0263-普通車床的數(shù)控化改造設(shè)計(jì)
0263-普通車床的數(shù)控化改造設(shè)計(jì),普通,車床,數(shù)控,改造,設(shè)計(jì)
目錄
一.任務(wù)書 ————————3
二.總體方案設(shè)計(jì) ————————— 5
三.設(shè)計(jì)參數(shù) ————————— 5
四.實(shí)施方案 ————————— 6
五.橫向進(jìn)給傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)計(jì)算 ————————— 7
六.滾珠絲杠螺母副的承載能力校驗(yàn)————————— 9
七.計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度 —————————10
八.驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選型計(jì)算 —————————12
九.機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析 —————————15
十.機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差計(jì)算與分析—————————15
十一.確定滾珠絲杠螺母副的精度等級(jí)和規(guī)格型號(hào)———16
十二.數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) ——————————17
十三.參考書目 ——————————23
一.任務(wù)書
1.設(shè)計(jì)目的
數(shù)控機(jī)床課程設(shè)計(jì)是機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)中的一個(gè)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié),學(xué)生學(xué)完技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課,特別是“數(shù)控技術(shù)”課程后應(yīng)用的,它是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、解決實(shí)際問(wèn)題能力的重要步驟。本課程設(shè)計(jì)是以機(jī)電一體化的典型課題——數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的擬定為主線,通過(guò)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案的擬定、進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì),計(jì)算以及控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì),使學(xué)生能夠綜合應(yīng)用所學(xué)過(guò)的機(jī)械、電子和微機(jī)方面的知識(shí),進(jìn)行一次機(jī)電結(jié)合的全方面訓(xùn)練,從而培養(yǎng)學(xué)生具有初步設(shè)計(jì)計(jì)算的能力以及分析和處理生產(chǎn)過(guò)程中所遇到的問(wèn)題的能力。
2.設(shè)計(jì)要求
課程設(shè)計(jì)是機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)課程的十分重要實(shí)踐環(huán)節(jié)之一。通過(guò)課程設(shè)計(jì)可以初步樹立正確的設(shè)計(jì)思想,了解有關(guān)的工業(yè)政策,學(xué)會(huì)運(yùn)用手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等資料;培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的實(shí)際能力,并在教師的指導(dǎo)下,系統(tǒng)地運(yùn)用課程和選修課程的知識(shí),獨(dú)立完成規(guī)定的設(shè)計(jì)任務(wù)。課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容是改造設(shè)備,實(shí)現(xiàn)以下幾部分內(nèi)容的設(shè)計(jì)訓(xùn)練。如精密執(zhí)行機(jī)的內(nèi)容應(yīng)包括:課程設(shè)計(jì)題目總體方案的確定、系統(tǒng)框圖的分析、電氣執(zhí)行元件的選用說(shuō)明、機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算以及機(jī)械和電氣及其他部分(如環(huán)形分配器等)的說(shuō)明。
該課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及方法,可以歸納如下:
1) 采用微型計(jì)算機(jī)(包括單片機(jī))進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、采集和控制。主要考慮計(jì)算機(jī)的選擇或單片機(jī)構(gòu)成電路的選用、接口電路、軟件編制等。
2) 選用驅(qū)動(dòng)控制電路,對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。主要考慮計(jì)算機(jī)的選擇或單片機(jī)構(gòu)成電路的選用,考慮電機(jī)選擇及驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算,控制電機(jī)電路的設(shè)計(jì)。
3) 精密執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。主要是考慮數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)問(wèn)題:要弄清機(jī)構(gòu)或機(jī)械執(zhí)行元件的主要功能(傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力、位置裝置、微調(diào)、精密定位或高速運(yùn)轉(zhuǎn)等),進(jìn)行力矩、負(fù)載功率、慣性(轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)、加(減)速控制和誤差計(jì)算。
4) 學(xué)會(huì)使用手冊(cè)及圖表資料,計(jì)算機(jī)I/O接口設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)電路以及數(shù)控化電氣原理設(shè)計(jì)等。
二.總體方案設(shè)計(jì)
1.系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式:
普通車床數(shù)控化改造應(yīng)具有定位??焖龠M(jìn)給,直線插補(bǔ),圓弧插補(bǔ),暫停,循環(huán)加工和螺紋加工等功能。因此,普通車床數(shù)控化改造所選用的數(shù)控化系統(tǒng)應(yīng)為連續(xù)控制系統(tǒng)。如:德國(guó)西門子公司的SIEMNS8025型系統(tǒng)。華中數(shù)控的“世紀(jì)星”21/22型系統(tǒng)。
2.伺服系統(tǒng)的確定:
普通車床數(shù)控化改造后一般為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床,在保證具有一定加工精度的前提下,從改造的成本考慮,應(yīng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu),降低成本。因此,進(jìn)給伺服系統(tǒng)采用以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)裝置的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)為宜。
3.功能部件的選擇:
主要是滾珠絲杠及其支承方式的選擇,電動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的選擇等。
4.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與電氣設(shè)計(jì):
這主要是縱向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),橫向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和機(jī)床導(dǎo)軌的維護(hù)。一般采用貼塑導(dǎo)軌以減小摩擦力,機(jī)床電氣設(shè)計(jì)包括機(jī)床原理圖設(shè)計(jì)和PLC梯形圖設(shè)計(jì)。
三.設(shè)計(jì)參數(shù)
1.最大加工直徑:320mm
2.最大加工長(zhǎng)度:700mm
3.行程:縱向700mm,橫向200mm
4.刀架快速進(jìn)給速度:縱向2400mm/min,橫向1200mm/min
5.最大進(jìn)給速度:縱向800mm/min,橫向400mm/min
6.溜板及刀架重力:縱向800N,橫向500N
7.主電動(dòng)機(jī)功率:4.5kw
8.定位精度:0.02mm/全行程
9.程序輸入方式:增量值,絕對(duì)值通用
10.控制座標(biāo)數(shù):2
11.脈沖當(dāng)量:縱向0.01mm/脈沖,橫向0.005mm/脈沖
四.實(shí)施方案
進(jìn)給系統(tǒng)數(shù)控化改造的主要部位有:掛輪架,進(jìn)給箱,溜板箱,溜板,刀架。
1.掛輪架系統(tǒng):
全部拆除,在原掛輪主動(dòng)軸處安裝光電脈沖編碼器。
2.進(jìn)給箱部分:
全部拆除,在該處安裝縱向進(jìn)給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與齒輪減速箱總成。絲杠,光桿和操縱杠拆去,齒輪箱連接滾珠絲杠,滾珠絲杠另一端支承座安裝在車床尾座端原來(lái)裝軸承座的部位。
3.溜板箱部分:
全部拆除,在原處安裝滾珠絲杠螺母座。絲杠螺母固定在其上,在該處還可以安裝部分操作按鈕。
4.橫溜板部分:
將原橫溜板中的滾珠絲杠,螺母拆除。在該處安裝橫向進(jìn)給滾珠絲杠螺母副,橫向進(jìn)給步進(jìn)電動(dòng)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。
5.刀架部分:
拆除原刀架,在該處安裝自動(dòng)回轉(zhuǎn)四方刀架總成。
五.橫向進(jìn)給傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)計(jì)算
1.主切削力及其切削分力計(jì)算
(1)計(jì)算主切削力Fz
已知:主電動(dòng)機(jī)功率Pm為4. 5kw,最大工作直徑D=320mm。
主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速:n=85r/min,在此轉(zhuǎn)速下,主軸具有最大扭矩和功率。則刀具的切削速度為:。
取機(jī)床的機(jī)械效率η=0.8,則主切削力=。
(2)計(jì)算各切削分力
由公式Fz:Fx:Fy=1:0.25:0.4,得:走到方向切削分力Fx和垂直方向切削分力Fy分別為:Fx=0.25Fz=633.8N,F(xiàn)y=0.4Fz=1014.08N。
2.導(dǎo)軌摩擦力計(jì)算
①由公式:Fμ=μ(W+fg+Fv+Fc)N,計(jì)算在切削狀態(tài)下導(dǎo)軌摩擦力Fμ。此時(shí)導(dǎo)軌受到的垂向切削分力Fv=Fz=2535.21N,橫向切削分力為Fc=Fx=633.8N。移動(dòng)部件的全部重力為W=500N,查表由差值法,得:fg=1500N。取導(dǎo)軌動(dòng)摩擦系數(shù)μ=0.15,則Fμ=μ(W+fg+Fv+Fc)=0.15×(500+1500+2535.21+633.8)=775.35N。
②由公式:Fμ=μ(W+fg)N,計(jì)算在不切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力Fμ和F,則:Fμ=μ(W+fg)=0.15×(500+1500)=300N,F(xiàn)=μ(W+fg)=0.2×(500+1500)=400N。
3.計(jì)算滾珠絲杠螺母副的軸向負(fù)載力
①按公式:Famax=F+μ(W+fg+Fv+Fc)N,計(jì)算最大軸向負(fù)載力Famax。
則:Famax=Fy+Fμ=1014.08+775.35=1789.43N。
②按公式:Famin= Fμ=μ(W+fg)N,得:最小軸向負(fù)載力Famin= Fμ=300N。
4.確定傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)比i和傳動(dòng)級(jí)數(shù)
取步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角為α=1.5度,滾動(dòng)絲杠的基本導(dǎo)程L=6mm,進(jìn)給傳動(dòng)鏈的脈沖當(dāng)量=0.005mm/脈沖,則由公式:得, ,按最小慣量條件,查圖可知應(yīng)采用二級(jí)傳動(dòng),傳動(dòng)比分別?。?2,=2.5。根據(jù)結(jié)構(gòu)需要,各傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)分別為:,模數(shù)m=2,齒寬b=20mm。
5.滾珠絲杠的動(dòng)載荷計(jì)算與直徑估算
①按預(yù)期工作時(shí)間估算滾珠絲杠預(yù)期的額定動(dòng)載荷Cam,已知數(shù)控機(jī)床的預(yù)期工作時(shí)間Lh=15000h,滾珠絲杠的當(dāng)量載荷Fm=Famax=1789.43N,查表得:載荷系數(shù)fw=1.3,初選滾珠絲杠的精度等級(jí)為3級(jí),取精度系數(shù)fa=1,可靠性系數(shù)fc=1,取滾珠絲杠的當(dāng)量轉(zhuǎn)速,又知:Vmax=0.4m/min,L=6mm。則:。
由公式:=N,得:=N。
②按精度要求允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑
⑴根據(jù)定位精度和重復(fù)定位精度的要求估算允許的滾珠絲杠的最大軸向變形:已知本車床橫向進(jìn)給的定位精度為20μm,重復(fù)定位精度為16μm,則由公式,得:=(1/3~1/2)×16μm=(5.33~8)μm,=(1/3~1/4)×20μm=(4~5)μm。取上述結(jié)果較小的值,即=4μm。
⑵估算允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑,滾珠絲杠螺母副的安裝方式采用一端固定,一端游動(dòng)支承方式,滾珠絲杠螺母副的兩個(gè)固定支承之間的距離為:L=行程+安全行程+2×余程+螺母長(zhǎng)度+支承長(zhǎng)度=(1.2~1.4)行程+(25~30)L,
則:L=1.4×行程+30 L=(1.4×200+30×6)=460mm。
由公式:≥0.078,
得: ≥0.078×mm。
⑶初步確定滾珠絲杠螺母副的規(guī)格和型號(hào)
根據(jù)以上計(jì)算所得L,,和結(jié)構(gòu)需要,初步選擇南京工藝裝備公司生產(chǎn)的FFZL型內(nèi)循環(huán)墊片預(yù)緊螺母式滾珠絲杠螺母副,型號(hào)為:FFZL2506-3,其公稱直徑,基本導(dǎo)程L,額定動(dòng)載荷Ca和螺紋底徑如下:=25mm,L=6mm,Ca=11300N>=9107.15N,=21.9mm>=16.73mm,故滿足要求。
六.滾珠絲杠螺母副的承載能力校驗(yàn)
1.滾珠絲杠螺母副臨界壓縮載荷Fc的校驗(yàn)
已知滾珠絲杠螺母副的螺紋底徑=21.9mm,由圖可知:滾珠絲杠螺母副的最大受壓長(zhǎng)度L=313mm,絲杠水平安裝時(shí),取=1/3,查表=2,則由公式Fc=,得:Fc==N,本車床橫向進(jìn)給系統(tǒng)滾珠絲杠螺母副的最大軸向壓縮載荷為:Famax=1789.43N,遠(yuǎn)小于其臨界壓縮載荷Fc的值,故滿足要求。
2.滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速校驗(yàn)
由圖可知:滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度L=337mm,其彈性模量E=,密度。則,滾珠絲杠的最小慣性矩為:I=。滾珠絲杠的最小截面積為:A=,取=0.8,查表,得:。由公式本橫向進(jìn)給傳動(dòng)鏈的滾珠絲杠螺母副的最高轉(zhuǎn)速為:66.67r/min,遠(yuǎn)小于其臨界轉(zhuǎn)速,故滿足要求。
3.滾珠絲杠螺母副額定壽命校驗(yàn)
查附錄表,得:滾珠絲杠額定動(dòng)載荷Ca=11300N,已知其軸向載荷Fa=Famax=1789.43N,滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速,運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù)fw=1.2,則由公式:L=()×,得:L=1.70×r,=L/60n=36498h。因?yàn)長(zhǎng)h=36498h遠(yuǎn)大于15000h,故滿足要求。
七.計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度
1.計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度
①計(jì)算滾珠絲杠的拉壓剛度Ks
本機(jī)床橫向進(jìn)給傳動(dòng)鏈的絲杠支承方式為一端固定,一端游動(dòng)。絲杠的拉壓剛度Ks可按公式:Ks=計(jì)算。已知滾珠絲杠的彈性模量E=,底徑=21.9mm,當(dāng)滾珠絲杠的螺母中心至固定端支承中心的距離a=Ly=313mm時(shí),滾珠絲杠螺母副具有最小抗拉壓剛度Ksmin。由公式:,得:。當(dāng)a=Ly=113mm時(shí),滾珠絲杠螺母副具有最大抗拉壓剛度Ksmax,由公式,得:。
②計(jì)算滾珠絲杠螺母副支承軸承的剛度Kb
已知滾動(dòng)體直徑,滾動(dòng)體個(gè)數(shù)Z=15,軸承最大軸向工作載荷,則查表得:。
③計(jì)算滾珠與滾道的接觸剛度Kc
查附錄,得:滾珠與滾道的接觸剛度,滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷Ca=11300N,已知滾珠絲杠上所承受的最大軸向載荷Famax=1789.43N。則由公式:,得:。
④計(jì)算進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度K
由公式:,得:進(jìn)給系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最大值為:。
由公式:,得:進(jìn)給系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最小值為:。
2.計(jì)算滾珠絲杠螺母副的扭轉(zhuǎn)剛度
由圖知:扭矩作用點(diǎn)之間的距離,已知滾珠絲杠的剪切模量,底徑,則由公式,得:。
八.驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選型計(jì)算
1.計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載慣量
①計(jì)算滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jr
已知滾珠絲杠的密度,則由公式:②計(jì)算折算到絲杠軸上的移動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
已知機(jī)床橫向進(jìn)給系統(tǒng)的執(zhí)行部件的總質(zhì)量為51.02kg,絲杠每轉(zhuǎn)一圈,機(jī)床執(zhí)行部件在軸向移動(dòng)的距離L=0.6cm,由公式:。
③計(jì)算各齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
;
;
;
④由公式,得:總負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
2.計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載力矩
①計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的切削力矩Tc
已知在切削狀態(tài)下的軸向負(fù)載力Fa=Famax=1789.43N,絲杠每轉(zhuǎn)一圈,機(jī)床執(zhí)行部件橫向移動(dòng)距離L=6mm=0.006m,進(jìn)給傳動(dòng)比i=5,總效率,由公式,得:。
②計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的摩擦負(fù)載力矩
已知在不切削狀態(tài)下的軸向負(fù)載力,則由公式,得:。
③計(jì)算由滾珠絲杠預(yù)緊力Fp產(chǎn)生的并折算到電動(dòng)機(jī)軸上的附加負(fù)載力矩Tf
已知滾珠絲杠螺母副效率,則,則由公式:,得:。
④折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載力矩T的計(jì)算
⑴空載時(shí):
⑵切削時(shí):
3.計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的加速力矩
根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果和查表,知:初選130BF001型反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī),其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,而進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載慣量,對(duì)開(kāi)環(huán)系統(tǒng),一般取加速時(shí)間。當(dāng)機(jī)床執(zhí)行部件以最快速度v=1200mm/min運(yùn)動(dòng)時(shí),電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速,由公式: ,得:。
4.計(jì)算橫向進(jìn)給系統(tǒng)所需的折算到電動(dòng)機(jī)軸上的各種力矩
①按式,得:
②按式,得:
③按式,得:
5.電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇
①選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)
根據(jù)以上計(jì)算及查表知,選擇國(guó)產(chǎn)130BF001反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī),其主要參數(shù)如下:相數(shù):5,步距角:0.75度/1.5度,最大靜轉(zhuǎn)矩:,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:,最高空載啟動(dòng)頻率:3000HZ,運(yùn)行頻率:16000HZ,分配方式:五相十拍,質(zhì)量:9.2kg。
②確定最大靜轉(zhuǎn)矩
查表,知:機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)空載啟動(dòng)力矩與所需的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為:,所以:。機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)空載啟動(dòng)力矩與所需的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為:。取和中較大者作為所需電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩,即:,本電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩為,所以可以在規(guī)定時(shí)間里正常啟動(dòng),故滿足要求。
③驗(yàn)算慣量匹配
為了使機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的慣量達(dá)到合理的匹配,系統(tǒng)的負(fù)載慣量與伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之比一般應(yīng)滿足式: 0.25≦≦1。因?yàn)閷儆?.25~1的區(qū)間范圍內(nèi),故慣量匹配滿足要求。
九.機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析
1.計(jì)算絲杠-工作臺(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率
滾動(dòng)絲杠螺母副的綜合拉壓剛度,機(jī)床執(zhí)行部件的質(zhì)量和滾珠絲杠螺母副的質(zhì)量分別為m,ms,滾珠絲杠螺母副和機(jī)床執(zhí)行部件的等效質(zhì)量為:,已知m=51.02kg。則:
。
2.計(jì)算扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率
折算到滾珠絲杠軸上的系統(tǒng)總當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為:,已知滾珠絲杠扭轉(zhuǎn)剛度,則:。由此計(jì)算可知:絲杠-工作臺(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率,扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率都比較高,一般按的要求設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度,故滿足要求。
十.機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差計(jì)算與分析
1.計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的反向死區(qū)△
已知進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最小值,導(dǎo)軌的靜摩擦力。由公式:△=。即:△=5.76<8,故滿足要求。
2.計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)由綜合拉壓剛度變化引起的定位誤差
由公式:,故滿足要求。
3.計(jì)算滾珠絲杠因扭轉(zhuǎn)變形產(chǎn)生的誤差
①計(jì)算由扭矩引起的滾珠絲杠螺母副的變形量
已知負(fù)載力矩,查圖可知,扭矩作用點(diǎn)之間的距離為,絲杠底徑。由公式,得:。
②由該扭轉(zhuǎn)變形量引起的軸向移動(dòng)滯后量將影響工作臺(tái)的定位精度,由公式:,得:。
十一.確定滾珠絲杠螺母副的精度等級(jí)和規(guī)格型號(hào)
1.確定滾珠絲杠螺母副的精度等級(jí)
本進(jìn)給傳動(dòng)采用開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng),應(yīng)滿足下列要求:
=;
;
取滾珠絲杠螺母副的精度等級(jí)為1級(jí),查表可知:;;
。
故滿足設(shè)計(jì)要求。
2. 確定滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號(hào)
滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號(hào)為FFZL2506-3-P3/539400,具體參數(shù)如下:公稱直徑與導(dǎo)程:25mm,6mm;螺紋長(zhǎng)度:400mm;絲杠長(zhǎng)度:585mm;類型與精度:P類,1級(jí)精度。
十二.數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.硬件設(shè)計(jì)(硬件詳細(xì)接線圖見(jiàn)圖紙)
8031
+
存儲(chǔ)器接口
輸入顯示 接口
MCX311
INT
限
位
X向編碼器控制
Y向編碼器控制
I/O
擴(kuò)展
接口
光耦
功放
X向電機(jī)
光耦
功放
Y向電機(jī)
2.步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)伺服原理
分配后的 脈沖信號(hào)
D
C
B
A
脈沖
信號(hào)源
脈沖分配器YBO14
功率
放大
脈沖信號(hào)
放大后的 脈沖信號(hào)
3.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制框圖
N
Y
設(shè)步長(zhǎng)計(jì)數(shù)器
保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)
轉(zhuǎn)向標(biāo)志為1
置正轉(zhuǎn)控制字指針
輸出控制字
是結(jié)束標(biāo)志
延時(shí)、控制字地址指針+1
返回
恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)
總步數(shù)為零
置反轉(zhuǎn)控制字
4.軟件程序設(shè)計(jì)(逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ))
①用逐點(diǎn)比較法進(jìn)行直線插補(bǔ)計(jì)算,每走一步,都需要以下四個(gè)步驟:
偏差判別:判別偏差或,從而決定哪個(gè)方向進(jìn)給和采用哪個(gè)偏差計(jì)算公式。
坐標(biāo)進(jìn)給:根據(jù)直線所在象限及偏差符號(hào),決定沿+X、+Y、-X、-Y的哪個(gè)方向進(jìn)給。
偏差計(jì)算:進(jìn)給一步后,計(jì)算新的加工偏差。
終點(diǎn)判別:進(jìn)給一步后,終點(diǎn)計(jì)數(shù)器減1。若為零,表示到達(dá)終點(diǎn)停止插補(bǔ);不為零,則返回到第一步繼續(xù)插補(bǔ)。終點(diǎn)計(jì)數(shù)判別可用兩個(gè)方向坐標(biāo)值來(lái)判斷,也可由一個(gè)方向的坐標(biāo)值來(lái)判斷。當(dāng)XE>YE,可用X方向走的總步數(shù)XE作為終點(diǎn)判別的依據(jù),如動(dòng)點(diǎn)X等于終點(diǎn)XE則停止。當(dāng)XE=0?
Y方向進(jìn)給
=+X
Y=Y(jié)+1
=—Y
X=X+1
X=?
Y=?
返 回
X方向進(jìn)給
②程序設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)程序時(shí),在RAM數(shù)據(jù)區(qū)分別存放終點(diǎn)坐標(biāo)值XE,YE,動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)值X,Y,偏差FM。對(duì)8位機(jī),一般可用2字節(jié),而行程較大時(shí)則需用3字節(jié)或4字節(jié)才能滿足長(zhǎng)度和精度要求。此外,所有的數(shù)據(jù)區(qū)必須進(jìn)行初始值、X、Y向步進(jìn)電機(jī)初態(tài)(控制字)。
插補(bǔ)程序所用的內(nèi)存單元如下:
28H
29H
2AH
2BH
2CH
70H
XE
YE
X
Y
FM
電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制字
電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制字為:
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
D1D0為X向電機(jī)控制位。D0=1運(yùn)行,D0=0停止;D1=1正轉(zhuǎn),D1=0反轉(zhuǎn)。D3D2為Y向電機(jī)控制位。D2=1運(yùn)行,D2=0停止;D3=1正轉(zhuǎn),D3=0反轉(zhuǎn)。
第一象限直線插補(bǔ)的程序:
ORG 2000H
MAIN:MOV SP, #60H
LP4: MOV 28H, #0C8H;
MOV 29H, #0C8H;
MOV 2AH, #00H;
MOV 2BH, #00H;
MOV 2EH, #00H;
MOV 70H, #0AH
LP3: MOV A, 2EH
JB ACC.7, LP1
MOV A, 70H
SETB ACC.0
CLR ACC.2
MOV 70H, A
LCALL MOTR
LCALL DELAY
MOV A, 2EH
SUBB A, 29H
INC 2AH
AJMP LP2
LP1: MOV A, 70H
SETB ACC.2
CLR ACC.0
LCALL MOTR
LCALL DELAY
MOV A, 2EH
ADD A, 28H
LP2: MOV 2EH, A
MOV A, 28H
CJMP A, 2AH, LP3;
RET
十三.參考書目
1.范超毅 趙天嬋 吳斌方《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》華中科技大學(xué)出版社
2. 陳嬋娟 《數(shù)控車床設(shè)計(jì)》 化學(xué)工業(yè)出版社
3. 周開(kāi)勤 《機(jī)械零件手冊(cè)》 高等教育出版社
4. 何立民 《單片機(jī)高級(jí)教程》 北京航空航天大學(xué)出版社
5. 鄭堤 唐可洪 《機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》機(jī)械工業(yè)出版社
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類型:共享資源
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上傳時(shí)間:2019-10-07
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- 關(guān) 鍵 詞:
-
普通
車床
數(shù)控
改造
設(shè)計(jì)
- 資源描述:
-
0263-普通車床的數(shù)控化改造設(shè)計(jì),普通,車床,數(shù)控,改造,設(shè)計(jì)
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