垂直面轴的受力简图水平面及垂直面受力简图见图。段弯矩水平面垂直面合成段弯矩水平面垂直面合成段弯矩水平面垂直面合成段弯矩水平面垂直面合成轴的水平面垂直面及合成弯矩图见图。轴的转矩图见图。主轴的强度校核从合成弯矩图和转矩图上得知，主轴在截面处承受了较大的弯矩，并且还受到带轮传动所带来的扭矩。因此，这两个截面是危险截面。在校核主轴的强度时应按弯扭合成强度条件进行计算。轴的弯扭合成强度条件为式中轴的计算应力轴的抗弯截面系数折合系数轴的许用弯曲应力轴所受的扭矩，单位为轴所受的弯矩，单位为。轴的抗弯截面系数为式中轴颈处直径，单位为，此处，为轴孔直径。得根据主轴材料为，由工程力学查得许用弯曲应力。按扭转切应力为脉动循环变应力，取折合系数。将上述参数代入公式，则轴的计算应力为因为，所以主轴的强度符合要求。主轴的刚度校核轴在载荷作用下，将产生弯曲或扭转变形。若变形量超过允许的限度，就会影响轴上零件的正常工作，甚至会丧失机器应有的工作性能。对于本课题的主轴，应该按轴的弯曲刚度校核。轴计算刚度经验公式为式中轴的计算挠度，单位为轴惯性量，单位为轴所用材料的弹性模量，单位为支承跨度，单位为轴所受圆周力，单位为轴所受径向力，单位为。轴的允许挠度，单位为已知，，，，。由工程力学查得轴的允许挠度为将上述参数代入公式，则轴的计算刚度为由于，所以轴能够满足刚度要求。综上所述，轴的强度，刚度均符合校核要求。第章控制系统设计数控机床般要求能够正确无误的驱动步进电机和运用开关来实现整台机器的各种控制，譬如能实现机器的自动起动和自动停止，自动换当以及能够自动的对轴的运动状态进行检测等等功能。而本数控升降台铣床主要要求实现的功能是通过控制系统能很好的驱动步进电机，也就是能够具体的实现步进的随时停和运动的功能，还有也就是能够通过控制系统实现自动换当的功能。控制系统可以直接购买国内外较好的数控系统系列产品作为数控装置，还可以由设计人员对其进行配套的专业设计。般如果机器对于控制系统部分要求非常严格的话，这时就要求专业的自动控制人员对其进行专业的设计，而本方案只要求实现的是开控制系统，只要求能够驱动步进电机和实现变频电机的调速以及键盘显示和对汽缸进行简单的运动和停止控制即可，因而不是很复杂的电路设计，可以套用典型电路控制，也可以进行简单的各部分控制即可实现。由于单片机具有体积小可靠性高控制功能强的优点，而本台机器要求的存储空间不是很大，控制也相当的简单明了，单片机相对，单片机来说，其价格廉价，而且也能实现上述要求，电路结构也不复杂，性能控制也非常优秀，故本台机器的的现场控制采用单片机来实现控制。控制系统总体设计单片几控制系统是由软件和硬件共同组成的。对于些既可用用硬件实现又可用软件实现的功能，在进行设计时主要充分考虑硬件和软件的特点，合理地分配与协调起功能。软件可以减少硬件的数量，提高系统的可靠性，增加系统控制的灵活性。但是系统的工作速度要相应降低，而且软件初次研制成本较高，因此它适用于大批生产。硬件可以减轻软件设计工作量，增加系统的快速性。但因连接点数增加而是故障点增多，不可靠因素也随之增多，并且使单台成本增加。如下图系统结构总图图控制系统机构总框图硬件设计硬件是数控系统的基础，其性能的好坏直接影响到整个系统的工作性能。有了硬件，软件才能有效的运行。机床数控系统的硬件电路概括起来有以下几个部分组成中央处理单元。总线包括数据总线地址总线和控制总线。存贮器包括可擦除存贮器和随机存贮器。输入输出接口电路。其中是数控系统的核心，作用是进行数据运算处理和控制各部分电路的协调工作。存贮器用于存放系统软件，应用中所需的各种数据。接口是系统与外界进行信息交换的桥梁。总线则是与存贮器接口以及其它转换电路联接的纽带，是与部分电路进行信息交换和通讯的必由之路。其电路图如下图控制电路图单片机变频电机输入显示键盘步进电机向敬忠，宋欣等机械设计课程设计图册北京化学工业出版社主传动系统效果图需要的联系相相相相相变频电机启动电源向向检验停止图控制电路图软件设计软件设计采用模块化程序结构，主要由主程序控制算法子程序系统初始化程序升降频控制程序显示键盘子程序等组成。如图主程序流程图图主程序流程图主程序显示子程序有键按下系统初始化主电路检测正常调动处理子程序启动键调动处理子程序正常运行转速测量及调节运算处理子程序变速运行停车调动处理子程序变速处理子程序停车处理及显示步进电机的控制原理步进电机是将电能转化为机械能的电磁元件。步进电机是手脉冲信号控制的，脉冲信号的产生和分配由软件编程来完成，而信号的放大由放大电路来完成。由于强弱信号的原因，我们在放大电路前加上光电耦合电路，已防止电源串路。具体控制电路如图控制电路图所示。变频电机的相关控制对于变频电机而言，主要是实现其相应速度的控制，也就是通过单片机输出的脉冲来控制变频电机的输出转速，实现机床主轴的无极变速。单片机中，通过对整流电路逆变器电路模块门极可关断可控硅驱动电路检测保护电路和转速测量电路，对变频电机加以变速控制和安全保护，从而能使变频电机的正常工作。电路图如图控制电路图所示。译码法寻址由于扩展的存贮器和其它外围芯片的数量较多，常常采用译码法寻址，由译码器组成译码电路对系统的高位地址进行译码，译码电路将地址空间划分若干块，其输出作为存贮器芯片的片选信号，分别选通各芯片。这样既充分利用了存贮器空间，又避免了空间分散的缺点，还可以减少口线。本数控机床采用地址译码器如键盘显示器接口键盘和显示器是数控系统常用的人机对话的外围设备，键盘可以完成程序数据的输入，显示器显示计算机运行时的状态数据。键盘接口电路，用作为并行接口使用。的地址，数据线和凌阳单片机的接口直接连接，由片选信号控制实现分时信息传递。程序存储器芯片由于数控机床在加工的时候要进行加工程序的监控，所以数控系统需要有程序存储器，放置监控程序。本数控机床选用容量为。数据存储器芯片由于数控机床在加工的时候要进行加工程序的调试，所以数控系统需要有随机储器，放置调试程序。本数控机床选用静态容量为。结论我国数控车床从世纪年代初进入市场，至今通过各大机床厂家的不懈努力，通过采取与国外著名机床厂家的合作合资技术引进样机消化吸收等措施，使得我国的机床制造水平有了很大的提高，其产量在金属切削机床中占有较大的比例。目前，国产数控车床的品种规格较为齐全，质量基本稳定可靠，已进入实用和全面发展阶段。但是在这些数控机床中，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于效率不高，加工不精密的状态。