CA6140车床数控化改造—纵向进给单元设计（全套含CAD图纸）
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共33页)
编号：1016184
类型：共享资源
大小：2.46MB
格式：RAR
上传时间：2017-02-13
上传人：机****料
认证信息
个人认证
高**（实名认证）
河南
IP属地：河南
50
积分
- 关 键 词：
-
ca6140
车床
数控
改造
纵向
进给
单元
设计
全套
cad
图纸
- 资源描述：
-
- 内容简介：
-
外文翻译资料 1 机电一体化技术及其应用研究 1 机电一体化技术发展 机电一体化是机械、微、控制、机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。 字化 微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。 数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。 能化 即要求机电产品有一定的智能 ,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在 控机床上增加人机对话功能，设置智能 I/O 接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而 有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。 络化 由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化 方向发展。 性化 机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在外文翻译资料 2 色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。 型化 微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(称 指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制 电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自 1986 年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针， 1988 年美国加州大学 校研制出第一个微电机以来，国内外在艺、材料以及微观机理方面取得了很大进展，开发出各种 件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。 成化 集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程 中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。 源化 是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。 色化 技术的发展给人们的生活 带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。 2 机电一体化技术在钢铁中应用 在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数外文翻译资料 3 据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面： 能化控制技术 (由于钢铁具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经等，智能控制技术广泛于钢铁的产品设计、生产、控制、设备与产品质量 诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢 连铸 轧钢综合调度系统、冷连轧等。 布式控制系统 ( 分布式控制系统采用一台中央机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。 有特 点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。 监视集中控制分散，故障面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性。是当前大型机电一体化系统的主要潮流。 放式控制系统 (开放控制系统 (计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家 产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。 算机集成制造系统 (钢铁企业的 将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控外文翻译资料 4 制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应钢铁生产的要求。 未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的效益，提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在 20 世纪 80 年代已广泛实现 。 场总线技术 ( 现场总线技术 ( 连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术 (如 4 20 C 直 流传输 )就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去 66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化 现场就地控制站等的发展。 流传动技术 传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于 交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。 外文资料翻译 1 n is on of of of a of a of of as NC of as of a of it is to in NC / O of as of up a As of of a is a If is to of 文资料翻译 2 as in we As of of is of to AN a to a as of so in be of of be no 1.5 of is to of is in to it so on of or a to as is of 1.6 is a in to to be by is of or 986 1988 at at of as . 外文资料翻译 3 a of of of in at In to of a be to of at be to 1.8 to as As on be to a of of in s in at of of in of is of In of be in of is to of is at of of 2 in of in In of at of as by of a 文资料翻译 4 in in in As a of it is to in as a of a be or to on of be of be as a of be is of is to a of Is of 外文资料翻译 5 is of by a of in be of so to to to is be to of to of of of of of is of of of In to of is to to of of in 980s is in of in to 0 C 外文资料翻译 6 it in in on be 6% or to of CS of as C in a of C C to of in C C of to AC C or be to or AC in of as a to I 宁 学 机电一体化综合作业 (论文 ) 床数控化改造 纵向进给单元设计 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 录 目 录 . 1 章 绪 论 . 8 题研究的意义 . 8 课题研究的参数要求 . 8 第 2 章 纵向进给伺服进给结构设计 . 10 定脉冲当量 . 10 削力的计算 . 10 珠丝杠螺母副的计算和选型 . 11 度的选择 . 11 杠导程的确定 . 11 大工作载荷的计算 . 11 大动载荷的计算 . 12 珠丝杠螺母副的选型 . 12 珠丝杠副的支承方式 . 13 动效率的计算 . 13 度的验算 . 13 定性校核 . 14 界转速 的验证 . 15 齿轮传动的计算 . 15 服电机的选择 . 16 轨的特点 . 19 轨的设计 . 20 第 3 章 电气控制系统设计 . 24 件电路设计 . 24 气系统的硬件结构 . 24 气系统硬件电路的功能 . 25 于各线路元件之间线路连接 . 25 于电路原理图的一些说明 . 26 第 4 章 数控机床的加工程序编制 . 29 件图数控加工工艺分析 . 29 件图分析 . 29 定加工方法 . 29 定加工方案 . 30 位基准的选择 . 30 夹方式的选择 . 30 择数控刀具的原则 . 31 择数控车削用刀具 . 31 型轴类零件加工工艺 . 32 程 . 34 参考文献 . 36 致 谢 . 37 V 8 第 1 章 绪 论 题研究的意义 机床是装备制造业的工作母机，是实现制造技术和装备现代化的基石。 电气 机床是一种高效率、高精度，能保证加工质量，解决工艺难题，而且又有一定柔性的生产设备。自五十年代末世界上第一台 电气 机床在美国研制成功的半个多世纪以来， 电气 技术正在发生根本性变革，由专用封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发 展。在美国、日本和德国等发达国家，他们的机床改造作为新的经济增长行业，正处在黄金时代，由于技术的不断进步，机床改造是个永恒的课题。在国内，机床的 电气 化改造是发展我国 电气 设备的一个重要方面。 车床是金属切削加工最常用的一类机床，它能够加工内外圆柱面、圆锥面、端面、螺纹等。普通车床由于造价低廉在我国运用十分广泛，但是因为其进给轴不能联动，切削次序需要人工控制，致其效率低下并且无法加工复杂的回转零件。对普通车床的 电气化改造，主要是将纵向和横向进给系统改成用 单片机 控制的并能独立运动的进给伺服系统；将手动刀架换成能自 动换刀的电动刀架。这样，利用 电气 装置，车床就可以按预先输入的加工指令进行切削加工。 课题研究的 参数 要求 一、题目 : 床数控化改造 纵向进给单元设计。 二、设计任务： 确定机械传动系统方案 ,确定微机控制系统方案； 制机械装配图一张及其两个零件图（三视图）分别一张 ; 计微机扩展和接口电路，绘制控制系统原理图一张； 制数控加工程序 ; 一份（ 8000 字以上）。 三、给定条件： 9 200 优于 快进 ) 3500mm/工进 ) 500mm/X 向 ) 1600N; Y 向 ) 4000N； Z 向） 1100N； 四、设计要求： 理正确，制图符合国家标准，图面整洁； 括微机部分，人机交互部分和电机控 制部分；微机部分扩展 16K 程序存储器容量， 16K 数据存储器；人机交互部分的数据和程序输入采用 4行 8 列的行列式键盘，状态和信息显示采用 8 位 8 段 码限管； 2 个行程限位信号及工作方式采用开关量信号输入，电机控制部分采用软环分和高低压驱动； 算无误，数值明确，引用公式及资料有出处。 10 第 2 章 纵 向 进给伺服进给结构设计 定脉冲当量 一个进给脉冲，使机床运动部件产生位移量，也称为机床的最小设定单位。脉冲当量是衡量 电气 机床加工精度的一个基本技术参数。经济型车床铣床常采用的 冲。 根据机床精度要求确定脉冲当量，纵向： 冲。 削力的计算 切削力 是指在切屑过程中产生的作用在工 件和刀具上的大小相等、方向相反的切削力 ，或 通俗的讲 是 在切削加工时，工件材料抵抗刀具切削时产生的阻力。 车削外圆时的切削力如图 3示。主切削力 切削速度的方向一致，垂直向下，是计算车床主轴电动机切削功率的依据；进给力向力加工精度的影响较大。 图 3车削力分析 根据课题条件可知： 横向进给切削力 (X 向 ) 1600N; 垂直切削力 (Y 向 ) 4000N； 11 纵向切削力（ Z 向） 1100N； 珠丝杠螺母副的计算和选型 滚珠丝杠副的作用是将旋转运动转变为直线运动，其螺旋传动是在丝杠和螺母滚道之间放人适量的滚珠，使螺纹间产生滚动摩擦。丝杠转动时，带动滚珠沿螺纹滚道滚动。螺母上设有返向器，与螺纹滚道构成滚珠的循环通道。为了在滚珠与滚道之间形成无间隙甚至有过盈配合，可设置预紧装置。为延 长工作寿命，可设置润滑件和密封件。 度的选择 滚珠丝杠副的精度直接影响 电气 机床的定位精度，在滚珠丝杠精度参数中，其导程误差对机床定位精度最明显。一般在初步设计时设定丝杠的任意 300程变动量300 1/2,在最后精度验算中确定。对于车床，选用滚珠丝杠的精度等级 X 轴为 1 3 级（ 1 级精度最高）， Z 轴为 2 5 级，考虑到本设计的定位精度要求和改造的经济性，选择 X 轴精度等级为 3 级， Z 轴为 4 级。 杠导程的确定 选 择导程跟所需要的运动速度、系统等有关，通常在： 4、 5、 6、 8、 10、 12、 20中选择，规格较大，导程一般也可选择较大（主要考虑承载牙厚）。在速度满足的情况下，一般选择 较小导程（利于提高控制精度） ，本设计中初选纵向丝杠导程为 8大工作载荷的计算 最大工作载荷叫进给牵引力 ,其实验计算公式如表 3示。 表 3导轨类型 实验公式 K 矩形导轨 )( 尾导轨 )2( 合或三角导轨 )( 8 表中 K 为考虑颠覆力矩影响 时的实验系数； 为滑动导轨摩擦系数； G 为移动部件总重量。 G=2000 N（ 纵向移动部件总重量 200 12 查表 3择综合导轨， K 取 取 为 2000N ； 算得 )( =1600+ 1100+2000） =2398 )(N 大动载荷的计算 载荷随时间急剧变化且使构件的速度有显著变化（系统产生惯性力），此类载荷为动载荷。 比如 起重机以等速度吊起重物，重物对吊索的作用为 静载， 起重机以加速度吊起重物，重物对吊索的作用为动载。 对于滚珠丝杠螺母副的最大动载荷 式中： L 滚珠丝杠副的寿命系数，单位为 610 r， 610/60 （ T 为使用寿命，普通机床 T 取 5000电气 机床 T 取 15000h； n 为丝杠每分钟转速）； 载荷系数，一般取 设计取 硬度系数（ 58 时取 等于 55 时取 于 取 于 50 时取 于 45 时取 滚珠丝杠副的最大工作载荷，单位为 N。 本设计中车床 纵 向承受最大切削力条件下最快的进给速度 a x mV j （题设条件 最大进给速度 (工进 ) 500mm/;,初选丝杠基本导程 ，则丝杠转速m 0 0 0 m a x 。取滚珠丝杠使用寿 命 5000 ，带入 610/60 得L =90；取 2.1 1入 ，求得 ： 17390N。 珠丝杠螺母副的选型 初选滚珠丝杆副时应使其额定动载荷 C , 当 滚珠 丝杠副在静态或低速状态下10( 长时间承受工作载荷时，还应使额定静载荷 C )32( 。 根据计算出的最大动载荷 选择江苏启东润泽机床附件有 限公司生产的 内循环式滚珠丝杠副，采用双螺母螺纹式预 紧，精度等级为 4 级，其参数如表 3示。 13 表 3滚珠丝杠相关参数 公称直径/导程/钢球直径/丝杠外径/丝杠底径/额定载荷 /接触刚度 / 1 02d 0 8 6 31 珠丝杠副的支承方式 滚珠丝杠副的支承主要用来约束丝杠的轴向窜动，为了提高轴向刚度，丝杠支承常用推力轴承为主的轴承组合。考虑到纵向丝杠长度较大，本设计纵向丝杠采用双推 简支支承方式，该方式临界转速、压杆稳定性高，有热膨胀的余地。 动效率的计算 滚珠丝杠的传动效率 一般在 间，其计算公式如下： =) 式中： 螺距升角，d,可得 =2 91 ； 摩擦角，一般取 =10 。 算得： =)01192192 =度的验算 滚珠丝杠副工作 时受轴向力和转矩的作用，引起导程的变化，从而影响定位精度和运动的平稳性。轴向变形主要包括丝杠的拉伸或压缩变形 1 、丝杠与螺母间滚道的接触变形 2 、 支承滚珠丝杆的轴承的轴向接触变形3。 14 因转矩和丝杠 以 2 、3可以忽略不计，所以丝杠的拉伸或压缩变形量为： 1 = （ “ +” 号代表拉伸， “ -” 代表压缩） 式中：丝杠的最大工作载荷，单位为 N ； 丝杠纵向最大有效行程，单位为 E 丝杠材料的弹性模量，钢 ； S 丝杠的横截面面积，单位 2丝杠螺纹的底径2 根据前面的设计，6652算得： 1 =25 ) 6 3 3 = ( m 查表 3知， m 361 ,所以刚度足够。 表 3有效行程精度等级 1 2 3 4 5 大于 至 315 6 6 8 8 12 12 16 16 23 23 400 500 8 7 10 9 15 13 20 19 27 26 1600 2000 18 13 25 18 35 25 48 36 65 51 定性校核 由于滚珠丝杠本身比较细长又受轴向力的作用，若轴向负载过大，则会产生失稳现象，不失稳时的临界载荷 该满足： 22式中：丝杠支承系数，双推 2，其他方式如表 3示； K 滚珠丝杠稳定安全系数，一般取 4，垂直安装时取最小值，本设计取 4； a 滚珠丝杠两端支承间的距离，单位为 本设计中该值为 2000 15 （其中工件加工长度为 1400，取 2000，留 600 的两端余量） I 按丝杠底径 2d 确定的截面惯性矩（6442 ，单位为 4 ,本设 中将 代入算出 I = 由以上数据可以算出： 2 0 0 02 0 0 04 2 0 5 5 1 = )( N 临界载荷 大于工作载荷2398N） ，故丝杠不会失稳。 表 3丝杠支承系数双推 双推 单推 双推 4 2 1 0 临界转速的验证 滚珠丝杠副高速运转时，需验算其是否会发生共振的最高转速求丝杠的最高转速： 722m a x 10 式中：丝杠支承系数，双推 值如表 3示； 临界转速计算长度，单位为 本设计中该值为 2300 2d 丝杠内径，单位 安全系数，可取 3丝杠支承系数双推 双推 单推 双推 过计算，得出 1293 r ，由已知 m ax ， 可以算出50m a x ，该值小于丝杠临界转速，所以满足要求。 齿轮传动的计算 有关齿轮计算 16 传动比 i 0360 3 6 0 0 . 0 1 30 . 7 5 8 5 故取 1 24z ； 2 40z ； 2m ； 20 ； 20 ； 11 2 2 4 4 8 m md m Z 22 2 4 0 8 0 m md m Z 11 2 5 2 m d h 22 2 8 4 m d h 12 4 8 8 0 6 4 m 服 电 机的选择 （ 1） 工作台质量折算到电机轴上的转动惯量 丝杠的转动惯量 44 17 . 8 1 0 L 式中 D 滚珠丝杠的公称直径； 1L 丝杠长度。 则 齿轮的转动 惯量 4 4 21 7 . 8 1 0 6 . 4 2 2 6 . 1 7 N g c 4 4 22 7 . 8 1 0 8 2 6 3 . 9 N g 电机的转动惯量很小可忽略。 因此，总转动惯量 2 1 122211 ( 2 9 9 . 5 2 6 3 . 9 ) 2 6 . 1 7 5 . 5 5 2 6 4 . 3 N g c 2 5s Z J J （ 2） 所需转动力矩计算 快速空载启动时所需力矩 17 m a x 0 M M 最大切削负载时所需力矩 0a t f M M M 快速进给时所需力矩 0 M 式中 空载启动时折算到电机轴上的加速度力矩； 折算到电机轴上的摩擦力矩； 0M 由于丝杠预紧所引起，折算到电机轴上的附加摩擦力矩； 切削时折算到电机轴上的加速度力矩； 折算到电机轴上的切削负载力矩。 41 0 N g 6a 当 m a xm a x 3 5 0 0 1 . 3 3 3 8 3 3 . 3 3 r / m i 4m a x 2 6 . 4 3 8 3 3 . 3 3 1 0 9 . 1 7 7 N g m 9 1 . 7 7 k g f g c 6 0 . 0 2 5 当 a 0010001 0 0 0 1 5 0 0 . 3 1 . 2 5 1 4 2 . 1 7 r / m i 1 4 2 1 6f i 42 6 . 4 3 1 4 2 . 1 7 1 0 1 . 5 7 1 5 . 7 k g f g c 6 0 . 0 2 5 g m 00 022f FL f W LM i h i 当 时， 时 0 . 1 6 9 5 0 . 6 1 . 4 5 2 2 k g f g c m 1 4 . 5 2 2 N g c . 1 4 0 . 8 1 . 2 5 18 00 20012i 当0 时预加载荷 13则 220001 9 5 . 4 7 2 0 . 6 1 0 . 9 0 . 5 7 7 6 k g f g c m 5 . 7 7 6 N g c 3 . 1 4 0 . 8 1 . 2 5 0 9 5 . 4 7 2 0 . 6 9 . 1 2 k g f g c m 9 1 . 2 N g c 3 . 1 4 0 . 8 1 . 2 5LM i 所以，快速空载启动所需力矩 m a x 0 9 1 7 . 7 1 4 . 5 2 2 5 . 7 7 6 7 3 8 . 0 0 0 N g c M M 切削时所需力矩 0 1 5 . 7 1 . 4 5 2 2 0 . 5 7 7 6 9 . 1 2 2 6 . 8 5 k g f g c m 2 6 8 . 5 N g c ma t M M 快速进给时所需力矩 0 1 . 4 5 2 2 0 . 5 7 7 6 2 . 0 2 9 8 k g f g c m 2 0 . 2 9 8 N g c M 由上分析计算可知， 所需最大力矩 m a x 7 3 8 . 0 0 0 N g c （ 3） 纵向进给系统 伺服 电机的确定 0 9 3 8 . 0 7 8 1 8 7 6 . 1 6 N c 5 0 . 5M 为了满足最小步距要求，电动机选用三相六拍工作方式，查表知 / 0 . 8 6 6q 所以， 伺服 电机最大静转距1 8 7 6 . 1 6 2 1 6 6 . 4 6 N c 8 6 6 0 . 8 6 6 伺服 电机最高工作频率 m a xm a x 8 3 3 . 3 6 0 0 . 0 1 19 综合考虑，查表选用 130服 电动机，能满足要求 7 轨的特点 滑动导轨的优点是结构简单、制造方便和抗振性良好；缺点是磨损快。 为了提高耐磨性，国内外主要采用镶钢滑动导轨和塑料滑动导轨。 滑动导轨常用材料有铸铁、钢、有色金属和塑料等。 1铸铁 铸铁有良好的耐磨性、抗振性和工艺性。常用铸铁的种类有： （ 1）灰铸铁 一般选择 于手工刮研、中等精度和运动速度较低的导轨，硬度在 上； （ 2）孕育铸铁 把硅铝孕育剂加入铁水而得，耐磨性高于灰铸铁； （ 3）合金铸铁 包括：含磷量高于 高磷铸铁，耐磨性高于孕育铸铁一倍以上；磷铜钛铸铁和钒钛铸铁，耐磨性高于孕育铸铁二倍以上；各种稀土合金铸铁，有很高的耐磨性和机械性能； 铸铁导轨的热处理方法，通常有接触电阻淬火和中高频感应淬火。接触电阻淬火， 20 淬硬层为 度可达 高频感应淬火， 淬硬层为 23度可达 5，耐磨性可提高二倍，但在导轨全长上依次淬火易产生变形，全长上同时淬火需 要相应的设备。 2钢 镶钢导轨的耐磨性较铸铁可提高五倍以上。常用的钢有： 945、 40采用表面淬火或整体淬硬处理，硬度为 525820015 等渗碳淬火，渗碳淬硬至 566238C 采用氮化处理。 3有色金属 常用的有色金属有黄铜 青铜 青铜锌合金 硬铝 铝 ，其中以铝青铜较好。 4塑料 镶装塑料导轨具有 耐磨性好 (但略低于铝青铜 )，抗振性能好，工作温度适应范围广 (260 )，抗撕伤能力强，动、静摩擦系数低、差别小，可降低低速运动的临界速度，加工性和化学稳定件好，工艺简单，成本低等优点。目前在各类机床的动导轨及图形发生器工作台的导轨上都有应用。塑料导轨多与不淬火的铸铁导轨搭配。 导轨的使用寿命取决于导轨的结构、材料、制造质量、热处理方法、以及使用与维护。提高导轨的耐磨性，使其在较长时期内保持一定的导向精度，就能延长设备的使用寿命。常用的提高导轨耐磨性的方法有：采用镶装导轨、提高导轨的精度与改善表面 粗糙度、采用卸荷装置减小导轨单位面积上的压力 (即比压 )等 。 轨的设计 一 作用力合作用点位置，作用力方向和作用点的位置唏嘘合理安置。一边导轨倾斜的力矩尽量小。否则会使导轨中的摩擦力增大，磨加剧，从而降低导轨的灵活性和导向精度。严重时甚至还可能卡死，不能正常工作。 作用在运动件上的推力有三种情况： 21 推力的方向与轴线成一夹角 对于第一种情况，导轨镇南关的摩擦力只受到载荷及运动件本身重量的影响，推力不会产生附加 摩擦力。犹豫结构上的限制，实际的结构中往往出项第二第三中情况。为了保证导轨的灵活性，要对导轨进行验算，在已知的条件先，确定各部分的集合尺寸。 推力 F 与运动件轴线组成夹角 a,如图所示 推力 F 的作用将使运动件产生倾斜，从而使运动件与承导体的俩点处压紧， 设正压力分别为 1N . 2N ，相应摩擦力 1N ,f ， 2N ,f ，作用间的距离为 L，轴向阻力为 000 ,1221,1 2 1c o s 0s i n 0s i n 022 f F h F L N N f N f 根据 静力平衡条件 ,运动件的直径较小时，上式中含有 d 的各项可以略去。 可 解得： ,c o s s i n 1 2 /f h L 欲推动运动件，则必须使 ,c o s s i n 1 2 /f h L 若要保证不卡死的条件是： 22 ,c o s s i n 1 2 / 0f h L 由此，可得到当推力 F 与运动件有一夹角 a 时，运动件正常工作的条件是,2 ta n1 ta ,f 为当量摩 擦系数 在燕尾形和三角形导轨中 : , / co f 二 选与运动件轴线与轴线相距 h，图中当量摩擦系数，根据静力平衡条件 000 ,1221,1 2 1 1002022 N N h L N N L L N f N f 解得： ,1 2 /f h L 推动运动件则必须： ,1 2 /f h L 保证运动件不卡死条件 ,1 2 / 0f h L 即： ,2 / 1f h L 为了保证运动灵活，可取值 ,2 当取 f=，则有： 对圆柱形导轨： 矩形导轨： 2燕尾形或三角形导轨： 1本设计的导轨中： h=200=360 因此： 23 200 0 . 5 6 1360 符合相关要求 . 24 第 3 章 电气控制系统 设计 电气 系统是 电气 机床的“大脑”，其设计也是 电气 机床的核心工程，对机床而言， 电气 系统通过对输入的加工程序进行数据处理和运算后，输出控制信号，控制主轴、进给轴和其他辅助装置 正确、及时和可靠地执行加工程序所规定的任务，同时接受从机床反馈来的各种信息，对机床控制进行调整。任何一个 电气 系统都由硬件和软件两部分组成，在处理信息方面，软件和硬件对要完成的任务是等价的，硬件处理速度快，线路复杂，软件设计灵活，适应性强，但速度较慢。随着高性能微处理器的诞生，现代 电气 已越来越倾向于软件控制。 电气 系统最核心的控制是位置控制，最重要的运算是插补运算，最主要的数据处理是刀具补偿。位置控制的实质就是位置负反馈，即指令位置和实际位置进行比较，用位置偏差进行控制；插补运算就是根据加工程序所确定的坐标点 ，通过一定的运算法则实时获得位置指令；刀具补偿就是要解决编程轨迹和刀具中心不相符的矛盾。 件电路设计 气 系统的硬件结构 电气 系统根据其使用 单片机 结构的划分，一般可分为单微处理器和多微处理器结构两大类。单微处理器 电气 系统由于结构简单，价格便宜，在一些标准型 电气 系统中应用广泛。多微处理器 电气 系统可以满足当今 电气 机床高速度、高精度和许多复杂功能的要求，代表当今 电气 发展的水平。根据设计任务要求，本设计将采用较经济的单微处理器 电气 结构，对于一般切削加工而言，其速度和精度已能满足实际要求。 电气 机床单微处理器硬件结构电路概括起来有以下几个部分组成： （ 1）中央处理单元 （ 2）总线，包括数据总线、地址总线和控制总线； （ 3）存储器，包括只读可编程存储器和随机读写存储器； （ 4）输入输出接口电路； （ 5）外围设备，如键盘、显示器及光电编码器等。 25 气 系统硬件电路的功能 根据设计要求，确定 电气 系统应具有以下功能： 读取键盘输入数据； 读取操作面板开关及按钮信号； 读取螺纹 /光电编码器信号 ； 读取电动刀架刀位信号； 接受车床行程开关信号； 控制 示； 控制电动刀架 自动选刀； 控制纵向、横向电动机驱动； 控制主轴正转、反转与停止； (10) 控制交流变频器； (11) 控制冷却泵启停； (12) 可与 行串行通信。 本 次设计在采用 8031 作为主控芯片 ,采用两片 2764 程序存储器之外还扩展了一片 6264 数据存储器 ,用一片 74存 传递低 8 位地址 ,地址译码采用 74 译码器 ;采用全地址码 ,采用二个 8155 芯片 ,完成对执行元件的控制。此外 ,还设有越界报警急停处理电路 . 于各线路元件之间线路连接 8031芯片的 2 用来传送外部存储器的地址和数据 , 送的是 8位地址 , 故采用 74址锁存器 ,锁存低八位地址 ,为首选通信号 ,当 高电位 ,锁存器的输入输出速度 ,即输入的低八位地址在输出端出现 ,此时不需锁存 ,当 高电平变为低电平 ,出现下降沿时 ,低八位地址在输出端出现 ,此时不需锁存 ,当 样 组成 16 位地址 ,2764 和 6264 芯片都是 8要 13 根地址线 , 7低 8 位安 74片的输出 ,12 按 8031芯片的 两片 2764新片选信号 别按 74码器的0Y ,系统复位以后程序从 0000H开始执 26 行 ,6264 芯片的片选信号 址按 74 2Y ,单片机的扩展系统允许程序存储器和数据存储器独立编址 ,8031 芯片控制信号 2764 的 脚 ,读写控制信号 别按 6264 芯片内部沿有 终要选片外程序存储器 ,故按 址 由于 8031 只有 和 部分能提供用户作 I/O 接口使用 ,不能满足输入输出口的需要 ,因此比喻扩展输入输出扩展电路 片 8155 可编程 I/8155(1)的片选信号 74 4Y 端 74码器有 3 个输入A B C 分别按 8031 的 输出 ,低电平有效 . 70 Y B C 000 至 111 8 种现合 B C 为 个使能端 ,其中 2个为低电平使能端 ,另一个为高电平使能端 输出才能产生 ,否则输出才能处在高电平无效 . I/O 接口芯片与外设的联接是这样安排的 片 A作为显示器段选信号 , 输出 为显示器的位选信号 ,输出 5 根 线是键盘输入 片的 20 个引脚按 8031 芯片的 此使用 8155 的 I/O 口时 高电平 ),按 X Z 向 伺服 电机硬件环形分配器为输出 ,系统各芯片采用全地址译码 ,各存储器及 I/O 接口芯片 Z 向 伺服 电机硬件环形分配器采用 5 相 10 拍方式工作 ,故0均按 +5V,时钟输入端 8155 芯片的 为实现插补时不同的进给的速度 ,可给 8155 芯片定时 /计数器中设置不同的常数 . 在此电路图中 ,还有其他功能电路 ,如报警电路 ,急停电路 ,复位电路 ,隔离电路 ,功效电路等 ,此外还有对自动回转刀架 ,螺纹加工进行控制 . 1、 复位电路 通常 8031 的复位
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号