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（毕业设计全套）CK6136数控卧式车床机械结构设计（打包下载）

时.其中在单独作用下.在两力得共同作用下在垂直面内有在单独作用时.其中在单独作用下.在两力得共同作用下故在共同作用下，处为危险截面，其最大绕度为而般的刚度故符合刚度要求，其转角就不验算了。横向进给系统的设计计算表数控技术参数最大工作直径最大工作长度溜板及刀架重量刀架快移速度床身上床鞍上纵向横向纵向横向最大进给速度定位精度主电动机功率起动加速时间滚珠丝杆导程纵向横向纵向横向纵向横向.滚珠丝杠螺母副的选择计算最大工作载荷的计算滚珠丝杠上的工作载荷是指滚珠丝杠副在驱动工作台是滚珠丝杠所承受的轴向力，也叫作进给牵引力。它包括滚珠丝杠的走刀抗力及与移动体重力和作用在导轨上的其他切削分力相关的摩檫力。据机床加工的特点，当铣削槽时，工作载荷最大，由于铣削时，工作载荷既包括铣削时沿着丝杠轴的方向的力即轴向力，也包括工作台及工件的重量即垂直丝杠轴方向的力，由于铣削时的轴向力不大，所以在此不考虑铣削时产生的轴向力。根据设计手册可得工作载荷为式中分别为工作台进给方向载荷垂直载荷和横向载荷，可由切向铣削力求出，单位为为移动部件的重力，单位为，本次设计中，主要包括工作台工件等的重力，取它们的质量和分别为考虑颠覆力矩影响的实验系数和导轨上的摩檫系数，不同的导轨，其值不同。对于燕尾形导轨，取对于铣床，切向铣削力是沿着铣刀主运动方向的分力，它消耗铣床主电动机的功率即铣削功率最多，因此切向铣削力可按铣削功率或主电动机的功率计算出其中为机床传动系统的传动效率为主轴传递全部功率时的最低切削速度，次设计由前面的设计可取.。而的值为则切向铣削力的值为.则切削时各个方向的载荷为则最大工作载荷的值为最大动载荷的计算首先根据切削力和运动部件的重量引起的进给抗力，计算出丝杠的轴向载荷，再根据要求的寿命值计算出丝杠副应能承受的最大动载荷。式中运转状态系数，般运转取，有冲击的运转取滚珠丝杠工作载荷精度系数，当丝杠精度为级时为级时，.工作寿命，单位为，可按下式计算式中滚珠丝杠的转速使用寿命时间，数控机床取。其中为最大切削力条件下的进给速度，可取最高进给速度的为丝杠基本导程，计算时，可初选数值，等刚度验算后再确定则万转根据工作负载寿命，计算出滚珠丝杠副承受的最大动负载，因本次所设计的情况无冲击，所以取.所以得根据滚珠丝杠所承受的最大动载荷必须小于其额定动载荷的原则，查机床设计手册，可选择丝杠的型号。本次设计选择滚珠丝杠的直径为，其导程为，螺旋升角为，型号为.,其额定动载荷是，强度足够用。传动效率的计算根据机械原理的公式，丝杠螺母副的传动效率为式中丝杠的螺旋升角，本次设计所选丝杠的为摩擦角，其值约等于。则.刚度验算滚珠丝杠工作时受轴向力和扭矩的作用而发生变形，它将引起导程发生变化，从而影响其定位精度和运动平稳性。滚珠丝杠副的轴向变形包括丝杠的拉压变形丝杠与螺母之间滚道的接触变形丝杠的扭转变形引起的纵向变形以及螺母座的变形和滚珠丝杠轴承的轴向接触变形。滚珠丝杠的扭转变形较小，对纵向变形的影响更小，可忽略不计。螺母座只要设计合理，其变形量也可忽略不计。丝杠轴承的轴向接触变形计算方法可参考机械设计手册，只要滚珠丝杠支撑的刚度设计得好，轴承的轴向接触变形在此也可以不必考虑。因此，在进行滚珠丝杠的刚度验算时，只需要考虑轴向力的作用。式中弹性模数，对钢，滚珠丝杠截面积按丝杠内径确定，.用于拉伸时，用于压缩时。则丝杠长度上导程变形总误差级精度丝杠允许的螺距误差为，故刚度足够。压杆稳定的校核滚珠丝杆通常属于受轴向力的细长杆，若轴向力工作负荷过大，将使丝杆失去稳定而产生纵向屈曲，即失稳。失稳时的临界载荷为式中为丝杆的弹性模量，对于钢，.，为截面惯性矩为丝杆底径,为丝杆最大工作长度，为丝杆支承方式系数.所以对于两端简支的情况.因此.临界载荷与丝杆工作载荷之比称为稳定性安全系数，如果大于许用稳定性安全系数，则该滚珠丝杆不会失稳。般取.,考虑到丝杆自重对水平滚珠丝杆的影响可取所以因此压杆稳定。齿轮传动比的确定根据已知系统的脉冲当量.，初步选则步进电机的步距角则.步进电机的选择负载转动惯量估算折算到步进电机轴上的转动惯量可按下式估算式中折算到电机轴上的转动惯量分别为齿轮的转动惯量丝杠的转动惯量。对材料为钢的圆柱形零件，其转动惯量可按下式估算式中圆柱零件的直径零件轴向长度。所以总惯量转矩计算及最大静矩选择根据能量守恒原理，电机等效负载转矩若不考虑起动时运动部件惯性的影响，则起动转矩取安全系数为.，则.对于工作方式为三相六拍的步进电机因数控机床对动态性能要求较高，确定电机最大转矩时应满足快速空载起动时所需转矩的要求式中快速空载起动时产生最大加速度所需的转矩克服摩擦所需的转矩由于丝杆预紧所引起，折算到电机轴上的附加转矩当工作台快速移动时，电机的转速.由动力学知式中角加速度，式中丝杆未加预紧时的效率，.预加载荷，般为最大轴向载荷的，即.步进电机的最高频率.根据以上计算，综合考虑，查表选用型电机。其所选外形，安装尺寸及外形图如下图表表系列三相异步电动机所选电动机型号同步转速额定功率满载转速.表电机的外形及安装尺寸安装尺寸外形尺寸图电机的外形控制系统设计.绘制控制系统结构框图根据总体方案及机械结构的控制要求，数控卧式车床控制系统选用系列单片机组成，纵向横向及垂直方向均采用步进电机控制，三个坐标均采用硬件环形分配器，控制系统的功能包括向向给伺服运动键盘显示面板管理行程控制其他功能例如光隔离电路功率放大电路红绿灯显示硬件电路主要由以下几部分组成主控制器，即中央处理单元总线，包括数据总线地址总线和控制总线存储器，包括和接口，即输入输出接口电路外部设备，如键盘，显示器及光电输入等。控制系统结构框图如图.所示图控制系统结构框图.选择中央处理单元的类型在微机控制系统中的选择主要考虑以下因素时钟频率和字长，这个指标将控制数据处理的速度可扩展存储器的容量指令系统功能，影响编程的灵活性口扩展能力，即对外部设备控制的能力开发手段，包括支持开发的软件和硬件此外，还应考虑到系统的应用场合，控制对象对各种参数的要求，以及经济价格比等经济性的要求。综合考虑以上因素，这里我们选用芯片作为.存储器扩展电路设计由于芯片内部无程序存储器，需要扩展外部程序存储器支持，同时内部只有的数据存储器供用户使用，也不能满足控制系统的要求，故需要扩展程序存储器和数据存储器。程序存储器的扩展的程序存储器的寻址空间为字节，片内不带，用作程序存储器的器件是。根据控制系的要求，这里，我们扩展片程序存储器。．地址锁存器由于芯片的口是分时传送低位地址线和数据线的，故扩展系统中定要有地址锁存器，常用的地址锁存器芯片是，是带三态缓冲输出的触发器，其引脚与芯片的连接。．译码电路设计由于这里扩展的容量较大，扩展多个外围芯片。因此，这里使用译码法来进行编址。译码电路可使用现有的译码芯片，这里我们选用译码器这种芯片，输入端占用根最高位地址线，剩余的根低位地址线可作为片内地址线，译码器的根输出线分别对应个字节的地址空间。．与芯片的连接地址线的连接芯片的和用来传送地址和数据。口传送高位地址，口传送低位地址和数据，因此采用锁存器，锁存低位地址，以实现口地址和数据的分时传送作为的选用信号，当为高电平时，锁存器的输入和输出透明，此时不需锁存。当从高电平变为低电平，出现下降沿时，低位地址锁存入地址锁存器中，的输出不再随输入变化，这样口就用来传送数据，芯片的口和的送出口工组成位地址线，是需要根地址线，低位接的芯片的输出，接芯片的。系统采用全地址译码，两片芯片的片选信号分别接译码器的和，系统复位后程序从开始执行。数据线的连接芯片的位数据线与口直接连接单片机规定指令码火热数据都是由口读入，数位对应即可。控制线的连接芯片的外部程序存储器的读选通信号与芯片的端相连，芯片的地址锁存允许信号接地址锁存器的引脚。数据存储器的扩展由于芯片内部只有字节供用户使用，远不能满足系统需要，因此需要扩展片外的数据存储器。常用的数据存储器有，等，这里我们选用，扩展片，与的连接方式与和的连接大致相同，不同的是，读输信号与芯片的引脚连接，写输信号与的相连。由于程序存储器与数据存储器独立编址，地址可以重复使用，因此，片的片选信号也分别接译码器的和.接口电路及辅助电路设计接口电路设计单片机共有四个位并行，但可供用户使用的只有口和部分口，不能满足输入输出口的需要，因此系统必须扩展输入输出接口电路。这里根据系统功能及需要,扩展片和片可编程接口芯片.的片选信号接的端,芯片的片选信号接的。三八译码器有三个输入分别接，输出个输出，低电平有效。对应输入的到的种组合，其中对应位，对应位。还有三个使能端，其中两个和为低电平使能，另个为高电平使能。只有当使能端均处于有效电平时，输出才能产生，否则输出处于高电平无效状态。接口芯片与外部设备的连接是这样安排的，芯片的作为显示器段选信号输出，是显示器的为选信号输出，是键盘扫描输入。芯片的引脚接的因为使用的，故为高电平。芯片接向向和向步进电机硬件环形分配器，为输出，为三个方向的点动及回零输入，为面板上的选择开关键输入，设有编辑单步运行自动手动Ⅰ手动Ⅱ等方式。系统个芯片都采用全地址译吗，存储器及接口芯片的地址编码见参考书。向向和向步进电机硬件环形分配器采用，相通五相十拍方式工作，故，引脚接，三个芯片的选同输出控制分别接的，清零接的，正反转控制端接的，时钟输入端接芯片的，用以解决脉冲分配器输出脉冲的频率。为实现插补时不同的进给速度，可给芯片定时记数器中设置不同的时钟常数。步进电机接口及驱动电路通常在经济型数控机床中，大多采用步进电机开环控制，步进电机是种用电脉冲信号进行控制，并将电脉冲转变成相应的角位移的电机，其角位移两与电脉冲成正比，其转速与电脉冲频率成正比，通过改变脉冲频率就可以调节电机转速。驱动步进电机的脉冲需要按所需的