毕业论文：普通机床数控改造设计说明书ZY ㊣ 精品文档 值得下载

载和转矩共同作用下引起每个导程的变形量为或其中为丝杠截面积，为丝杠极惯性矩。

∏，为丝杠切变模量，对钢，为转矩。

，为摩擦角，其正切值为摩擦系数，为平均工作负载，取摩擦系数为，则按最不利的情况时则丝杠在工作长度上的弹性变形引起的导程误差为通常要求丝杠的导程误差应小于其传动精度的。

即所以其刚度可满足要求。

效率验算滚珠丝杠副的传动效率为ηη要求在之间，所以该丝杠合格。

经上所述计算验证，滚珠丝杠副支撑形式为端固定端游动，满足条件。

因此滚珠丝杠副支撑形式选两端固定也满足条件，即各项性能均符合题目要求，可选用。

纵向进给丝杠计算进给牵引力纵向进给为综合性导轨式中考虑颠复力矩影响的实验系数，综合导轨取滑动导轨摩擦系数溜板及刀架重力计算最大动负载式中滚珠丝杠导程，初选最大切削力下的进给速度，可取最大进给速度的，此处使用寿命，按运转系数，按般运转而寿命，以转为单位滚珠丝杠螺母副的选型号采用外循环螺纹调整预紧的双螺母滚珠丝杠副传动效率计算式中螺旋升角，摩擦角取滚动摩擦系数刚度验算最大牵引力为。

支承间距丝杠螺母轴承均预紧，预紧为最大轴向负荷的。

丝杠的拉伸或压缩变形量根据，，，可算出由于两端均采用的推力球轴承，且丝杠又进行了预拉伸，鼓起拉压刚度可以提高陪。

其实际变形量为滚珠与螺纹滚道间接触变形查出圈滚珠和螺纹滚道接触变形量因此进行了预紧，支承滚珠丝杠轴承的轴向接触变形采用型推力球轴承，，滚动体直径，滚动体数量，注意，此公式中单位应为因施加预紧力，故定位精度稳定性校核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。

齿轮传动比计算横向进给齿轮箱传动比计算。

已确定横向进给脉冲当量，滚珠丝杠导程。

初选步进电机步距角э，可计算出传动比考虑到结构上的原因，不使大齿轮直径太大，免影响到横向溜板的有效行程，故此处可采用两级齿轮降速因进给运动齿轮受力不大，模数取。

纵向进给齿轮箱传动比计算已确定纵向进给脉冲当量滚珠丝杠导程，初选步进电机步距角。

可计算出传动比可选定齿齿数为或，或表传动齿轮几何齿数分度圆齿顶圆齿根圆齿宽中心距进给步进电机的计算和选择横向步进电机计算简图如图所示，横向进给计算图丝图横向进给计算图传动系统计算到电机轨上的总体转动惯量可由下式计算参考同类型机床初选反应式步进电机，其转子转动惯量是代入上式考虑各步进电机与传动系统惯量是匹配问题初选步进电机相数为图步进电动机的控制电路如图所示，步进电机的驱动脉冲由型单片机编程实现，并通过的端口的脚发出，然后再驱动电动机的五相。

由于步进电动机所需的驱动电流较大，所以驱动步进电动机的各相支路均通过复合管驱动。

同时考虑到到步进电动机各相电动机驱动电流较大，驱动电流的通断会造成电磁干扰的反窜，从而影响单片机的正常工作，因此在输出通道上加入了光电隔离器，以割断步进电动机的电流驱动和型单片机控制电路之间的电联系。

另外，在步进电动机的各相绕组上串接第页共页限流电阻，以防止过大的电流流过绕组。

在电动机绕组的两端并联了个二极管主要用于在复合管从导通转入截止的瞬间，吸收绕组中的反电动势以避免产生电磁干扰影响其它电路的工作并击穿复合管。

通过的口读取起停以及正反转控制信号。

通过芯片的口扩展的开关向系统发出步进的起停及正反转命令。

若闭合，表示允许电动机启动，否则电动机停止若闭合，表示控制电机正转即顺时针方向，否则电动机为反转。

单片机复位电路的设计复位是单片机的初始化操作。

单片机在启动运行时，都需要先复位，其作用是使和系统中其他部件都处于个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。

因而，复位是个很重要的操作方式。

但单片机本身是不能进行复位的，必须配合相应的外部电路才能实现。

复位信号的产生整个复位电路包括芯片内外两部分。

外部电路产生的复位信号通过复位引脚进入片内的斯密特触发器抑制噪声作用再与片内复位电路相连。

复位电路每个机器周期对斯密特触发器的输出采样次。

当引脚端保持两个机器周期以上的高电平时，进入复位状态。

复位时，和成输入状态，即，片内不受复位影响。

复位后，口输出高电平且使这些双向口皆处于输入状态，同时内部专用寄存器清。

此时，单片机从起始地址开始从新执行程序。

所以，单片机运行出错或进入死循环时，可使其复位后重新运行。

外部复位电路设计单片机的外部复位电路有上电自动复位和按键手动复位两种。

上电复位利用电容器充电来实现。

上电瞬间，电路充电，引脚端出现正脉冲。

只要引脚端保持以上高电平，就能使单片机有效复位。

按键手动复位又分为按键电平复位和按键脉冲复位。

按键电平复位相当于按复位键后复位端通过电阻与接通按键脉冲复位利用微分电路产生正脉冲。

在这里选用了按键电平复位，在应用中，芯片也需要复位，可以将它们的复位端相连接复位电路。

复位电路设计如下图第页共页图按键电平复位图单片机复位电路报警电路设计为了防止工作台的向和向在工作过程中有越界，设计中设置了越位报警电路。

越位报警指示电路采用四个限位开关，旦越界，立即停止工作台移动。

这里采用中断方式，利用的外部中断。

只要个开关闭合，即工作台的向或向有越界，便能产生中断信号。

为了报警，设置了两个发光二极管灯，个红灯用于越界报警，另个为绿灯，工作正常时亮，两灯均由的控制。

越界报警电路及其指示电路如下图所示第页共页图越界报警指示电路主轴光电脉冲发生器的选择改造后的车床要实现螺纹加工，所以必须配置主轴脉冲发生器作为车床主轴位置信号的反馈元件。

主轴脉冲发生器也叫光电脉冲编码器。

它应与车床主轴同步转动，并发出主轴转角位置变化信号，输入到控制系统内。

由系统通过软件控制，以保证主轴每转转时，螺纹车刀也同步在纵向进给个螺纹导程，并保证螺纹加工中分几次切削时不发生乱扣，即每次螺纹切削进刀位置致。

主轴脉冲发生器的安装，采用两种方式是同轴安装，二是采用异轴安装。

同轴安装的结构简单，连接方便。

但缺点是安装后不能加工穿出车床主轴孔的零件。

而异轴安装则没有这个缺陷。

目前经济型数控系统改造卧式车床，多采用同轴方式。

主轴脉冲发生器从传动连接方面分为刚性连接和柔性连接。

所谓刚性连接是指常用的轴套方式连接，这种连接对连接件的制造精度和安装精度要求较高。

因为同轴度的误差，会引起主轴脉冲发生器轴的偏扭，造成信号不准，甚至损坏内部光栅盘。

另种连接方式为柔性连接，即车床主轴与主轴脉冲发生器之间用柔性元件连接，采用柔性连接，在实现角位移传递的同时，又能吸收车床主轴的部分振动，从而使得主轴脉冲发生器转动平稳传递信号准确。

注意的是车床主轴的最高转速不能超过其最高许用转速。

这也是选择脉冲发生器的关键。

脉冲编码器的特点光电脉冲编码器可分为增量式光电脉冲编码器和绝对式光电脉冲编码器两种。

增量式脉冲编码器能够把回转件的旋转方向旋转角度和旋转角速度准确测量出来，绝对式光电脉冲编码器可将被测转角转换成相应的代码来指示绝对位置而没有累计误差，是种直接编码式的测量装置。

这里选用了增量式光电脉冲编码器。

光电脉冲编码器在数控车床上的应用光电脉冲编码器在数控车床上的主要应用为主轴旋转与坐标轴进给的同步控制。

在螺纹加工中，为了保证切削螺纹的螺距，必须有固定的起刀点和退刀点。

安装在主轴上的光第页共页电脉冲编码器在切削螺纹时主要解决两个问题通过对编码器输出脉冲的计数，保证主轴每转周，刀具准确的地移动个螺距导程。

般的螺纹加工要经过几次切削才能完成，每次重复切削时，开始进刀的位置必须相同。

为了保证重复切削不乱牙，数控系统在接收到光电编码器中的转脉冲后才开始螺纹切削的计算。

技术特性如下电压输出电缆侧出，记为。

电气参数电源电压输出方式消耗电流输出电压上升下降时间响应频率电压≧，机械参数允许最大机械转速启动力矩惯性力矩允许轴负荷允许角加速度≧径向，轴向环境条件使用温度存储温度耐振动耐冲击质量约第页共页总结可以修改改装设计需要改动的主要部位有挂轮架进给箱溜板箱溜板刀架等。

说明如下主传动保留原机床的主轴传动链，采用手动排挡变速的方法。

拆卸交换齿轮，在主轴末端安装主轴脉冲编码器，以进行螺纹切削。

进给箱部分全部拆除，原进给传动链中的丝杠和光杆由滚珠丝杠取代，丝杠右端用纵向步进电动机直接驱动。

溜板箱部分全部拆除，在原处安装滚珠丝杠中间支撑架和螺母以及操作按纽。

刀架拆除原刀架，改装成自动回转四方刀架总成。

通过这次设计，我有了很大的收获，我们从平时接受老师的知识转变到自己不断寻求新知识和大胆提出新创意。

本次设计也对我们考虑实际问题提出了更高的要求。

在今后的学习和工作中自己还将不断的学习和钻研，使自己永远处于不断的进步中，最后，我要感谢每位老师在我大学的学习和生活中对我的教导和关怀，感谢学校给我这样的机会去认识自己磨练自己发现自己在专业知识和生产实践上的不足，最终把我培养成为名合格的毕业生。

第页共页参考文献吴振彪主编机电综合设计指导北京中国人民大学出版社，余锡存，曹国华编著单片机原理及接口技术西安西安电子科技大学出版社，张伟主编单片机原理及应用北京机械工业出版社，何立民主编单片机初级教程单片机基础北京北京航空航天大学出版社，王侃夫主编数控机床控制技术与系统北京机械工业出版社，潘永雄，刘殊编著单片机原理与应用西安西安电子科技大学出版社，魏俊民，周砚江主编机电体化系统设计北京中国纺织出版社，何立民主编单片机应用系统设计北京北京航空航天大学出版社，谢宜仁主编单片机实用技术问答北京人民邮电出版社，李宏胜主编数控原理与系统北京机械工业出版社，王志平主编数控机床及应用北京高等教育出版社，余英良主编机床数控改造设计与实例北京机械工业出版社，王毅主编单片机器件应用手册北京人民邮电出版社，林宋，田建君编著现代数控机床北京化学工业出版社，普通车床的经济型数控改造前言年诞生了世界上第台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。

它与人类在农业工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。

年后，即在年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生