畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-CA6140普通車(chē)床微機(jī)數(shù)控改裝設(shè)計(jì)(含全套CAD圖紙)

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優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763摘 要物競(jìng)天擇，適者生存。一些不適應(yīng)社會(huì)發(fā)展在機(jī)床必將被淘汰，所以實(shí)施機(jī)床的數(shù)控化改造是機(jī)械行業(yè)在必然趨勢(shì)。通過(guò)搜集資料、實(shí)踐研究等方法對(duì)機(jī)床就行改造即是用較少的成本去創(chuàng)造更高的價(jià)值。而這也將極大的推動(dòng)中國(guó)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。 經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐證明普通機(jī)床數(shù)控化改造具有一定經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和穩(wěn)定性。所以很多企業(yè)紛紛將現(xiàn)有機(jī)床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，這種做法具有投資少、見(jiàn)效快的特點(diǎn)。事實(shí)證明：機(jī)床的數(shù)控化改造可以為企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。目前機(jī)床數(shù)控化改造的市場(chǎng)在我國(guó)還有很大的發(fā)展空間，現(xiàn)在我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到 3％。用普通機(jī)床加工出來(lái)的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長(zhǎng)，從而在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展，所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。本文以車(chē)床的數(shù)控改造為例，介紹了機(jī)床數(shù)控改造的方法，包括其結(jié)構(gòu)的改造設(shè)計(jì)，性能與精度的選擇以及最后改造方案的確定。關(guān)鍵字：CA6140 機(jī)床、數(shù)控化、改造、設(shè)計(jì)優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763AbstractNatural selection, survival of the fittest. Have to adapt to social development will be eliminated in the machine, so the implementation of the transformation of CNC machine tools in machinery industry is an inevitable trend. By gathering information, practical research methods such as the transformation of the machine that is on the line with less cost to create higher value. And this will greatly promote the development of China's machinery industry. After a lot of practice proved ordinary CNC transformation with a certain economy, practicality and stability. So many companies have transformed into an existing machine Economical CNC machine tools, this approach has less investment, quick features. Facts have proved that: NC transformation tools can bring considerable economic benefits for the enterprise. Currently CNC transformation of the market in our country there is still much room for development, is now China's machine tool CNC rate of less than 3%. Out of the ordinary machining widespread poor quality products, less variety, low-grade, high-cost, long delivery period, so uncompetitive in the international and domestic markets, directly affect a company's products, markets, effectiveness, impact business survival and development, it is necessary to greatly improve the rate of CNC machine tools. In this paper, CNC lathe transformation for example, describes a method of CNC transformation, including identification of the transformation of the design of its structure, the performance and accuracy of selection and the final transformation of the program. Keywords: CA6140 machine tools, numerical control, transformation, design優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763目 錄摘 要 ................................................................................................................................................IABSTRACT ..................................................................................................................................II第一章 緒論 ...................................................................................................................................11.1 數(shù)控改造的背景 ....................................................................................................................11.2 數(shù)控改造的意義 ...................................................................................................................11.3 設(shè)計(jì)要求 ................................................................................................................................21.3.1 給定參數(shù) .........................................................................................................................21.3.2 設(shè)計(jì)要求 .........................................................................................................................2第二章 改造的總體構(gòu)思與技術(shù)方案 ...........................................................................................42.1 CA6140 普通車(chē)床的組成 .....................................................................................................42.2 總體改造方案 ........................................................................................................................52.2.1 機(jī)械部分改造 .................................................................................................................62.2.2 數(shù)控部分的改造 .............................................................................................................7第三章 機(jī)械部分改造設(shè)計(jì) ...........................................................................................................83.1 滾珠絲杠螺母副的型號(hào)選擇與校核 ....................................................................................83.1.1 縱向滾珠絲杠螺母副的型號(hào)選擇與校核 .....................................................................83.1.2 橫向滾珠絲杠螺母副的型號(hào)選擇與校核 ...................................................................133.2 齒輪有關(guān)計(jì)算與校核 ..........................................................................................................153.2.1 有關(guān)齒輪計(jì)算 ...............................................................................................................153.2.2 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 ...............................................................................................................153.2.3 所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算 .......................................................................................................163.3 步進(jìn)電機(jī)選擇與計(jì)算 ..........................................................................................................173.3.1 步進(jìn)電機(jī)選用的基本原則 ...........................................................................................173.3.2 縱向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定 ...................................................................................183.3.3 橫向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定 ...................................................................................18第四章 單片機(jī)數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) .....................................................................................................204.1 微機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) ..............................................................................................204.1.1 控制系統(tǒng)的功能要求 ...................................................................................................204.1.2 硬件電路的組成 ...........................................................................................................204.2 單板機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .....................................................................................................214.2.1 硬件配置 ......................................................................................................................214.2.2 存貯器空間分配 ..........................................................................................................214.2.3 I/O 口地址分配 .............................................................................................................214.2.4.光電隔離電路 ...............................................................................................................224.3 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) ..........................................................................................................22優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397634.3.1 程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 ......................................................................................................224.3.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 .......................................................................................................234.3.3 并行 I/O 接口電路的擴(kuò)展 ............................................................................................244.4 譯碼電路設(shè)計(jì) ......................................................................................................................264.5 其他輔助電路設(shè)計(jì) ..............................................................................................................264.5.1 復(fù)位電路 .......................................................................................................................264.5.2 越界報(bào)警電路 ...............................................................................................................274.5.3 掉電保護(hù)電路 ...............................................................................................................27第五章 軟件設(shè)計(jì)部分 .................................................................................................................285.1 控制系統(tǒng)的監(jiān)控管理程序 ..................................................................................................285.2 控制 LED 顯示子程序 ........................................................................................................285.3 管理鍵盤(pán)子程序 ..................................................................................................................305.4 直線插補(bǔ)子程序 ..................................................................................................................31第六章 總體結(jié)論 .........................................................................................................................34參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................................35致謝 ...............................................................................................................................................36優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763第一章 緒論1.1數(shù)控改造的背景數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比,增加了功能,提高了性能,簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu).較好地解決形狀復(fù)雜、精密、小批量及形狀多變零件的加工問(wèn)題。能獲得穩(wěn)定的加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但是數(shù)控的應(yīng)用也受到其他條件限制：（1）數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴，一次性投資巨大，中小企業(yè)常是心有力而力不足；（2）目前，各企業(yè)都有大量的普通機(jī)床，完全用數(shù)控機(jī)床替換根本不可能，而且替代下的機(jī)床閑置起來(lái)又會(huì)造成浪費(fèi)；（3）在國(guó)內(nèi)，訂購(gòu)新數(shù)控機(jī)床的交貨周期一般較長(zhǎng)，往往不能滿足生產(chǎn)急需；（4）通用數(shù)控機(jī)床對(duì)某一類(lèi)具體生產(chǎn)項(xiàng)目有多余功能。要較好的解決上述問(wèn)題，應(yīng)走通用機(jī)床數(shù)控改造之路。普通機(jī)床的改造就是在普通機(jī)床上增加微機(jī)數(shù)控裝置，使其具有一定的自動(dòng)化能力，以實(shí)現(xiàn)額定的加工工藝目標(biāo)。機(jī)床數(shù)控化改造的優(yōu)點(diǎn)：（1）改造閑置設(shè)備，能發(fā)揮機(jī)床原有的功能和改造后的新增功能，提高了機(jī)床的使用價(jià)值，可以提高固定資產(chǎn)的使用效率；（2）適應(yīng)多品種、小批量零件生產(chǎn)；（3）自動(dòng)化程度提高、專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)、加工精度高、生產(chǎn)效率高；（4）降低對(duì)工人的操作水平的要求；（5）數(shù)控改造費(fèi)用低、經(jīng)濟(jì)性好；（6）數(shù)控改造的周期短，可滿足生產(chǎn)急需。目前機(jī)床數(shù)控化改造的市場(chǎng)在我國(guó)還有很大的發(fā)展空間，現(xiàn)在我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到 3％。用普通機(jī)床加工出來(lái)的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長(zhǎng)，從而在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展，所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。普通車(chē)床（如 C616，C618，CA6140）等是金屬切削加工最常用的一類(lèi)機(jī)床。普通機(jī)床刀架的縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)掛輪傳遞而來(lái)，通過(guò)進(jìn)給箱變速后，由光杠或絲杠帶動(dòng)溜板箱、縱溜箱、橫溜板移動(dòng)。進(jìn)給參數(shù)要靠手工預(yù)先調(diào)整好，改變參數(shù)時(shí)要停車(chē)進(jìn)行操作。刀架的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)不能聯(lián)動(dòng)，切削次序也由人工控制。對(duì)普通車(chē)床進(jìn)行數(shù)控化改造，主要是將縱向和橫向進(jìn)給系統(tǒng)改為用微機(jī)控制的、能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給伺服系統(tǒng)；刀架改造成為能自動(dòng)換刀的回轉(zhuǎn)刀架。這樣，利用數(shù)控裝置，車(chē)床就可以按預(yù)先輸入的加工指令進(jìn)行切削加工。由于加工過(guò)程中的切削參數(shù)，切削次序和刀具都會(huì)按程序自動(dòng)調(diào)節(jié)和更換，再加上縱向和橫向進(jìn)給聯(lián)動(dòng)的功能，數(shù)控改裝后的車(chē)床就可以加工出各種形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)零件，并能實(shí)現(xiàn)多工序自動(dòng)車(chē)削，從而提高了生產(chǎn)效率和加工精度，也能適應(yīng)小批量多品種復(fù)雜零件的加工。1.2 數(shù)控改造的意義（1）節(jié)約成本，與購(gòu)置新機(jī)床相比，數(shù)控化改造可以節(jié)省 60%到 80%的費(fèi)用（2）性能更穩(wěn)定，所利用的床身立柱都是重而堅(jiān)固的鑄件，改造后機(jī)床性能質(zhì)量好可以做新設(shè)備使用多年優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763（3）更好的體現(xiàn)用戶的愿望，新機(jī)床有些用戶不需要的功能，造成價(jià)值的浪費(fèi)，數(shù)控化改造可以依照用戶的需求改造（4）生產(chǎn)效率更高，（5）更有利于維修和使用，購(gòu)置新設(shè)備需要一個(gè)了解其性能的過(guò)程，改造后操作者對(duì)機(jī)床的特性早已清楚，在使用和維護(hù)方面培訓(xùn)時(shí)間段，見(jiàn)效快。1.3設(shè)計(jì)要求將 CA6140 普通車(chē)床改造成用 AT89S51 單片機(jī)控制的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床。要求該車(chē)床在縱向和橫向具有直線和圓弧插補(bǔ)功能。系統(tǒng)分辨率縱向：0.01mm/plus，橫向：0.005mm/plus。1.3.1給定參數(shù)最大加工直徑：在床面上 400mm在床鞍上 210mm工作行程：縱向 1000mm橫向 500mm導(dǎo)軌類(lèi)型：縱向： 綜合性導(dǎo)軌橫向 燕尾型導(dǎo)軌主軸轉(zhuǎn)速范圍：正轉(zhuǎn)（24 級(jí)） 10~1400rpm反轉(zhuǎn)（12 級(jí)） 14~1580rpm溜板及刀架重力：縱向 800N橫向 600N刀架快移速度：縱向 2.4m/min橫向 1.2m/min最大切削進(jìn)給速度：縱向 0.6m/min橫向 0.3m/min主電機(jī)功率： 7.5kW/1450rpm啟動(dòng)加速時(shí)間： 30ms機(jī)床定位精度： ±0.015mm1.3.2設(shè)計(jì)要求優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763（1）改裝后數(shù)控車(chē)床應(yīng)具有的性能：數(shù)控代碼制： ISO脈沖分配方式： 逐點(diǎn)比較法輸入方式： 增量值、絕對(duì)值通用同時(shí)控制坐標(biāo)軸數(shù)： 2 坐標(biāo)軸（縱向 Z，橫向 X）脈沖當(dāng)量值：縱向 0.01mm/脈沖橫向 0.005mm/脈沖刀具補(bǔ)償量： 0~99.99mm進(jìn)給傳動(dòng)鏈間隙補(bǔ)償量：縱向 0.15mm橫向 0.075mm自動(dòng)升降速性能： 有（2）改裝后數(shù)控車(chē)床的工藝范圍：具有快速定位，直線插補(bǔ)，順、逆圓插補(bǔ)。采用步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制（4）對(duì)微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的要求：微機(jī)控制系統(tǒng)要有可靠性好、功能強(qiáng)、速度快、抗干擾能力強(qiáng)，可在線編程、具有很高的性能價(jià)格比等特點(diǎn)。單片機(jī)型號(hào) AT89S51-24PUSRAM 型號(hào)：IDT7164S35P（8k×8 ）型號(hào)：AT28C256-15PI（32k×8）PROME2采用全譯碼方式譯碼步進(jìn)電機(jī)采用硬件環(huán)行分配，功放電路采用高低壓功放控制系統(tǒng)的加工程序和控制命令可通過(guò)鍵盤(pán)操作實(shí)現(xiàn)采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)及機(jī)床的狀態(tài)等信息具有 ISP（在線編程）功能優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763第二章 改造的總體構(gòu)思與技術(shù)方案2.1 CA6140普通車(chē)床的組成CA6140 普通車(chē)床的主要組成部件由圖 1 所示。圖 2.1 CA6140 車(chē)床外形圖1—主軸箱 2—刀架 3—尾座 4—床身 5—右床腿6—溜板箱 7—左床腿 8—進(jìn)給箱1．主軸箱 主軸箱 1 是一部件，由箱體、主軸、傳動(dòng)軸、軸上傳動(dòng)件、變速操縱機(jī)構(gòu)、潤(rùn)滑密封件等組成。主軸通過(guò)前端的卡盤(pán)或者花盤(pán)帶動(dòng)工件完成旋轉(zhuǎn)作主運(yùn)動(dòng)，也可以安裝前尖頂通過(guò)撥盤(pán)帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。2．刀架 四方刀架裝在小滑板上，而小滑板裝在中滑板上，縱滑板可沿床身導(dǎo)軌縱向移動(dòng)，從而帶動(dòng)刀具縱向移動(dòng)，用來(lái)車(chē)外圓、鏜內(nèi)孔等。而中滑板相對(duì)于縱滑板作橫向移動(dòng)，用來(lái)帶動(dòng)刀具加工端面、切斷、切槽等。小滑板可相對(duì)中滑板改變角度后帶動(dòng)刀具斜進(jìn)給，用來(lái)車(chē)削內(nèi)外短錐面。3、尾座 尾座 3 可沿其導(dǎo)軌縱向調(diào)整位置，其上可安裝頂尖支撐長(zhǎng)工件的后段以加工長(zhǎng)圓柱體，也可以安裝孔加工刀具加工孔。尾座可橫向作少量的調(diào)整，用于加工小錐度的外錐面。4、進(jìn)給箱 進(jìn)給箱 8 內(nèi)裝有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)及操作裝置，通過(guò)改變進(jìn)給量的大小，可改變所加工螺紋的種類(lèi)及導(dǎo)程。 5、床身及床腿 床身 4 是機(jī)床的支承件，它安裝在左床腿 7 和右床腿 5 上并支承在地基上。床身上安裝著機(jī)床的各部件，并保證它們之間具有要求的相互準(zhǔn)確位置。床身上面有縱向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和尾座縱向調(diào)整移動(dòng)的導(dǎo)軌。6、溜板箱 溜板箱 6 與縱向滑板（床鞍）相連，溜板箱內(nèi)裝有縱、橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給的優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763傳動(dòng)換向機(jī)構(gòu)和快速進(jìn)給機(jī)構(gòu)等。2.2總體改造方案總體方案設(shè)計(jì)應(yīng)考慮機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的類(lèi)型，計(jì)算機(jī)的選擇，以及傳動(dòng)方式和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇等。（1）普通車(chē)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(chē)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(jiǎn)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(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。（3）根據(jù)普通車(chē)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，MCS—51 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 MCS—51 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(chǔ)器，擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、I/O 接口電路；包括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤(pán)，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(dòng)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(dòng)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(dòng)鏈，它們由步進(jìn)電機(jī)、齒輪副、絲杠螺母副組成，其傳動(dòng)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(dòng)精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小、傳動(dòng)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(dòng)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。（9） 原機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)布局基本不變，盡量減少改動(dòng)量 ，以降低成本縮短改造周期。（10）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，保正安裝、調(diào)試、拆卸方便，需經(jīng)常調(diào)整的部位調(diào)整應(yīng)方便。總體方案設(shè)計(jì)圖如 2.2 圖所示優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763圖 2.2 總體方案設(shè)計(jì)圖圖 2.3 進(jìn)給伺服系統(tǒng)總體方案框圖2.2.1機(jī)械部分改造（1）主傳動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給系統(tǒng)的改造CA6140 型普通車(chē)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給系統(tǒng)都由主軸電機(jī)控制，而改造后的車(chē)床則把主傳動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分離開(kāi)。分別由各自的步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制，但是為保證車(chē)床在車(chē)螺紋時(shí)主傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間的聯(lián)系，所以在拆掉進(jìn)給系統(tǒng)的同時(shí)，必須在主軸上安裝一個(gè)脈沖發(fā)生器，來(lái)實(shí)現(xiàn)主軸傳動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間的聯(lián)系。同時(shí)，為了提高機(jī)床的精度和效率，用滾珠絲杠來(lái)代替原機(jī)床的光杠，并且采用單獨(dú)的步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制。這樣不僅提高了機(jī)床的性能和精度，還提高了機(jī)床的使用性能。1. 機(jī)械部分的改造首先拆去進(jìn)給箱、溜板箱；還要對(duì)車(chē)床的床鞍進(jìn)行部分的改造，拆去縱向小拖板、 橫向拖板，將絲杠換成滾珠絲杠，并且由一端驅(qū)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制。2. 刀架的改造CA6140 普通車(chē)床的刀架不能滿足數(shù)改后的車(chē)床的性能和精度的要求。所以，必須要換成數(shù)控自動(dòng)刀架。優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763（2）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(dòng)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不是唯一的。以下是其中的一種方案：掛輪架系統(tǒng)：全部拆除，在原掛輪主動(dòng)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(chē)床尾座端原來(lái)裝軸承座的部分。溜板箱部分：全部拆除，在原來(lái)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)與齒輪減速箱總成安裝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(dòng)回轉(zhuǎn)四方刀架總成。2.2.2數(shù)控部分的改造為降低改造成本，決定采用開(kāi)環(huán)控制方式對(duì) X 軸和 Z 軸進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行改造。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低，調(diào)試、維護(hù)方便，一般用于精度不高的經(jīng)濟(jì)型機(jī)床。本次改造的機(jī)床主要用于粗加工。CA6140 車(chē)床的數(shù)控化改造(2)2007-05-14 13：364?2　接口箱內(nèi)減速齒輪的齒數(shù)比該車(chē)床要求的控制精度為： Z 向 0?005mm， X 向?yàn)?0?0025mm，即當(dāng)執(zhí)行一個(gè)脈沖指令時(shí)，工件的長(zhǎng)度和直徑均變化 0?005mm。BYG550C-2 型步進(jìn)電機(jī)的步距角為 0?36°，每周步距數(shù)為 360/0?36=1000(步/周)， X 向絲杠螺距為 4mm，脈沖當(dāng)量為 0?0025mm，Z向絲杠螺距為 6mm，脈沖當(dāng)量 0?005mm。按公式主動(dòng)輪齒數(shù)從動(dòng)輪齒數(shù)=步/周× 脈沖當(dāng)量絲杠螺距則 X 向：Z 主/Z 從=1000×2?5/4000=5/8Z 向：Z主/Z 從 =1000×5/6000=5/6優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763第三章 機(jī)械部分改造設(shè)計(jì)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(dòng)計(jì)算、步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型等。計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖所示：圖 3.1 縱向進(jìn)給圖 3.2 進(jìn)給系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖脈沖當(dāng)量是指一個(gè)進(jìn)給脈沖使機(jī)床執(zhí)行部件產(chǎn)生的進(jìn)給量,它是衡量數(shù)控機(jī)床加工精度的一個(gè)基本參數(shù)。因此,脈沖當(dāng)量應(yīng)根據(jù)機(jī)床精度的要求來(lái)確定。對(duì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，常采用的脈沖當(dāng)量為 0.01mm/step 和 0.005mm/step,在 CA6140 的技術(shù)參數(shù)中，要求縱向脈沖當(dāng)量 為 0.01mm/step。橫向脈沖當(dāng)量為 =0.005mm/step。pf pf3.1滾珠絲杠螺母副的型號(hào)選擇與校核3.1.1縱向滾珠絲杠螺母副的型號(hào)選擇與校核優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763（1）滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠副是在絲杠和螺母間以鋼球?yàn)闈L動(dòng)體的螺旋傳動(dòng)元件。滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)原理示意圖如圖所示，它可將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，或者將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此，滾珠絲杠副既是傳動(dòng)元件，也是直線運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的元件。滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)原理圖組成：主要由絲桿、螺母、滾珠和滾道（回珠器） 、螺母座等組成。工作原理：在絲桿和螺母上加工有弧行螺旋槽，當(dāng)它們套裝在一起時(shí)便形成螺旋滾道，并在滾道內(nèi)裝滿滾珠。而滾珠則沿滾道滾動(dòng)，并經(jīng)回珠管作周而復(fù)始的循環(huán)運(yùn)動(dòng)?；刂楣軆啥诉€起擋珠的作用，以防滾珠沿滾道掉出。特點(diǎn)：①傳動(dòng)效率高：機(jī)械效率可高達(dá) 92%~98%。 ②摩擦力?。褐饕怯脻L珠的滾動(dòng)代替了普通絲桿螺母副的滑動(dòng)。 ③軸向間隙可消除：也是由于滾珠的作用，提高了系統(tǒng)的剛性。經(jīng)預(yù)緊后可消除間隙。 ④使用壽命長(zhǎng)、制造成本高：主要采用優(yōu)質(zhì)合金材料，表面經(jīng)熱處理后獲得高的硬度。1）最大工作荷載計(jì)算滾珠絲杠的工作載荷 （N）是指滾珠絲杠副的在驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)時(shí)滾珠絲杠所承受的mF軸向力，也叫做進(jìn)給牽引力。它包括滾珠絲杠的走到抗力及與移動(dòng)體重力和作用在導(dǎo)軌上的其他切削分力相關(guān)的摩擦力。由于原普通 CA6140 車(chē)床的縱向?qū)к壥侨切螌?dǎo)軌，則用公式 2-1 計(jì)算工作載荷的大小。（3-1 ） ()mvFKLfG???①車(chē)削抗力分析車(chē)削外圓時(shí)的切削抗力有 ﹑ ﹑ ，主切削力 與主切削速度方向一致xyFzzF垂直向下，是計(jì)算機(jī)床主軸電機(jī)切削功率的主要依據(jù)。切深抗力 與縱向進(jìn)給垂直，y影響加工精度或已加工表面質(zhì)量。進(jìn)給抗力 與進(jìn)給方向平行且相反指向，設(shè)計(jì)或校核x進(jìn)給系統(tǒng)是要用它。優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763切削時(shí)總切削力的分解縱切外圓時(shí)，車(chē)床的主切削力 可以用下式計(jì)算：zF（3-2） zzzxFynpCafVK?=5360(N)由《金屬切削原理》知：=1:0.25:0.4 （3-3） :zxyF得 =1340(N)xF=2144(N)y因?yàn)檐?chē)刀裝夾在拖板上的刀架內(nèi)，車(chē)刀受到的車(chē)削抗力將傳遞到進(jìn)給拖板和導(dǎo)軌上，車(chē)削作業(yè)時(shí)作用在進(jìn)給托板的載荷 ﹑ 和 與車(chē)刀所受到的車(chē)削抗力有對(duì)應(yīng)關(guān)系。1Fvc因此，作用在進(jìn)給托板上的載荷可以按下式求出：托板上的進(jìn)給方向載荷 = =1340(N)1x托板上的垂直方向載荷 = =5360(N)vFz托板上的橫向載荷 = =2144(N) cy因此，最大工作載荷 ()mvKLfG???=1.15×1340+0.04×(5360+90×9.8)=1790.68(N) 對(duì)于三角形導(dǎo)軌 K=1.15, =0.03～0.05,選 =0.04(因?yàn)槭琴N塑導(dǎo)軌)，G 是f?f?優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763縱向﹑橫向溜板箱和刀架的重量，選縱向﹑橫向溜板箱的重量為 75kg,刀架重量為15kg.②最大動(dòng)載荷 C 的計(jì)算滾珠絲杠應(yīng)根據(jù)額定動(dòng)載荷 Ca 選用，可用式 3-4 計(jì)算： （3-4） 3mLfF?L 為工作壽命，單位為 10r，L=60nt／10;n 為絲杠轉(zhuǎn)速（ r／min）,n=1000v ／L0;v 為 最大切削力條件下的進(jìn)給速度（m／min）,可取最高進(jìn)給速度的 1/2～1/3;L0 為絲杠的基本導(dǎo)程，查資料得 L0=12mm; 為運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)，因?yàn)榇藭r(shí)有沖擊振動(dòng)，所以取 =1.5.mf mfV 縱向=1.59mm/r×1400r/min=2226mm/minn 縱向=v 縱向 ×1/2/L0=2226×1/2/12=92.75r/min ∴ L=60nt/106=60×92.75×15000/106=83.5則 = ×1.5×1790.68=11740（N）3mCLfF?38.5初選滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格，相應(yīng)的額定動(dòng)載荷 Ca 不得小于最大載荷 C;因此有Ca＞C=11740N另外例如滾珠絲杠副有可能在靜態(tài)或低速運(yùn)轉(zhuǎn)下工作并受載，那么還需考慮其另一種失效形式-滾珠接觸面上的塑性變形。即要考慮滾珠絲杠的額定靜載荷 是否充分地超oaC過(guò)了滾珠絲杠的工作載荷 Fm,一般使 =2～3.oamCF初選滾珠絲杠為：外循環(huán)，因?yàn)閮?nèi)循環(huán)較外循環(huán)絲杠貴，并且較難安裝。考慮到簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)改裝，所以采用外循環(huán)。因此初選滾珠絲杠的型號(hào)為型 CD63×8-3.5-E 型，主要參數(shù)為=4.763mm, =8mm, =63mm, =2o19 ’，圈數(shù)×列數(shù) 3.5×1 wD0Lmd?③縱向滾珠絲杠的校核 1）傳動(dòng)效率計(jì)算 滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為 ?92% （3-5）tantan219()t(10)oo??????????2）剛度驗(yàn)算滾珠絲杠副的軸向變形將引起導(dǎo)程發(fā)生變化，從而影響其定位精度和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，滾珠絲杠副的軸向變形包括絲杠的拉壓變形，絲杠和螺母之間滾道的接觸變形，絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起的縱向變形以及螺母座的變形和滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形。優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763絲杠的拉壓變形量 1?（3-6）1mFlEA??=±1790.68×2280/20.6×10×π×(31.5)2=0.0064mm2 滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 2?采用有預(yù)緊的方式，因此用公式=0.0013× （3-7）2?23mwyjFDZ?=0.0028mm在這里 =1/3 =1/3×1790.68=597Nyjm3.14×63/4.763=41.53wdZD??41.53×3.5×1=145.36 ?絲杠的總變形量 = + =0.0064+0.0028=0.0092mm3V 時(shí)，存儲(chǔ)器就能可靠的保持信息。優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763第五章 軟件設(shè)計(jì)部分5.1控制系統(tǒng)的監(jiān)控管理程序系統(tǒng)設(shè)有 7 檔功能可以相互切換，分別是“編輯” 、 “空刀” 、 “自動(dòng)” 、 “手動(dòng) 1” 、 “手動(dòng)2” 、 “手動(dòng) 3”和“ 回零” 。選中某一功能時(shí)，對(duì)應(yīng)的指示燈點(diǎn)亮，進(jìn)入相應(yīng)的功能處理?？刂葡到y(tǒng)的監(jiān)控管理程序流程見(jiàn)圖（3） 。圖（3）5.2控制 LED顯示子程序設(shè)顯示緩沖區(qū)的首地址為 6BH，系統(tǒng)在指定的工作狀態(tài)下，需要顯示的字符段碼的編碼，事先存儲(chǔ)在 CPU 內(nèi)部的 RAM 的 6BH~73H 這 9 個(gè)字節(jié)中。已知8279 的控制口地址為 5FFFH，數(shù)據(jù)口地址為 5FFEH，則顯示程序如下：DIR: MOV DPTR，#5FFFH ；8279 的控制口地址MOV A，#90H ；寫(xiě) 8279 顯示 RAM 的命令MOVX @DPTR，A ；從顯示 RAM 的 00H 地址開(kāi)始寫(xiě)，每寫(xiě)一次，顯示 RAM 的地址自動(dòng)加 1MOV R0，#6BH ；顯示緩沖區(qū)的首地址為 6BHMOV R7，#09H ；顯示緩沖區(qū)的長(zhǎng)度為 9 個(gè)字節(jié)MOV DPTR，#5FFFH ；8279 的數(shù)據(jù)口地址DIR0: MOV A，@R0 ；從 CPU 的 RAM 中讀取顯示段碼的編碼ADD A，#05H ；PC 與 DTAB 表格之間的偏系統(tǒng)上電復(fù)位CPU、8255、8279 等初始化工作狀態(tài)選擇編輯？編輯處理回零？回零處理N自動(dòng)？自動(dòng)處理N手動(dòng)？手動(dòng)處理N空刀？空刀處理N N優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763移量MOVC A，@A+PC ；查表，取出顯示段碼MOVX @DPTR，A ；送到 8279 顯示 RAM 中指定的字節(jié)INC R0 ； 寫(xiě) 8279 的下一個(gè)顯示 RAM DJNZ R7，DIR0 ；循環(huán) 9 次，完成 9 位顯示RET段碼 字符 編碼DTAB: DB 6FH ；F 00-01DB 0DAH DB 0BEH ；X 02-03DB 0E7HDB 0A3H ；Z 04-05DB 0CBHDB 0D1H ；U 06-07DB 0D3H DB 0DCH ；W 08-09DB 0CEHDB 0DFH ；- 0ADB 21H ；0 0BDB 7BH ；1 0CDB 91H ；2 0DDB 19H ；3 0EDB 4BH ；4 0FDB 0DH ；5 10DB 05H ；6 11DB 69H ；7 12DB 01H ；8 13DB 09H ；9 14DB 20H ；0. 15DB 7AH ；1. 16DB 90H ；2. 17DB 18H ；3. 18DB 4AH ；4. 19DB 0CH ；5. 1ADB 04H ；6. 1B優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763DB 68H ；7. 1CDB 00H ；8. 1DDB 08H ；9. 1E…… ；根據(jù)系統(tǒng)需要編制字庫(kù)當(dāng)需要顯示一組字符時(shí)，首先給顯示緩沖區(qū)的 6BH~73H 這 9 個(gè)字節(jié)賦值，然后調(diào)用DIR 子程序即可。例如，要顯示“X-1234.56” ，程序如下：MOV 6BH，#02H ；“X”的一半MOV 6CH，#03H ；“X”的另一半MOV 6DH，#0AH ；-MOV 6E，#0CH ；1MOV 6FH，#0DH ；2MOV 70H，#0EH ；3MOV 71H，#19H ；4.MOV 72H，#10H ；5MOV 73H，#11H ；6CALL DIR ；向 827