CA6140車床主傳動(dòng)變速箱的數(shù)控改造設(shè)計(jì)

1、前言本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是對(duì)機(jī)床機(jī)械部分進(jìn)行改造,以步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)以及刀架的快速換刀,使傳動(dòng)系統(tǒng)變得十分簡單，傳動(dòng)鏈大大縮短,傳動(dòng)件數(shù)減少,從而提高機(jī)床的精度。設(shè)計(jì)中，我們對(duì)有關(guān)數(shù)控機(jī)床及數(shù)控改造的相關(guān)書籍、刊物進(jìn)行大量閱讀,收集了很多資料,了解了數(shù)控機(jī)床的基本概念，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概況，數(shù)控機(jī)床的組成及其工作原理，擴(kuò)大了我們的知識(shí)面。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代機(jī)械制造要求產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，對(duì)零件的加工質(zhì)量的要求也越來越高。隨著社會(huì)對(duì)產(chǎn)品多樣化要求的增強(qiáng)，產(chǎn)品品種增多,產(chǎn)品更新?lián)Q代加速。數(shù)控機(jī)床代替普通機(jī)床被廣泛應(yīng)用是一個(gè)必然的趨勢。同時(shí)，數(shù)控機(jī)床將向著更高的速度、精度

2、、可靠性及完善性的功能發(fā)展。機(jī)床作為機(jī)械制造業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，它的發(fā)展一直引起人們的關(guān)注，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的興起，促使機(jī)床的控制信息出現(xiàn)了質(zhì)的突破，導(dǎo)致了應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行柔性自動(dòng)化控制的新一代機(jī)床數(shù)控機(jī)床的誕生和發(fā)展。計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和應(yīng)用，為人類提供了實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工工藝過程自動(dòng)化的理想手段。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，同時(shí)使人們對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)床傳動(dòng)及結(jié)構(gòu)的概念發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變。數(shù)控機(jī)床以其優(yōu)異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，并開創(chuàng)機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化發(fā)展的先河。數(shù)控機(jī)床是以數(shù)字化的信息實(shí)現(xiàn)機(jī)床控制的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它把刀具和工件之間的相對(duì)位置，機(jī)床電機(jī)的啟動(dòng)和

3、停止，主軸變速，工件松開和夾緊，刀具的選擇，冷卻泵的起停等各種操作和順序動(dòng)作等信息用代碼化的數(shù)字記錄在控制介質(zhì)上，然后將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置或計(jì)算機(jī)，經(jīng)過譯碼，運(yùn)算，發(fā)出各種指令控制機(jī)床伺服系統(tǒng)或其它的執(zhí)行元件，加工出所需的工件。數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比，其主要有以下的優(yōu)點(diǎn)：1. 適應(yīng)性強(qiáng)，適合加工單件或小批量的復(fù)雜工件；在數(shù)控機(jī)床上改變加工工件時(shí)，只需重新編制新工件的加工程序，就能實(shí)現(xiàn)新工件加工。2. 加工精度高；3. 生產(chǎn)效率高；4. 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件；5. 良好的經(jīng)濟(jì)效益；6. 有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。數(shù)控機(jī)床已成為我國市場需求的主流產(chǎn)品，需求量逐年激增。我國數(shù)控機(jī)機(jī)床近幾年在產(chǎn)

4、業(yè)化和產(chǎn)品開發(fā)上取得了明顯的進(jìn)步，特別是在機(jī)床的高速化、多軸化、復(fù)合化、精密化方面進(jìn)步很大。但是，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床與先進(jìn)國家的同類產(chǎn)品相比，還存在差距，還不能滿足國家建設(shè)的需要。我國是一個(gè)機(jī)床大國，有三百多萬臺(tái)普通機(jī)床。但機(jī)床的素質(zhì)差，性能落后，單臺(tái)機(jī)床的平均產(chǎn)值只有先進(jìn)工業(yè)國家的1/10左右，差距太大，急待改造。CA6140型車床主軸箱的數(shù)控化改造設(shè)計(jì)摘要:了解數(shù)控機(jī)床的概念，所謂數(shù)字控制是按照含有機(jī)床(刀具)運(yùn)動(dòng)信息程序所指定的順序自動(dòng)執(zhí)行操作的過程。而計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床就是數(shù)控機(jī)床在計(jì)算機(jī)監(jiān)控下進(jìn)行工作。它的優(yōu)點(diǎn)很多,可以在同一機(jī)我國現(xiàn)床上一次裝夾可完成多個(gè)操作，生產(chǎn)率顯著提高等優(yōu)點(diǎn)，但它的價(jià)格

5、昂貴。由于在使用的機(jī)床大多數(shù)為普通車床，自動(dòng)化程度低,要更新現(xiàn)有機(jī)床需要很多資金?？v向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造：拆去原機(jī)床的溜板箱、光杠與絲杠以及安裝座,配上滾珠絲杠及相應(yīng)的安裝裝置，縱向驅(qū)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)及減速箱安裝在車床的床尾,不占據(jù)絲杠空間。橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造：拆除橫向絲杠換上滾珠絲杠,由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)。總體設(shè)計(jì)方案：CA6140車床主軸轉(zhuǎn)速部分保留原機(jī)床的手動(dòng)變速功能。車床的縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。最后,根據(jù)已知條件對(duì)縱向橫向伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算。關(guān)鍵詞:數(shù)控、車床、改造Abstract:NumericalControl(NC)isanymachiningprocessinwhich

6、theoperationsareexecutedautomaticalluinsequencesasspecifiedbytheprogramthatcontainstheinformationforthetoolmovement.WhenNumericalControlisperformedundercomputersupervision,itiscalledComputerNumericalControl(CNC).CNCmachineshavemanyadvantagesoverconventionalmachines.Forexample,thereisapossibilitylfpe

7、rformingoperationsonthesamemachineinonesetupandproductionissignificantlyincreased.Oneofitsdisadvantagesisthattheyarequiteexpensive.Inourcountryconventionalmachineisusedwidely.Soifthemachinesarereplaced,thereisgoingtoneedalargemoney.Thereformationoftheverticalmechanism:wedemolishthecurrentsmoothleadi

8、ng,leadingscrewandinstallingstand.Thenreplacetheballleakingtotherelevantposition.Thereformationofthehorizontalmechanism:wemakethehorizontalballleadscrewinsteadoftheconventionalscrew.AndSteppermotordrivesthescrew.Theoverallmasterdesign:thespindlesgearshiftoftheCA6140mechanismcontrolledbytheformeroper

9、atinglever.Themovingoftheverticaltableandthehorizontaltableisdrovebytheballscrew,whichisdrovebytheSteppermotors.Thelast,wedesigntheverticalandhorizontalmechanismonthebasisofknownnumbers.Keyword:NumericalControl、machining、information目錄前言,(2)摘要(3),設(shè)計(jì)任務(wù)及要求,(4)一車床主傳動(dòng)變速箱結(jié)構(gòu)分析,(5)二數(shù)控車床頭箱結(jié)構(gòu)分析,(6)1.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)1.

10、2 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)1.3 自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架1.4 機(jī)床尾座3 伺服系統(tǒng)及步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和計(jì)算,(7)3.1 伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)方案3.2 進(jìn)給伺服機(jī)構(gòu)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)計(jì)算4 同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì),(14)4.1 同步齒形帶的選擇和校核4.2 主軸組件的設(shè)計(jì)5 數(shù)控系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的電路設(shè)計(jì),(19)5.1 硬件電路的基本組成5.2 控制系統(tǒng)的功能六潤滑系統(tǒng)的改造,(22)體會(huì),(23)參考文獻(xiàn)(23)CA6140通車床主軸箱數(shù)控化改造設(shè)計(jì)的任務(wù)及設(shè)計(jì)要求（一）設(shè)計(jì)任務(wù)1. 主要內(nèi)容對(duì)CA614/床主傳動(dòng)變速箱進(jìn)行數(shù)控改造。研究內(nèi)容包括CA614/床主傳動(dòng)變速箱結(jié)構(gòu)分析、數(shù)控車床頭箱結(jié)構(gòu)分析、步進(jìn)電機(jī)選擇、主軸結(jié)

11、構(gòu)設(shè)計(jì)、齒形帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)方案和驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)等。2. 技術(shù)指標(biāo)（1）主軸調(diào)速范圍：02000r/min;（2）步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制。（二）設(shè)計(jì)要求1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）一份：有200字左右的中英文摘要，正文后有5篇左右的參考文獻(xiàn)，正文中要引用3篇以上文獻(xiàn)，并注明文獻(xiàn)出處。論文字?jǐn)?shù)在8000字以上；2. 主軸零部件圖、驅(qū)動(dòng)方案框圖、驅(qū)動(dòng)電路圖等相關(guān)圖紙（三）總體方案的確定由于被改裝的機(jī)床本身的機(jī)械結(jié)構(gòu)不是按數(shù)控機(jī)床的要求設(shè)計(jì)的，其精度和剛度等性能指標(biāo)往往不能滿足數(shù)控機(jī)床的要求，因此將普通機(jī)床改造為全功能的數(shù)控機(jī)床，一味追求先進(jìn)指標(biāo)則會(huì)得不償失，所以確定總體方案的原則應(yīng)當(dāng)是在滿足生產(chǎn)需要的前提下，對(duì)

12、原機(jī)床盡可能減少機(jī)械部分的改動(dòng)量，選擇簡單易用的數(shù)控系統(tǒng)，達(dá)到合理的性價(jià)比。本次改造設(shè)計(jì)要求就是根據(jù)這一原則提出的。根據(jù)設(shè)計(jì)要求、依據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)及機(jī)床數(shù)控改造的理解，總體方案確定如下：1. 系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式與伺服系統(tǒng)的選擇由于改造后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床應(yīng)具有定位、直線插補(bǔ)、順、逆圓插補(bǔ)、暫停、循環(huán)加工、公英制螺紋加工等功能，故應(yīng)選擇連續(xù)控制系統(tǒng)?？紤]到屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工精度要求不高，為了簡化結(jié)構(gòu)、降低成本，采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。2. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)機(jī)床要求，采用8位微機(jī)。由于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)，具有很高的性能價(jià)格比等特點(diǎn)，決定采用MCS-5

13、1系列的8031單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)由微機(jī)部分、鍵盤及顯示器、I/O接口及光電隔離電路、步進(jìn)電機(jī)功率放大電路等組成。系統(tǒng)的加工程序和控制命令通過鍵盤操作實(shí)現(xiàn)，顯示器采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)及機(jī)床狀態(tài)等信息。3. 機(jī)械傳動(dòng)方式為實(shí)現(xiàn)機(jī)床所要求的分辨率，采用步進(jìn)電機(jī)經(jīng)齒輪減速再傳動(dòng)絲桿，為保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)度，盡量減少摩擦量力，選用滾珠絲桿螺母副。同時(shí)，為提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，采用有預(yù)加負(fù)荷的結(jié)構(gòu)。齒輪傳動(dòng)也要采用消除齒側(cè)間隙的結(jié)構(gòu)。一、CA6140車床主傳動(dòng)變速箱結(jié)構(gòu)分析主軸箱的結(jié)構(gòu)分析機(jī)床主軸箱是一個(gè)比較復(fù)雜的傳動(dòng)件.表達(dá)主軸箱各傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)和裝配關(guān)系時(shí)常用展開圖.展開圖基本上是按各

14、傳動(dòng)鏈傳遞運(yùn)動(dòng)的先后順序，沿軸心線剖開，并展開在一個(gè)平面上的裝配圖（如圖1）:1花鍵套；2帶輪；3法蘭；4多!體；5鋼球；6齒輪；7銷；8、9螺母；10齒輪；11滑套；12元寶銷；13制動(dòng)盤；14制動(dòng)帶；15齒條；16拉桿；17撥叉；18齒扇；19圓鍵1 .CA6140型車床主軸箱展開圖如上圖所示。該圖是沿軸IVI一II一III（V）VIXIX的軸線剖切面展開的。展開圖把立體展開在一個(gè)平面上，因而其中有些軸之間的距離拉開了。如軸IV畫得III與軸V較遠(yuǎn)，因而使原來相互嚙合的齒輪副分開了。讀展開圖時(shí)，首先應(yīng)弄清楚傳動(dòng)關(guān)系。1卸荷帶輪電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶將運(yùn)動(dòng)傳至軸I左端的帶輪2（見圖1的左上部分）。帶輪

15、2與花鍵套1用螺釘連接成一體，支承在法蘭3內(nèi)的兩個(gè)深溝球軸承上。法蘭3固定在主軸箱體4上，這樣帶輪2可通過花鍵1帶動(dòng)軸I旋轉(zhuǎn),皮帶的拉力則經(jīng)軸承和法蘭3傳至箱體4。軸I的花鍵部分只傳遞轉(zhuǎn)距，從而可避免因皮帶拉力而使軸I產(chǎn)生彎曲變形。這種帶輪是卸荷的（既把徑向載荷卸給箱體）。二、數(shù)控車床頭箱結(jié)構(gòu)分析數(shù)控車床的典型結(jié)構(gòu)。1 .主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控車床主運(yùn)動(dòng)要求速度在一定范圍內(nèi)可調(diào)，有足夠的驅(qū)動(dòng)功率，主軸回轉(zhuǎn)軸心線的位置準(zhǔn)確穩(wěn)定，并有足夠的剛性與抗振性。如下圖所示為濟(jì)南第一機(jī)床廠生產(chǎn)的MJ-50型數(shù)控車床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖。2 .進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控車床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)是用數(shù)字控制X、Z坐標(biāo)軸的直接對(duì)象，工件最后的尺寸

16、精度和輪廓精度都直接受進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響。為此，數(shù)控車床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)充分注意減少摩擦力，提高傳動(dòng)精度和剛度，消除傳動(dòng)間隙以及減少運(yùn)動(dòng)件的慣量等。為使全功能型數(shù)控車床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)要求高精度、快速響應(yīng)、低速大轉(zhuǎn)矩，一般采用交、直流伺服進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置，通過滾珠絲杠螺母副帶動(dòng)刀架移動(dòng)。刀架的快速移動(dòng)和進(jìn)給移動(dòng)為同一條傳動(dòng)路線。如圖3-3所示，MJ-50數(shù)控車床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)分為X軸進(jìn)給傳動(dòng)和Z軸進(jìn)給傳動(dòng)。3 .自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架數(shù)控車床的刀架是機(jī)床的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)直接影響機(jī)床的切削性能和工作效率?；剞D(zhuǎn)式刀架上回轉(zhuǎn)頭各刀座用于安裝或支持各種不同用途的刀具，通過回轉(zhuǎn)頭的旋轉(zhuǎn)、分度和

17、定位，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動(dòng)換刀?；剞D(zhuǎn)刀架分度準(zhǔn)確，定位可靠，重復(fù)定位精度高，轉(zhuǎn)位速度快，夾緊性好，可以保證數(shù)控車床的高精度和高效率。按照回轉(zhuǎn)刀架的回轉(zhuǎn)軸相對(duì)于機(jī)床主軸的位置，可分為立式和臥式回轉(zhuǎn)刀(1)立式回轉(zhuǎn)刀架(2)臥式回轉(zhuǎn)刀架4 .機(jī)床尾座如右圖所示為MJ-50數(shù)控車床出廠時(shí)配置的快準(zhǔn)國37型鼓控?cái)伜D尾座結(jié)構(gòu)像圖從它上面我們可以看出，對(duì)CA614冰床的改造的方向三.機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分以及步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和計(jì)算（一）進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)方案1. 縱向進(jìn)給機(jī)械結(jié)構(gòu)改造方案拆除原機(jī)床的進(jìn)給像、溜板箱、滑動(dòng)絲杠、光杠等，裝上步進(jìn)電機(jī)、齒輪減速箱和滾珠絲杠螺母副。為了提高支承剛度，采

18、用向心推力球軸承對(duì)加止推軸承支承方式。齒輪間隙采用雙薄片調(diào)隙方式。利用原機(jī)床進(jìn)給箱的安裝孔和銷釘孔安裝齒輪箱體。滾珠絲桿仍安置在原來的位置，兩端仍采用原固定方式。這樣可減少改裝工作量，并由于滾珠絲杠的摩擦系數(shù)小于原絲杠，且外徑比原先的大，從而使縱向進(jìn)給整體剛度只可能增大?？v向進(jìn)給機(jī)構(gòu)都采用了一級(jí)齒輪減速。雙片齒輪間沒有加彈簧自動(dòng)消除間隙。因?yàn)閺椈傻膹椓茈y適應(yīng)負(fù)載的變化情況。當(dāng)負(fù)載大時(shí)，彈簧彈力顯小，起不到消除間隙之目的；當(dāng)負(fù)載小時(shí)，彈簧彈力又顯大，則加速齒輪的磨損。因此，采用定期人工調(diào)整、螺釘緊固的辦法消除間隙?？v向齒輪箱和溜板箱均加外罩，以保持機(jī)床原外觀，起到美化機(jī)床的效果，在溜板箱上安裝

19、了縱向快速進(jìn)給和急停按鈕，以適應(yīng)機(jī)床調(diào)整時(shí)的操作需要和遇到意外情況時(shí)的急停處理需要。2. 橫向進(jìn)給機(jī)械結(jié)構(gòu)改造方案拆除原中拖板絲桿，安裝滾珠絲桿副，為提高橫向進(jìn)給系統(tǒng)剛度，支承方式采用兩端裝止推軸承。步進(jìn)電機(jī)、齒輪箱安裝于機(jī)床后側(cè)，為了使減速機(jī)構(gòu)不影響走刀，同時(shí)消除傳動(dòng)過程的沖擊，減速機(jī)構(gòu)采用二級(jí)傳動(dòng)，從動(dòng)輪采用雙薄片錯(cuò)位消除間隙。（二）進(jìn)給伺服機(jī)構(gòu)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 選擇脈沖當(dāng)量根據(jù)機(jī)床精度要求確定脈沖當(dāng)量，縱向：0.01mm成，橫向：0.005mm成（半徑）2. 計(jì)算切削力2.1 縱車外圓主切削力Fz（ND按經(jīng)驗(yàn)公式估算：FZ=0。67Dmax1。5=0。67*4001。5=5360按

20、切削力各分力比例：FZ/FX/FY=1/0.25/0.4Fx=5360X0.25=1340Fy=5360X0.4=21442.2 橫切端面主切削力-z（N）可取縱切的0.5F/z=0.5Fz=2680此時(shí)走刀抗力為Fy（NJ）,吃刀抗力為F/x（N）。仍按上述比例粗略計(jì)算：Fz/Fx/FY=1/0.25/0.4F，y=2680X0.25=670F，x=2680X0.4=10723. 滾珠絲桿螺母副的計(jì)算和選型3.1 縱向進(jìn)給絲桿3.1.1 計(jì)算進(jìn)給牽引力Fm（N）縱向進(jìn)給為綜合型導(dǎo)軌Fm=KFx+f（Fz+G=1.158X1340+0.16X（5360+800）=2530式中K考慮顛復(fù)力距影響

21、的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，綜合導(dǎo)軌取K=1.15；f,一滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)：0.150.18;G溜板及刀架重力：G=800N3.1.2 計(jì)算最大動(dòng)負(fù)荷CC=3，LfvFML=60XnXt/106N=1000XVS/Lo式中Lo一滾珠絲桿導(dǎo)程，初選L=6mmVs一最大切削力下的進(jìn)給速度，可取最高進(jìn)給速度的（1/21/3）,此處Vs=0.6m/minT使用壽命，按15000h；fw運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取F=1.21.5;L壽命、以106為一單位。n=1000V/Lo=1000X0.6義0.5/6=50r/minL=60XNXT/106=60X60乂15000/106=45C=3VLfwFm=V45X1.2X253

22、0=10798.7N3.1.3 滾珠絲桿螺母副的選型查閱表，可用W1L400b外循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲桿副，1列2.5圈，其額定動(dòng)負(fù)載為16400N,精度等級(jí)按表4-15選為3級(jí)（大致相當(dāng)老標(biāo)準(zhǔn)E級(jí)）。3.1.4 傳動(dòng)效率計(jì)算4=tg丫/tg（丫+?。┰囍醒疽宦菪?，WL400bT=2o44/小一摩擦角10/滾動(dòng)摩擦系數(shù)0.003-0.0044=tg丫/tg（丫+小）=tg2o44/tg（2o44+10，）=0.943.1.5 剛度驗(yàn)算最大牽引力為2530N支撐間距L=1500mrtB母及軸承均進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力為最大軸向負(fù)荷的1/3。A.絲杠的拉伸或壓縮變形量61根據(jù)Pn=2530N

23、,D0=40mm查出AL/L=1.2X10-5可算出：61=6L/LX1500=1.2X10-5X1500=1.8X10-2由于兩端采用向心推力球軸承，且絲桿又進(jìn)行了預(yù)拉伸，故其拉壓剛度可以提高4倍。其實(shí)際變形量61（mm）為：6/1=0.25X10-2B.滾珠與螺紋滾道間接觸變形儲(chǔ)W系列1列2.5圈滾珠和螺紋滾道接觸變形量6q:6q=6.4m因進(jìn)行了預(yù)緊，62=0.55q=0.5X6.4=3.2mC.支承滾珠絲桿軸承的軸向接觸變形63采用8107型推力球軸承，di=35mm滾動(dòng)體直徑dq=6.34mm滾動(dòng)體數(shù)量Z=18,6c=0.0024X3，F(xiàn)m2/(dqXZ2)=0.0024X3，253

24、2/(6.35X182)注意，此公式中Fm單位為kgf應(yīng)施加預(yù)緊力，故63=0.56=0.5X0.0075=0.0038mm根據(jù)以上計(jì)算：6=61+62+3=0.0045+0.0032+0.0038=0.0115mm(定位精度3.1.6穩(wěn)定性校核。滾珠絲桿兩端推力軸承，不會(huì)產(chǎn)生產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象不需作穩(wěn)定性校核。3.2橫向進(jìn)給絲桿3.2.1 計(jì)算進(jìn)給牽引力Fm橫向?qū)к墳檠辔残?，?jì)算如下：F，m=1.4XF，y+f(Fz+2F，x+G，)=1.4X670+0.2X(2680+2乂1072+600尸2023N3.2.2 計(jì)算最大動(dòng)負(fù)荷Cn=1000XV/Lo=1000X0.3X0.5/5=30L=60X

25、nXT/106=60X30X15000/106C=VLfwF/m=3V27X1.2乂2030=7283N3.2.3 選擇滾珠絲杠螺母副從附錄A表3中查出，WL20051列2.5圈外循環(huán)螺紋預(yù)緊滾珠絲杠副，額定動(dòng)載荷為8800N,可滿足要求，選定精度為3級(jí)。3.2.4 傳動(dòng)效率計(jì)算4=tg丫/tg(丫+6)=tg4o33/tg(4o33/+10/)=0.9653.2.5 剛度驗(yàn)算橫向進(jìn)給絲杠支承方式如圖所示，最大牽引力為2425N,支承間距L=450mm因絲杠長度較短，不需預(yù)緊，螺母及軸承預(yù)緊。計(jì)算如下：A.絲杠的拉伸或壓縮變形量61(mm)查圖4-6,根據(jù)F，m=2032N,D0=20MM查出

26、6l/L=5X10-5可算出61=6l/LXL=4.2X105X450=1.89X10-2mm顯然系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行預(yù)拉伸，以提高剛度故6=0.2561=4.7X103B.滾珠與螺紋滾道間接觸變形查資料(機(jī)床數(shù)控改造設(shè)計(jì)與實(shí)例M.1版，)。6q=8.5am因進(jìn)行了預(yù)緊62=0.56q=0.5X8.5=4.25mC.支承滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形采用8103型推力球軸承，dq=5Z=13d=17mm6c=0.00243vzF：/（dqXZ2）=0.00243M202.3/5X132=1.3X10-3考慮到進(jìn)行了預(yù)緊，故53=0.56c=0.5X1.3X103=6.5X10-4綜合以上幾次變形量之和得：/

27、_，_3，-3.6=6163=4.7X10+4.25X10/+=0.00960.015（定位精度）3.2.6穩(wěn)定性校核滾珠絲杠兩端推力軸承，不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象不需作穩(wěn)定性校核。傳動(dòng)比計(jì)算4 .傳動(dòng)比計(jì)算4.1 縱向進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比計(jì)算已確定縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量6P=0.01,滾珠絲杠導(dǎo)程L=6mm初選步進(jìn)電機(jī)步距角0.75。可計(jì)算出傳動(dòng)比ii=360加/8bL0=390X0.01/0.75X6=0.8可選定齒輪齒數(shù)為：I=Z1/Z2Z1=32,Z2=40,或7=20,乙=254.2 橫向進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比計(jì)算已確定橫向進(jìn)給脈沖當(dāng)量6P=0.005,滾珠絲杠導(dǎo)程L=5mm初選步進(jìn)電機(jī)步距角0.75?？捎?jì)

28、算出傳動(dòng)比iI=3606p/9bL0=360X0.005/0.75義5=0.48考慮到結(jié)構(gòu)上的原因，不使大齒輪直徑太大，以免影響到橫向溜板的有效行程，故此處可采用兩級(jí)齒輪降速：i=Z1Z2/ZaZ4=3X4/5義5=24X20/40義25乙=24,Z2=40,乙=20,Z4=25因進(jìn)給運(yùn)動(dòng)齒輪受力不大，模數(shù)m取2。有關(guān)參數(shù)參照下表:齒數(shù)324024，0:!025分度圓d=mz648048(04250齒頂數(shù)da=d+2m6818452I3441454齒根數(shù)df=d-21.25m59,7543,53；545(6-8)m202020:0:!020中心距A=(d1+d2)/27264455 .步進(jìn)電機(jī)

29、的計(jì)算和選型5.1 縱向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)計(jì)算5.1.1 等效傳動(dòng)慣量計(jì)算方法計(jì)算如下，傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總傳動(dòng)慣量Jx（kg?cn2）可有下式計(jì)算：J2=jm+J1+（Z1/Z2）2（J2+Js）+G/g（L0/2九）2式中：Jm-步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg?cm）J1,J2一齒輪乙、Z的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg?cn2）Js一滾珠絲杠傳動(dòng)慣量（kg?cm2）參考同類型機(jī)床，初選反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)150BF,其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm=10（kg?cm2)Ji=0.78X10-3xdi4-Li=0.78X103X6.42X2=2.6kg?cm2J2=0.78x103Xd24-L2=0.78x103X82X2=6.

30、39kg?cm2Js=0.78X103X44X150=29.952kg?cm2G=800N代入上式：Je=J#Ji+(Z1/Z2)2(j2+Js)+G/g(Lo/2兀)2=10+2.62+(32/40)2(6.39+29.592)+800/9.8(0.6/2兀)22=36.355kg?cm考慮步進(jìn)電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)慣量匹配問題。Jm/J=10/36.355=0.275基本滿足慣量匹配的要求。5.1.2 電機(jī)力矩計(jì)算機(jī)床在不同的工況下，其所需轉(zhuǎn)距不同，下面分別按各階段計(jì)算：A.快速空載啟動(dòng)力矩M起在快速空載起動(dòng)階段，加速力矩占的比例較大，具體計(jì)算公式如下：M起=Mamax+Mf+MaMamakJe-

31、=J汴naxX10-2/(60Xta/2九)=JeX2冗nmaxX10-2/(60Xta)nmaX=Vmax-9b/5p-360將前面數(shù)據(jù)代入，式中各符號(hào)意義同前。nmax=vmax9b/5p-360=2400x0.75+(0.01X360)=500r/min啟動(dòng)加速時(shí)間ta=30msMama=jEX2冗h(yuǎn)maxX10-2/(60義ta)=36.355X2兀X500X10-2/(60X0.03)=634.5N-cm折算到電機(jī)軸上的摩擦力距Mf：Mf=FoL0/2冗4i=f1(Pz+G)XL0/(2冗刀Z2/Z1)=0.16義(5360+800)義0.6/(2九火0.8X1.25)=94Ncm附

32、加摩擦力距M0Mo=FpOL0(1-402)/2冗4i=1/3XFtXL。-4。2)/(2九刀Z2/Z1)=1/3X2530X0.6X(10.92)/(2兀X0.8X1.25)=805.3X0.19=15.3N-cm上述三項(xiàng)合計(jì)：M起=Mma+M+M=634.5+94+15.3=743.8N-cmB.快速移動(dòng)時(shí)所需力矩M快。Mt=M+M=94+15.3=109.3N-cmC.快速切削負(fù)載時(shí)所需力矩M切M切=M+M+M=M+M+F0L0/2冗刀i=94+15.3+1340義0.6/(2兀X0.8X1.25)=94+15.3+127.96=237.26N-cm從上面計(jì)算可以看出，M起、M快和M切三

33、種工況下，以快速空載起動(dòng)所需力矩最大，以此項(xiàng)作為初選步進(jìn)電機(jī)的依據(jù)。從有關(guān)手冊機(jī)床數(shù)控改造設(shè)計(jì)與實(shí)例M查出，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為五相十拍時(shí)入=M/Mjmax=0.951最大靜力矩Mnax=743.8/0.951=782Ncm按此最大靜力矩從有關(guān)手冊中查出，150BF002型最大靜轉(zhuǎn)矩為13.72Nmi大于所需最大靜轉(zhuǎn)矩，可作為初選型號(hào)，但還需進(jìn)一步考核步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性。5.1.3 計(jì)算步進(jìn)電機(jī)空載起動(dòng)頻率和切削時(shí)的工作頻率Fk=1000VU606p=1000義2.4/60義0.01=4000HzFe=1000V/60M=1000X0.6/60X0.01=1000Hz從下表中查出150

34、BF002步進(jìn)電機(jī)允許的最高空載起動(dòng)頻率為2800Hz運(yùn)行頻率為8000Hz,再從有關(guān)手冊中查出150BF002型步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性曲線。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)時(shí)，f起=2500時(shí)，M=100Ncm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足此機(jī)床所要求的空載起動(dòng)力矩(782N-cm)直接使用則會(huì)產(chǎn)生失步現(xiàn)象，所以必須采用升降速控制(用軟件實(shí)現(xiàn))，將起動(dòng)頻率降到1000Hz時(shí)，起動(dòng)力矩可增加到5884N-cm,然后在電路上再采用高低壓驅(qū)動(dòng)電路，還可將步進(jìn)電機(jī)輸出力矩?cái)U(kuò)大一倍左右。當(dāng)快速運(yùn)動(dòng)和切削進(jìn)給時(shí)，150BF002型步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行矩頻特性完全可以滿足要求。5.2 縱向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)計(jì)算5.2.1 等效傳動(dòng)慣量計(jì)算橫

35、向傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J可由下式計(jì)算JE=Jm+J1+(Z1/Z2)2(J2+J3)+Z3/Zs(Jd+JD+G/g(L0/2兀)2式中各符號(hào)意義同前，其中Ji=0.78X10-3xd-Li=0.78X10-3X4.82X2=0.83kg?cmJ2=0.78X10-3Xd24-L2=0.78X10-3X84X2=6.4kg?cm2J3=0.78義10-3Xd24-L3=0.78義10-3X44X2=0.4kg?cm2J4=0.78X10-3Xd24-L4=0.78X10-3X54X2=0.98kg?cm2Js=0.78義10-3X24X45=0.56kg?cmG=600nJm=

36、4.7(初選反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為110BF)代入上式為：Jx=Jm+Jr+(Z1/Z2)2(J2+J3)+Z3/Zs：(J+JO+G/g(L0/2兀)2=4.7+0.83+(24/10)2(6.4+0.4)+(20/25)2(0.98+0.56)+600/10(0.5/2兀)22=8.42kg-cm考慮到步進(jìn)電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)慣量的匹配問題Jm/J2=4.7/8.42=0.558基本滿足慣量匹配要求5.2.2 電機(jī)力矩計(jì)算A.快速空載起動(dòng)力矩MM起=Mma+M+MMmaX=Jx-=JEnnaxX10-2/(60Xta/2九)=JeX2冗nmaxX10-2/(60Xta)式中：nmaX=Vmax-9b/

37、5p-360=1200X0.75/(0.005X360)=500r/minta=30msMma尸JeX2冗nmaxX10-2/(60Xta)=8.42X2tt義500X10-2/(60義0.03)=147N-cm折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩MfM=FLo/2冗4i=f1(Pz+G)XLo/(2九刀乙/Zi)=0.2X(2680+600)乂0.5乂0.48/(2兀X0.8)=31.3N-cm附加摩擦力矩M0Mo=FpO_o(1-402)/2冗4i=1/3XFtXLo(1-4o2)/(2九刀乙/Zi)=1/3X2023X0.5X0.48X(1-0.92)/(2兀X0.8)=6.1N-cm上述三項(xiàng)合計(jì)：

38、M起=Mma+M+M=147+31.3+6.1=184.4N-cmB.快速移動(dòng)時(shí)所需力矩M快。Mt=M+M=31.3+6.1=37.4N-cmC.最大切削福載時(shí)所需力矩M切M切=M+M+M=M+M+FoLo/2冗”i=37.4+1072義0.5義0.48/(2九火0.8)=88.6N-cm由上面計(jì)算可以看出，M起、M快和M切三種工況下，以快速空載起動(dòng)所需力矩最大，故以此項(xiàng)作為選擇步進(jìn)電機(jī)的依據(jù)。根據(jù)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩M與最大靜轉(zhuǎn)矩Mnax的關(guān)系可知，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為三相六拍時(shí)：入=M/Mjmax=0.866最大靜力矩Mmax=184.4/0.866=213Ncm查BF反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)技術(shù)參數(shù)得，110BF

39、003型步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩為7.84N-m大于所需最大靜轉(zhuǎn)矩，可作為初選型號(hào)，但必須進(jìn)一步考核步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性。5.2.3計(jì)算步進(jìn)電機(jī)空載起動(dòng)頻率和切削時(shí)的工作頻率Fk=1000Vma/606p=1000義2.4/60義0.01=4000HzFe=1000VS/606p=1000X0.6/60X0.01=1000Hz由110BF00州步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)參數(shù)可知其最高空載起動(dòng)頻率為1500Hz,運(yùn)行頻率為7000Hz根據(jù)110BF003型電機(jī)的起動(dòng)距頻特性和運(yùn)行矩頻特性曲線可以看出，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)時(shí)F=1500HzM=98Ncm,小于機(jī)床所需的起動(dòng)力矩(184.4N-cnj),直接

40、使用會(huì)產(chǎn)生失步現(xiàn)象，所以必須采用升降速控制(用軟件實(shí)現(xiàn))。將起動(dòng)頻率將為1000Hz時(shí)，既可滿足要求。當(dāng)機(jī)床快速起動(dòng)和切削進(jìn)給時(shí)，則完全滿足運(yùn)行矩頻要求。四、同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)1同步齒形帶的選擇和校核在車床改造時(shí)中，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與四缸傳動(dòng)副之間裝有減速機(jī)構(gòu)，通過減速機(jī)構(gòu)可得到所需的脈沖當(dāng)量和增大的驅(qū)動(dòng)力矩。通常采用齒輪傳動(dòng)或同步齒形帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。同步齒形帶傳動(dòng)是一種新型的帶傳動(dòng)，其利用同步帶的齒型與帶輪的輪齒傳遞運(yùn)動(dòng)，無相對(duì)滑動(dòng)，無噪聲，無需潤滑，傳動(dòng)精度和效率高，同步帶傳動(dòng)的帶速高達(dá)4080m/s.傳遞功率可達(dá)100KW傳動(dòng)比可達(dá)1020,傳動(dòng)效率98%因此在這次數(shù)控改造中我們采用同步齒形帶來傳遞運(yùn)

41、動(dòng)。同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟為：(1)模數(shù)根據(jù)表1.12PC=KAP=1.66.5=10.4kwm=4(2)齒數(shù)乙.Zmin查表1.3選乙=30Z2=Z13=30M1.5=45(3)帶輪節(jié)圓直徑為：d1=m4=430=120mmd2=mz2=445=180mm(4)帶速為：、,二Dm二3000V二二二601000601000(5)中心距為：0.7(&+d2)a2(d1+d2)貝210a600取a=500(6)帶長為:L=2a(d1d2)(d2D=1473mm24a(7)小帶輪嚙合齒數(shù)：Zn主任dZi之Zmin(m24.=6)則26aZ1-14(8)帶寬,1000PC100010.4b=：-；=kz

42、ki(lpl-Fc)0.9515-1.21 同步帶模數(shù)的選擇參考機(jī)械設(shè)計(jì)教材1.22 同步帶傳動(dòng)工作情況系數(shù)KA載荷性質(zhì)1.61.721.23小帶輪最小齒數(shù)Zmin小帶輪轉(zhuǎn)速n1(r/min)模數(shù)m/mm1.522.5,345710300016182022241.24 傳動(dòng)比系數(shù)k1n1/n21/1.251/1.251/1.71/1.71/2.51/2.51/3.5k110.950.90.851.25 聚氨酯同步帶(強(qiáng)力層為鋼絲繩)的質(zhì)量和許用拉力模數(shù)m/mm1.522.534單位寬度每米長度的質(zhì)量1824303548單位寬度的許用拉力46810151.26 同步帶的齒數(shù)

43、、長度和寬度模數(shù)m1.522.53名義長度L164.9219.2274.9329.9188.5251.3314.23771/3.50.81560254502.750235.6314.2392.7471.2628.360282.7377471.2565.575470329.9439.8549.8659.7879.780377502.7628.37541005.390424.1565.5706.9848.21131100471.2628.3784.4942.51256.6寬度b83210151260126016808、10、12、16、20、25、32、40、50、60、802主軸組件的設(shè)計(jì)主軸在

44、改造過程中還可以選用原來的主軸，因?yàn)橹鬏S在精度、力學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)性上都能滿足改造后的要求。軸的支撐軸頸、配合軸頸是軸類零件的主要表面，它影響軸的旋轉(zhuǎn)精度與工作狀態(tài)。CA6140車床主軸支撐軸頸和配合軸頸的尺寸精度通常為IT69級(jí)公差，特別精密的軸頸為IT5級(jí)，甚至更高。在力學(xué)性能上由于主軸在工作時(shí)，應(yīng)力集中在主軸心部，而CA6140車床主軸采用空心形狀大628.3785.4942.51099.61256.61413.71570.82080大減小了應(yīng)力的集中，使軸的剛度有很大提高。主軸支撐是主軸組件的重要組成部分，主軸支撐是指主軸軸承、支撐座及其相關(guān)零件的組合體，其中核心元件是軸承。滾動(dòng)軸承的主要

45、優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)轉(zhuǎn)速和載荷變動(dòng)的范圍大；能在零間隙或負(fù)間隙條件下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，具有教高的旋轉(zhuǎn)精度和剛度；軸承潤滑容易，維修、供應(yīng)方便，摩擦因數(shù)小等。主軸懸伸量的確定。主軸懸伸量a是指主軸前支撐徑向支反力的作用點(diǎn)到主軸前端面之間的距離，它對(duì)主軸組件剛度影響較大。根據(jù)分析和試驗(yàn)，縮短伸量可以顯著提高主軸組件的剛度和抗振性。因此，設(shè)計(jì)時(shí)在滿足結(jié)構(gòu)要求的前提下，盡量縮短懸伸量a。前軸徑D1=115mm后軸徑D2=80mm根據(jù)結(jié)構(gòu)定懸伸長a=115mm(1)求軸承剛度主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩Mn=95506.6=1260.6Nmn床身上最大加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑60%即：240mm故半徑為0.12mFZ=1260.6=

46、10505N0.12Fy=0.5FZ=5252.5N故總切削力為F=Fz2Fy2=11745N10先暫取初值為：一=2.5即暫取L0的初值為2.5X115=287mma前后支撐支反力PA和PB分另U為:PA=F0-0-=11745345120：15830N34510Pb=F=11754：.3085N34510取前后支撐剛度為KA匚1530VmKB=1030N/km(2)求懸體跨距KA1530=1.495KB1030初算時(shí)可假設(shè)主軸當(dāng)量外徑D為前后軸頸的平均值，即:D=(115+80)/2=98mm故慣性矩為：I=0.005父(0.098-0.048)=581-810EI03=0.522.110

47、1158110上15301060.1153,l-0-=26查下圖得alo=2.6115=300mmMa值與原假設(shè)值相近，符合要求0W5O15C,：30,C5C：,3：,：五.數(shù)控系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的電路設(shè)計(jì)一、硬件電路的基本組成任何一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)都由硬件和軟件兩部分組成。硬件組成系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其性能的好壞，直接影響到系統(tǒng)的工作性能。有了硬件，軟件才能有效地運(yùn)行，是可工作的控制系統(tǒng)。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路概括起來由以下四部分組成。(1)中央處理器CPU(2)總線，包括數(shù)據(jù)總線(DB)、地址總線(AB)和控制總線(CB。(3)存儲(chǔ)器，包括只讀可編存儲(chǔ)器和隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器。(4)I/O輸入、輸出接口電路。其中CPU

48、1數(shù)控系統(tǒng)的核心，是控制其它各部分協(xié)調(diào)工作的“大腦”，其作用是進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算處理和控制各部分電路協(xié)調(diào)工作。存儲(chǔ)器用于存放系統(tǒng)軟件、應(yīng)用程序(監(jiān)控程序)和運(yùn)行中所需的各種數(shù)據(jù)。I/O接口是系統(tǒng)與外界進(jìn)行信息交換的橋梁。三總線則是CPUW存儲(chǔ)器、接口以及其它轉(zhuǎn)換電路聯(lián)接的紐帶，是CPUf外界進(jìn)行信息交換和通訊的必由之路。數(shù)控系統(tǒng)硬件框圖如下所示。根據(jù)總體方案及機(jī)械結(jié)構(gòu)的控制要求，確定硬件電路基本組成如下圖所示：鍵盤、顯示器及其它1、系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理該系統(tǒng)是由PC機(jī)和自行開發(fā)的數(shù)控控制板兩級(jí)控制組成，其組成如圖l所示。主要功能部件有：顯示器鍵盤、取橋并行打印口PC機(jī)數(shù)控控制板光電耦合電路機(jī)床本體i

49、系統(tǒng)的組成(1)數(shù)控控制板。考慮到經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的特點(diǎn)，數(shù)控板沒有采用常見的ISA總線插卡，而是結(jié)合本課題的具體情自行開發(fā)一塊以8031單片機(jī)為核心的數(shù)控控制板。它主要成實(shí)EI性任務(wù)，如機(jī)床狀態(tài)檢測、緊急情況處理、細(xì)插補(bǔ)運(yùn)算、脈沖分配等。PC機(jī)利用標(biāo)準(zhǔn)并行打印口與8031進(jìn)行通信，將預(yù)處理后的數(shù)控加工信息通過數(shù)控控制板完成對(duì)機(jī)床的控這種結(jié)構(gòu)省去了打開機(jī)箱的麻煩，方便安裝和維護(hù)。為提靠性和處理速度，采用硬件環(huán)形分配器產(chǎn)生脈沖控機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。為增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，輸入輸出信號(hào)要經(jīng)電隔離。（2）驅(qū)動(dòng)電路。采用離低壓驅(qū)動(dòng)方式，自行設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路板。2、接口硬件設(shè)計(jì)PC機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)并行打印口是一個(gè)具有2

50、5個(gè)引腳，3個(gè)端址的控制接口。本系統(tǒng)只需把PC機(jī)插補(bǔ)后的數(shù)據(jù)快速的下傳，而上傳的只是機(jī)床的少量狀態(tài)信息，機(jī)床的動(dòng)作主要由8031來控制完成。這種情況很適合打印機(jī)接口的通信特點(diǎn)。利用打印機(jī)接口在和數(shù)控控制板之間通信，不需增加額外硬件，只要把并行打的3個(gè)端口根據(jù)數(shù)控加工的需要重新定義即可利用，尤其適于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造。數(shù)控控制板的有關(guān)組成電路如圖2所示。計(jì)靠學(xué)行打印口8255AfPAPC邯PB74LS245Mba-74LS3732D01POPLOPL1803128ft474LSI38ABDB-74LS244想小E私HA8Y8!P2.5IP2.6P2.7PL2PL3INTOINTIP2.v2pa4TO

51、ABCzABCFHFx-z+z-至驅(qū)動(dòng)板至驅(qū)動(dòng)板圖2數(shù)控控制板基本組成電路二、控制系統(tǒng)的功能（一）CPU和存儲(chǔ)器CPUS用8031芯片8031芯片內(nèi)部具有128字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM地址為佳00HH7FH,用作工作寄存器。堆棧，軟件標(biāo)志和數(shù)據(jù)緩沖器，CPUM內(nèi)部RAMT較為有效的操作指令。另加有128字節(jié)的特殊功能寄存器，地址為80H-7FH。是用于對(duì)片內(nèi)各功能模塊進(jìn)行管理，控制，監(jiān)視等。8031芯片內(nèi)部雖然沒有程序存儲(chǔ)器，只有128字節(jié)ROM在組成該系統(tǒng)時(shí)RAM夠用?，F(xiàn)外接一片6264芯片來擴(kuò)展8031的RAM存儲(chǔ)器。8031是一個(gè)無ROM勺CPU單片機(jī)的8031不能滿足設(shè)計(jì)要求，不能夠成完整的計(jì)算機(jī)。外接兩片2764,一片作為系統(tǒng)存儲(chǔ)器，一片作為加工程序存儲(chǔ)器。8031的輸入、輸出（I/O）口線不多，不能滿足設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)外接兩片8155芯片以擴(kuò)展I/O8031芯片的P0和P2接口用來傳送外部存儲(chǔ)器的地址和數(shù)據(jù)。P0口傳送高8位地址，P2口傳送低8位地址和數(shù)據(jù)，故要采用74LS373地址鎖存器，鎖存底8位。ALE作為選通信號(hào)，當(dāng)ALE為高電平，鎖存器的輸入和輸