CA6140车床微机数控系统总体设计方案的拟定

微机数控系统总体设计方案 i i 1 3 3 4第二章CA6140车床进给伺服系统机械部分设计计算 5 5 5 6 通机床已不能适应这些要求，数控机床应运而生。这种度高、加工质量稳定和生产效率高等优点。它综合应用由于晶体管的应用，数控系统提高了可靠性且价格开始控机床，其中多数是钻床、冲床等点位控制的机床。数动控制和精密测量等相关技术的发展，数控机床统。它采用微型处理器及大规模或超大规模集成功能。这些控制功能是由一系列控制程序来实现只需改变软件，就可以适应不同类型机床的控制近年来，微电子和计算机技术的日益成熟，它的成个领域中，先后出现了计算机直接数控系统，柔性制造代初，研制的劈锥数控铣床、非圆锥插齿机等获得成功。学研制成功集成电路数控系统；数控技术在车、铣、镗、开始研究与应用；数控加工中心机床研制成功；数控升降济型数控系统和BSO4全功能数控系统，航空航天部706所研制出MNC864数控系统等。进而推动了我国数控技术的发展，使我国数控机床在品种的重要发展趋势。对单台主机不仅要求提高其柔性以运算放大器等模拟器件为主的控制器正在被以微处理器为主的数字集成元件所取展，其发展的原因是多方面的，主要有技术、经济国机床制造厂的能力都是办不到的。因此，尽快将和精密化改装，是我国现有设备技术改造迫切要求正是适应了这一要求。它是建立在微电子现代技术改造中引入微机的应用，不但技术上具有先进性，改装方案，有较大的通用性与可调性。而且所投入可以证明，投入使用后，确实成倍地提高了生产效术经济效益。因此，我国提出从大力推广经济型数广全功能数控这条道路，适合我国的经济水平、教使用全功能数控机床，培养人才，积累维护、使用的基础。数控装备的整体水平标志着一个国家数控系统总体方案的拟定应包括以下内容：系加工、公英制螺纹加工等功能，由于在铣削加工中有确定的函数关系，即刀具以给定的速率相对于工位系统，因为点位控制系统要求工件相对于刀具移本，采用步进电机开环控制系统，因闭环控制系大电路等组成。系统的加工程序和控制命令通过键动精度和平稳性，尽量减小摩擦力，选用滚珠丝杠螺母副传动刚度和消除间隙，采用预加负载的滚动导轨和滚珠丝根据设计任务的要求，采用连续控制系统和步系统结构简单、成本低廉，调试和维修都比较容易。为为尽量消除传动间隙，可设法调整传动齿轮的中心距以机微机功率放大功率放大上拖板一台CA6140普通车床改造成微机数控车床，采用MCS-51进电机开环控制，具有直线和圆弧插补功能，具有升降速部件惯量计算，空载起动及切削力计算，确定伺服电机在设计机床进给伺服系统时，计算传动和导向元件z=0.67³4001.5=5360ZXYF=5360³0.25=1340XF=5360³0.4=2144Y主切削力F'(N)可取纵切的1/2.Z1ZZ此时走刀抗力为F'(N),吃刀抗力为F'(N).仍按上述比例粗略计算:F':F':F'=1:0.25:0.4F'=2680³0.25=670YF'=2680³0.4=1072X滚珠丝杠螺母副的设计首先要选择结构类型：紧方式。结构类型确定之后，再计算和确定其他滚珠循环方式可分为外循环和内循环两大类，参考书[1]中的图4-4所示。我们在此选用槽的两端钻出通孔，同螺母的螺纹滚道相切，形成滚珠并焊上螺栓，用螺帽固定在螺母上。它的优点滚珠丝杠副的预紧方法有：双螺母垫片式预紧本设计采用双螺母螺纹式预紧结构，它通过移。其特点是结构较紧凑，工作可靠，滚道磨损时mF=1340NXZK=1.15f'=0.16F(N)=KF+f'(F+G)=1.15³1340+0.16³(5360+1000)=2559N式中K—考虑颠复力矩影响的实验系数,综合导轨取K=1.15;f'--滑动导轨摩擦系数:0.15～0.18;2.计算最大动负载c转（106转）后在它的滚道上不产生点蚀现象。这个轴向负载的最大值即称为该c=3LfF0式中L滚珠丝杠导程,初选L=6㎜;sf--运转系数，按一般运转取f=1.2～1.5;0fwFm=³1.2³2559=10799N查阅附录A表3,可采用WL3506外循环螺纹调整预紧的双螺母滚珠丝杠副,1列2.511滚珠丝杠副的轴向变形会影响进给系统的定位承滚珠丝杠的轴承的轴向接触变形；滚珠丝杠的扭转变及轴承支座的变形。最后一种常为滚珠丝杠副系统刚度1313³1500=1.6³10-5³1500=2.4³10-211'=δ=0.6³10-22QQ22cQQ232注意,此公式中F单位应为kgfm³0.0076=0.0038㎜根据以上计算:滚珠丝杠两端推力轴承，不会产生失稳现象不需作稳定性校核.F'=1072NXF'=670NYF=2680NZf'=0.2F'=1.4³F'+f'(F+2F'+G=1.4³670+0.2³(2680+2³1072+600)≈2023N2.计算最大动负载c0c=3LfF'=327³1.2³2023=7283N11查图4-6，根据F'=2023N,D=20㎜,查出δ/L³L=4.2³10—5450=1.89³10—2㎜Q3QQ考虑到进行了预紧,故1综合以上几项变形之和:22+3=度的要求,应该采取响应的措施修改设计,因横向溜板空间的限制,不宜再加大滚珠丝杠的直径,估采用贴塑导轨见效摩擦力,从而减小最大牵引力.重新计算如下:F=1.4F+f(F+2F+G)—5L—5L2+3=此变形量仍不能满足,如果将滚珠丝杠再经过预拉伸,刚度还可提高四倍,则变形量可控制在要求的范围之内.2+3=4计算临界负载F(N)K式中E---材料弹性模量,钢:E=20.6³106N/㎝2;I---截面惯性矩丝杠:I=d14,d1为丝杠内径;L---丝杠两支承端距离(㎝);f---丝杠支承方式系数,从表4-13中查出，一端固定,一端简支f=2.00ZZd14=³1.67884=0.3899㎝4mK其几何参数如下:110RqeYd1dZDD1qd3°7’4°33’可选定齿轮齿数为:2处可采用两级齿轮降速:Z=24、Z=40、Z=20、Z=25af轴上的等效转动惯量，分别计算各种工况下所需的等效式中J---步进电机转子转动惯量（㎏²㎝2）;MsM22s2J/J=10/36.474=0.274MΣ（1）快速空载起动力矩M起。M起=Mamax+Mf+M0ppaa=636.6N²㎝折算到电机轴上的摩擦力矩M：f附加摩擦力矩M：0M起=Mamax+Mf+M0=636.6+94+153=881.5N²㎝（2）快速移动时所需力矩M快f0M快=M+M=94+153=247Nf0（3）最大切削负载时所需力矩M切=375N²㎝从上面的计算可以看出，M起、M快和M切三种工况下，以快速空载起动所需力矩从表中查出，当步进电机为五相十拍时，λ=最大静力矩M=881.5/0.951=927N²㎝。jmaxpp床所要求的空载起动力矩（881.5Ncm）直接使用将会产生失步现象，所以必须采取在完成运动及动力计算后，已经确定了滚珠丝杠等，装上步进电机、齿轮减速箱和滚珠丝杠螺母来的滚动丝杠，并在大溜板的后面安装横向齿轮根据总体方案及机械结构的控制要求，确定硬5.外围设备，如键盘，显示器及光电输入机等。见RAM器此外还要考虑到系统的应用场合、控制对象在选择程序存储器芯片时，要考虑CPU与EPROM时序的匹配，还应考虑最大读出速应包括接口芯片的选择，步进电机控制电路，1201PPPPPPPRD（串行输入口）XTD（串行输出口）X01T0TT0T1（3）ALE：ALE是地址锁存使能信号。作为地址锁存允许时高电平有标识符B0IETOMDTL0TL1TL2RLDHRLDL程序状态字堆栈指针数据指针（包括DPH和DPL）中断优先级控制允许中断控制定时器/计数器方式控制定时器/计数器控制定时器/计数器0（高位字节）定时器/计数器0（低位字节）定时器/计数器2（高位字节）定时器/计数器2（低位字节）定时器/计数器2自动再装载定时器/计数器2自动再装载串行数据线控制地址操作码反映了指令的功能，助记符代表了指令的操以是地址。也就是说操作数指定了参与操作的数或来作定时器（实际是对内部机器周期计算）或外CTCTCTX冲源，一个是系统的时钟振荡器。计数器对两个脉计数器的基本功能是对是如脉冲进行计数，至于其外接什么样的脉冲源。当脉冲源为时钟振荡器（等用作“计数器”时，寄存器在其对应的外输入端T0或T1有一个“1→0”的跳变时MCS-51系列单片提供5个中断源。配备两个中断优先级。两个为INT,INT输入外部中断请求，低电平有效，两个为片内定时/计数器T和T溢出中断请求TF和TF；一3INT0T0INT10123400器周期的有、第一个ALE有效信号也不再出现。而当RD（或WR）有效时，在P总线0据端输入要存储的信息，数据引脚处于数据数据输入D状态。编程时PGMIN读编程检验编程禁止读编程检验编程禁止读编程检验编程禁止读编程检验编程禁止读编程检验编程禁止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——低电平X——不稳定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读VVDVVVV写VVVVDIN输出禁止VVVV输出禁止VVVV需要扩展多个外围芯片，因而需要把外部地址空间分配(1)程序存储器与数据存储器独立编址。2常用于规模较小的系统，即扩展的芯片不是太多译码器，可节省硬件，减少成本。缺点是可寻址对于容量较大的系统，扩展的外围芯片较多，芯片线时，就需要用这种全地址译码的方法。它将低位位地址进行译码，译码器输出的地址选择线用作片G111111111G2A0G0其它状态A0010101Y7111111101Y6111111011Y5111110111Y111101111Y3111011111Y2110111111Y1101111111Y0011111111TIMERINTIMEROUTIO/M含义地址、数据线定时输入定时输出IO/RAM口选择ALEVV含义存读写复位地I/O口AA3AA6×××××AA3AA6××××××A5××××××AA4××××××20命令状态寄存器（命令/状态口）×××××状态寄存器和命令寄存器公用一个地址，命令时器引脚TIMEIN和TIMEOUT。TIMEIN为定时之间。计数器的起动和停止有命令寄存器的最器。如果加到各段阳极的代码不同，则显示器将会gfede段选码000111111100000110201011011301001111401100110501101101601111101700000111801111111901101111A01110111b01111100c00111001d01011110E01111001F01110001P011100111100100000000000通常显示器采用动态显示，就是一位一位地轮每一位来说，每隔一段时间亮一次，显示器的亮度和间隔时间的比例有关。调整电流和时间参数，可显示器的扫描过程。计算机以人眼不能分辨的速度键盘是由若干个按键作成的开关矩阵，它是最简单在此经济型数控机床中，采用步进电机