經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+PDF圖】
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廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院數(shù)控機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書一、數(shù)控機(jī)床課程設(shè)計(jì)的目的 數(shù)控機(jī)床課程設(shè)計(jì)是機(jī)電專業(yè)教學(xué)活動(dòng)的一個(gè)重要的實(shí)踐性環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生所學(xué)數(shù)控機(jī)床課程和其它有關(guān)課程知識(shí)和技能的一次綜合性練習(xí),旨在使之鞏固、充實(shí)、系統(tǒng)化,并得到進(jìn)一步擴(kuò)展。課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、解決生產(chǎn)實(shí)際問題的機(jī)會(huì)。通過對(duì)數(shù)控銑床典型部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件編程的具體問題的解決,使學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)原理、設(shè)計(jì)方法以及用編程方法處理實(shí)際問題的一般步驟和具體技巧得到訓(xùn)練,提高運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)分析問題和解決問題的能力。二、數(shù)控機(jī)床課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容與要求每個(gè)學(xué)生應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi),獨(dú)立完成所選題目,對(duì)于做機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的學(xué)生,要求用計(jì)算機(jī)繪圖方式繪制有關(guān)的總裝圖(A0或A1圖紙一張)和適量零件圖。設(shè)計(jì)說(shuō)明書5000字以上。要求裝配圖充分表明整機(jī)或部件的工作原理及結(jié)構(gòu),裝配關(guān)系明確,圖面整潔,布局合理,線條粗細(xì)均勻,圓弧連接光滑,尺寸標(biāo)注規(guī)范,文字注釋必須使用工整字體書寫,符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)選擇編程題目的學(xué)生,要求用編寫計(jì)算機(jī)軟件的方法解決數(shù)控過程為的一個(gè)問題??梢匀芜x用本人熟悉的一種編程語(yǔ)言,要求清楚地分析問題、提出算法、列出流程圖,最后用程序驗(yàn)證,并且提交程序說(shuō)明書,。三、課程設(shè)計(jì)的步驟 課程設(shè)計(jì)的步驟大致包括: 調(diào)查研究,收集資料,查閱文獻(xiàn);論證及確定設(shè)計(jì)方案,進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì),編寫程序和編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 四、設(shè)計(jì)說(shuō)明書的編寫 課程設(shè)計(jì)過程中參考和閱讀各種文獻(xiàn)資料是重要的。因此設(shè)計(jì)說(shuō)明書中要求有一定篇幅的文獻(xiàn)綜述。設(shè)計(jì)說(shuō)明書是圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的理論根據(jù),是記錄軟件設(shè)計(jì)思想和方法的重要工作,又是設(shè)計(jì)計(jì)算的整理和總結(jié)。因此是審核設(shè)計(jì)是否合理的技術(shù)文件之一。 設(shè)計(jì)說(shuō)明書要求計(jì)算正確,論述清楚、文字簡(jiǎn)潔通順、語(yǔ)言流暢、無(wú)錯(cuò)別字、書寫工整,要求獨(dú)立完成。對(duì)計(jì)算內(nèi)容只須寫出計(jì)算公式,再代入各文字符號(hào)相應(yīng)的數(shù)值 (運(yùn)算和簡(jiǎn)化過程不必寫出),寫出計(jì)算結(jié)果,并表明單位,寫出簡(jiǎn)短的結(jié)論。 說(shuō)明書中應(yīng)包括與文字和計(jì)算有關(guān)的必要簡(jiǎn)圖,作到圖文并茂。插圖及各種曲線圖表、框圖等均不得用徙手畫,必須按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或工程要求繪制,各種符號(hào)、名稱和計(jì)量單位均須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 說(shuō)明書中所引用的重要公式、數(shù)據(jù)或論點(diǎn),應(yīng)注明來(lái)源,或在右上角注出參考文獻(xiàn)的編號(hào)。 設(shè)計(jì)說(shuō)明書應(yīng)用藍(lán)黑或黑色鋼筆書寫,或用計(jì)算機(jī)打印,格式要求按下列次序:1、數(shù)控機(jī)床課程設(shè)計(jì)題目;2、目錄 (標(biāo)題、頁(yè)次);3、內(nèi)容提要(200字,必須用中英文各一份);4、引言;5、正文;6、參考文獻(xiàn);7、附錄; 正文內(nèi)容大致如下:1、數(shù)控系統(tǒng)總體方案的分析、原理闡述和框圖;2、機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程說(shuō)明;3、結(jié)構(gòu)和零件參數(shù)的選擇和計(jì)算;4、使用、運(yùn)行、保養(yǎng)、裝配維護(hù)的必要的技術(shù)說(shuō)明等;5、軟件設(shè)計(jì)方案、算法、程序流程圖。原程序列在附錄中。6、設(shè)計(jì)小結(jié) (對(duì)數(shù)控機(jī)床課程設(shè)計(jì)的體會(huì),設(shè)計(jì)方案優(yōu)缺點(diǎn)及改進(jìn)意見等)五、數(shù)控機(jī)床課程設(shè)計(jì)題目1、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)是承載工件并能實(shí)現(xiàn)XY兩軸聯(lián)動(dòng)的工作面。在數(shù)控系統(tǒng)的控制下,由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng),工作臺(tái)完成平面運(yùn)動(dòng),精確高效地完成平面內(nèi)各種復(fù)雜曲線的凸輪、樣板、模具等零件的自動(dòng)加工。(1) 基本參數(shù):A工作臺(tái)面積 480mm240mmB工作臺(tái)行程 X向 450mm,Y向280mmC工作臺(tái)最大進(jìn)給速度 1.2m/mmD定位精度 0.04mmE重復(fù)定位精度 0.04mmF最大承載重量 50KgG啟動(dòng)加速時(shí)間 25ms(2) 要求完成的主要內(nèi)容:A 數(shù)控系統(tǒng)的總體方案擬定B 進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算1)確定脈沖當(dāng)量;2)滾珠絲桿螺母副的計(jì)算和選型3)導(dǎo)軌的計(jì)算和選型4)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的傳動(dòng)計(jì)算5)步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型6)完成X-Y軸工作臺(tái)進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械裝配圖(3) 設(shè)計(jì)的順序可參考的路線:負(fù)載力的計(jì)算、最高運(yùn)行頻率的確定、選擇步進(jìn)電機(jī)、選擇滾珠絲桿副,確定齒輪減速比、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。2、數(shù)控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真對(duì)于給定的一段NC代碼,用VB或其他高級(jí)語(yǔ)言編寫程序解釋、插補(bǔ),在PC機(jī)上仿真數(shù)控裝置,進(jìn)行圖形描繪、坐標(biāo)值顯示、步進(jìn)電機(jī)控制模擬顯示及信號(hào)輸出、冷卻液和主軸開關(guān)量控制模擬顯示及信號(hào)輸出。具體要求如下:(1) NC代碼中包含的代碼類型有: G90 G54 G00 G01 G02 G03 M03 M05 M08 M09 M30例:下面給出一個(gè)具體的圖形示意圖,NC代碼及其加工軌跡圖:圖1 工件平面圖%O0000N106G0G90G54X10.Y20.M03M08N108Z50.N110Z10.N112G1Z-1.N114Y15.0N118G2X15.Y13.09J7.5N120X20.Y15.I-5.0J5.59N122G1Y20.0N126X10.N128G0Z50.N130M5M09N136M30% (2)、要求根據(jù)NC代碼屏幕模擬加工過程,圖形顯示位置,坐標(biāo)值顯示,輔助功能狀態(tài)顯示(冷卻液和主軸開關(guān)量控制模擬顯示)。(3)、PC機(jī)模擬加工過程中,要求有實(shí)時(shí)的驅(qū)動(dòng)三軸步進(jìn)電機(jī)的控制信號(hào)、控制冷卻液和主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的開關(guān)量輸出控制信號(hào)。假設(shè)信號(hào)從計(jì)算機(jī)并行打印口的數(shù)據(jù)信號(hào)線輸出,端口地址為0x378。并行口數(shù)據(jù)線分配如下(低電平有效): 圖2 加工仿真示意圖七、參考文獻(xiàn)1機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)第三分冊(cè)2 數(shù)字控制機(jī)床 廖效果 主編 華中理工大學(xué)出版社3 數(shù)控技術(shù) 廖效果 主編 湖北科學(xué)技術(shù)出版社4 數(shù)字控制機(jī)床 劉又午 編 機(jī)械工業(yè)出版社5 機(jī)床電氣控制 龔浦泉 主編 重慶大學(xué)出版社廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院數(shù)控機(jī)床課程設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)所在學(xué)院專 業(yè)班 級(jí)姓 名學(xué) 號(hào)指導(dǎo)老師 年 月 日摘 要數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床在當(dāng)今機(jī)械制造業(yè)中的重要地位和巨大效益,顯示了其在國(guó)家基礎(chǔ)工業(yè)現(xiàn)代化中的戰(zhàn)略性作用,并已成為傳統(tǒng)機(jī)械制造工業(yè)提升改造和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的重要手段和標(biāo)志。數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用,給機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品種類和檔次以及生產(chǎn)方式帶來(lái)了革命性的變化。數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代加工車間最重要的裝備。它的發(fā)展是信息技術(shù)(1T)與制造技術(shù)(MT)結(jié)合發(fā)展的結(jié)果?,F(xiàn)代的CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技術(shù),都是建立在數(shù)控技術(shù)之上的。掌握現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)知識(shí)是現(xiàn)代機(jī)電類專業(yè)學(xué)生必不可少的。本次設(shè)計(jì)內(nèi)容介紹了數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)、電機(jī)選型以及計(jì)算誤差的一般分析。并通過一定的實(shí)例詳細(xì)的介紹了數(shù)控車床改造的分析方法。關(guān)鍵詞:數(shù)控技術(shù) 數(shù)控改造 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 電氣控制Abstractnumerical control technology and the numerically-controlled machine tool in now in the machine-building industry the important position and the huge benefit, had demonstrated it in the key industry modernizations strategic function, and has become the traditional machine manufacture industry promotion to transform and to realize the automation, the flexibility, the integrated production important means and the sign. The numerical control technology and numerically-controlled machine tools widespread application, for machine-building industrys industrial structure, the product type and the scale as well as the production method has brought the revolutionary change. The numerically-controlled machine tool is the modern Processing workshop most important equipment. Its development is the information technology (1T) and the technique of manufacture (MT) union development result. Modern CAD/CAM, FMS, CIMS, the agile manufacture and the intelligence technique of manufacture, is the establishment above the numerical control technology. Masters the modern numerical control technical knowledge is the modern mechanical and electrical kind of college major is essential. This design content introduced the numerical control lathes characteristic, the electrical machinery shaping as well as counting errors general analysis. And through certain example detailed introduction the analysis method which numerical control lathe transformed. Keywords: the numerical control technology, numerical control transformation step-by-steps, the electric motor electric control.目 錄摘 要II目 錄IV第1章 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的分析、原理闡述和框圖11.1 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的分析11.1.1系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定11.1.2伺服系統(tǒng)的選擇11.1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的選擇11.1.4 X-Y工作臺(tái)的傳動(dòng)方式11.2 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的原理闡述21.3 數(shù)控系統(tǒng)總體方案框圖71.4 課題設(shè)計(jì)參數(shù)與要求7第2章 機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程說(shuō)明92.1確定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量92.2工作臺(tái)外形尺寸及重量初步估算92.3滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算、選擇102.4滾珠絲杠計(jì)算、選擇112.5齒輪計(jì)算、設(shè)計(jì)142.6步進(jìn)電機(jī)慣性負(fù)載的計(jì)算以及步進(jìn)電機(jī)的選用14第3章 結(jié)構(gòu)和零件參數(shù)的選擇和計(jì)算173.1滾珠絲杠副的支承形式173.2滾珠絲杠副的特點(diǎn)183.3導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)183.3.1導(dǎo)軌的功用183.3.2 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的選擇程序183.3.3 直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)支承系統(tǒng)負(fù)荷的計(jì)算193.3.4 導(dǎo)軌的選擇193.4 滾動(dòng)軸承的計(jì)算213.4.1 支撐方案的確定213.4.2 軸承型號(hào)選型及校核21第4章 使用、運(yùn)行、保養(yǎng)、裝配維護(hù)的必要的技術(shù)說(shuō)明等22第5章 系統(tǒng)控制軟件的設(shè)計(jì)245.1 軟件設(shè)計(jì)方案245.2 程序流程圖245.3 算法255.4匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)26第六章 設(shè)計(jì)小結(jié)27參考文獻(xiàn)28附錄:程序清單2933第1章 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的分析、原理闡述和框圖數(shù)控系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括:系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定,執(zhí)行機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)方案的確定,伺服電機(jī)類型及調(diào)速方案確定,計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的選擇。進(jìn)行方案的分析、比較和論證。1.1 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的分析1.1.1系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定該系統(tǒng)要求工作臺(tái)沿各坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)有精確的運(yùn)動(dòng)關(guān)系因此采用連續(xù)控制方式。1.1.2伺服系統(tǒng)的選擇開環(huán)伺服系統(tǒng)在負(fù)載不大時(shí)多采用功率步進(jìn)電機(jī)作為伺服電機(jī)。開環(huán)控制系統(tǒng)由于沒有檢測(cè)反饋部件,因而不能糾正系統(tǒng)的傳動(dòng)誤差。但開環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,調(diào)整維修容易,在速度和精度要求不太高的場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用??紤]到運(yùn)動(dòng)精度要求不高,為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu),降低成本,宜采用步進(jìn)電機(jī)作為開環(huán)伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。1.1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的選擇采用MCS-51系列中的8031單片機(jī)擴(kuò)展控制系統(tǒng)。MCS-51單片機(jī)的主要特點(diǎn)是集成度高,可靠性好,功能強(qiáng),速度快,性價(jià)比高??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)功率放大電路等組成。系統(tǒng)的工作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)和工作狀態(tài)等信息。1.1.4 X-Y工作臺(tái)的傳動(dòng)方式為保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性以及結(jié)構(gòu)的緊湊,采用滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副。為提高傳動(dòng)剛度和消除間隙,采用有預(yù)加載荷的結(jié)構(gòu)。由于工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)部件重量和工作載荷不大,故選用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副,從而減小工作臺(tái)的摩擦系數(shù),提高運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。考慮電機(jī)步距角和絲杠導(dǎo)程只能按標(biāo)準(zhǔn)選取,為達(dá)到分辨率的要求,以及考慮步進(jìn)電機(jī)負(fù)載匹配,采用齒輪減速傳動(dòng)。1.2 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的原理闡述數(shù)控機(jī)床一般由信息載體、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體等四部分組成。信息載體即穿孔紙帶、穿孔卡、磁帶和磁盤等,用于記錄程序編制的內(nèi)容,并通過光電紙帶閱讀機(jī)、磁帶機(jī)和磁盤驅(qū)動(dòng)器等讀入裝置輸送給數(shù)控裝置。數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心,也就是常說(shuō)的NC(普通數(shù)控裝置) 或CNC(計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置),NC是數(shù)控機(jī)床發(fā)展初期的一種形式,現(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床大多使用CNC系統(tǒng)。數(shù)控裝置的作用是接受讀入裝置輸入的加工信息,經(jīng)過譯碼處理和運(yùn)算,發(fā)出相應(yīng)的指令脈沖給伺服系統(tǒng),完成零件加工。伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行部分,由電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置組成。伺服系統(tǒng)接受數(shù)控裝置傳來(lái)的指令脈沖信號(hào),控制機(jī)床執(zhí)行件(工作臺(tái)或刀架)運(yùn)動(dòng)的位移和速度。機(jī)床本體主要是機(jī)械部件,包括主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件和支承部件等。對(duì)于數(shù)控機(jī)床部件來(lái)講,機(jī)械部件結(jié)構(gòu)較通用機(jī)床簡(jiǎn)單,但其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求比通用機(jī)床要高。在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工時(shí),首先根據(jù)零件圖編制程序,編程的代碼和指令格式大多符合ISO標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。然后將程序通過信息載體輸入到NC或CNC中,由數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)程序內(nèi)容發(fā)出指令,一方面由伺服系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)裝置控制機(jī)床執(zhí)行件的運(yùn)動(dòng),另一方面控制機(jī)床的其它輔助運(yùn)動(dòng),如主軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向選擇,冷卻泵的開停等。兩方面協(xié)同動(dòng)作,共同完成加工內(nèi)容。數(shù)控機(jī)床加工零件的過程如圖1所示。 二、數(shù)控機(jī)床的分類方法多種多樣,常見的分類方法有四種 (一)按伺服系統(tǒng)類型分類 分為開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)。由伺服系統(tǒng)控制機(jī)床執(zhí)行件運(yùn)動(dòng)時(shí),雖然其接受了數(shù)控裝置的指令要求值,但實(shí)際位移量并不一定等同于指令要求值,也就是存在一定的誤差。這一誤差是由伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角誤差、減速齒輪的傳動(dòng)誤差、滾珠絲杠的導(dǎo)程誤差以及導(dǎo)軌副抵抗爬行的能力這四項(xiàng)因素綜合反映的。開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)的主要區(qū)別在于使用的電動(dòng)機(jī)不同、是否進(jìn)行執(zhí)行件的測(cè)量及誤差補(bǔ)償以及誤差補(bǔ)償范圍的大小不同。開環(huán)系統(tǒng)如圖2所示,由于不進(jìn)行執(zhí)行件的測(cè)量及誤差補(bǔ)償,所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維修方便,精度相對(duì)較低,成本低,一般用于精度要求不太高的中小型數(shù)控機(jī)床上。閉環(huán)系統(tǒng)如圖3所示,精度高,成本高,主要用于精度要求較高的大型和精密數(shù)控機(jī)床上。半閉環(huán)系統(tǒng)如圖4所示,介于兩者之間,只對(duì)部分誤差進(jìn)行補(bǔ)償,因此從理論上講其加工精度不如全閉環(huán)系統(tǒng)。圖1所示的系統(tǒng)稱之為開環(huán)系統(tǒng)(圖中虛線框部分所示),如果加入位移檢測(cè)裝置和反饋系統(tǒng)(圖中虛線部分所示),此時(shí),該系統(tǒng)稱為閉環(huán)系統(tǒng)。 (二)按控制運(yùn)動(dòng)的方式分類 分為點(diǎn)位控制、直線控制和輪廓控制三種。點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床在加工平面內(nèi)只控制刀具相對(duì)于工件的定位點(diǎn)的坐標(biāo)位置,而對(duì)定位移動(dòng)的軌跡不作要求。這類控制系統(tǒng)主要用于數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和測(cè)量機(jī)等。直線控制數(shù)控機(jī)床能控制刀具或工件的適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給運(yùn)動(dòng),沿平行于坐標(biāo)軸的方向進(jìn)行直線移動(dòng)和加工,或者控制兩個(gè)坐標(biāo)軸以相同的速度運(yùn)動(dòng),沿45斜線進(jìn)行切削加工。這類控制系統(tǒng)主要用于數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床以及某些加工中心。輪廓控制數(shù)控機(jī)床能同時(shí)控制兩個(gè)或兩個(gè)以上坐標(biāo)軸,使刀具與工件作相對(duì)運(yùn)動(dòng),加工復(fù)雜零件。單純的點(diǎn)位控制和直線控制機(jī)床很少,大部分為輪廓控制數(shù)控機(jī)床。輪廓控制數(shù)控機(jī)床能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)動(dòng)加工,也能進(jìn)行點(diǎn)位和直線控制。這類控制系統(tǒng)主要用于數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床以及加工中心機(jī)床。 (三)按工藝用途分類 分為一般數(shù)控機(jī)床和數(shù)控加工中心。一般數(shù)控機(jī)床指與一般通用機(jī)床相對(duì)應(yīng)的數(shù)控車、銑、鉆、鏜、磨和齒輪加工機(jī)床。加工中心最顯著的特點(diǎn)是具有刀庫(kù)和換刀機(jī)械手,能夠?qū)崿F(xiàn)多工序加工。刀庫(kù)的容量應(yīng)為二十把刀以上,但是一般常說(shuō)的四方刀架、八方刀架等不屬于刀庫(kù)的范疇。 (四)按數(shù)控裝置的功能分類 分為數(shù)控機(jī)床、簡(jiǎn)易數(shù)控機(jī)床和經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置功能齊全,能夠進(jìn)行自動(dòng)編程、自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)故障診斷等。簡(jiǎn)易數(shù)控機(jī)床的功能單一,僅具備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基本功能,并采用直觀輸入方式,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜。通用機(jī)床可采用單片機(jī)或單板機(jī)經(jīng)數(shù)控化改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床,性能可靠,操作簡(jiǎn)便。 插補(bǔ)的任務(wù)是根據(jù)進(jìn)給速度的要求,在輪廓起點(diǎn)和終點(diǎn)之間計(jì)算出若干個(gè)中間點(diǎn)的坐標(biāo)值,每個(gè)中間點(diǎn)計(jì)算所需時(shí)間直接影響系統(tǒng)的控制速度,而插補(bǔ)中間點(diǎn)坐標(biāo)值的計(jì)算精度又影響到數(shù)控系統(tǒng)的控制精度,因此,插補(bǔ)算法是整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)控制的核心。插補(bǔ)算法經(jīng)過幾十年的發(fā)展,不斷成熟,種類很多。一般說(shuō)來(lái),從產(chǎn)生的數(shù)學(xué)模型來(lái)分,主要有直線插補(bǔ)、二次曲線插補(bǔ)等;從插補(bǔ)計(jì)算輸出的數(shù)值形式來(lái)分,主要有脈沖增量插補(bǔ)(也稱為基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ))和數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)26。脈沖增量插補(bǔ)和數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)都有個(gè)自的特點(diǎn),本文根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同分別開發(fā)出了脈沖增量插補(bǔ)和數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)。三.插補(bǔ)原理和道具補(bǔ)償原理機(jī)床數(shù)字控制的核心問題之一,就是如何控制刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。也就是說(shuō)為了滿足被加工工件幾何尺寸精度的要求,刀具中心軌跡應(yīng)該準(zhǔn)確的依照工件的輪廓來(lái)生城刀具中心軌跡。然而對(duì)于簡(jiǎn)單的曲線,數(shù)控裝置易于實(shí)現(xiàn)但對(duì)于較復(fù)雜的形狀,若直接生成勢(shì)必會(huì)使算法變得很復(fù)雜計(jì)算機(jī)的工作量也相應(yīng)的大大增加。因此,在實(shí)際應(yīng)用中常常采用一小段直線或圓弧去進(jìn)行逼近,有些場(chǎng)合也可以用拋物線、橢圓、雙曲線和其他高次曲線去逼近復(fù)雜曲線(或稱為擬合)所謂插補(bǔ)就是指數(shù)據(jù)密化的過程。在對(duì)數(shù)控系統(tǒng)諸如有限坐標(biāo)點(diǎn)的情況下,計(jì)算機(jī)根據(jù)線段的特征,運(yùn)用一定的算法,自動(dòng)地在這些特征之間插入一系列的中間點(diǎn),即所謂數(shù)據(jù)密化,從而對(duì)坐標(biāo)軸進(jìn)行脈沖分配,完成整個(gè)曲線的軌跡運(yùn)行一滿足加工精度的要求。插補(bǔ)算法有很多種,現(xiàn)將其歸納為兩大類:(一)脈沖增量插補(bǔ)脈沖增量插補(bǔ)是行程標(biāo)量插補(bǔ),每次插補(bǔ)結(jié)束產(chǎn)生一個(gè)行程增量,以脈沖的方式輸出。這種插補(bǔ)算法主要應(yīng)用在開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中,在插補(bǔ)計(jì)算過程中不斷向各坐標(biāo)軸發(fā)出互相協(xié)調(diào)的進(jìn)給脈沖,驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)。一個(gè)脈沖所產(chǎn)生的坐標(biāo)軸移動(dòng)量叫做脈沖當(dāng)量。脈沖當(dāng)量是脈沖分配的基本單位,按機(jī)床設(shè)計(jì)的加工精度選定,普通精度的機(jī)床一般取脈沖當(dāng)量為:0.01mm,較精密的機(jī)床取1或0.5。采用脈沖增量插補(bǔ)算法的數(shù)控系統(tǒng),其坐標(biāo)軸進(jìn)給速度主要受插補(bǔ)程序運(yùn)行時(shí)間的限制,一般為13m/min。脈沖增量插補(bǔ)主要有逐點(diǎn)比較法、數(shù)據(jù)積分插補(bǔ)法等。逐點(diǎn)比較法最初稱為區(qū)域判別法,或代數(shù)運(yùn)算法,或醉步式近似法。這種方法的原理是:計(jì)算機(jī)在控制加工過程中,能逐點(diǎn)地計(jì)算和判別加工偏差,以控制坐標(biāo)進(jìn)給,按規(guī)定圖形加工出所需要的工件,用步進(jìn)電機(jī)或電液脈沖馬達(dá)拖動(dòng)機(jī)床,其進(jìn)給方式是步進(jìn)式的,插補(bǔ)器控制機(jī)床。逐點(diǎn)比較法既可以實(shí)現(xiàn)直線插補(bǔ)也可以實(shí)現(xiàn)圓弧等插補(bǔ),它的特點(diǎn)是運(yùn)算直觀,插補(bǔ)誤差小于一個(gè)脈沖當(dāng)量,輸出脈沖均勻,速度變化小,調(diào)節(jié)方便,因此在兩個(gè)坐標(biāo)開環(huán)的CNC系統(tǒng)中應(yīng)用比較普遍。但這種方法不能實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng),其應(yīng)用范圍受到了很大限制。數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)算法 根據(jù)數(shù)控加工程序所要求的進(jìn)給速度,按照插補(bǔ)周期的大小,先將零件輪廓曲線分割為一系列首尾相接的微小直線段,然后輸出這些微小直線段所對(duì)應(yīng)的位置增量數(shù)據(jù),控制伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)軸進(jìn)給。 采用數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)算法時(shí),每調(diào)用一次插補(bǔ)程序,數(shù)控系統(tǒng)就計(jì)算出本插補(bǔ)周期內(nèi)各個(gè)坐標(biāo)軸的位置增量以及各個(gè)坐標(biāo)軸的目標(biāo)位置。隨后伺服位置控制軟件將把插補(bǔ)計(jì)算求得的坐標(biāo)軸位置與采樣獲得的坐標(biāo)軸實(shí)際位置進(jìn)行比較求得位置跟蹤誤差,然后根據(jù)當(dāng)前位置誤差計(jì)算出坐標(biāo)軸的進(jìn)給速度并輸出給驅(qū)動(dòng)裝置,從而驅(qū)動(dòng)移動(dòng)部件向減小誤差的方向運(yùn)動(dòng)。 逐點(diǎn)比較法:逐點(diǎn)比較法的基本原理是,在刀具按要求軌跡運(yùn)動(dòng)加工零件輪廓的過程中,不斷比較刀具與被加工零件輪廓之間的相對(duì)位置,并根據(jù)比較結(jié)果決定下一步的進(jìn)給方向,使刀具向減小偏差的方向進(jìn)給(始終只有一個(gè)方向)。一般地,逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)過程有四個(gè)處理節(jié)拍,如圖:()偏差判別。判別刀具當(dāng)前位置相對(duì)于給定輪廓的偏差狀況;()坐標(biāo)進(jìn)給。根據(jù)偏差狀況,控制相應(yīng)坐標(biāo)軸進(jìn)給一步,使加工點(diǎn)向被加工輪廓靠攏;()重新計(jì)算偏差。刀具進(jìn)給一步后,坐標(biāo)點(diǎn)位置發(fā)生了變化,應(yīng)按偏差計(jì)算公式計(jì)算新位置的偏差值;()終點(diǎn)判別。若已經(jīng)插補(bǔ)到終點(diǎn),則返回監(jiān)控,否則重復(fù)以上過程。圖4-1 處理節(jié)拍 圖4-2 第一象限直線插補(bǔ)規(guī)律直線插補(bǔ)圖4-2為第一象限直線,其終點(diǎn)坐標(biāo)為(e,e),現(xiàn)分析其插補(bǔ)規(guī)律。刀尖點(diǎn)位置不外乎種情況:輪廓線上方(點(diǎn)),輪廓線上(點(diǎn)),輪廓線下方(點(diǎn))。顯然,在點(diǎn)處,為使刀尖點(diǎn)向輪廓直線靠攏,應(yīng)向走一步;點(diǎn)處,應(yīng)向走一步;至于點(diǎn),看來(lái)兩個(gè)方向均可以,但考慮匯編編程時(shí)的方便,現(xiàn)規(guī)定往向走一步。(,)點(diǎn)處有:ee ee 0(,)點(diǎn)處有:ee ee 0(,)點(diǎn)處有:ee ee Qy足夠用。滾珠循環(huán)方式為外循環(huán)螺旋槽式,預(yù)緊方式采用雙螺母螺紋預(yù)緊形式。滾珠絲杠螺母副的幾何參數(shù)的計(jì)算如下表表2-3名稱計(jì)算公式結(jié)果公稱直徑20mm螺距5mm接觸角鋼球直徑3.175mm螺紋滾道法向半徑1.651mm偏心距0.04489mm螺紋升角螺桿外徑19.365mm螺桿內(nèi)徑16.788mm螺桿接觸直徑17.755mm螺母螺紋外徑23.212mm螺母內(nèi)徑(外循環(huán))20.7mm傳動(dòng)效率計(jì)算絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為:式中:為摩擦角;為絲杠螺旋升角。穩(wěn)定性驗(yàn)算絲杠兩端采用止推軸承時(shí)不需要穩(wěn)定性驗(yàn)算。剛度驗(yàn)算滾珠絲杠受工作負(fù)載引起的導(dǎo)程變化量為: Y向所受牽引力大,故用Y向參數(shù)計(jì)算絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量很小,可忽略不計(jì)。導(dǎo)程變形總誤差為E級(jí)精度絲杠允許的螺距誤差。2.5齒輪計(jì)算、設(shè)計(jì) 因步進(jìn)電機(jī)步距角滾珠絲杠螺距t=5mm,要實(shí)現(xiàn)脈沖當(dāng)量,在傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)加一對(duì)齒輪降速傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)比:,步進(jìn)電機(jī)步距角:=1故無(wú)需齒輪機(jī)構(gòu),直接用電機(jī)連接聯(lián)軸器帶動(dòng)絲杠傳動(dòng)。由于軟齒面齒輪工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)率高,故選擇軟齒面齒輪。2.6步進(jìn)電機(jī)慣性負(fù)載的計(jì)算以及步進(jìn)電機(jī)的選用根據(jù)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算公式,有:(1)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算折算到步進(jìn)電機(jī)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為:式中:為折算到電機(jī)軸上的慣性負(fù)載;為步進(jìn)電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;為齒輪1的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;為齒輪2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;為滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;M為移動(dòng)部件的質(zhì)量。對(duì)鋼材料的圓柱零件可以按照下式進(jìn)行估算:式中為圓柱零件直徑,為圓柱零件的長(zhǎng)度。所以有:電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小,可以忽略,所以有:(2)步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)力矩的計(jì)算設(shè)步進(jìn)電機(jī)的等效負(fù)載力矩為T,負(fù)載力為P,根據(jù)能量守恒原理,電機(jī)所做的功與負(fù)載力所做的功有如下的關(guān)系:式中為電機(jī)轉(zhuǎn)角,S為移動(dòng)部件的相應(yīng)位移, 為機(jī)械傳動(dòng)的效率。若取,則,且。所以:式中:為移動(dòng)部件負(fù)載(N),G為移動(dòng)部件質(zhì)量(N),為與重力方向一致的作用在移動(dòng)部件上的負(fù)載力(N),為導(dǎo)軌摩擦系數(shù),為步進(jìn)電機(jī)的步距角(rad),T為電機(jī)軸負(fù)載力矩(N.cm)。?。ù慊痄摑L珠導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)),。考慮到重力影響,Y向電機(jī)負(fù)載較大,所以有:考慮到啟動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)部件慣性的影響,則啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩:取系數(shù)為0.4,則:對(duì)于工作方式為三相6拍的步進(jìn)電機(jī):(3)步進(jìn)電機(jī)的最高工作頻率空載啟動(dòng)頻率要大于最高運(yùn)行頻率,同時(shí)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩要足夠大,查表選擇兩個(gè)90BF001型步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)有關(guān)參數(shù)如下:表2-4型號(hào)主要技術(shù)參數(shù)相數(shù)步距角電壓(V)相電流(A)最大靜轉(zhuǎn)矩(n.m)空載啟動(dòng)頻率空載運(yùn)行頻率分配方式90BF00140.98073.92200080004相8拍外形尺寸(mm)重量kg轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Kg.m外直徑長(zhǎng)度軸直徑9014594.51764第3章 結(jié)構(gòu)和零件參數(shù)的選擇和計(jì)算3.1滾珠絲杠副的支承形式支承應(yīng)限制絲杠的軸向竄動(dòng).較短的絲杠或垂直安裝的絲杠,可以一端固定,一端無(wú)支承.水平安裝絲杠較長(zhǎng)時(shí), 可以一端固定,一端游動(dòng);對(duì)于精密和高精度機(jī)床的滾珠絲杠副,為了提高絲杠的拉壓剛度,可以兩端固定.為了補(bǔ)償熱膨脹和減少絲杠下垂,兩端固定絲杠時(shí)還可以進(jìn)行預(yù)拉伸。一般情況下,應(yīng)以固定端作為軸向定位基準(zhǔn),從固定端起計(jì)算絲桿杠副的長(zhǎng)度誤差.此外,應(yīng)盡可能固定端作為驅(qū)動(dòng)端。考慮到本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)與要求,我們決定采用一端固定一端游動(dòng)(F-S)的支承形式, 如圖3.1所示。一端固定一端游動(dòng)(FS)。固定端采用深溝球軸承2和雙向推力球軸承4,可分別承受徑向和軸向負(fù)載,螺母1、擋圈3、軸肩、支撐座5臺(tái)肩、端蓋7提供軸向限位,墊圈6可調(diào)節(jié)推力軸承4的軸向預(yù)緊力。游動(dòng)端需徑向約束,軸向無(wú)約束。采用深溝球軸承8,其內(nèi)圈由擋圈9限位,外圈不限位,以保證絲杠在受熱變形后可在游動(dòng)端自由伸縮。圖3.1 一端固定一端游動(dòng)支承這種支承形勢(shì)有以下一些特點(diǎn): 1.需保持螺母與兩端支撐同軸,故結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,工藝較困難。2.絲杠的軸向剛度較高。3.壓桿穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速較高。4.絲杠有熱膨脹的余地。5.適用于較長(zhǎng)的臥式安裝絲杠。3.2滾珠絲杠副的特點(diǎn)1.傳動(dòng)效率高 效率高達(dá)90%95%,耗費(fèi)的能量?jī)H為滑動(dòng)絲杠的1/3。2.運(yùn)動(dòng)具有可逆性 即可將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng),又可將直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),且逆?zhèn)鲃?dòng)效率幾乎與正傳動(dòng)效率相同。3.系統(tǒng)剛度好 通過給螺母組件內(nèi)施加預(yù)壓來(lái)獲得較高的系統(tǒng)剛度,可滿足各種機(jī)械傳動(dòng)要求,無(wú)爬行現(xiàn)象,始終保持運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和靈敏性。4.傳動(dòng)精度高 經(jīng)過淬硬并精磨螺紋滾道后的滾珠絲杠副本身就具有和高的制造精度,又由于摩擦小,絲桿副工作時(shí)溫升和熱變形小,容易獲得較高的傳動(dòng)精度。5.使用壽命長(zhǎng) 滾珠是在淬硬的滾道上作滾動(dòng)運(yùn)動(dòng),磨損極小,長(zhǎng)期使用后仍能保持其精度,因而壽命長(zhǎng),且具有很高的可靠性。其壽命一般比滑動(dòng)絲杠高56倍。6.不能自鎖 特別是垂直安裝的絲杠,當(dāng)運(yùn)動(dòng)停止后,螺母將在重力作用下下滑,故常需設(shè)置制動(dòng)裝置。7.制造工藝復(fù)雜 滾珠絲杠和螺母等零件加工精度、表面粗糙度要求高,制造成本高。由于滾珠絲杠副獨(dú)特的性能而受到極高的評(píng)價(jià),因而已成為數(shù)控機(jī)床,精密機(jī)械,各種省力機(jī)械設(shè)備及各種機(jī)電一體化產(chǎn)品中不可缺少的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 3.3導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.3.1導(dǎo)軌的功用機(jī)電一體化產(chǎn)品要求其機(jī)械系統(tǒng)的各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)必須得到安全的支承,并能準(zhǔn)確的完成其特定方向的運(yùn)動(dòng)。這個(gè)任務(wù)就由導(dǎo)向機(jī)構(gòu)來(lái)完成。機(jī)電一體化產(chǎn)品的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是導(dǎo)軌,其作用是支承和導(dǎo)向。3.3.2 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的選擇程序在設(shè)計(jì)選用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌時(shí),除應(yīng)對(duì)其使用條件,包括工作載荷、精度要求、速度、工作行程、預(yù)期工作壽命進(jìn)行研究外,還須對(duì)其剛度、摩擦特性及誤差平均、阻尼特性等綜合考慮,從而達(dá)到正確合理的選用,以滿足主機(jī)技術(shù)性能的要求。3.3.3 直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)支承系統(tǒng)負(fù)荷的計(jì)算直線運(yùn)動(dòng)支承系統(tǒng)的負(fù)荷與導(dǎo)軌配置形式(水平、豎直、傾斜等),移動(dòng)件的重心和力作用點(diǎn)的位置,導(dǎo)軌上移動(dòng)件牽引力作用點(diǎn)的位置,啟動(dòng)及停止時(shí)的慣性力以及切削力等有關(guān)。本設(shè)計(jì)的直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌安裝形式為水平,采用臥式導(dǎo)軌、滑塊座移動(dòng)。 圖3.1 導(dǎo)軌3.3.4 導(dǎo)軌的選擇 由機(jī)床設(shè)計(jì)要求可知對(duì)該導(dǎo)軌設(shè)計(jì)的基本要求為: 假設(shè)作用在滑座上的載荷,滑座個(gè)數(shù),單向行程長(zhǎng)度,每分鐘往復(fù)次數(shù)為4,用于輕型機(jī)床的工作臺(tái)。 導(dǎo)軌的額定工作時(shí)間壽命=500000小時(shí)表3-1 硬度系數(shù)滾道表面硬度HRC6058555350451.00.980.900.710.540.38表3-2 溫度系數(shù)工作溫度/1001.001001500.901502000.732002500.61表3-3 接觸系數(shù)每根導(dǎo)軌上的滑塊數(shù)11.0020.8130.7240.6650.61表3-4負(fù)荷系數(shù)工作條件無(wú)外部沖擊或震動(dòng)的低速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合。速度小于15m/min11.5無(wú)明顯沖擊或震動(dòng)的中速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合。速度小于60m/min1.52無(wú)外部沖擊或震動(dòng)的高速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合。速度大于60m/min22.5(1) 計(jì)算額定動(dòng)載荷滑座的運(yùn)動(dòng)速度最大為5m/min15m/min,工作溫度在100以下,導(dǎo)軌滾道硬度為60HRC,無(wú)明顯沖擊和振動(dòng),每根導(dǎo)軌上滑塊配置數(shù)為2。由 得:因滑塊座M=4,所以每根導(dǎo)軌上2個(gè),由表2-12-4確定, , , 則由式得 其中 選用的是漢江機(jī)床廠的HJG-D系列滾動(dòng)直線導(dǎo)軌,查其產(chǎn)品手冊(cè)知, HJG-D型號(hào)的導(dǎo)軌的Ca值為17500N,能滿足五年的使用要求,所以可選用。3.4 滾動(dòng)軸承的計(jì)算3.4.1 支撐方案的確定考慮滾珠絲杠在軸向的伸縮變形,故考慮在支撐方面采用一端固定,一端游動(dòng)。在綜合考慮后,決定用角接觸球軸承完成支承。固定端用一對(duì)背靠背接觸球軸承,而用單個(gè)角接觸球軸承支于游動(dòng)端。在選擇了滾珠絲杠的型號(hào)后,由于我們采用的是現(xiàn)存的絲杠。所以尺寸都已經(jīng)確定,初選固定端7307B/DB背對(duì)背型號(hào)內(nèi)徑d=35,D=80,B=42。 游動(dòng)端采用7307B型號(hào)B=21軸承座連接孔14442、 M12-43.4.2 軸承型號(hào)選型及校核軸向力Fa=383.3N 徑向力Fr=10000/2=5000N 因?yàn)镕a/Fr=5000/383.31.14(查機(jī)械設(shè)計(jì)第七版表13-5) 則X=0.35,Y=0.57。 fp取1.5(中等沖擊或中等慣性力.查表13-6同上)動(dòng)載荷P=fp(XFr+YFa)=1.5(0.355000+0.57883.3) =3380.25N 預(yù)計(jì)壽命Lh=5000h,轉(zhuǎn)速n=1000r/min1.5=666.7計(jì)算基本額定動(dòng)載荷C= 滾動(dòng)軸承受力分析圖 因?yàn)镃=19768.15Ca=65600,所以符合要求。第4章 使用、運(yùn)行、保養(yǎng)、裝配維護(hù)的必要的技術(shù)說(shuō)明等1、為了減少工作臺(tái)磨損,延長(zhǎng)使用壽命,保證工件加工精度,應(yīng)對(duì)工作臺(tái)的所有摩擦部位進(jìn)行潤(rùn)滑,并注意日常的維護(hù)保養(yǎng)。2、工作臺(tái)的潤(rùn)滑形式常用以下幾種,(1)澆油潤(rùn)滑:常用于外露的滑動(dòng)表面,如導(dǎo)軌面和滑板導(dǎo)軌面等。(2)濺油潤(rùn)滑:常用于密閉的箱體中。如工作臺(tái)的主軸箱中的傳動(dòng)齒輪將箱底的潤(rùn)滑油濺射到箱體上部的油槽中,然后經(jīng)槽內(nèi)油孔流到各潤(rùn)滑點(diǎn)進(jìn)行潤(rùn)滑。(3)油繩導(dǎo)油潤(rùn)滑:常用于進(jìn)給箱和溜板箱的油池中。利用毛線即吸油又滲油的特性,通過毛線把油引入潤(rùn)滑點(diǎn),間斷地滴油潤(rùn)滑。(4)彈子油杯注油潤(rùn)滑:常用于尾座、中滑板搖手柄及三杠(絲杠、光杠、開關(guān)杠)支架的軸承處。定期的用油槍端頭油嘴壓下油杯上的彈子,將油注入。油嘴撤去,彈子又回復(fù)原位,封住注油口,以防塵屑入內(nèi)。(5)黃油杯潤(rùn)滑:常用于交換齒輪箱掛輪架的中間軸或不經(jīng)常潤(rùn)滑處。事先在黃油杯中加滿鈣基潤(rùn)滑脂,需要潤(rùn)滑時(shí),擰進(jìn)油杯蓋,則杯中的油脂就被擠壓到潤(rùn)滑點(diǎn)中去。(6)油泵輸油潤(rùn)滑:常用于轉(zhuǎn)速高、需要大量潤(rùn)滑油連續(xù)強(qiáng)制潤(rùn)滑的場(chǎng)合。如主軸箱內(nèi)許多潤(rùn)滑點(diǎn)就是采用這種方式。3、工作臺(tái)的潤(rùn)滑要求: (1)工作臺(tái)上一般都有潤(rùn)滑系統(tǒng)圖,應(yīng)嚴(yán)格按照潤(rùn)滑系統(tǒng)圖進(jìn)行潤(rùn)滑。(2)換油時(shí),應(yīng)先將廢油放盡,然后用煤油把箱體內(nèi)沖洗干凈后,在注入新機(jī)油,注油時(shí)應(yīng)用網(wǎng)過濾,且油面不得低于油標(biāo)中心線。主軸箱內(nèi)零件用油泵潤(rùn)滑或飛濺潤(rùn)滑。箱內(nèi)潤(rùn)滑油一般三個(gè)月更換一次。主軸箱體上有一個(gè)油標(biāo),若發(fā)現(xiàn)油標(biāo)內(nèi)無(wú)油輸出,說(shuō)明油泵輸油系統(tǒng)有故障,應(yīng)立即停車檢查斷油的原因,并修復(fù)。(3)進(jìn)給箱上部油繩導(dǎo)油潤(rùn)滑的儲(chǔ)油槽,每班應(yīng)給該儲(chǔ)油槽加一次油。(4)交換齒輪箱中間齒輪軸軸承是黃油杯潤(rùn)滑,每班一次,7天加一次鈣基脂。(5)彈子油杯潤(rùn)滑每班潤(rùn)滑一次。導(dǎo)軌工作前后擦凈用油槍加油。5、工作臺(tái)日常保養(yǎng)要求:(1)每天工作后,切斷電源,對(duì)工作臺(tái)各表面、各罩殼、導(dǎo)軌面、絲杠、光杠、各操縱手柄和操縱桿進(jìn)行擦拭,做到無(wú)油污、無(wú)鐵屑、工作臺(tái)外表整潔。(2)每周要求保養(yǎng)床身導(dǎo)軌面和中小滑板導(dǎo)軌面及轉(zhuǎn)動(dòng)部位的整潔、潤(rùn)滑。要求油眼暢通、油標(biāo)清晰,清洗油繩和護(hù)床油毛氈,保持工作臺(tái)外表清潔和工作場(chǎng)地整潔。6、工作臺(tái)一級(jí)保養(yǎng)要求:車場(chǎng)運(yùn)行500小時(shí)后,須進(jìn)行一級(jí)保養(yǎng)。其保養(yǎng)以操作工人為主,在維修工人的配合下進(jìn)行。保養(yǎng)時(shí)必須先切斷電源,然后按下述順序和要求進(jìn)行。(5)潤(rùn)滑系統(tǒng)的保養(yǎng)a、清洗冷卻泵、濾油器和成液盤。b、保證油路暢通,油孔、油繩、油氈清潔無(wú)鐵屑c、檢查油質(zhì),保持良好,油杯齊全,油槽清晰。(6)電器的保養(yǎng):a、清掃電動(dòng)機(jī)、電氣箱上的塵屑。b、電器裝置固定整齊。(7)外表的保養(yǎng):a、清洗工作臺(tái)外表及各罩蓋,保持其內(nèi)外整潔,無(wú)銹蝕、無(wú)油污。b、清洗三杠(8)其他部件的潤(rùn)滑保養(yǎng)第5章 系統(tǒng)控制軟件的設(shè)計(jì)5.1 軟件設(shè)計(jì)方案數(shù)控X-Y工作臺(tái)的控制功能包括:1、系統(tǒng)初始化。如對(duì)I/O接口8155,8255A進(jìn)行必要的初始化工作,預(yù)置接口工作方式控制字。2、工作臺(tái)復(fù)位。開機(jī)后工作臺(tái)應(yīng)該自動(dòng)復(fù)位,亦可手動(dòng)復(fù)位。3、輸入和顯示加工程序。4、監(jiān)視按鍵,鍵盤及開關(guān)。如監(jiān)視緊急停機(jī)鍵及行程開關(guān),鍵盤掃描等功能。5、工作臺(tái)超程顯示與處理。工作臺(tái)位移超過規(guī)定值時(shí)應(yīng)該立即停止工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng),并顯示相應(yīng)的指示字符。6、工作臺(tái)的自動(dòng)控制。7、工作臺(tái)的手動(dòng)控制。8、工作臺(tái)的聯(lián)動(dòng)控制。5.2 程序流程圖 管理稱許是系統(tǒng)的主程序,開機(jī)后即進(jìn)入管理程序。其主要功能是接受和執(zhí)行操作者的命令。在設(shè)計(jì)管理程序時(shí),應(yīng)確定接收命令的形式,系統(tǒng)的各種操作功能等。數(shù)控X-Y工作臺(tái)的基本操作功能有:輸入加工程序,自動(dòng)加工,刀位控制,工作臺(tái)位置控制,手動(dòng)操作,緊急停機(jī)等。根據(jù)以上分析,設(shè)計(jì)管理程序流程圖如下所示:加工程序輸入鍵按下機(jī)床復(fù)位開始系統(tǒng)初始化自動(dòng)加工鍵按下手動(dòng)加工鍵按下加工數(shù)據(jù)輸入自動(dòng)加工手動(dòng)調(diào)整NNNYYY圖5-15.3 算法(1)機(jī)床在自動(dòng)加工時(shí)的動(dòng)作順序:工作臺(tái)移動(dòng)到位刀具快速進(jìn)給加工退刀工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)到下一位置;(2)計(jì)算機(jī)在加工過程中的操作:讀取刀具軌跡,控制機(jī)床完成加工;(3)由以上分析,設(shè)計(jì)自動(dòng)加工程序框圖如下所示:入口零件坐標(biāo)地址指針讀零件坐標(biāo)調(diào)步進(jìn)電機(jī)子程序工作臺(tái)移動(dòng)到位刀具快進(jìn)加工快速退刀零件坐標(biāo)地址指針加一零件加工完成NY返回圖5-25.4匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)1、內(nèi)存地址分配加速脈沖數(shù)計(jì)數(shù)器N0地址設(shè)為20H;恒速脈沖數(shù)計(jì)數(shù)器N1低8位字節(jié)地址為21H,高8位字節(jié)地址位22H;減速脈沖數(shù)計(jì)數(shù)器N2地址位23H。加速,減速,恒速脈沖總數(shù)寄存器N低位字節(jié)地址位24H,高位字節(jié)地址位25H;步進(jìn)電機(jī)進(jìn)給控制子程序FEED首地址位0E80H。每調(diào)用一次該程序,步進(jìn)電機(jī)按規(guī)定方向進(jìn)給一步。第六章 設(shè)計(jì)小結(jié)在查閱相關(guān)的數(shù)控機(jī)床資料,類比同類機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu),以及漢江機(jī)床廠提供的相關(guān)零部件資料的基礎(chǔ)上,用CAD進(jìn)行總裝圖的優(yōu)化設(shè)計(jì)和繪制。零件的繪制。通過要求完成了畢業(yè)論文書寫內(nèi)容。對(duì)機(jī)床設(shè)計(jì)過程有了深刻的了解和認(rèn)識(shí)。通過此次設(shè)計(jì),使我們的綜合運(yùn)用能力進(jìn)一步加強(qiáng),把大學(xué)四年來(lái)所學(xué)的專業(yè)理論知識(shí)與實(shí)踐很好的結(jié)合起來(lái),從方案確定到選型、校核、畫圖等一系列都在很大程度上開發(fā)了我們的設(shè)計(jì)思維和應(yīng)用能力。當(dāng)然這次設(shè)計(jì)中我們也認(rèn)識(shí)到自身的不足之處。雖然在設(shè)計(jì)中能夠認(rèn)真獨(dú)立地思考、分析問題。但知識(shí)面不夠廣泛以及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)欠缺等諸多因素,造成設(shè)計(jì)中很多疏漏的地方以及大多方案都停留在已有基礎(chǔ)上,創(chuàng)新很少。而且在優(yōu)化設(shè)計(jì)方面做得很少,可以說(shuō)整個(gè)設(shè)計(jì)很粗糙,當(dāng)然我會(huì)在以后的工作學(xué)習(xí)生產(chǎn)不斷積累經(jīng)驗(yàn),爭(zhēng)取做得更好,敬請(qǐng)?jiān)彵敬卧O(shè)計(jì)中的不足之處。參考文獻(xiàn)1 徐元昌數(shù)控技術(shù)M北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社,20042 文懷興,廈田數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)M北京:化學(xué)工業(yè)出版社,20053 王潤(rùn)孝,秦現(xiàn)生機(jī)床數(shù)控原理與系統(tǒng)M西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社,20044 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;設(shè)計(jì)數(shù)器工作方式為1,16位定時(shí)器0E06 MOV N0,#01A4H ;設(shè)N0為3200E09 MOV N2, #1A4H0E0C MOV A , N0 ;計(jì)算2XN00E0E RL A0E0F MOV R0, A0E10 CLR C ;計(jì)算N1=N-2N00E11 MOV A, NL0E13 SUBB A, R00E14 MOV N1L, A0E16 MOV A, NH0E18 SUBB A,#00H0E1A MOV N1H,A0E1C MOV DPTR, #1000H ;設(shè)時(shí)間常數(shù)指針初值為1000H0E1F MOV DS, #00H ;設(shè)地址偏移量初值為00H0E22 MOVC A, A+DPTR ;從EPROM中讀時(shí)間常數(shù)0E23 MOV TL0, A ;送時(shí)間常數(shù)至定時(shí)器0中0E25 INC DS0E27 MOV A,DS0E2 MOVC A,A+DPTR 0E2A MOV TH0,A0E2C INC DS0E2E SETB EA ;開中斷允許0E30 SETB ET0 ;允許定時(shí)器0中斷0E32 SETB TR0 ;啟動(dòng)定時(shí)器0開始計(jì)算0E34 WAIT:JB EA,WAIT ;中斷允許返回0E37 RET中斷服務(wù)程序: ORG 000BH000B LJMP 0F00H0F00 MOVC A,A+DPTR0F03 MOV TL0, A0F05 INC DS0F07 MOV A,DS0F09 MOVC A,A+DPTR0F0A MOV TH0, A0F0C INC DS ;修改地址偏移量指針0F0E ACALL FEED ;調(diào)FEED子程序0F10 MOV A, N0 ;判斷N0是否為00F12 CJNE A, #00H, LOOP10F15 MOV A, N1H ;判斷N1是否為0 0F17 CJNE A,#00H, LOOP20F1A MOV A,N1H0F1C CJNE A,#00H,LOOP20F1F MOV A,N2 ;判斷N2是否為0 0F21 CJNE A,#00H,LOOP30F24 CLR EA ;N2為0 ,減速結(jié)束,關(guān)中斷0F26 RETI0F27 LOOP1:DEC N0 ;N0不為0,則N0N0-10F29 RETI0F2A LOOP2:MOV A,N1L ;N1不為0,則N1N1-10F2C CLR C0F2D SUBB A, #01H0F2F MOV N1L, A0F31 MOV A, N1H0F33 SUBB A,#00H0F35 MOV N1H,A0F37 RETI0F38 LOOP3:DEC N2 ;N2不為0,則N2N2-10F3A RETI逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)程序:RP:MOV SP,#60HMOV 4AH,#00H
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