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2007-05-19 | CJK6132数控车床及其控制系统设计

摘要
关键词:    数控车床   CJ6132   分离传动   步进电机
在本次设计中,我采用常规分离式主传动设计,机床主传动采用液压操纵机构,可实现十八级转速。机床主轴箱内的传动齿轮均经淬硬磨齿处理,传动比稳定,运转噪音低。机床主轴为二支撑结构,前支撑采用C级高精度轴承,润滑油润滑,提高了回转精度,使机床主轴具有良好的精度和刚性。
机床采用单片式电磁刹车离合器,解决主轴的刹车及离合问题,离合器安装于主轴箱带轮处,使床头箱内结构大为简化,便于维修。机床两轴进给系统采用步进电机驱动滚珠丝杠的典型传动方式,在滑板与床鞍及床鞍与床身之间的滑动面处贴有TSF导轨板,滑动磨擦系数非常小,有助于提高了机床的快速响应性能及生产效率。机床采用立式四工位刀架,该刀架布刀方便,刚性好。
进给方面,采用开环数控系统,即步进电机数控进给方式。采用步进电机开环数控系统已基本能满足进给精度的要求。主传动由于采用了分离传动发案,可较好的隔离电机及变速箱的震动,解决了热变形对主轴的影响,提高机床的加工精度。再者,数控系统采用单片机技术,可靠性高,成本低,经济性好。在总体性能上可以达到经济精密数控机床之列,达到较好的性价比。
该机床可以加工各种轴类、盘类零件,可以车削各种螺纹、圆弧、圆锥及回转体的内外曲面。作为通用型机床,特别适合汽车工业、摩托车行业、电子工业、航天、军工等行业,对旋转体类零件进行高效、大批量、高精度加工时采用。
机床采用机、电、液一体化结构,整体布局紧凑合理,便于维修和保养,外形符合人机工程学的原理,宜人性好,便于操作。


目录
一、总体方案设计 1
(一)、主传动的组成部分 1
(二)、机床主要部件及其运动方式的选定 2
(三)、机床的主要技术参数 3
(四)、各组成部件的特性与所应达到的要求 3
二、机床主传动设计 6
(一)、主要技术参数的确定 6
1.尺寸参数 6
2.运动参数 8
3、主轴转速的确定 10
4、转速范围及公比 的确定 10
5、结构式与结构网的确定 11
6、转速图的拟定 12
7、传动比参数的确定 13
(二)、传动系统图的拟定 14
(三)、电动机的选择 16
(四)、齿轮传动的设计计算 16
(五)、轴的设计计算 20
三、进给系统的设计计算 35
(一)、纵向进给系统的设计计算 35
1、切削力计算 36
2、滚珠丝杠设计计算 36
(二)、横向进给系统的设计计算 42
1、滚珠丝杠螺母副的选择计算 42
3、步进电机的选择 46
四、 数控系统设计 48
(一)、单片机系统控制设计的基本要求 48
(二)、数字控制系统框图 49
(三)、数控系统的硬件特点: 49
(四)、控制系统图及芯片的选择 49
(五)、存储器及系统扩展设计。 54
1、基本知识 54
2.程序器的扩展 56
3、数据存储器的扩展 57
4、存储器地址空间的分配 57
5、I/O接口的扩展 57
(六)、键盘及键盘接口设计 59
(七)、显示器接口设计 60
(八)、步进电机控制电路 62
(九)、部分控制程序: 68
1. 直线圆弧插补程序设计 68
2直线插补程序 68
3.圆弧插补程序得设计 69
4、LED动态显示程序设计: 73
5、串行扩展口的键盘、显示器接口电路软件设计: 75
6、步进电机控制 78
7、自动转位刀架控制 82
五、外文资料翻译 86
Stress and Strain 86
Shear Force and Bending Moment in Beams 90
六、参考文献 95
七、 结束语 96

参考文献
1. 中国机械工程学会 中国机械设计大典编委会。中国机械设计大典(4)。江西:江西科学技术出版社,2002
2. 清华大学曹金榜、易锡麟、张玉峰、陈养田、张春编。机床主轴变速箱设计指导。北京:机械工业出版社,1987
3. 华东纺织工学院、哈尔滨工业大学、天津大学编。机械设计图册。上海:上海科学技术出版社,1979
4. 吴振彪主编。机电综合设计指导。北京:中国人民大学出版社,2000
5. 顾熙棠、迟建山、胡宝珍主编。金属切削机床(下册)。上海:上海科学技术出版社,2000
6. 《机床设计手册》编写组编。机床设计手册(一至三册) 北京:机械工业出版社,1986
7. 邓星钟主编。机电传动控制(第三版)。武汉:华中科技大学出版社,2003
8. 秦曾煌主编。电工学下册电子技术(第五版)。北京:高等教育出版社,1999
9. 吴宗泽主编。机械设计师手册(上册、下册)。北京:机械工业出版社,2002
10. 魏俊民、周砚江主编。机电一体化系统设计。北京:中国纺织出版社,1998
11. 薛栋梁编著。MCS-51/51/251单片机原理与应用(一)。北京:中国水利水电出版社,2001
12. 张洪润、蓝清华编著。单片机应用技术教程。北京:清华大学出版社,1999
13. 张迎新 等编著。单片微型计算机原理、应用及接口技术(第二版)。北京:国防工业出版社,2004
14. 中国IT培训工程委员会编。Protel99电路设计培训班。珠海:珠海出版社,2002
15. 何永然、唐增宝、刘安俊主编。机械设计课程设计(第二版)。武汉:华中科学大学出版社,2002
16. 周良德、朱泗芳等编著。现代工程图学。长沙:湖南科学技术出版社,2000
17. 谢铁邦、李柱、席宏卓主编。互换性与技术测量。武汉:长沙科技大学出版社,1998
18. 濮良贵,纪名刚主编。机械设计。北京:高等教育出版社,1996
19. (美) Louis Gary Lamit著 李世国、蒋晓、周一届、何建军 等译。Pro/ENGINEER 2000i实用教程。北京:2001

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