给系统设计计算切削力计算滚珠丝杆设计计算齿轮及转矩的有关计算步进电机的选择纵向进给系统的电机的确定横向进给系统步进电机的确定滚动导轨的选择摩擦力计算寿命计算三数控部分设计及编程四参考文献总体设计方案的确定本次数控改造属于经济型的改造,为降低生产成本,在满足使用要求的前提下,对机床的改动要尽量的少.故确定总体设计方案如下采用单片机对数据进行计算处理，由接口输出步进脉冲驱动步进电机，经级齿轮减速后，带动滚珠丝杠转动，从而实现数控平台的纵向横向进给运动。方案如下工作台总体结构的确定初步采用步进电机个向分别控制滚珠丝杆套，由于所受的力以及行程长短不样，所以要分别选择计算滚动导轨双导轨四滑块分别为向，长短选择不同带有三条槽的工作台面传动方案的确定步进电机是否需要齿轮减速装置减速比取多少滚珠丝杆工作台方向满足二机械部分设计计算纵向进给系统设计计算已知条件工作台重量时间常数滚珠丝杆基本导程行程脉冲当量步进角快速进给速度电机功率.切削力计算由机床设计手册可知，切削功率查机床说明书，得电机功率.系统总效率系统功率系数.。则式中切削线速度主切削由金属切削原理可知，主切削力,则可计算出如下所示查表，可知当.时，切削力深度，走刀量从机械设计手册中可知，在般外团圆车削时,即滚珠丝杆设计计算对于矩形槽.,摩擦系数.强度计算寿命值取工件直径查表最大动负载查表根据选择滚珠丝杆型号.其额定动载荷，所以强度足够用。.。螺母长度,余程,螺纹长度.效率计算根据机械原理，丝杆螺母副的传动效率其中摩擦角，螺旋升角因此刚度验算受工作负载引起导程变化量.,.滚珠丝杆受扭矩引起的导程变化很小，可忽略。即寻程变形总误差为查表知级精度丝杆允许的螺距误差长为故刚度足够。稳定性验算由于选用滚珠丝杆的直径与原丝杆直径相同，而支承方式不存在问题，故不验算。稳定性验算由于选用滚珠丝杆的直径与原丝杆直径相同，而支承方式不存在问题，故不用验算。齿轮及转矩的有关计算有关齿轮计算,传动比取第级为.取取二级齿轮转动比,中心距传动惯量计算工作台质量折算到电机轴上的传动惯量丝杠的转动惯量齿轮的转动惯量电机的转动惯量很小可以忽略。齿轮的转动惯量电机的转动惯量很小可以忽略。所需转动力矩计算空载启动时折算到电机轴上的加速度力矩切削时折算到电机轴上的加速度力矩折算电机轴上的摩擦力矩当,时由于丝杠预紧所引起，折算到电机轴上的附加摩擦力矩当时，预加载荷,则折算到电机轴上的切削负载力矩所以，快速空载启动所需力矩切削时进给所需力矩快速进给所需力矩由以上分析可知所需最大力矩发生在快速启动时横向进给系统设计计算经济型数控改造的横向进给系统的设比较简单，般是步进电机经减速后驱动滚珠丝杠，使刀架横向运动。步进电机安装在大拖板上，用法兰盘将步进电机和机床大拖板连接起来，以保证其同轴度，提高伟动精度。已知条件工作台重量时间常数滚珠丝杆基本导程行程脉冲当量步进角快速进给速度切削力计算横向进给为纵向的,取，则切削力为纵向的切断工件时取.,滚动摩擦系数为则寿命值滚珠丝杆设计计算强度计算对于矩形槽.,摩擦系数.则寿命值取工件直径查表查表最大动负载根据选择滚珠丝杆型号.其额定动载荷，所以强度足够用。.。螺母长度,余程,螺纹长度.效率计算根据机械原理，丝杆螺母副的传动效率其中摩擦角，螺旋升角因此刚度验算受工作负载引起导程变化量.,.滚珠丝杆受扭矩引起的导程变化很小，可忽略。即寻程变形总误差为查表知级精度丝杆允许的螺距误差长为故刚度足够。稳定性验算由于选用滚珠丝杆的直径与原丝杆直径相同，而支承方式不存在问题，故不验算。齿轮及转矩的有关计算传动比取第级为取二级传动惯量计算工作台质量折算到电机轴上的传动惯量丝杠的转动惯量齿轮的转动惯量电机的转动惯量很小可以忽略。所需转动力矩计算空载启动时折算到电机轴上的加速度力矩切削时折算到电机轴上的加速度力矩折算电机轴上的摩擦力矩当,滚动摩擦系数时由于丝杠预紧所引起，折算到电机轴上的附加摩擦力矩当时，预加载荷,则折算到电机轴上的切削负载力矩所以，快速空载启动所需力矩切削时进给所需力矩快速进给所需力矩由以上分析可知所需最大力矩发生在快速启动时步进电机的选择纵向进给系统的电机的确定根据启动力矩的选择电机启动力矩电机静负载力矩则为满足最小步角要求，电机选用三相六拍工作方式，查表知所以，步进电机最大静转距为步进电机最高工作频率综合考虑，查表选用型直流步进电机。横向进给系统步进电机的确定则为满足最小步角要求，电机选用三相六拍工作方式，查表知所以，步进电机最大静转距为步进电机最高工作频率综合考虑，查表选用型直流步进电机。滚动导轨的选择综合考虑机床的基本额定载荷及其它方面的因素，选取宽幅矩型滑块的滚珠导轨。初步选用滑块，工作台大小，工作台自重，外载荷。摩擦力计算摩擦力计算公式式中为滚动摩擦系数取,为法向载荷纵向.,横向.，为密封件阻力，取纵向横向寿命计算纵向行程为.目标寿命.选择型导轨，额定动载为.，根据计算可知，满足强度要求。横向行程为.，目标寿命.选择型导轨。额定动载为三数控部分设计及编程设计步进电机工作台第象限直线插补控制逐点比较法方案。原理逐点比较法是种代数算法，其特点是能逐点计算和判别运动偏差，并逐点纠正以逼迫理论轨迹。逐点比较法的理论误差是个脉冲当量。在整个插补过程中走步均需完成四个工作节拍是偏差判别，进给控制，新偏差计算，终点判别。硬件控制示意图控制控制口地址为，口地址为。功放功放电路电路电电电电电电机机机机机机相相相相相相二主程序框图及内存分配开始设栈指针，初始化，口口输出清内存，送控制电机代码进内存确定控制字初值，各坐标值及偏差送内存置控制字为，分配置控制字为，分配调环分子程序沿走步，调环分子程序沿走步，调延时程序调延时程序新偏差及新坐标计算新偏差及新坐标计算终点判别结束图主程序框图表内存分配表内存单元地址存放内容终点坐标值终点坐标值插补值插补值偏差值控制电机正反转的控制字三子程序框图表软环分表及电机带电状态码的内存分配表正转电机电机状态电机反转内存地址状态内容内存地址状态内容入口电机转正转正转状态码状态码状态码状态码表地址表地址表地址表地址表取代码表取代码表取代码表取代码首尾首尾地地地地址址址址代码代码代码代码代码经代码经代码经代码经数据口输数据口输数据口输数据口输出到电机出到电机出到电机出到电机调延时子程序返回图子程序框图四程序清单,主程序开始,初始化,设置口口输出,位清零使表头表尾为,装电机状态码到内存,装电机状态码到内存电机初始状态,偏差送到口.,跳到转,.转.不转,送控制字方向走步,偏差送到,跳转到进行偏差判断,.转.不转,送控制字方向走步,偏差送到将的偏差送到单元,子程序，查看控制字.,!,不转,则执行转.,!,不转,则执行正转地址指针,从代码表中取指向的代码到判断是否到表底,不是则执行,到表底则重新指向表首,从代码表中取指向的代码到,代码输出两行延时两行正转地址指针,从代码表中取指向的代码到判断是否到表头,不是则执行,到表头则重新指向表底,从代码表中取指向的代码到,代码输出两行延时两行.,!,不转,则执行转正转地址指针,从代码表中取指向的代码到判断是否到表底,不是则执行,到表底则重新指向表首,从代码表中取指向的代码到,代码输出两行延时正转地址指针,从代码表中取指向的代码到判断是否到表头,不是则执行,到表头则重新指向表底,从代码表中取指向的代码到,代码输出两行延时延时子程序,电机掉电,关四参考文献张建国胡大泽数控技术华中科技大学出版社机电工程系数控机床课程设计五邑大学吴宗泽罗圣国主编机械设计课程设计手册高等教育出版社纪明刚等主编机械设计第六版高等教育出版社张新义主编经济型数控机床系统设计机械工业出版社

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