范例：CA6140车床横向进给系统数控改造设计说明书1doc

关于车床的经典设计过程

CA6140车床数控改造设计说明书

目录

1.绪论.......................................................................................................................... 1 2.设计要求 ........................................................................................................................... 3

2.1总体方案设计要求 ................................................................................................. 3 2.2设计参数......................................................................................................... 4

2.3.其它要求 ...................................................................................................................... 4

3.进给伺服系统机械部分设计与计算 ................................................................... 8

3.1进给系统机械结构改造设计 .......................................................................... 9

3.2横向进给伺服系统机械部分的计算与选型 .................................................. 10 3.2.1确定系统的脉冲当量 ..................................................................................... 10

3.3.3 横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核步骤 .............................................. 14

3.3.4齿轮有关计算 ..................................................................................................... 16

3.3.4 (2)横向齿轮及转矩的有关计算 .............................................................. 20

4. 步进电动机的计算与选型 .................................................................................. 23

4.1步进电动机选用的基本原则 ....................................................................... 23 4.2步进电动机的选折 ................................................................................................ 24

5.主轴交流伺服电机 ..................................................................................................... 24

5.1机床主运动电机的确定 ............................................................................. 26 5.2主轴的变速范围 ..................................................................................................... 26 5.3初选主轴电机的型号 ............................................................................................ 27 5.4主轴电机的校核 ........................................................................................... 27

6. 微机控制系统硬件电路设计 ............................................................................... 28

6.1控制系统的功能要求 ............................................................................................28 6.2硬件电路的组成 ........................................................................................... 28 6.3设计说明 .................................................................................................................. 31

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7．安装调整中应注意的问题 .................................................................................. 31

7.1滚珠丝杠副的特点 ....................................................................................... 31 7.2滚珠丝杠螺母副的选择 ........................................................................................ 32 7.3滚珠丝杠螺母副的调整 ........................................................................................ 32

7.4联轴器的安装 ................................................................................................ 32

7.5主轴脉冲发生器的安装 ........................................................................................ 32

结论 ........................................................................................................................................ 35 参考文献 ................................................................................................................... 36

绪论

数控机床与普通机床相比,增加了功能,提高了性能,简化了结构.较好地解决形状复杂、精密、小批量及形状多变零件的加工问题。能获得稳定的加工质量和提高生产率，其应用越来越广泛，但是数控的应用也受到其他条件限制：（1）数控机床价格昂贵，一次性投资巨大，中小企业常是心有力而力不足；（2）目前，各企业都有大量的普通机床，完全用数控机床替换根本不可能，而且替代下的机床闲置起来又会造成浪费；（3）在国内，订购新数控机床的交货周期一般较长，往往不能满足生产急需；（4）通用数控机床对某一类具体生产项目有多余功能。

要较好的解决上述问题，应走通用机床数控改造之路。普通机床的改造就是在普通机床上增加微机数控装置，使其具有一定的自动化能力，以实现额定的加工工艺目标。

机床数控化改造的优点：（1）改造闲置设备，能发挥机床原有的功能和改造后的新增功能，提高了机床的使用价值，可以提高固定资产的使用效率；（2）适应多品种、小批量零件生产；（3）自动化程度提高、专业性强、加工精度高、生产效率高；（4）降低对工人的操作水平的要求；（5）数控改造费用低、经济性好；（6）数控改造的周期短，可满足生产急需。

目前机床数控化改造的市场在我国还有很大的发展空间，现在我国机床数控化率不到3％。用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展，所以必须大力提高机床的数控化率。

普通车床（如C616，C618，CA6140）等是金属切削加工最常用的一类机床。普通机床刀架的纵向和横向进给运动是由主轴回转运动经挂轮传递而来，通过进给箱变速后，由光杠或丝杠带动溜板箱、纵溜箱、横溜板移动。进给参数要靠手工预先调整好，改变参数时要停车进行操作。刀架的纵向进给运动和横向进给运

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动不能联动，切削次序也由人工控制。

对普通车床进行数控化改造，主要是将纵向和横向进给系统改为用微机控制的、能独立运动的进给伺服系统；刀架改造成为能自动换刀的回转刀架。这样，利用数控装置，车床就可以按预先输入的加工指令进行切削加工。由于加工过程中的切削参数，切削次序和刀具都会按程序自动调节和更换，再加上纵向和横向进给联动的功能，数控改装后的车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件，并能实现多工序自动车削，从而提高了生产效率和加工精度，也能适应小批量多品种复杂零件的加工。

2设计要求

2.1总体方案设计要求

总体方案设计应考虑机床数控系统的类型，计算机的选择，以及传动方式和执行机构的选择等。

（1）普通车床数控化改造后应具有定位、纵向和横向的直线插补、圆弧插补功能，还要求能暂停，进行循环加工和螺纹加工等，因此，数控系统选连续控制系统。

（2）车床数控化改装后属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下应简化结构、降低成本，因此，进给伺服系统采用步进电机开环控制系统。 （3）根据普通车床最大的加工尺寸、加工精度、控制速度以及经济性要求，经济型数控机床一般采用8位微机。在8位微机中，MCS—51系列单片机具有集成度高、可靠性好、功能强、速度快、抗干扰能力强、具有很高的性价比，因此，可选 MCS—51系列单片机扩展系统。

（4）根据系统的功能要求，微机数控系统中除了CPU外，还包括扩展程序存储器，扩展数据存储器、I/O接口电路；包括能输入加工程序和控制命令的键盘，能显示加工数据和机床状态信息的显示器，包括光电隔离电路和步进电机驱动电路，此外，系统中还应包括螺纹加工中用的光电脉冲发生器和其他辅助电路。 （5）设计自动回转刀架及其控制电路。

（6）纵向和横向进给是两套独立的传动链，它们由步进电机、齿轮副、丝杠螺母副组成，其传动比应满足机床所要求的分辨率。

（7）为了保证进给伺服系统的传动精度和平稳性，选用摩擦小、传动效率高的滚珠丝杠螺母副，并应有预紧机构，以提高传动刚度和消除间隙，齿轮副也应有消除齿侧间隙的机构。

（8）采用贴塑导轨，以减小导轨的摩擦力。 2.2设计参数

设计参数包括车床的部分技术参数和设计数控进给伺服系统所需要的参数。 现列出CA6140卧式车床的技术数据：

名称 技术参数

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在床身上 400mm

在刀架上

210mm

顶尖间最大距离 650;900;1400;1900mm

宋制螺纹 mm 1---12(20种)

2---24(20种) 加工螺纹范围 英制螺纹 t/m 模数螺纹 mm 径节螺纹 t/m

最大通过直径 孔锥度 主轴 正转转速级数 正转转速范围 反转转速级数 反转转速范围

纵向级数 进给量

纵向范围 横向级数 横向范围

滑板行程 横向 纵向

最大行程 刀架

最大回转角

刀杠支承面至中心的距离 刀杠截面B×H

0.25---3(11种) 7---96(24种)

48mm 莫氏6# 24

10—1400r/min 12

14---1580r/min

64

0.028---6.33mm/r 64

0.014---3.16mm/r

320mm

650;900;1400;1900mm

140mm ±90° 26mm 25×25mm

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顶尖套莫氏锥度 尾座 横向最大移动量

外形尺寸 长×宽×高

圆度 工作精度 圆柱度 平面度 表面粗糙度Ra

主电动机 电动机功率 总功率

改造设计参数如下:

最大加工直径 在床面上 在床鞍上

最大加工长度

快进速度 纵向 横向

最大切削进给速度 纵向 横向

溜板及刀架重力 纵向 横向

5#

±10mm

2418×1000×1267mm

0.01mm 200:0.02 0.02/φ300mm 1.6---3.2μm

7.5kw

7.84kw

400mm 210mm

1000mm

2.4m/min 1.2m/min 0.5m/min 0.25m/min

800N 600N

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代码制

ISO

脉冲分配方式 逐点比较法

输入方式 增量值、绝对值通用

控制坐标数 2

脉冲当量 纵向 横向

机床定位精度

刀具补偿量

进给传动链间隙补偿量 纵向

自动升降速性能 有

2.3.其它要求

（1） 原机床的主要结构布局基本不变，尽量减少改动量 ，以降低成本 缩短改造周期。

（2）机械结构改装部分应注意装配的工艺性，考虑正确的装配顺序，保正 安装、调试、拆卸方便，需经常调整的部位调整应方便。

横向

0.15mm 0.075mm

0mm---99.99mm ±0.015mm

0.01mm/脉冲 0.005mm/脉冲

3进给伺服系统机械部分设计与计算

3.1进给系统机械结构改造设计

进给系统改造设计需要改动的主要部分有挂轮架、进给箱、溜板箱、溜板 刀架等改造的方案不是唯一的。以下是其中的一种方案：

挂轮架系统：全部拆除，在原挂轮主动轴处安装光电脉冲发生器。 进给箱部分：全部拆除，在该处安装纵向进给步进电机与齿轮减速箱总成

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丝杠、光杠和操作杠拆去，齿轮箱连接滚珠丝杠，滚珠丝杠的另一端支承座安装在车床尾座端原来装轴承座的部分。

溜板箱部分：全部拆除，在原来安装滚珠丝杠中间支撑架和螺母以及部分操 作按钮。

横溜板箱部分：将原横溜板的丝杠的、螺母拆除，改装横向进给滚珠丝杠螺 母副、横向进给步进电机与齿轮减速箱总成安装在横溜板后部并与滚珠丝杠相连。

刀架：拆除原刀架，改装自动回转四方刀架总成。 3.2横向进给伺服系统机械部分的计算与选型

进给伺服系统机械部分的计算与选型内容包括：确定脉冲当量、计算切削力 滚珠丝杠螺母副的设计、计算与选型、齿轮传动计算、步进电机的计算和选型等。计算简图如下图所示：

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3.2.1确定系统的脉冲当量

脉冲当量是指一个进给脉冲使机床执行部件产生的进给量,它是衡量数控机 床加工精度的一个基本参数。因此,脉冲当量应根据机床精度的要求来确定。对经济型数控机床来说，常采用的脉冲当量为0.01mm/step和0.005mm/step,在CA6140的技术参数中，要求纵向脉冲当量fp为0.01mm/step。横向脉冲当量为fp=0.005mm/step。

3.2.2 横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核步骤 （1）型号选择

1）最大工作载荷计算

由于导向为贴塑导轨，则：k=1.4 f’=0.05,F1为工作台进给方向载荷，

Fl=2141N,Fv=5360N,Fc=1340N,G=60kg,t=15000h, 最大工作载荷：Fm=kF1+f’(Fv+2Fc+G)

=1.4×2144+0.05(5360+2×1340+9.8×75) =3440.4N 2）最大动载荷的计算

V横=1400r/min×0.79mm/r=1106mm/min

n横丝=v横×1/2/L0纵=1106×1/2/4=138.25r/min L=60nt/=60×138.25×15000/106=124.43 C=

fmFm =

×1.5×3440.4=25763.7N

∴初选滚珠丝杠型号为：CD50×6-3.5-E

其基本参数为Dw=3.969mm,λ=2o11’,L0=6mm,dm=50mm,圈数×列数×3.5×1

(2) 横向滚珠丝杠的校核 1）传动效率η计算

η==tgλ/tg(λ+φ)=tg2o11 ’/tg(2o11 ’+10’)=93%

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2) 刚度验算

1. 丝杠的拉压变形量

δ1=±Fm×L/EA=±3440.4×320/20.6×104×π×252=±0.0027mm 2.滚珠与螺纹滚道间的接触变形量

δ2=0.0013×

=0.0013×2

=0.0070mm

在这里Fyj=Fm/3=3352.6/3=1118N

Z=πdm/Dw=3.14×50/3.969=39.56 Z∑=39.56×3.5×1=138.48 丝杠的总变形量

δ=δ1+δ2=0.0027+0.0070=0.0097mm<0.015mm 查表知E级精度允许的螺距误差为0.015mm，故所选丝杠合格 3.2.3齿轮有关计算

(1)纵向齿轮及转矩的有关计算

1）有关齿轮计算，由前面的条件可知：

工作台重量：W=80kgf=800N(根据图纸粗略计算)

滚珠丝杠的导程: Lo=12mm 步距角: α=0.75°/step 脉冲当量: δp=0.01mm/step 快速进给速度：Vmax=2m/min

所以,变速箱内齿轮的传动比

i=

=

=

=2.5 （3-9）

齿轮的有关参数选取如下:

Z1=32 , Z2=40 ,模数m=2mm 齿宽 b=20mm 压力角α=20° 齿轮的直径 d1=mz1=2×32=64mm d2=mz1=2×40=80mm dα2=d1+2ha*=68mm

dα2=d2+2ha*=84mm

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两齿轮的中心矩 a= 2）转动惯量计算

= =72mm

工作台质量折算到步进电动机轴上的转动惯量: J1=W(

)2= (

)2 ×80×

=0.467kg.cm2 （3-10）

对材料为钢的圆柱形零件,其转动惯量可按下式估算:

J=7.8×10-4D4L kg.cm2 （3-11） 式中 D---圆柱形零件的直径,cm L---零件的轴向长度,cm 所以,丝杠的转动惯量:

J1=7.8×10-4+D4L1=7.8×10-4×3.24×140.3=11.475 kg.cm2 齿轮的转动惯量:

=7.8×10-4×6.44×2=2.617 kg.cm2

=7.8×10-4×84×2=6.39 kg.cm2

电动机转动惯量很小,可忽略。

因此，折算到步进电机轴上的总的转动惯量

J=(1/i2)（JS+Jz2）+Jz1+J1=(1/2.52)（11.475+6.39）+2.617+0.467=5.942 kg.cm2=59.42N. cm2 3）所需转动力矩计算 快速空载启动时所需力矩

M=Mamax+Mf+Mo 最大切削负载时所需力矩

M=Mat+Mf+Mo+Mt 快速进给时所需力矩

M=Mf+Mo

式中, Mamax---空载启动时折算到电动机轴上的加速度力矩; Ma---折算到电动机轴上的加速度力矩; Mf---折算到电动机轴上的摩擦力矩;

Mo---由丝杠预紧所引起,折算到电动机轴上的附加摩擦力矩;

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Mat---切削时折算到电动机轴上的加速力矩; Mt---折算到电动机轴上的切削负载力矩; Ma=

×10-4N.m （3-12）

式中, J---转动惯量, kg.cm2 n---丝杠转速,r/min T---时间常数,s 当n=nmax时 Ma=Mamax nmax=

=

=416.7 r/min

Mamax=当n=nt时, Ma=mat nt=Mat

=

=

=

×10-4=2.49N.m

=24.88 r/min

×10-4=0.0616N.mMf

=

=

N.cm

（3-13）

式中 f’---导轨上的摩擦系数

nt---切削加工时的转速，r/min; w---移动不见的重量，N; Lo---丝杠导程，cm; i---传动比； η--- 传动效率。 当 η=0.8 f’=0.16时， Mf

=

= 12.23 N.cmMo

=

(1-（3-14）

式中， ηo---丝杠未预紧时的效率，取0.9

FO---预加载荷，一般为最大轴向载荷的1 / 3，即FP / 3

)

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则 Mo

==

×(1-0.92)=8.108N.cm

Mt===128 N.cm

所以，快速空载启动所需力矩

M=Mamax+Mf+Mo=103+12.23+8.108=123.338 N.cm 切削时所需力矩

M=Mat+Mf+Mo+Mt=6.16+12.23+8.108+128=151.42 N.cm 快速进给时所需力矩

M=Mf+Mo=12.23+8.108=20.338 N.cm

由以上分析计算可知：所需最大力矩Mamax发生在快速启动时

Mmax=123.338 N.cm (2)横向齿轮及转矩的有关计算

1)有关齿轮计算，由前面的条件可知：

工作台重量：W=30kgf=300N(根据图纸粗略计算)

滚珠丝杠的导程: Lo=4mm 步距角: α=0.75°/step 脉冲当量: δp=0.005mm/step 快速进给速度：Vmax=1m/min

所以,变速箱内齿轮的传动比

i=

=

=

=1.67

齿轮的有关参数选取如下:

Z1=18 , Z2=30 ,模数m=2mm 齿宽 b=20mm 压力角α=20° d1=36mm d2=60mm

da1 =40mm da2=64mm a=48mm 2)转动惯量计算

工作台质量折算到步进电动机轴上的转动惯量: J1=W(

)2= (

)2 ×30×

=0.0439 kg.cm2

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丝杠的转动惯量:

Js=7.8×10-4×24×50=0.624 kg.cm2 齿轮的转动惯量:

=7.8×10-4×3.64×2=0.262 kg.cm2

=7.8×10-4×64×2=2.022 kg.cm2

电动机转动惯量很小,可忽略。

因此，折算到步进电机轴上的总的转动惯量

J=(1/i2)（JS+Jz2）

+Jz1+J1=(kg.cm2=12.58N. cm2 3)所需转动力矩计算 nmax=

=

=416.7 r/min

)2（0.624+2.022）+0.262+0.0439=1.258

Mamax

=

×10-4=0.2184N.m=2.18kgf.cm

nt=Mat

=

=

==33.17 r/min

×10-4=0.0174N.m=0.174 kgf.cm

Mf==

= =0.287kgf.cm=0.028N.m

Mo

==

×(1-0.92) =0.649kgf.cm =0.065N.m

Mt===10.242kgf.cm =1.024 N.m

所以，快速空载启动所需力矩

M=Mamax+Mf+Mo=2.18+0.287+0.065=2.532kgf.cm =25.32 N.cm 切削时所需力矩

M=Mat+Mf+Mo+Mt=0.174+0.287+0.649+10.242=11.352kgf.cm=113.52 N.cm 快速进给时所需力矩

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M=Mf+Mo=0.287+0.649 =0.936kgf.cm = 9.36N.cm 由以上分析计算可知：所需最大力矩Mamax发生在快速启动时

Mmax=2.532 kgf.cm =25.32 N.cm

4 步进电动机的计算与选型

4.1步进电动机选用的基本原则

合理选用步进电动机是比较复杂的问题，需要根据电动机在整个系统中的实际工作情况，经过分析后才能正确选择。现仅就选用步进电机最基本的原则介绍如下：

4.1.1步距角α 步距角应满足 α ≤式中， i---传动比 α4.1.2精度

步进电动机的精度可以用步距误差或累积误差衡量，累积误差是指转子从任意位置开始，经过任意步后，转子的实际转角与理论转角之差的最大值，用累积误差衡量精度比较实用，所选用的步进电动机应满足：

△θm≤i [△θs] （4-2） 式中， △θm ---步进电动机的累积误差。 4.1.3转矩

为了使步进电动机正常运转（不失步，不越步）正常启动并满足对转速的要求，必须考虑以下条件

a. 起动力矩。一般选取为

Mq≥MLo/0.3-0.5 （4-3） 式中，Mq---电动机起动力矩 MLo---电动机静负载力矩

根据步进电动机的相数和拍数，启动力矩选取如表（4）所示，表中MJM为步进电动机的最大静载矩，是步进电动机技术数据中给出的。

min---系统对步进电动机所驱动部件要求的最小转角

（4-1）

[△θs]---系统对步进电动机驱动部分允许的角度误差。

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表（4）步进电动机相数、拍数启动力矩表

在要求的运行频率范围内，电动机运行运行力矩应大于电动机的静载力矩与电动机转动惯量（包括负载的转动惯量）引起的惯性矩之和。 4.1.4启动频率

由于步进电动机的启动频率随着负载力矩和转动惯量的增大而降低，因此，相应负载力矩和转动惯量的极限启动频率应满足：

Ft≥[fop]m (4-4) 式中，ft---极限启动频率，

[fop]m---要求步进电动机最高启动频率。 4.2步进电动机的选折

4.2.1 CA6140横向进给系统步进电机的确定

Mq=

=63.3 N.cm

电动机仍选用三相六拍工作方式，查表知：

Mq/Mjm=0.866 所以步进电动机最大静转矩Mjm为：

Mjm=步进电动机最高工作频率：

fmax

=

=3333.3 HZ =73.09 N.cm

为了便于设计和采购，仍选用90BF002型直流电动机，能满足使用要求。

5主轴交流伺服电机

5.1主轴的变速范围

主轴能实现的最高转速与最低转速之比称为变速范围Rn，

即Rn=nmax/nmin,数控机床的工艺范围宽，切削速度与刀具，工件直径变化 很大，所以主轴变速范围很宽。

由于Nmax=1800 nmax=14

Nmax/nj=2nj/min

(5-1)

则nj=

=113r/min

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这里nj为电动机的额定转速

该机床主轴要求的恒功率调速范围Rn为： Rn= nmax /nj

=1800/113=15.9

(5-2)

主轴电机的功率是：7.5kw 5.2初选主轴电机的型号

选主轴电机的型号为：SIMODRIVE系列交流主轴驱动系统型号为1HP6167-4CB4，连续负载PH/KW=14.5，间隙负载（60%）/kw=17.5kw,短时负载（20min）/kw=19.25kw,额定负载n/r.min-1=5000,最大转速nmax/ r/min=8000，额定转矩277N.m,惯性矩0.206/kg.m2晶体管PWM变频器型号为6SC6058-4AA02 5.3主轴电机的校核

电动机恒恒功率调速范围：

Rn= nmax/nmin =8000/5000 =16

所以所选电动机型号的调速范围满足主轴所要求的调速范围。

6微机控制系统硬件电路设计

6.1控制系统的功能要求

（1）z向和x向进给伺服运动控制 （2）自动回转刀架控制 （3）螺纹加工控制 （4）行程控制 （5）键盘及显示 （6）面板管理

（7）其他功能：光电隔离、功率放大、报警、急停、复位。 6.2硬件电路的组成：

后面所画大图采用MCS-51系列单片机组成的控制系统硬件电路原理图。电路的组成如下：

（1）CPU采用8031芯片；

（2）扩展程序存储器2764两片，6264一片； （3）扩展可编程接口芯片8155两片； （4）地址锁存器，译码器个一个； （5）键盘电路，显示电路；

（6）光电隔离电路，功率放大功率；

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（7）越程报警电路，急停电路，复位电路； （8）面板管理电路。 6.3设计说明

（1）CPU采用8031芯片，由于片内无程序存储器，数据存储器也只有128字节，因此，扩展外部程序存储器2764两片（16KB），数据存储器6264（8KB）一片。8031的I/O口也不能满足输入输出口的要求，本系统也扩展了两片8155可编程接口芯片。

（2）采用74LS138三--—八译码器的输出作为片选信号。2764（1）、2764（2）、6264、8155（1）和8155（2）的片选信号分别接到译码器的Y0~Y4,74LS138的输入A、B、C分别接8031的P2.5、P2.6、P2.7。

（3）由于2764和6264芯片都是8KB，需要13根地址线，A0~A7低8位接74LS373芯片的输出。A8~A12接8031芯片的P2.0~P2.A，74LS373地址锁存器在选通信号ALE在高电平时直接传送8031P0口低8位地址，当ALE在高电平变低电平的下降沿时，低8位地址锁存器，此时，P0口可用来向片外传送读写数据。 （4）接口芯片与外设的联接及设计说明如下：

8155（2）PA.0~PA.7输出的指令脉冲通过光电隔离电路和功率放大电路直接驱动纵向和横向步进电机的共八相绕组。在本系统中采用软件环形分配器方式，虽然运行速度慢一些，但可以省去两个硬件环形分配器，电路比较简单，由于步进电机的每一相绕组需和一个I/O接口相连，以便与控制寄存器中某一指定相位对应，因此，占用的I/O口数量较多。

8155（2）的PC.0~PC.5作为显示器位选信号，显示器的段选信号则由8031的P1.0~P1.7发出，8155的PB.0~PB.3是键盘扫描输入。

行程限位报警信号+Z,-Z,+X,-X分别通过8155（2）的PB.4,PB.5,PB.6,PB.7提出中断请求，根据不同的中断口可以直接识别行程的方向，此时相应的红灯报警。

8155小的PC.0~PC..3接自动回转刀架（四方刀架），自动回转刀架需要换刀时，由PC.0~PC..3发出换位信号，经交流控制箱控制刀架电机回转，到达指定的刀位。刀架夹紧后，即发出回答信号，表示已完成换刀过程，可以进行切削加工。换刀回答信号经8155（1）的PB.5输入计算机，控制刀架开始进给。

8155（1）PA.0~PA.5接控制面板上的控制开关，设有编辑空运行、自动、手工（I）、手工（II）、回零等选着方式。

8155（1）PB.0~PB.4接控制面板上的按钮开关，设有启动、暂停、单段运行、连续运行、急停等操作功能。

加工螺纹时，与车床主轴相连的光电脉冲发生器会发出螺纹加工信号和零位螺纹信号，螺纹加工信号送入8031的T0，通过设置不同的时间常数，可以改变

关于车床的经典设计过程

主轴每转时的纵向进给量，从而加工出不同螺距的螺纹，零位螺纹信号送入8155（1）的PB6,用来防止多次走刀时螺纹乱扣。

（5）系统各芯片采用全地址译码，各存储器及I/O接口芯片地址编码见表（5） （6）操作面板设计方案之一见表（5）：

7车床改造的结构特点

7.1.滚珠丝杆

滚珠丝杆必须采用三点支承形式。步进电动机的布置可放在丝杠的任一端，由于拆除了进给箱，可在原安装进给箱处布置步进电动机和减速齿轮，也可在滚珠丝杆的左端设计一个专用轴承支承座，而在丝杠托架处布置步进电动机和减速箱。

7.2导轨副

为减少运动部件移动时的摩擦阻力，尤其是减少静摩擦阻力，滑板和刀架移动部件的导轨可粘贴摩擦系数低的聚四氟乙烯软带 7.3安装电动卡盘

为了提高经济型数控机床的加工效率，还可考虑用电动三爪自定心卡盘装置，这种装置也可与数控装置的信号电路相配合，实现自动夹紧、松开，提高加工过程的自动化程。 7.4脉冲发生器

改造后的简易数控车床需要自动化加工螺纹时，可以在主轴后端同轴安装或者异轴安装一个主轴脉冲发生器，作为主轴位置的信号反馈元件，目的是用来检测主轴转角的位置，并且将其变化情况输送给数控装置，使其能按照所加工螺纹的螺距值进行处理。

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8安装调整中应注意的问题

8.1滚珠丝杠螺母副的选择：

滚珠丝杠螺母副的制造精度要求高，加工工艺比较复杂。都是由专业工厂按系列化进行生产。因此在进行设备改造时，要按厂家生产标准进行选择。选择合适以后再决定被改造设备的 其他相关部分的结构和尺寸。 8.2滚珠丝杠螺母副的调整：

利用螺母的 间隙调整装置调整丝杠副间隙时，应使调整后产生的 预紧力为丝杠副最大负载的1 / 3为宜。在 实际调整中，可以把车床处于最大工作负载，使丝杠内部仍不产生间隙或者间隙量小于0.01mm，而且运转灵活，并以此作为螺母间隙调整装置预紧的判断标准。 8.3联轴器的安装：

传动丝杠轴线上各联轴套上的锥销孔座按十字分布方式进行配做。这是因为同一联轴套上分布的锥孔都由同一方向加工时，往往会引起轴线的直线度误差增大，从而使安装在丝杠上各零件间的同轴度误差增大，产生传动附加载荷，影响丝杠副的传动性能。

8.4主轴脉冲发生器的安装：

主轴脉冲发生器的的引出轴按比例1：1无间隙柔性连接传动，连接后应保证两者都有很好的同步性，安装中要注意主轴脉冲发生器是玻璃件，不能随意敲打碰撞，使用中车床主轴转速不能超过脉冲发生器的最高许用转速。

结论

这次课题设计总计费时两个星期，刚开始时不知从何下手，在老师的指导下到图书馆查阅相关资料。有关数控上的资料翻了数次，有参考了相关设计资料，终于知道了该怎么做。接下来筛选出一系列有价值的资料，与同组同学不断的讨论、向老师请教，终于完成了设计。

在做设计的过程中，不但复习了所学过的知识点，还学到了新的知识，同时将所学到的知识充分的运用起来，做到了学以致用，还学会了查资料，除此之外，我还懂得了团结合作的重要性，知道了集体的力量！

当然，在此过程中也有许多不足之处，例如：知识的不全面，所学的还没有全部掌握，思维的狭隘等，让我在毕业前上了生动形象的一课。

同时，做设计也是磨练决心与毅力的过程，面对复杂冗长的数据，打印长篇的论文，我也想过放弃，但想到它的意义我就又坚持了下来。做完了后，有一种豁然开朗的感觉，内心激动无比，经过了这次设计以后，我有信心，我也坚信只要努力、坚持，我们就能走好人生的每一步。

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参考文献

1.吴振彪主编.机电综合设计指导.中国人民大学社.2000. 2.余英良主编.机床数控改造设计与实例.机械工业出版社.1997 3.《机床设计手册》编写组编. 机床设计手册第一，三，四册. 械工业出版社.1998.

4.明兴祖主编.数控加工技术.化学工业出版社.2001. 5.胡占齐，杨莉主编.机床数控技术. 机械工业出版社.1999. 6.王先逵主编.机械制造工艺学. 机械工业出版社.2002. 7.邱宣怀主编.《机械设计》.高等教育出版社.2002

8.黄调，赵松年主编.机电一体化技术基础及应用. 机械工业出版社.1999.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/05ae.html