CA6140車床微機數(shù)控系統(tǒng)總體設計方案的擬定

微機數(shù)控系統(tǒng)總體設計方案 i i 1 3 3 4第二章CA6140車床進給伺服系統(tǒng)機械部分設計計算 5 5 5 6 通機床已不能適應這些要求，數(shù)控機床應運而生。這種度高、加工質量穩(wěn)定和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。它綜合應用由于晶體管的應用，數(shù)控系統(tǒng)提高了可靠性且價格開始控機床，其中多數(shù)是鉆床、沖床等點位控制的機床。數(shù)動控制和精密測量等相關技術的發(fā)展，數(shù)控機床統(tǒng)。它采用微型處理器及大規(guī)模或超大規(guī)模集成功能。這些控制功能是由一系列控制程序來實現(xiàn)只需改變軟件，就可以適應不同類型機床的控制近年來，微電子和計算機技術的日益成熟，它的成個領域中，先后出現(xiàn)了計算機直接數(shù)控系統(tǒng)，柔性制造代初，研制的劈錐數(shù)控銑床、非圓錐插齒機等獲得成功。學研制成功集成電路數(shù)控系統(tǒng)；數(shù)控技術在車、銑、鏜、開始研究與應用；數(shù)控加工中心機床研制成功；數(shù)控升降濟型數(shù)控系統(tǒng)和BSO4全功能數(shù)控系統(tǒng)，航空航天部706所研制出MNC864數(shù)控系統(tǒng)等。進而推動了我國數(shù)控技術的發(fā)展，使我國數(shù)控機床在品種的重要發(fā)展趨勢。對單臺主機不僅要求提高其柔性以運算放大器等模擬器件為主的控制器正在被以微處理器為主的數(shù)字集成元件所取展，其發(fā)展的原因是多方面的，主要有技術、經(jīng)濟國機床制造廠的能力都是辦不到的。因此，盡快將和精密化改裝，是我國現(xiàn)有設備技術改造迫切要求正是適應了這一要求。它是建立在微電子現(xiàn)代技術改造中引入微機的應用，不但技術上具有先進性，改裝方案，有較大的通用性與可調性。而且所投入可以證明，投入使用后，確實成倍地提高了生產(chǎn)效術經(jīng)濟效益。因此，我國提出從大力推廣經(jīng)濟型數(shù)廣全功能數(shù)控這條道路，適合我國的經(jīng)濟水平、教使用全功能數(shù)控機床，培養(yǎng)人才，積累維護、使用的基礎。數(shù)控裝備的整體水平標志著一個國家數(shù)控系統(tǒng)總體方案的擬定應包括以下內容：系加工、公英制螺紋加工等功能，由于在銑削加工中有確定的函數(shù)關系，即刀具以給定的速率相對于工位系統(tǒng)，因為點位控制系統(tǒng)要求工件相對于刀具移本，采用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)，因閉環(huán)控制系大電路等組成。系統(tǒng)的加工程序和控制命令通過鍵動精度和平穩(wěn)性，盡量減小摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副傳動剛度和消除間隙，采用預加負載的滾動導軌和滾珠絲根據(jù)設計任務的要求，采用連續(xù)控制系統(tǒng)和步系統(tǒng)結構簡單、成本低廉，調試和維修都比較容易。為為盡量消除傳動間隙，可設法調整傳動齒輪的中心距以機微機功率放大功率放大上拖板一臺CA6140普通車床改造成微機數(shù)控車床，采用MCS-51進電機開環(huán)控制，具有直線和圓弧插補功能，具有升降速部件慣量計算，空載起動及切削力計算，確定伺服電機在設計機床進給伺服系統(tǒng)時，計算傳動和導向元件z=0.6734001.5=5360ZXYF=536030.25=1340XF=536030.4=2144Y主切削力F'(N)可取縱切的1/2.Z1ZZ此時走刀抗力為F'(N),吃刀抗力為F'(N).仍按上述比例粗略計算:F':F':F'=1:0.25:0.4F'=268030.25=670YF'=268030.4=1072X滾珠絲杠螺母副的設計首先要選擇結構類型：緊方式。結構類型確定之后，再計算和確定其他滾珠循環(huán)方式可分為外循環(huán)和內循環(huán)兩大類，參考書[1]中的圖4-4所示。我們在此選用槽的兩端鉆出通孔，同螺母的螺紋滾道相切，形成滾珠并焊上螺栓，用螺帽固定在螺母上。它的優(yōu)點滾珠絲杠副的預緊方法有：雙螺母墊片式預緊本設計采用雙螺母螺紋式預緊結構，它通過移。其特點是結構較緊湊，工作可靠，滾道磨損時mF=1340NXZK=1.15f'=0.16F(N)=KF+f'(F+G)=1.1531340+0.163(5360+1000)=2559N式中K—考慮顛復力矩影響的實驗系數(shù),綜合導軌取K=1.15;f'--滑動導軌摩擦系數(shù):0.15～0.18;2.計算最大動負載c轉（106轉）后在它的滾道上不產(chǎn)生點蝕現(xiàn)象。這個軸向負載的最大值即稱為該c=3LfF0式中L滾珠絲杠導程,初選L=6㎜;sf--運轉系數(shù)，按一般運轉取f=1.2～1.5;0fwFm=31.232559=10799N查閱附錄A表3,可采用WL3506外循環(huán)螺紋調整預緊的雙螺母滾珠絲杠副,1列2.511滾珠絲杠副的軸向變形會影響進給系統(tǒng)的定位承滾珠絲杠的軸承的軸向接觸變形；滾珠絲杠的扭轉變及軸承支座的變形。最后一種常為滾珠絲杠副系統(tǒng)剛度131331500=1.6310-531500=2.4310-211'=δ=0.6310-22QQ22cQQ232注意,此公式中F單位應為kgfm30.0076=0.0038㎜根據(jù)以上計算:滾珠絲杠兩端推力軸承，不會產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象不需作穩(wěn)定性校核.F'=1072NXF'=670NYF=2680NZf'=0.2F'=1.43F'+f'(F+2F'+G=1.43670+0.23(2680+231072+600)≈2023N2.計算最大動負載c0c=3LfF'=32731.232023=7283N11查圖4-6，根據(jù)F'=2023N,D=20㎜,查出δ/L3L=4.2310—5450=1.89310—2㎜Q3QQ考慮到進行了預緊,故1綜合以上幾項變形之和:22+3=度的要求,應該采取響應的措施修改設計,因橫向溜板空間的限制,不宜再加大滾珠絲杠的直徑,估采用貼塑導軌見效摩擦力,從而減小最大牽引力.重新計算如下:F=1.4F+f(F+2F+G)—5L—5L2+3=此變形量仍不能滿足,如果將滾珠絲杠再經(jīng)過預拉伸,剛度還可提高四倍,則變形量可控制在要求的范圍之內.2+3=4計算臨界負載F(N)K式中E---材料彈性模量,鋼:E=20.63106N/㎝2;I---截面慣性矩絲杠:I=d14,d1為絲杠內徑;L---絲杠兩支承端距離(㎝);f---絲杠支承方式系數(shù),從表4-13中查出，一端固定,一端簡支f=2.00ZZd14=31.67884=0.3899㎝4mK其幾何參數(shù)如下:110RqeYd1dZDD1qd3°7’4°33’可選定齒輪齒數(shù)為:2處可采用兩級齒輪降速:Z=24、Z=40、Z=20、Z=25af軸上的等效轉動慣量，分別計算各種工況下所需的等效式中J---步進電機轉子轉動慣量（㎏2㎝2）;MsM22s2J/J=10/36.474=0.274MΣ（1）快速空載起動力矩M起。M起=Mamax+Mf+M0ppaa=636.6N2㎝折算到電機軸上的摩擦力矩M：f附加摩擦力矩M：0M起=Mamax+Mf+M0=636.6+94+153=881.5N2㎝（2）快速移動時所需力矩M快f0M快=M+M=94+153=247Nf0（3）最大切削負載時所需力矩M切=375N2㎝從上面的計算可以看出，M起、M快和M切三種工況下，以快速空載起動所需力矩從表中查出，當步進電機為五相十拍時，λ=最大靜力矩M=881.5/0.951=927N2㎝。jmaxpp床所要求的空載起動力矩（881.5Ncm）直接使用將會產(chǎn)生失步現(xiàn)象，所以必須采取在完成運動及動力計算后，已經(jīng)確定了滾珠絲杠等，裝上步進電機、齒輪減速箱和滾珠絲杠螺母來的滾動絲杠，并在大溜板的后面安裝橫向齒輪根據(jù)總體方案及機械結構的控制要求，確定硬5.外圍設備，如鍵盤，顯示器及光電輸入機等。見RAM器此外還要考慮到系統(tǒng)的應用場合、控制對象在選擇程序存儲器芯片時，要考慮CPU與EPROM時序的匹配，還應考慮最大讀出速應包括接口芯片的選擇，步進電機控制電路，1201PPPPPPPRD（串行輸入口）XTD（串行輸出口）X01T0TT0T1（3）ALE：ALE是地址鎖存使能信號。作為地址鎖存允許時高電平有標識符B0IETOMDTL0TL1TL2RLDHRLDL程序狀態(tài)字堆棧指針數(shù)據(jù)指針（包括DPH和DPL）中斷優(yōu)先級控制允許中斷控制定時器/計數(shù)器方式控制定時器/計數(shù)器控制定時器/計數(shù)器0（高位字節(jié)）定時器/計數(shù)器0（低位字節(jié)）定時器/計數(shù)器2（高位字節(jié)）定時器/計數(shù)器2（低位字節(jié)）定時器/計數(shù)器2自動再裝載定時器/計數(shù)器2自動再裝載串行數(shù)據(jù)線控制地址操作碼反映了指令的功能，助記符代表了指令的操以是地址。也就是說操作數(shù)指定了參與操作的數(shù)或來作定時器（實際是對內部機器周期計算）或外CTCTCTX沖源，一個是系統(tǒng)的時鐘振蕩器。計數(shù)器對兩個脈計數(shù)器的基本功能是對是如脈沖進行計數(shù)，至于其外接什么樣的脈沖源。當脈沖源為時鐘振蕩器（等用作“計數(shù)器”時，寄存器在其對應的外輸入端T0或T1有一個“1→0”的跳變時MCS-51系列單片提供5個中斷源。配備兩個中斷優(yōu)先級。兩個為INT,INT輸入外部中斷請求，低電平有效，兩個為片內定時/計數(shù)器T和T溢出中斷請求TF和TF；一3INT0T0INT10123400器周期的有、第一個ALE有效信號也不再出現(xiàn)。而當RD（或WR）有效時，在P總線0據(jù)端輸入要存儲的信息，數(shù)據(jù)引腳處于數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸入D狀態(tài)。編程時PGMIN讀編程檢驗編程禁止讀編程檢驗編程禁止讀編程檢驗編程禁止讀編程檢驗編程禁止讀編程檢驗編程禁止VVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVV任意VVVV任意VV任意V任意VV任意V任意VVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVV任意VVV任意VV任意任意DDINDDDINDDDINDDVVDINDVV任意任意DDIND表表3-374LS373真值表DHLXHHLELLLHLL——低電平X——不穩(wěn)定0001操作方式2操作方式2任意任意任意任意任意任意V中中V任意VV任意VVVV讀VVDVVVV寫VVVVDIN輸出禁止VVVV輸出禁止VVVV需要擴展多個外圍芯片，因而需要把外部地址空間分配(1)程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器獨立編址。2常用于規(guī)模較小的系統(tǒng)，即擴展的芯片不是太多譯碼器，可節(jié)省硬件，減少成本。缺點是可尋址對于容量較大的系統(tǒng)，擴展的外圍芯片較多，芯片線時，就需要用這種全地址譯碼的方法。它將低位位地址進行譯碼，譯碼器輸出的地址選擇線用作片G111111111G2A0G0其它狀態(tài)A0010101Y7111111101Y6111111011Y5111110111Y111101111Y3111011111Y2110111111Y1101111111Y0011111111TIMERINTIMEROUTIO/M含義地址、數(shù)據(jù)線定時輸入定時輸出IO/RAM口選擇ALEVV含義存讀寫復位地I/O口AA3AA6×××××AA3AA6××××××A5××××××AA4××××××20命令狀態(tài)寄存器（命令/狀態(tài)口）×××××狀態(tài)寄存器和命令寄存器公用一個地址，命令時器引腳TIMEIN和TIMEOUT。TIMEIN為定時之間。計數(shù)器的起動和停止有命令寄存器的最器。如果加到各段陽極的代碼不同，則顯示器將會gfede段選碼000111111100000110201011011301001111401100110501101101601111101700000111801111111901101111A01110111b01111100c00111001d01011110E01111001F01110001P011100111100100000000000通常顯示器采用動態(tài)顯示，就是一位一位地輪每一位來說，每隔一段時間亮一次，顯示器的亮度和間隔時間的比例有關。調整電流和時間參數(shù)，可顯示器的掃描過程。計算機以人眼不能分辨的速度鍵盤是由若干個按鍵作成的開關矩陣，它是最簡單在此經(jīng)濟型數(shù)控機床中，采用步進電機