畢業(yè)設(shè)計論文絲杠專用車床

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1、第一章、車床總體設(shè)計方案的擬定，分析與確定 1.1、方案擬定： 本次設(shè)計的車床是加工絲杠的專用車床，擬定車床只采用滾珠絲杠螺母副拖動溜板以及刀架做縱向進給運動，同時不附加縱向手動手輪，只用小滑板作縱向微調(diào)進行定 位。橫向進給采用手動手輪經(jīng)絲杠帶動刀架作橫向進給運動。根據(jù)設(shè)計要求，擬定如下兩個方案： 1.1.1、方案一： 車床主軸由直流電機經(jīng)皮帶輪、渦輪副驅(qū)動，電機由可控硅無機調(diào)速，為滿足多種螺距絲杠要求，采用掛輪結(jié)構(gòu)，直接與主軸和滾珠絲杠相聯(lián)接。 車床傳動系統(tǒng)圖見圖1-1 1.1.2方案二： 車床主軸由步進電機直接驅(qū)動，實現(xiàn)無級調(diào)速。為加工多種螺距的絲杠，采用

2、如下結(jié)構(gòu)：電機驅(qū)動主軸經(jīng)一對齒輪副傳動，連接掛輪，之后直接連接絲杠。 車床傳動系統(tǒng)圖見圖1-2 1.2、方案分析： 方案一的結(jié)構(gòu)，傳動平穩(wěn)，有利于提高工作表面光潔度。主軸至絲杠的傳動鏈短，僅有一套用于改變被加工工件螺距的交換齒輪，故此部分傳動誤差小。但主軸由直流電機經(jīng)皮帶輪、渦輪副驅(qū)動，導(dǎo)致傳動效率有所降低，傳動誤差較大。 方案二的結(jié)構(gòu)，由于主軸有步電機直接驅(qū)動，故傳動精度和傳動效率都較高。主軸至絲杠的傳動鏈，有一對齒輪副和一套用于改變被加工工件螺距的交換齒輪，故此部分傳動誤差較小。 1.3、方案的確定： 從車床的整體傳動系統(tǒng)看，方案二的結(jié)

3、構(gòu)緊湊，傳動精度和傳動效率都較方案一高。故采用方案二的結(jié)構(gòu)。 第二章、動力參數(shù)計算 切削速度： Cv V= *Kv 601-m*Tm*axy*fyv 查表，車刀耐用度： T=3600(S),ap=2mm,f=2mm/r, Cv=43,xv=0.25,yv=0.66,m=0.125, ∵成型車削 ∴取kv=0.85 43 ∴V= *0.85≈0.19(m/s) 601-0.125*36000.125*20.25*2

4、0.66 主切削力： Fz=9.8160nFzCFZafyFzvnFzkFZ(N) 刀具材料: 硬質(zhì)合金:W18Cr4V 加工材料: 碳素合金鋼 查表得:nFz=-0.15, CFz=270; xFz=1.0; yFz=0.75 取: KFz=1 則：Fz=9.8160-0.1527021.020.750.19-0.151≈6183.9 同理，徑向切削力： Fy=9.8160nFzCFZafyFzvnFzkFy 查表： nFy=-0.3, cFy=199, xFy=0.1, yFy

5、=0.6, kFy=1 ∴Fy=9.8160-0.319920.920.60.19-0.31≈2660.7(N) 軸向力: Fx=9.8160nFxCFxafyFxvnFxkFx 查表： nFx=-0.4, cFx=294, xFx=1.0, yFx=0.5, kFx=1.2 Fy=9.8160-0.429421.020.50.19-0.41≈3081.8(N) ∴成型車削深度不大，形狀不復(fù)雜的輪廓時，切削力減小10%～15% ∴取12% 則： Fz=6183.9(1-12%)≈5441.8(N) Fy=2660.7(1-12%)≈2341.4(N

6、) Fx=3081.8(1-12%)≈2712(N) 切削時消耗的功率： pm=Fz*V10-3 =5441.80.1910-3 ≈1.034(Kw) ∴步進電機功率： pm p= η*k 其中:η——主傳動的總功率，取η=0.65 K——進給傳動功率系數(shù)，取K=0.96 1.034 ∴p= ≈1.657(Kw) 0.650.96 加工工件時的最大轉(zhuǎn)距: Tmax= Fz10(n.m) =5

7、441.810 =272.09(n.m) 由Tmax,選取86BYG019五相BYG感應(yīng)子式功率步進電機。 電機能承受的最大轉(zhuǎn)距： Tmax= 9.55106(n.m) n= ∴T=9.55106 ∴9.55=26165(n.m) T>>Tmax ∴所選的步進電機合適 數(shù)據(jù)如下： 步距角：0.72/0.36 靜轉(zhuǎn)距：360 最大轉(zhuǎn)距:300 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量:1.8 外形長度：201mm 重量:3.5kg 第三章、傳動系統(tǒng)的設(shè)計 本車床是絲杠專用車床，為了保證所加工的絲杠的加工精度，必須盡可能的減小主軸到車床絲紅的傳動誤差，因此在

8、主軸和絲紅之間只選用一對齒輪副和一套交換齒輪進行聯(lián)絡(luò)。這種傳動結(jié)構(gòu)非常簡化，既保證了主軸到絲杠的傳動精度，從而確保工件的加工精度，又可以通過更換不同的交換齒輪，來加工不同的螺距絲杠。 綜上所述，本車床的傳動線路：步進電機 主軸 傳動軸 掛輪 絲杠 刀架 第四章、主軸設(shè)計 4.1、主軸結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇： 主軸的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括主軸的平均直徑D（或前軸頸直徑），內(nèi)孔直徑d（對于空心主軸面言），前端的懸伸量a及主軸的支承跨距L等。一般步驟是首先確定前軸頸直徑，然后確定內(nèi)徑d和主軸前端的懸伸量a，最后再根據(jù)D、a和主軸前支承的剛度確定支承跨L。 (

9、1)主軸前后頸軸直徑的選擇： 已知主電機功率p=1.657kw 又有圖-統(tǒng)計曲線來確定。 取D=60mm. 后軸承軸頸按下列經(jīng)驗公式來確定： D2≈(0.6～0.8) D1 取D2=40mm. (2)主軸內(nèi)孔直徑的選擇： 確定孔徑d的原則是滿足對空心主軸孔徑的要求和最小壁厚要求，以及在不削弱主軸剛度的要求下盡量取大些。 由材料力學(xué)知，軸的剛度k與界面慣性距I成正比，與直徑之間有下列關(guān)系： ==1- 由上式可知

10、道，當(dāng)d/D≤0.5～0.6時，空心主軸的剛度與實心主軸的剛度與實心主軸的剛度相差甚小，即內(nèi)孔d對主軸的剛度降低的影響很小。 因為D===50mm 所以d≤(0.5～0.6)D≤25～30mm 取 d=20mm (3)主軸前端懸伸量的選擇 主軸懸伸量是指支柱軸前支撐徑向反力作用顛倒主軸前變力作用點之間的距離。無論從理論分析，還是從實際測試的結(jié)果來看，主軸懸伸量a值逾小逾能提高主軸部件的剛度，由實踐經(jīng)驗： =0.6～1.5 因為 =60mm 所以 a=(0.6～1.5)

11、 =36～90mm 取 a=88mm (4)主軸合理跨距的選擇： 由估算式前支撐剛度=930 得，=3.98n/mm 因為后軸承直徑略小于前軸承， 取=1.4 主軸截面的平均慣性距： I= = 取彈性模量： 則，綜合變量： ==0.22 查主軸最佳跨距計算線圖得： 則，最佳跨距：

12、 合理跨距 取實際跨度L=302mm (5)主軸最前端部分的選擇： 由于主軸最前端安裝三爪卡盤，因此主軸最前端部分尺寸標(biāo)準(zhǔn)件三爪卡盤的尺寸確定。 綜合以上幾部分，設(shè)計主軸見零件圖。 第五章、齒輪的設(shè)計及校核 5.1、齒輪設(shè)計 5.1.1、選擇材料及確定許用應(yīng)力： 因結(jié)構(gòu)緊湊，故采用硬齒面的組合： 小齒輪用20CrMnTi滲碳淬火，齒面硬度為59HRC 大齒輪用20Cr滲碳淬火，齒面硬度為59HRC。 查圖、表， 雙向傳動，故 查圖、表，

13、 故， 5.1.2、按齒輪彎曲強度設(shè)計計算 齒輪按8級精度制造，取載荷系數(shù)K=1.3, 齒寬系數(shù) 小齒輪上的轉(zhuǎn)距 T=272.09N.m=2.72105N.mm 初步選擇螺旋角, 齒數(shù)取 則 取。 實際傳動比: 齒形系數(shù)： 查圖，得： 因 且 故應(yīng)將代入式 法向模數(shù)

14、 取 中心距 齒寬 取 5.1.3、驗算齒面接觸強度 將各參數(shù)代入式 可得， 5.1.4齒輪圓周速度 查表,可知8級精度合宜 綜上所述，可得齒輪的一系列參數(shù)：

15、 兩齒輪形狀、尺寸如圖5-1、5-2所示 第六章、傳動軸設(shè)計 6.1、確定外形： 傳動軸上的零件從左到右依次為： 螺母、掛輪、軸承端蓋、定位套筒、齒輪、軸承、兩圓螺母。 6.2、確定各段直徑 6.2.1、先定軸的基準(zhǔn)直徑（變轉(zhuǎn)距軸段最小直徑） 軸的材料為40Cr,取C=100 已知主電機功率：Pc=1.657Kw, 查表，取齒輪傳動功率： 則傳動軸功率： 已知主軸轉(zhuǎn)速： 取傳動比：

16、 則傳動軸轉(zhuǎn)速: 則 取 6.2.2、從基準(zhǔn)直徑開始，根據(jù)定位、固定要求，依次加大或減小 因 取 查滾動軸承手冊, 6.2.3、確定各段長度 (1)、先定配合軸長度 （2）其它軸段

17、 綜上所述，傳動軸的尺寸和形狀如圖6-1所示。 6.2.4、傳動軸強度的校核 已知主軸轉(zhuǎn)距T1=Tmax=272.09(n.m); 則 取掛輪直徑d=120mm; 則 傳動軸左端掛輪的外力 (1)水平面的彎距 (2)垂直面的彎距 (3)F力產(chǎn)生的彎距 (4)求合成彎距 考慮到最不利的情況，把直接相加 (5)由前述可知： 軸傳遞的轉(zhuǎn)距T=381.3(N.m) (6)求危險截面的當(dāng)量彎距 因為傳動軸的扭切應(yīng)力是對應(yīng)循環(huán)變應(yīng)

18、力， 取折合系數(shù) a=1，代入上式可得: 所以, 查表,對于合金鋼40Cr, 顯然, 所以，傳動軸的強度足夠，選用40Cr的材料合適。 6.3、穩(wěn)定性計算: 由于絲杠兩端均裝推力軸承和向心球軸承，故絲杠不會發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。 第七章、滾珠絲紅的設(shè)計計算 已知條件： 工作臺重量： W+80kgf=800N (根據(jù)圖紙粗略計算) 時間常數(shù)： T=25ms 滾珠絲杠基本導(dǎo)程: 行程: S=3000mm 脈沖當(dāng)量： 步距角：

19、 由前述可知 綜合導(dǎo)軌車床絲杠的軸向力 式中 則 7.1、強度計算： 壽命值 取工件直徑D=100mm,查表得 最大動負載 查表得，運轉(zhuǎn)系數(shù) 則 根據(jù)最大動負荷Q的值，可選擇滾珠絲杠的型號 查表，選濟寧絲杠廠生產(chǎn)的GD系列滾珠絲杠，絲杠公稱直徑選為φ32mm,基本導(dǎo)程選

20、為6mm，編號為GD-M-32x6-LH-2.5-T-3。 7.2、效率計算： 根據(jù)《機械原理》公式，絲杠螺母副的傳動效率為： 式中 摩擦角 7.3、剛度驗算: 滾珠絲杠受工作負載p引起的導(dǎo)程的變化量 式中 滾珠絲杠截面積 則 滾珠絲杠變扭矩引起的導(dǎo)程變化量很小，可忽略，即： 所以：導(dǎo)程變形總誤差為 查表知3級精度絲杠允許的螺距誤差（1m長）為40，故剛度足夠。

21、 第八章、軸承的選擇及校核 8.1、主軸軸承的選擇及校核 8.1.1、選擇 后軸承選用7208AC，前軸承選用7212AC 其使用壽命為 8.1.2、校核 ①求主軸支承反力 ②求軸承徑向力的軸向力 所以, 合力向右，軸承1被壓緊 所以， ③求軸承的當(dāng)量動載荷:

22、查表，e=0.68 查表,得 所以， 因為， ④軸承較核 查表，取 則， 查表， 顯然， 所以，所選軸承強度足夠，合理。 8.2、傳動軸軸承的選擇及校核 8.2.1、選擇 兩軸承均選用6009，其使用壽命為 8.2.2、校核 又前述可知， 查表得,對于6009軸承 則 則查表得

23、，X=0.56,Y=1.55, 所以，當(dāng)量動載荷 查表，取 則 =15KN 查表，對于6009軸承，Cr=21KN 顯然，C>Cr 所以，所選軸承強度足夠，合宜。 8.3、絲杠軸承的選擇及校核 8.3.1、選擇： 絲杠兩端均選用一個深溝球軸承6305和一個推力球軸 8205，其使用壽命均為 8.3.2、校核： 查表,對于6305，Cr=22.2KN,Cor=11.5KN,Cr=21.29KN

24、 取 對于6305軸承 查表，取e=0.38 則，當(dāng)量動載荷 查表，取 則， 顯然，C

25、的基本要求： 1、轉(zhuǎn)位準(zhǔn)確可靠，工作平穩(wěn)安全； 2、減少換刀動作對加工范圍的干擾，時間短，以減少非加工時間。 3、按最短線路就近造位，轉(zhuǎn)位時間短； 4、刀具重復(fù)定位精度高，裝卸、調(diào)整、維修方便，并能得到清潔的維護； 5、識刀、選刀可靠，換刀動作簡單可靠； 6、刀庫刀具存儲量合理、刀庫占地面積小，并能與主機配合，使機床外觀協(xié)調(diào)美觀； 7、防水防屑，密封性能優(yōu)良；轉(zhuǎn)位定位，切削，防漏和可靠性能等項目的動態(tài)和靜態(tài)特性能保證性能優(yōu)良； 10.2、刀架的功用： 刀架是各類車床的核心附件。通過減速機構(gòu)和行星機構(gòu)，馬氏機構(gòu),或凸輪機構(gòu)來完成

26、刀架的松開、抬起、轉(zhuǎn)位、定位和夾緊動作。因此，刀架的性能和結(jié)構(gòu)往往直接影響到機床的切削性能，切削效率和體現(xiàn)了機床的實際和制造的技術(shù)水平。 10.3、夾緊力的計算： 為了保證車床刀架和各項使用性能要求，必須對刀架的夾緊力、最大切削扭矩、單位轉(zhuǎn)位時間和定位精度等內(nèi)容進行分析計算。 10.4、刀架使用時的注意事項： 10.4.1、安裝和調(diào)試： （1）刀架需要安裝在配套的中心拖板上。安裝應(yīng)保證刀架刀盤上的刀具刀尖與機床主軸中心等高；一般刀在刀架于中心拖間加墊板來調(diào)整，墊板的厚度由用戶車床實際的中心高度來確定。 （2）刀具與機床用4個螺

27、釘和兩個圓銷連接。中間沒有過渡墊板，在刀架剎緊的狀態(tài)下，應(yīng)調(diào)整軸線與機床主軸軸線平等度。在0.02mm以內(nèi)。 （3）在刀盤上安裝刀架和刀具時，應(yīng)最大限度的包車重量平和，使刀架轉(zhuǎn)動平衡和防止刀盤過沖。 （4）刀架發(fā)條裝置在出廠前已經(jīng)調(diào)好，一般不要隨意調(diào)整。 （5）數(shù)控系統(tǒng)與發(fā)訊號系統(tǒng)連接時，必須注意線頭標(biāo)號。 （6）刀架安裝完畢后，首先應(yīng)接線試機。電源接通后，如果發(fā)現(xiàn)刀架不能轉(zhuǎn)動，應(yīng)立刻關(guān)閉電源，調(diào)換電機電源相序，再進行試機。 10.4.2、維護和保養(yǎng)： （1）為了持機床工作時的精度和安全，應(yīng)定期對

28、刀架作精度檢查，一般一年一次為好。 （2）定期對刀架各個運動部位添加足夠的潤滑脂，以一年添加一次為好。 （3）一年保養(yǎng)電機一次，其中包括檢查，潤脂，和更換軸承等。 （4）刀具切削力不應(yīng)超過額定值。否則，會引起刀架變形，使加精度降低，使之損壞刀具和刀架。 （5）每班清掃刀盤上的鐵屑。 10.4.3、故障及排除： （1）刀架無法啟動： A：檢查電機電源是否接通； B：檢查電機電源相序是否接對； C：檢查電機線圈的阻抗

29、，當(dāng)線圈短路或者斷路時應(yīng)更換電機； D：電機啟停頻繁而過熱，熱敏電阻保護裝置指示電機停轉(zhuǎn)，應(yīng)等待電機冷卻之后再啟動； E：檢查發(fā)訊裝置的接口線路是否暢通。 （2）刀架無法停在預(yù)選位置上： A：檢查刀盤上的刀夾和刀具安裝是否平衡； B：檢查發(fā)序裝置磁鋼與霍爾元件是否錯位或者損壞； C：檢查電磁離合器是否通電。 （3）刀盤無法剎緊： A：檢查發(fā)訊裝置磁鋼與霍爾元件的位置是否對正；

30、 B：檢查電磁離合器是否通電； （4）刀架連續(xù)運轉(zhuǎn)無法停止： A：檢查系統(tǒng)線路是否暢通； B：調(diào)換磁鋼正反面。 10.4.4、刀架的基本原理 手柄1逆時針轉(zhuǎn)動時，通過銷子2帶動軸套3、4和斷面凸輪5回轉(zhuǎn)，抬起定位銷7；繼續(xù)逆時針轉(zhuǎn)動手柄1，銷子8帶動四方刀架轉(zhuǎn)位，轉(zhuǎn)位后靠彈簧10將鋼球9壓在刀架錐孔內(nèi)，使刀架初定位。然后順時針方向轉(zhuǎn)動手柄1，端面凸輪被復(fù)位，定位銷7在彈簧6的作用下，重新插入另一定位孔內(nèi)進行定位；繼續(xù)轉(zhuǎn)動手柄1，則依靠螺紋夾緊

31、刀架。 第十一章、尾座的設(shè)計 11.1、橫梁導(dǎo)軌的選擇： 根據(jù)機床機構(gòu)的特點，初步定為雙三角形的導(dǎo)軌，且有以下特點： （1）用導(dǎo)軌的一平面來承受較大的顛覆力矩，且占有較少床身面積，制造簡單。 （2）三角形導(dǎo)軌會自動補償磨損量，不會產(chǎn)生間隙。 （3）這樣的導(dǎo)軌相當(dāng)于矩形和三角形的組合導(dǎo)軌，導(dǎo)向性好，剛度高，制造方便，應(yīng)用廣，如車床、磨床、龍門銑床的床身導(dǎo)軌。 （4）導(dǎo)軌的各項參數(shù)由具體情況而定。 導(dǎo)軌材料的選擇： 選用塑料涂層導(dǎo)

32、軌，引起有較高的耐磨性、硬度、強度、和熱導(dǎo)率，在無潤滑油的情況下，能防止爬行，改善導(dǎo)軌的運物特性，特別是低速平衡性，以保證導(dǎo)軌的耐磨性和使用壽命。 采用靜壓導(dǎo)軌，導(dǎo)軌應(yīng)預(yù)緊，以提高承載能力、運動精度和剛度，導(dǎo)軌采用強制潤滑。 11.2、尾座的設(shè)計與說明： 尾座安裝在床身的右邊的尾座導(dǎo)軌上，可沿導(dǎo)軌縱向調(diào)整其位置。尾座是用于安裝頂尖式鉆頭、中心鉆、鉸刀等孔加工刀具的。用手推動可沿床身導(dǎo)軌座縱向移動；拉緊手把，通過偏心軸、絲杠可將尾座固定床身導(dǎo)軌的需要位置上，為使尾座固定可靠，擰緊螺母。 轉(zhuǎn)動手輪，使套筒退到最后位置，頂尖或刀具被絲杠前端

33、頂松而取出，順時針方向轉(zhuǎn)動手柄可鎖緊套筒。 為滿足夾緊和精度的要求選擇莫氏頂尖。 11.3、手輪的選擇： 手輪由鍵連接到螺紋軸上，選擇的鍵為：B410GB1096-79 手輪的型號：GB1095-79 圓輪緣手輪。 手輪上裝有手柄，選用型號為：JB/T7270.5-94的轉(zhuǎn)動手柄。 11.4、手柄球的選擇： 根據(jù)力的大小和精密車床的大小，選擇型號為：JB/T7271.1-94 A型的M14，D=40mm的手柄球。 第十二章、數(shù)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計 12.1、數(shù)控系統(tǒng)的基本硬件組成 數(shù)控加工的加

34、工精度高，生產(chǎn)率高，能減輕操作者勞動強度、改善勞動條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟效益的提高，它的發(fā)展和運用，影響著制造業(yè)水平高低，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的數(shù)控化，已經(jīng)成為當(dāng)今制造業(yè)的發(fā)展方向，所以非常值得我們?nèi)パ芯?。任何一個數(shù)控系統(tǒng)都由硬件和軟件兩部分組成。硬件時數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其性能的好壞，直接影響整個系統(tǒng)的工作性能，有了硬件、軟件才能有效的運行。 機床數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路概括起來有以下四部分電路組成： 1）中央處理單元CPU； 2）總線，包括數(shù)據(jù)總線（DB）、地址總線（AB）和控制總線（CB）; 3）存儲器，包括只讀可編存儲器和隨機

35、讀寫存儲器； 4）I/O，輸入/輸出接口電路； 其中CPU時數(shù)控系統(tǒng)的核心，作用時進行數(shù)據(jù)的運算處理和控制各部分電路協(xié)調(diào)工作，存儲器用于存放系統(tǒng)軟件，應(yīng)用程序和運行中所需要的各種數(shù)據(jù)，I/O接口使系統(tǒng)與外界進行信息交換的橋梁，總線則是CPU與存儲器接口及其它轉(zhuǎn)換電路連接的紐帶，是CPU與部分電進行信息交換和通訊的必由之路。 在國內(nèi)的經(jīng)濟性機床數(shù)控系統(tǒng)中，由于Z80CPU以及MCS-51單片機記載我國機床數(shù)控改造方面應(yīng)用較普遍，其配套芯片價廉，普及性強，通用性強，制造和維修方便，完全能夠滿足經(jīng)濟性數(shù)控車床改造的需要，該床以8031組成的單板機作為數(shù)控

36、控制系統(tǒng)。 機床數(shù)控系統(tǒng)的硬件主要由3部分組成： （1）電源系統(tǒng) 數(shù)控機床的控制電源是數(shù)控系統(tǒng)硬件的重要組成部分，也是在維修中常常出現(xiàn)問題的部分。數(shù)控機床的電源系統(tǒng)有交流與直流兩個部分。 1）交流電源。是控制系統(tǒng)提供能源的器件，也是給伺服驅(qū)動提供能源的器件。交流電源上也有各種保護及切換裝置；有短路、隔離及失壓保護。這個交流電源向伺服系統(tǒng)供電時，一定要注意有晶閘管器件的裝置的供電相序，一旦程序接錯，有晶閘管器件就失去了同步的關(guān)系，造成故障。 2）直流電源。直流電源作為控制用多為開關(guān)穩(wěn)壓電源，有＋5V、＋24V、15V等電壓，各設(shè)備的電壓情況不盡相同，例如 CRT上供電電壓有的是 24V

37、，有的是交流 110V或 220V。所以，盡可能地看好各端子供電電壓的要求。電源非常重要，一旦出錯會造成不可彌補的損失。還有是對伺服供電的直流電壓，它大多數(shù)是經(jīng)伺服變壓器及整流裝置所獲得的。 3）電池電源。由于數(shù)控裝置中有些信息要在機床斷電情況下進行保持，因此有一部分RAM區(qū)用電池來進行數(shù)據(jù)保持，這些電池多數(shù)是鋰電池，壽命長，但電量小。這部分電池也可用普通電池經(jīng)二極管降壓達到所需電壓值來代替，但一定要注意壽命。電池必須在通電情況下進行更換，否則數(shù)據(jù)就會丟失，這一點與常規(guī)習(xí)慣不同，更換時要注意不產(chǎn)生短路現(xiàn)象。在電源系統(tǒng)中，還有一個關(guān)鍵的裝置，就是控制電壓的穩(wěn)壓設(shè)備，也時常出現(xiàn)修復(fù)問題。

38、 （2）控制系統(tǒng) 這里所指的控制系統(tǒng)是指數(shù)控裝置中信號產(chǎn)生、處理、傳輸及執(zhí)行過程所涉及到的單元及各單元的聯(lián)系手段。 對于數(shù)控系統(tǒng)來說，如果有這方面的資料，特別是圖紙，那么就好辦多了，我們可以認真研讀圖紙，弄清它的主要電氣原理，把一個復(fù)雜的系統(tǒng)的大體情況刻劃出來，分成各種各樣的功能框，然后對每一個功能框的輸入、輸出信號進行分析，找出各功能框在總體中的地位以及各功能框之間的聯(lián)系。 大部分數(shù)控機床不提供圖紙，沒有有關(guān)硬件的資料，甚至于連芯片的型號也很難查到，在這種情況下維修就十分困難。例如，一個旋轉(zhuǎn)刀庫驅(qū)動系統(tǒng)有了問題，首先分析故障的可能性，測量驅(qū)動板的各部件電壓，縮小范圍，進行測繪，再分析其

39、工作原理及故障的原因。 伺服系統(tǒng)的維修，比起主板的維修容易些，特別是用模擬量的控制板就更容易。因為大家對伺服系統(tǒng)的原理比較清楚。不論哪個公司的伺服系統(tǒng)，雖然外觀不同，但基本模式是相同的，另外這一塊的輸入輸出也是非常清楚的。 最后就是 PLC的修理。 PLC綜合信號來自于 NC、外圍各種開關(guān)信號以及各種邏輯處理器的輸出信號。PLC的輸出信號用以控制電磁閥、繼電器、各種指示器及電機，并把有關(guān)的狀態(tài)反饋給NC。PLC是一個具有相對獨立性的獨立單元，維修相對方便。 （3）獨立單元 獨立單元是指能夠以簡單的適配關(guān)系與系統(tǒng)中其他部分結(jié)合在一起的部分。例如NC系統(tǒng)、外接PLC、伺服單元、電機、轉(zhuǎn)速傳

40、感器、光柵系統(tǒng)、脈沖編碼器、紙帶閱讀機、操作面板等。對于一個獨立單元應(yīng)了解它的電源聯(lián)接，所有輸入輸出信號線的功能，信號的類型、性質(zhì)和機床運行中各種狀態(tài)變化的情況，即掌握其“接口”。就伺服單元而言，它有電源、速度反饋線、設(shè)定線、允許信號線、準(zhǔn)備完成應(yīng)答線等等。但是，是伺服系統(tǒng)問題還是其他器件的問題，一個關(guān)鍵參數(shù)就是VCMD，VCMD就是NC送來的速度指令信號。在模擬的控制中，它就是一個一10V～＋10V的信號，這個信號就是判斷伺服系統(tǒng)好壞的一個關(guān)鍵參考點。沒有這個信號，伺服就不應(yīng)該運動。如果有了這個信號，而伺服還不動，就是伺服的問題。當(dāng)然，在實際維修中并不如此簡單，但是基本原理就是這樣。所以如何

41、把故障范圍縮小下來，這是維修的第一步，也是最最重要的問題。再者，我們判斷一個增量編碼器是否完好，那就是看一看與脈沖編碼器相聯(lián)的8根線上的信號有沒有，都是什么樣的波形，波形有多高，負載能力如何。這就可以肯定是不是脈沖編碼器的故障。這里順便提一下，要注意倍頻的問題，也就是要注意脈沖編碼器出來的頻率，如果脈沖編碼器出來的頻率不對也會測不出準(zhǔn)確的尺寸，所以要測一下脈沖頻率。 測速發(fā)電機的直流電壓大小代表轉(zhuǎn)速，所以首先要查一下這個線性關(guān)系是否正確，然后就要注意波形情況及干擾情況。測速發(fā)電機中的炭刷磨下的粉末，一旦集中在換向器的槽中，就會使測速發(fā)電機的繞組出現(xiàn)短路。這樣，隨著轉(zhuǎn)動電壓會產(chǎn)生很大的變動，引

42、起機床的強烈振動。 12.2、單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計 為什么要擴展？ MCS-51單片機具有很強的功能，但片內(nèi)ROM、RAM的容量、并行I/O口的數(shù)量等畢竟有限，在大多數(shù)實際應(yīng)用場合，僅靠單片機的片內(nèi)資源已顯得不夠，一般都需要擴展，且8031無片內(nèi)ROM，使用時必須外擴程序存儲器。 （1）擴展的一般問題 單片機要正確擴展功能需要注意以下幾點： 1）一腳多用：擴展是通過接口來實現(xiàn)的，而51單片機由于芯片引腳數(shù)有限，一般都一腳多用。要向正確擴展必須先搞清楚接口引腳的特性。 2）特殊的CPU時序：由于單片一

43、腳多用的特點，有的口既作地址，由輸入/輸出數(shù)據(jù)，因此時序也較特殊，尤其是外部ROM的讀周期，外部RAM的讀/寫周期，深入了解名信號線間外序配合，正確正確實現(xiàn)單片機與外部芯片互聯(lián)關(guān)鍵。 3）三總線的接法：單片機在外部線上設(shè)計由三總線，已被系統(tǒng)擴展用，圖示是51系列單片機為擴展系統(tǒng)提供的三總線方式：地址總線（AB）由P2口提供地址的高8位，P0口提供地址的低8位，共同組成16位地址線，故外部擴展最大相尋址范圍64KB。數(shù)據(jù)總線（DB）-由P0口提供，P0口為復(fù)用口，分時提供低8位地址和數(shù)據(jù)，故系統(tǒng)工作時需要外接鎖存器鎖存低8位地址信息。地址鎖存信號ALE，片外ROM取指令信號PS

44、EN及片外RAM讀/寫控制信號ALE，片外ROM取指令信號PSEN及片外RAM讀/寫控制信號RD/WR等，使用時應(yīng)特別注意區(qū)別。 （2）單片機外部功能的擴展 存貯器的擴展 1）EPROM芯片:常用的EPROM芯片有intel公司的2716（2KB*8）、2732（4KB*8）、2764（8KB*8）、27128（16KB*8）、27256（32KB*8）和27512（64KB*8）。其中27是芯片代號，后兩位數(shù)字代表存儲容量。EPROM存儲器地址范圍實際上是根據(jù)連接情況確定其最低地址和最高地址。 2）RAM用于存貯加工程序概述：存儲單元的內(nèi)容可按需隨意取

45、出或存入，且存取的速度與存儲單元的位置無關(guān)的存儲器。這種存儲器在斷電時將丟失其存儲內(nèi)容，主要用于存儲短時間使用的程序。 按照存儲信息的不同，隨機存儲器又分為靜態(tài)隨機存儲器（Static RAM,SRAM)和動態(tài)隨機存儲器（Dynamic RAM,DRAM)。 RAM特點： 隨機存取：　當(dāng)存儲器中的消息被讀取或?qū)懭霑r，所需要的時間與這段信息所在的位置無關(guān)。相對的，讀取或?qū)懭腠樞蛟L問（Sequential Access）存儲設(shè)備中的信息時，其所需要的時間與位置就會有關(guān)系。 易失性：當(dāng)電源關(guān)閉時RAM不能保留數(shù)據(jù)。如果需要保存數(shù)據(jù)，就必須把它們寫入一個長期的存儲設(shè)備中（例如硬盤）。RAM和RO

46、M相比，兩者的最大區(qū)別是RAM在斷電以后保存在上面的數(shù)據(jù)會自動消失，而ROM不會。 高訪問速度：現(xiàn)代的隨機存取存儲器幾乎是所有訪問設(shè)備中寫入和讀取速度最快的，取存延遲也和其他涉及機械運作的存儲設(shè)備相比，也顯得微不足道。 需要刷新：現(xiàn)代的隨機存取存儲器依賴電容器存儲數(shù)據(jù)。電容器充滿電后代表1(二進制)，未充電的代表0。由于電容器或多或少有漏電的情形，若不作特別處理，數(shù)據(jù)會漸漸隨時間流失。刷新是指定期讀取電容器的狀態(tài)，然后按照原來的狀態(tài)重新為電容器充電，彌補流失了的電荷。需要刷新正好解釋了隨機存取存儲器的易失性。 對靜電敏感：正如其他精細的集成電路，隨機存取存儲器對環(huán)境的靜電荷非常敏感。靜電

47、會干擾存儲器內(nèi)電容器的電荷，引致數(shù)據(jù)流失，甚至燒壞電路。故此觸碰隨機存取存儲器前，應(yīng)先用手觸摸金屬接地。 3）8255與單片機間有3組連成：D7-D0 8根數(shù)據(jù)線依次與P0口的P0.7-P0.0一一對應(yīng)連線，RD、RESET等3根控制線與單片機的同外引腳互連，片選段CS直接接低電平而始終被選中。 4）面板操作鍵 面板操作鍵與8031的P1接口，SB1-B2為手動操作進給鍵，分別完成人工操作的X進給，運行時按下此鍵，可中斷程序的運行，SA1是一個兩位開關(guān)，用于單段/連續(xù)控制，置于“單段”位置時，每運行一個程序就暫停，只有按下啟動鍵，才繼續(xù)運行下一個

48、程序段，單段工作方式一般用于檢查輸入的加工程序，SA1置于“連續(xù)”位置時，程序仍將連續(xù)執(zhí)行。 （3）鍵盤/顯示器與單片機的連接 鍵盤/顯示器與單片機的連接是通過鍵盤/顯示器接口芯片8279接口的，顯示器由8位LED數(shù)碼管組成，由于8279的段選線B0～B3，A0～A3驅(qū)動能力不足，譯碼器74LS138的輸出驅(qū)動能力不夠，所以外加8708接口于位選線和段選線之間。當(dāng)鍵盤上有鍵閉合時，鍵輸入的數(shù)據(jù)便通過返回線RLO-RL3進入8279的FIFO/傳感器RAM，并發(fā)出中斷請求信號IRQ。由于IRQ連載8031的INT端，所以當(dāng)IRQ有效時，8031接到中斷信號便可進行鍵盤服務(wù)。

49、 （4）功率放大電路 功率放大電路選用雙電源型。雙電源型采用高低電壓供電路。 在功率放大器導(dǎo)通初始，V1、V3、V4全導(dǎo)通，并使脈沖變壓器B的幅邊產(chǎn)生一定寬度的脈沖電流，使V2導(dǎo)通，高壓電源Eu通過V2, V1為步進電機某一向繞組供電，使其電流上升變陡。同時VD處于反向偏置將低電壓En與繞組LA切斷，經(jīng)過Tb時間以后脈沖電流消失，使V2截止，高壓電源與繞組之間被切斷，En通過VD，V1為繞組LA供電，提供所需的額定電流，通過調(diào)整脈沖變壓器的磁芯和R4可改變高壓供電時間寬度Tt。 結(jié) 論 光陰似箭，日月如梭，不知不覺間，三年的自考本科生

50、活就過去了，回想起這三年來自己所經(jīng)歷的點點滴滴，真是感概萬千。學(xué)習(xí)期間有成功也有失敗。過去的時光或許我們沒有充分的利用，回想起所學(xué)的知識，也是一個籠統(tǒng)的概念。通過畢業(yè)設(shè)計，使我們對自己的專業(yè)也有了更深入的理解和掌握，在這次設(shè)計中，融入了幾乎所有的知識，是對大學(xué)知識的一個貫通。讓我們學(xué)到了更多的東西，通過自己親自實踐，對知識有了更深刻的了解，知道自己所學(xué)的知識不夠深刻。還需不斷努力。通過畢業(yè)設(shè)計我們對自己有了更深入的認識，會給將來的人生抹上濃重的一筆。 我們這次畢業(yè)設(shè)計是在岳老師的帶領(lǐng)和指導(dǎo)下進行的，岳老師是一個博學(xué)多才的老師。從他身上我們學(xué)到了嚴謹求實的工作作風(fēng)，和對本專業(yè)更深入的認識。指導(dǎo)

51、我們最終圓滿的完成設(shè)計工作。 在設(shè)計過程中，我深深感到，畢業(yè)設(shè)計是一次實踐與理論相結(jié)合的過程，從而鞏固了自己所學(xué)的知識；通過畢業(yè)設(shè)計，加深了對機械設(shè)計的感性與理性認識，也提高了自己的動手能力和獨立思想能力、解決問題的能力，同時也培養(yǎng)了協(xié)同作業(yè)的思想，以及與別人合作的重要性。 通過本次設(shè)計，我更加清醒的意識到：要在工作學(xué)習(xí)中，不斷地用理論來指導(dǎo)實踐，用實踐來證明理論，不斷的探索學(xué)習(xí)，積累經(jīng)驗，總結(jié)教訓(xùn)，從而逐步提高、完善自己，以此來回報學(xué)校，回報老師的辛勤培育，為祖國建設(shè)貢獻自己的力量。 參考文獻 [1]楊可楨、程光胥等主編，《機械設(shè)計基礎(chǔ)》，高等教育出版社 [2]喻懷仁、陳世忠等主編

52、，《金屬切削刀具》，機械工業(yè)出版社 [3]張新義主編，《經(jīng)濟性數(shù)控機床系統(tǒng)設(shè)計》，機械工業(yè)出版社 [4]張建民主編，《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》，北京理工大學(xué)出版社 [5]劉寶廷、程樹康等主編，《步進電動機及其驅(qū)動控制系統(tǒng)》，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 [6]陳日耀主編，《金屬切削原理》，機械工業(yè)出版社 [7]張有順主編，《單片機簡明教程》，中國計量出版社 [8]張紅潤、藍清華等主編，《單片機應(yīng)用技術(shù)教程》，清華大學(xué)出版社 [9]姜培剛、蓋玉先等主編，《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》，機械工業(yè)出版社 [10]馮辛安主編，《機械制造裝配設(shè)計》，機械工業(yè)出版社 [11]楊黎明、黃凱、李恩至、陳仕賢等主

53、編，《機械零件設(shè)計手冊》，國防工業(yè)出版社 [12]李應(yīng)州編委主任，《實用機床附件手冊》，河南科學(xué)技術(shù)出版社 [13]王蘭美、劉衍聰主編，《現(xiàn)代工程設(shè)計制造》，高等教育出版社 [14]邵炎、孫汝翼等主編，《機床設(shè)計圖冊》，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 [15]王愛玲主編，《現(xiàn)代數(shù)控機床結(jié)構(gòu)與設(shè)計》，兵器工業(yè)出版社 致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計過程中，對我個人而言，我學(xué)到了不少東西，而且，這是對我三年自考本科學(xué)習(xí)的一次檢驗，也是一次補充，使我受益匪淺，但同時，也檢查出自己的許多不足，這是我應(yīng)該注意和以后學(xué)習(xí)的地方，因為自己的不足，所以諸位老師的指導(dǎo)尤為重要。 這里首先應(yīng)該感謝我們的指導(dǎo)教師岳

54、老師，正是在岳老師的指導(dǎo)下，我們才順利的完成了這次畢業(yè)設(shè)計，從設(shè)計的一開始，岳老師就告訴我們，每一個學(xué)生都應(yīng)該通過畢業(yè)設(shè)計學(xué)習(xí)盡可能多的知識，使以前學(xué)過的知識得到應(yīng)用，而以前沒有學(xué)過的知識通過這次設(shè)計變成自己的東西，把個人的潛力發(fā)揮到最高水平。 為了幫助我們，岳老師不辭辛苦，我們很受感動，并使我們干勁十足。我們這次設(shè)計雖然時間短，但是在岳老師的指導(dǎo)下，我們學(xué)到的不僅僅是書本上和實踐的知識，更重要的是從中學(xué)到了做人的原則合作時的方法，讓我們更深的理解了“集體”這個詞的含義。岳老師，我們?nèi)w設(shè)計成員由衷的向你說一聲：謝謝！ 當(dāng)然，還有許多老師對我們提供了很大的幫助，在此，我們也由衷的表示感謝。 學(xué)生：申靜 2011年3月10日