mm 在床鞍上210mm最大加工長度 1150mm快進(jìn)速度 縱向6000mm/min 橫向3100mm/min最大切削進(jìn)給速度 縱向730mm/min 橫向370mm/min溜板及刀架重力 縱向800N 橫向600N脈沖當(dāng)量 縱向0.02mm/脈沖 橫向0.01mm/脈沖定位精度縱向 ±0.02mm橫向 &

9、#177;0.01mm2.3.其它要求（1） 原機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)布局基本不變，盡量減少改動量 ，以降低成本縮短改造周期。（2）機(jī)械結(jié)構(gòu)改裝部分應(yīng)注意裝配的工藝性，考慮正確的裝配順序，保證安裝、調(diào)試、拆卸方便，需經(jīng)常調(diào)整的部位調(diào)整應(yīng)方便。3進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)進(jìn)給系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)需要改動的主要部分有掛輪架、進(jìn)給箱、溜板箱、溜板刀架等。改造的方案如下：掛輪架系統(tǒng)：全部拆除，在原掛輪主動軸處安裝光電脈沖發(fā)生器。進(jìn)給箱部分：全部拆除，在該處安裝縱向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)與齒輪減速箱總成。絲杠、光杠和操作杠拆去，齒輪箱連接滾珠絲杠，滾珠絲杠的另一端支承座安裝在車床尾座端原來裝軸承

10、座的部分。溜板箱部分：全部拆除，在原來安裝滾珠絲杠中間支撐架和螺母以及部分操作按鈕。橫溜板箱部分：將原橫溜板的絲杠的螺母拆除，改裝橫向進(jìn)給滾珠絲杠螺母副、橫向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)與齒輪減速箱總成在橫溜板后部并與滾珠絲杠相連。刀架：拆除原刀架，改裝自動回轉(zhuǎn)四方刀架總成。3.2進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分的計(jì)算與選型進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分的計(jì)算與選型內(nèi)容包括：確定脈沖當(dāng)量、計(jì)算切削力滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)、計(jì)算與選型、齒輪傳動計(jì)算、步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型等。3.2.1確定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量 縱向： 0.02mm/脈沖 由設(shè)計(jì)要求可知：脈沖當(dāng)量 橫向： 0.01mm/脈沖3.2.2縱向滾珠絲杠螺母副的型號選擇與校核（1）切削

11、力的計(jì)算由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊得 Nc=Ndk 其中 Nc 為傳動件的額定功率Nd主電機(jī)的額定功率， Nd=7.5 kw主傳動系統(tǒng)總功率，一般為0.60.7，取=0.65k進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取k=0.95則：Nc=7.5×0.65×0.954.63kw又因?yàn)椋篘c=×9.8 式中Vs 切削速度，取Vs=100m/min主切削力Fz= =283.356（kgf）=2833.56N由機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書可知主切削力Fz=CFzapxFz×fyFz×KFz對于一般切削情況：xfz=1，yFz=0.75 ，KFz=1，CFz=188kg/2=188

12、0MpaF2的計(jì)算結(jié)果如下：ap()333444f()0.20.30.40.20.30.4Fz(N)1614.982188.942716.062153.32918.593621.41為便于計(jì)算,所以取Fz=2833.56N,以切削深度ap=4，走刀量f=0.3，為以下計(jì)算以此為依據(jù)。由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊得，在一般外圓車削時(shí)，F(xiàn)x（0.10.6）FZFy(0.150.7)Fz取Fx=0.5 Fz Fy=0.6FzFx=0.5×2833.56=1416.78(N)Fy=0.6×2833.56=1700.14(N)（2）滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算由經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床總設(shè)計(jì)，綜合車床導(dǎo)軌絲杠的軸向力

13、得P=KFx+f（Fz+W） 其中K=1.15 , f=0.150.18 取f=0.16P=1.15×1416.78+0.16×(2833.56+800)=2210.67(N)強(qiáng)度計(jì)算壽命值Li= ni= 由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊得Ti=15000h, =12mm， D=80ni= 10(r/min)Li=9最大動負(fù) Q=PfwfH 其中 運(yùn)載系數(shù)fw=1.2硬度系數(shù)Fh=1Q=×1.2×2210.67×1=5518.05(N)根據(jù)最大動力負(fù)載荷Q的值，查表選擇滾珠絲杠的型號為FFZ50124，查表得數(shù)控車床的縱向精度為E級，即型號為FFZ50124E1

14、800×640，其額定載荷是44400N效率計(jì)算根據(jù)機(jī)械原理得，絲杠螺母副傳動效率為 = 由機(jī)械原理得一般為812取=10即：摩擦角=10，螺旋升角（中徑處）r=3O25則= =0.953 剛度驗(yàn)算滾珠絲杠受工作負(fù)載P引起的導(dǎo)程變化量L1=± 其中 LO=12=1.2E=20.6×106N/2滾珠絲杠橫截面積F=()=（）2×3.14=18.09(2)（d為滾珠絲杠外徑） 則L1=7.12×10-67.12um查機(jī)床設(shè)計(jì)手冊，E級精度絲杠允許的螺距誤差（1800螺絲長度）為15um/m ，因此，絲杠的剛度符合要求。即剛度足夠。穩(wěn)定性驗(yàn)算由于原機(jī)

15、床杠徑為30，現(xiàn)選用的滾珠絲杠為50，支承方式不變。所以，穩(wěn)定性不成問題，無需驗(yàn)算。（3）齒輪及轉(zhuǎn)矩的相關(guān)計(jì)算1）有關(guān)齒輪的計(jì)算傳動比i=其中表示步驅(qū)角，表示脈沖當(dāng)量i=1.25取齒數(shù)Z1=32, Z2=40模數(shù)m=2mm 嚙合角為200 齒輪齒寬b=20d1=mz1=2×32=64mm d2=mz2=2×40=80mmda1 =2×(32+2)=68mm da2=2×(40+2)=84mma=722）轉(zhuǎn)動慣量的選擇工作臺質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量 J1=()2W=()2×80= 1.859kg.2=18.69N.cm2絲杠的轉(zhuǎn)動慣量Js=7

16、.8×10-4D4L=7.8×-4×54×180=87.75kg.2=877.5N.cm2齒輪的轉(zhuǎn)動慣量JZ1=7.8×10-4×(6.4)4×2=2.617kg.2=26.17N.cm2JZ2=7.8×10-4×84×2=6.39kg.2=63.9N.cm2由于電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量很小，一般可忽略不記所以總的轉(zhuǎn)動慣量為 J總=×(Js+ JZ2)+ JZ1+ J1 =×(87.75+6.39)+2.617+1.869=64.7356kg.2=647.356N.23）所需轉(zhuǎn)動力矩的

17、計(jì)算快速空載啟動時(shí)所需力矩 M=Mamax+Mf+MO 最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩 M=Mat+Mf+MO+Mt 快速進(jìn)給時(shí)所需力矩 M=Mf+MO 式中Mamax 空載啟動時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩。 Mf 折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩。 MO 由于絲杠預(yù)緊所引起，折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩。 Mat 切削時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩。Mt 折算到電機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩。Ma=×10-4（N.m）其中T=0.025 當(dāng)n=nmax時(shí)，Mamax=Manmax=76.0(r/min)Mamax=×10-4=2.05N.m=20.5kgf.cmnt=12.44r/minMat=&

18、#215;10-4=0.3355N.cm=3.355kgf.cmMf=當(dāng)=0.8，f=0.16時(shí)，Mf=2.446kgf.cm=24.46N.cmMO=(1-o2)當(dāng)=0.9時(shí)，預(yù)加荷PO=FxMO=1.715kgf.cm=17.15N.cmMt=9.024kgf.cm=90.24N.cm所以，快速空載啟動所需力矩M快空=Mamax+Mf+MO=20.5+2.446+1.715=24.661kgf.cm=246.61N.cm切削時(shí)所需力矩M切= Mat+Mf+MO+Mt=3.355+2.446+9.024+1.715=16.54kgf.cm=165.4N.cm快速進(jìn)給時(shí)所需力矩M快速=Mf+M

19、O=2.446+1.715=4.161kgf.cm=41.61N.cm由以上計(jì)算可得所需最大力矩Mamax發(fā)生快速啟動時(shí)Mamax=M快空=246.61N.cm3.2.3橫向滾珠絲杠螺母副的型號選擇與校核（1）切削力的計(jì)算橫向進(jìn)給量約為縱向的,取橫向切削力約為縱向切削力的Fz=F縱z=×2833.56=1416.78N在切斷工件時(shí) Fy=0.6 F縱z=0.6×1416.78=850.068N（2）滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算對于燕尾型導(dǎo)軌 P=KFy+f（Fz+W） 其中K=1.4 , f=0.2P=1.4×850.068+0.2×(1416.78+30

20、0)=1533.45Nn= =12r/min壽命值Li=10.8最大動負(fù)載Q=Pfwfh其中 fw=1.2 fh=1Q=×1.2×1×1533.45=4067.48N根據(jù)最大動負(fù)載荷的值,可選擇滾珠絲杠的型號,其公稱直徑為40,型號為FFB4010-2-E，額定動負(fù)載荷為21100W，所以強(qiáng)度夠用。效率計(jì)算根據(jù)機(jī)械原理得，絲杠螺母副傳動效率為 = 由機(jī)械原理得一般為812取=10即：摩擦角=10，螺旋升角（中徑處）r=3O38則= =0.956剛度驗(yàn)算滾珠絲杠受工作負(fù)載，P引起的導(dǎo)程變化量L1=F=（）2 =（）2×3.14=12.25 （其中d為滾珠絲

21、杠的外徑） L1 = =±6.08×10-6=6.08um因?yàn)闈L珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量L2很小可忽略不計(jì)，即L=L1，即導(dǎo)程變化總誤差為=L=×6.08×10. -6=6.08um/m查表知E級精度絲杠允許的螺矩誤差為15um/n ，所以剛度足夠。穩(wěn)定性驗(yàn)算由于原機(jī)床杠徑為30，現(xiàn)選用的滾珠絲杠為40，支承方式不變。所以，穩(wěn)定性不成問題，無需驗(yàn)算。（3）齒輪及轉(zhuǎn)矩的相關(guān)計(jì)算1）有關(guān)齒輪的計(jì)算傳動比i=其中表示步驅(qū)角，表示脈沖當(dāng)量i=2.1取齒數(shù)Z1=30, Z2=63模數(shù)m=2mm 嚙合角為200 齒輪齒寬b=20d1=mz1=2×30=

22、60mm d2=mz2=2×63=126mmda1 =2×(30+2)=64mm da2=2×(65+2)=130mma=932）轉(zhuǎn)動慣量的選擇工作臺質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量 J1=()2W=()2×30= 0.1753kg.2=1.753N.cm2絲杠的轉(zhuǎn)動慣量Js=7.8×10-4D4L=7.8×-4×44×64=12.78kg.2齒輪的轉(zhuǎn)動慣量JZ1=7.8×10-4×64×2=2.02kg.2JZ2=7.8×10-4×（12.6）4×2=39.

23、32kg.2由于電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量很小，一般可忽略不記，所以總的轉(zhuǎn)動慣量為 J總=×(Js+ JZ2)+ JZ1+ J1 =×(12.78+39.32)+2.02+0.1753=14.01kg.23）所需轉(zhuǎn)動力矩的計(jì)算快速空載啟動時(shí)所需力矩 M=Mamax+Mf+MO 最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩 M=Mat+Mf+MO+Mt 快速進(jìn)給時(shí)所需力矩 M=Mf+MO 式中Mamax 空載啟動時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩。 Mf 折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩。 MO 由于絲杠預(yù)緊所引起，折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩。 Mat 切削時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩。Mt 折算到電機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩

24、。Ma=×10-4（N.m）其中T=0.025 當(dāng)n=nmax時(shí)，Mamax=Manmax=77.7(r/min)Mamax=×10-4=0.4536N.m=4.536kgf.cmnt=25.08r/minMat=×10-4=0.1464N.m=1.464kgf.cmMf=當(dāng)=0.8，f=0.2時(shí)，Mf=0.5687kgf.cm=0.05687N.mMO=(1-o2)當(dāng)=0.9時(shí)，預(yù)加荷PO=FyMO=0.17kgf.cm=0.017N. mMt=2.686kgf.cm=0.269N.m所以，快速空載啟動所需力矩M快空=Mamax+Mf+MO=0.4536+0.0

25、5687+0.017=0.52747N.m=5.2747kgf.cm切削時(shí)所需力矩M切= Mat+Mf+MO+Mt=0.1464+0.05687+0.017+0.269=0.48927N.m=4.8927kgf.cm快速進(jìn)給時(shí)所需力矩M快速=Mf+MO=0.05687+0.017=0.07387N.m=0.7387kgf.cm由以上計(jì)算可得，所需最大力矩Mamax發(fā)生快速啟動時(shí) Mamax=M快空=0.52747N.m4步進(jìn)電動機(jī)的計(jì)算與選型4.1步進(jìn)電動機(jī)選用的基本原則合理選用步進(jìn)電動機(jī)是比較復(fù)雜的問題，需要根據(jù)電動機(jī)在整個(gè)系統(tǒng)中的實(shí)際工作情況，經(jīng)過分析后才能正確選擇?，F(xiàn)僅就選用步進(jìn)電機(jī)最基

26、本的原則介紹如下：4.1.1步距角 步距角應(yīng)滿足 式中 i傳動比 min系統(tǒng)對步進(jìn)電動機(jī)所驅(qū)動部件要求的最小轉(zhuǎn)角4.1.2精度步進(jìn)電動機(jī)的精度可以用步距誤差或累積誤差衡量，累積誤差是指轉(zhuǎn)子從任意位置開始，經(jīng)過任意步后，轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)角與理論轉(zhuǎn)角之差的最大值，用累積誤差衡量精度比較實(shí)用，所選用的步進(jìn)電動機(jī)應(yīng)滿足： mi s 式中， m -步進(jìn)電動機(jī)的累積誤差。 s-系統(tǒng)對步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動部分允許的角度誤差。 4.1.3轉(zhuǎn)矩為了使步進(jìn)電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)（不失步，不越步）正常啟動并滿足對轉(zhuǎn)速的要求，必須考慮以下條件啟動力矩，一般啟動力矩選取為 Mq式中 Mq電機(jī)啟動力矩ML0電機(jī)靜負(fù)載力矩在要求在運(yùn)行頻率范

27、圍內(nèi)，電機(jī)運(yùn)行力矩應(yīng)大于電動機(jī)的靜載力矩與電動機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量（包含負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量）引起的慣性矩之和。4.1.4啟動頻率由于步進(jìn)電動機(jī)的啟動頻率隨著負(fù)載力矩和轉(zhuǎn)動慣量的增大而降低，因此，相應(yīng)負(fù)載力矩和轉(zhuǎn)動慣量的極限啟動頻率應(yīng)滿足： ftfopm 式中 ft-極限啟動頻率， fopm-要求步進(jìn)電動機(jī)最高啟動頻率。4.2步進(jìn)電動機(jī)的選擇4.2.1 C6140縱向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定Mq=616.525 N.cm為滿足最小步距要求，電動機(jī)選用三相六拍工作方式，查表知：Mq/Mjm=0.866所以步進(jìn)電動機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩Mjm為：Mjm=711.92N.cm=7.12 N. m步進(jìn)電動機(jī)最高工作頻率：fma

28、x=608.3HZ綜合考慮，查表選用90BF002型直流電動機(jī)，能滿足使用要求。4.2.2 C6140橫向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定Mq=1.3187 N.m為滿足最小步距要求，電動機(jī)選用三相六拍工作方式，查表知：Mq/Mjm=0.866所以步進(jìn)電動機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩Mjm為：Mjm=1.5227N. m步進(jìn)電動機(jī)最高工作頻率：fmax=616.7HZ綜合考慮，查表選用90BF002型直流電動機(jī)，能滿足使用要求。5電動刀架的選擇自動轉(zhuǎn)位刀架的設(shè)計(jì)是普通機(jī)床數(shù)控化改造的關(guān)鍵。它要求刀架要具有抬起、回轉(zhuǎn)、下降、定位和壓緊這一系功能。盡管其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各方面要求高，但它保持了原本床工件最大回轉(zhuǎn)直徑的條件下，提供

29、選用的多把刀的可能性。電動刀架的安裝較方便，只要將原車床上的刀架拆下將電動刀架裝即可，但要注意兩點(diǎn)：1) 電動刀臺的兩側(cè)面應(yīng)與車床的橫向進(jìn)給方向平行。2) 電動刀臺與系統(tǒng)的連線建議如下安裝：沿橫向工作臺右側(cè)面先走線到車床后面，再沿車床后導(dǎo)軌下方拉出的鐵絲滑線，走線到系統(tǒng)。其好處在于：避免走線雜亂無章，而使得加工時(shí)切屑、冷卻液以及其它雜物磕碰電動刀架系統(tǒng)。綜合各方面因素，選用常州武進(jìn)機(jī)床數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的LD4-I型系列四工位自動刀架。機(jī)床型號C6140刀位數(shù)4電機(jī)功率（W）7500電機(jī)轉(zhuǎn)速1400r/min夾緊力1切體尺寸152×152下刀體尺161×171LD4-I型刀架技術(shù)指標(biāo)配車床型號 C6140重復(fù)定位精度0.005mm工作可靠性>30000次換刀時(shí)間90°2.9（秒）180°3.4（秒）270°3.9（秒）6控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)6.1控制系統(tǒng)的功能要求1) 接收操作面板的開關(guān)與按鈕信號2) 接收車床限位開關(guān)信號3) 接收螺紋編碼器信號、電動卡盤加緊信號、電動刀架刀位信號4) 控制X（90BF002）、Z（90BF002）向步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動器5) 控制主軸的正反轉(zhuǎn)與停止信號6) 控制切削液泵起動和停止7) 控制電動卡