CA1640机床进给系统数控改造.docx

课程设计报告题目：CA1640机床进给系统数控改造课程：机电一体化课程设计专业班级:智能制造201班目录摘要4Abstract5一、普通车床数控化改造绪论61.1 概述61.1.1 机床数控化改造的H的61.1.2 机床数控化改造的意义61.1.3 机床数控化改造的经济性(优点)61.2 数控机床在我国的发展概况71.3 数控机床的发展趋势7二、机械部分的设计82.1 CA6140普通车床的数控化改造设计方案的拟定82.2 总体方案确定82.3 设计参数102.4 CA6140车床进给伺服系统机械部分设计计算102.4.1 系统脉冲当量的选择102.4.2 机械传动部分的数控化改造和设计计尊I1.2.4.3 滚珠丝杠设计计算122.4.4 计算最大动负载C(N)132.4.5 滚珠丝杠螺孱副的选型142.4.6 滚珠丝杠的验算142.4.7 确定囱轮传动比172.4.8 步进电动机的计算与选择172.5 横向机械传动部分的数控化改造和设计计算202.5.1 滚珠丝杠设计计算212.5.2 计算最大动载荷C(N)212.5.3 选择滚珠丝杠螺母副22254步进电动机的选择与计算(同上步进电动机的选择)232. 6步进电机拖动的开环系统：23三、程序设计部分232.1 控制系统的功能233. 2采用软件环形分配翡243.1.1 步进电机模块243.1.2 PrOteUS仿真24四、体会收获26五、致谢27六、参考文献28随着科学技术的迅猛发展，数控机床已经成为衡糠一个国家机械制造工业水平的¢:要标志。用数控装置、伺服系统、滚珠丝杠副及其他辅助装置等对普通机床进行数控化改造，将其有机结合，使普通机床基本具符同类数控机床的性能的数控机床“提高零件生产效率、降低劳动强度，提高零件加工精度，实现狂杂曲面、曲线的自动化成型加工，实现“柔性自动化”加工单件、小批量生产的精密零件加工，以适应近年来机电产品市场不断变化的需要。本次设计是对CA6140普通车床的数控化改造。在国内，盛行普通车床改造成数控车床，此设计就是针对着这以目的而设计的，这就降低了生产成本，缩短了工业化的进程，同时为广大的生产厂家所接受。此设计主要是针对于广大的用户所设计。涉及纵向和横向滚珠丝杠螺母副、电动机的选型，以及其他相关数据的计算.本设计纵向选用IIOBYG350B型反应式步进电动机,横向选用I1.OBFQ03型步进电动机.利用kei1.uvision5和Protcus8进行电路仿真以满足设计需求.关健词：数控改造'数控机床、CA1640、电路仿真AbstractWith(herapiddeve1.opmentofscienceandtechno1.ogy,CNCmachinetoo1.shavebecomeanimportantindicatortomeasurethe1.eve1.ofacountrj,machinerymanufacturingindustry.UsingCNCdevices,servosystems,ba1.1.screwpairs,andotherauxi1.iarydevicestocarryoutCNCtransformationonordinarymachinetoo1.s,organica1.1.ycombiningthem,makingordinarymachinetoo1.sbasica1.1.yhave(heperformanceofsimi1.arCNCmachinetoo1.s.Improvetheproductionefficiencyofparts,reduce1.aborintensity,improvethemachiningaccuracyofparts,achieveautomatedformingandprocessingofcomp1.exsurfacesandcurves,andachieve"f1.cxib1.cautomation'forprecisionpartsprocessingofsing1.eandsma1.1.batchproduction,inorder1.oadapttotheconstant1.ychangingndsofthee1.ectronica1.ProdUC1.marketinrecentyears.ThisdesignisaCNCtransformationoftheCA6140ordinary1.athe.InChina,i1.ispopu1.arto(ranSfbrmordinary1.athesintoCNC1.athes.Thisdesignisdesignedforthispurpose,whichreduceSproductioncosts,shortensthep11xessOfindustria1.ization,andisaccepedbya1.argenumberofmanufacturers.Thisdesignismain1.ydesignedforawiderangeofusers.,hese1.ecionof1.ongitudina1.an<1transverseba1.1.screwnutpairs,e1.ectricn)tors,andotherre1.ateddataca1.cu1.ationsareinvo1.ved.Thisdesignusesa110BYG350Breactivesteppernutorvertica1.1.yanda11()BHX)3steppermotorhorizonta1.1.y.UseKci1.UVision5andProtcus8forcircuitsimu1.ationtomeetdesignrequircmcnts.KcywordiNumcricaIcontro1.IransrormationnumericakContro1.machinetookCA1640%Circuitsimu1.ation一、It通车床数控化改造绪论1.1 雌1.1.1.机床数控化改造的目的：用数控装置、伺服系统、滚珠丝杠副及其他辅助装置等对普通机床进行数控化改造,将其有机结合，使普通机床基本具备同类数控机床的性能的数控机床。提高零件生产效率、降低劳动强度，提高零件加工精度，实现复杂曲面、曲线的自动化成型加工，实现“柔性自动化”加工单件、小批量生产的精密零件加工，以适应近年来机电产品市场不断变化的需要。1.1.2 机床数控化改造的意义目前，各企业一般都有不少普通机床，完全用数控机床加以替换根本不可能.解决这个问题，必须走普通机床数控化改造之路。通过对普通机床进行数控化改造，使普通机床成为与同类数控机床的性能相近的数控机床，以适应纪杂零件加工及零件加工多变性的各项新要求，以提高企业（工厂）在机械加工业中的竞争力。1.1.3 机床数控化改造的经济性（优点）I）减少投资额，交货期短。同购买新机床相比大大节省了费用的投入，改造贽用低，大型、特殊机床尤其明显：而且交货期短。2）旧机床的力学性能稔定可靠“旧机床所利用的床身、立柱等基础件都是坚固的铸造件，经过了长期的自然去应力，机床的应力已失效，改造后机床的性能高、质量好，可以作为新机床持续使用多年。3）熟悉班备.便于操作维修,改造后的机床，可以精确的计算出机床的加工能力，并由于多年使用，操作者对机床的加工特性非常了解，在操作使用及维修方面培训时间短，见效快。4）可以充分利用现有的条件。可以充分利用现有地基，及利用加工现场现有的其他条件，减少安装费用的投入。1.2 数控机床在我国的发展概况我国从1958年由北京机床研究所和清华大学等首先研制数控机床，并成制成功第台电子管数控机床。从1965年开始,研制晶体管数控系统，直到60年代末和70年代初，研制的劈锥数控铳床、非国饰插齿机等获得成功。与此同时，还开展了数控加工平面零件自动编程的研究。1972T979年是数控机床的生产和使用阶段。例如：清华大学研制成功集成电路数控系统；数控技术在车、铳、镣、磨、齿轮加工、电加工等领域开始研究与应用：数控加工中心机床研制成功：数控升降台铁床和数控齿轮加工机床开始小批生产供应市场.从80年代初开始，随着我国开放政策的实施，先后从日本、美国、德国等国家引进先进的数控技术。上海机床研究所引进美国GE公司的MTC-I数控系统等。在引进、消化、吸收国外先进技术基础上，北京机床研究所又开发出BS03经济里数控系统和BSO1.全功能数控系统，航空肮天部706所研制出NNC864数控系统等。进而推动了我国数控技术的发展，使我国数控机床在品种上、性能上以及水平上均有了新的飞跣。我国的数控机床已跨入一个新的发展阶段。.1.3 数控机床的发展趋势从数控机床技术水平看，高精度、高速度、高柔性、多功能和高自动化是数控机床的垂要发展趋势。对单台主机不仅要求提高其柔性和自动化程度，还要求具有进入更高层次的柔性制造系统和计算机集成制造系统的适应能力。在数控系统方面，目前世界上几个著名的数控装置生产厂家，诸如日本的FANCU,德国的S1.EVENS和美国的A-B公司，产品都向系列化、模块化、高性能和成套性方向发展。它们的数控系统都采用了16位和32位微机处理机、标准总线及软件模块和硬件模块结构，内存容量扩大到IMB以上，机床分册率可达0.1微米，高速进给可达100nmin,控制轴数可达16个，并采用先进的电装工艺。在驱动系统方面，交流驱动系统发展迅速。交流传动已由模拟式向数字式方向发展,以运算放大器等模拟器件为主的控制器正在被以微处理器为主的数字集成元件所取代，从而克服了零点漂移、温度漂移等弱点。二、机械部分的设计2.1 CA6140普通车床的数控化改造设计方案的拟定数控技术是先进制造技术的核心，是制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的基础。数控装备的整体水平标志着一个国家工业现代化水平和综合国力的强弱。机床数控系统总体方案的拟定应包括以卜.内容：系统运动方式的确定，何服系统的选择、执行机构的结构及传动方式的确定，计算机系统的选择等内容。一般应根据设计任务和要求提出数个总体方案，进行综合分析、比较和论证，最后确定一个可行的总体方案。2.2 总体方案确定总体方案设计要求总体方案设计应考虑机床数控系统的运动方式、何股系统的类型，计算机（CNC装置）以及传动方式和执行机构的选择等。（1）数控系统的选择：普通车床数控化改造后应具有定位、纵向和横向的直线抽补、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。综合考虑性价比，根据改造的要求，本方案选用广州数控公司生产的GSK980TD车床系统，广州数控公司同时生产与该数控系统相匹配的伺服驱动器，从而有利丁维修和管理“GSK980TD数控系统采用先进的开放体系结构，性价比高，且属于连续切割控制系统。（2）伺服系统的选择：CA6140普通车床数控化改造后一般属于经济型数控机床，在保证具有定加工精度的前提下应简化结构、降低成本,因此，进给伺服系统采用以步进电动机为驱动装置的开环控制系统。（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，本方案采用P1.C控制步进电动机的形式实现。（4）电气部分设计：根据系统的功能要求，微机数控系统中除了CPU夕卜，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楸，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动机驱动电路，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）功能部件的选择：主要是滚珠丝杠及其支撵方式的选择、以及设计自动回转刀架及其控制电路等等（简写）.（6）机械结构设计：纵向和横向进给是两套独立的传动链，它们由步进电动机、齿轮副、统杠螺母副组成，其传动比应满足机床所要求的分辨率。另外,要对机床导轨进行维护，我们采用贴鳖导轨，以减小导轨的摩擦力。（7）机械传动方式：为实现机床所要求的分辨率，采用齿轮丝杠的减速方式；为保证一定的传动精度和平槎性，尽量减少摩擦力，选用滚珠丝杆螺母副取代原车床丝杠;为提高传动刚度和消除间隙，采用有预加载荷的结构：齿轮传动也采用消除齿侧间隙的结构。经济型数控车床总体结构框图如图11所示图卜1.段济型数拄车床总体结构框图2.3 设计参数设计参数包括车床的部分技术参数和车床拟定实施数控化改造所需要的参数,C6140型车床的数控化改造设计参数如下,I）机床最大加工直径：在床面上400三,在床鞍上210三°2）最大加工长度：1000三,3）拖板及刀架重力：纵向800N横向600N.4）刀架快移速度VmaX:纵向2.4mmin横向1.2mmin05）机床定位精度：±0.015mma6）最大切削进给速度：纵向0.5mmin横向0.25mmin7）主电动机功率：8）启动加速时间：9）最小分辨率：7.5KWo30ms。纵向：0.0Imm/步，横向：0.005三n/步.2.4 CA6140车床进给伺服系统机械部分设计计算伺服系统机械部分设计计算内容包括：确定系统的负载、确定系统脉冲当量，运动部件惯量计用，空载起动及切削力计算，确定伺服电机，传动及导向元件的设计、计算及选用，绘制机械部分装配图及零件工作图。现分述如F：2.4.1 系统脉冲当量的选择一个进给脉冲，使机床运动部件产生位移量，也称为机床的最小设定单位.脉冲当量是衡量:数控机床加工精度的个基本技术参数。经济型数控车床诜床常枭用的脉冲当量是0.010.005mm/脉冲。根据机床精度要求确定脉冲当量，纵向:0.(H1.e1/脉冲,横向：。.据5mm脉冲”2.4.2 机械传动部分的数控化改造和设计计算1)切削力的计算。在设计机床进给伺服系统时，注算传动和导向元件，选用伺服电机等都需要用到切削力，下面介绍数控车床中的切削力的计算。由£机床设计手册可知，切削功率：Pc=PQK式中P-主轴电动机功率，p=7.5KW：外一主传动系统总效率.一般为0.75-0.85,取n=0.8:K一进给系统功率系数.取K=O.96：则Pc=7.5×0.8X0.96(KW)=5.76(KW)切削功率应按在各种加工情况卜经常遇到的最大切削力和最大切削转速来计.算,即r,FzVjPc-×10'60式中FZ-主切削力(N)；V一切削速度(mmin)按最大切削速度计算，取V=100nmin,则主切屑力为心=竺=丝&x1.W=3456NVI(X)由机床设计手册可知，在外圆车削时：fx=(0.1-0.55)Fz.Fy=(Q5-0.65)代取横向切削分力Fx=O.5Fz,纵向切削分力Fy-O.6Fz,则FX=0.51.'z=0.5X3456N=1728NFr=0.6Fz=0.6×3456N=2073.6N2.4.3濠珠丝杠设计计算a,螺纹滚道里面的选择：单圆弧型面、双圆弧型面.应要求经济、易调试、稳定.因此选择双圆孤型面”b、滚珠循环方式：内循环、外循环要求结构简单、工艺性优良、适合成批生产、经济实用，适用于重致荷传动、高速驱动及精密定位系统，应用广泛。因此选用外循环方式。c、轴向间隙的调整和预紧力的选择：垫片式、螺纹式、齿差式要求经济可靠、易拆装、刚度高：并且结构简堆、装卸方便。因此选用双螺母垫片式预紧。1)计算进给牵引力AW(N)可根据机床设计手册中进给牵引力的试验公式计算，纵向为三角形导轨.则由前所知：Fx=1728NB=3456NG=800N得：FW=KFx+(A>+G)=1.15×1728N+0.16X(3456+800)N=2668.16N式中K一顿覆力矩影响的试脍系数,取k1.15;/一滑动导轨摩擦因数：/=0.150.18;Mi1.f=O.16；G溜板及刀架武力，G=800N.2.4.4计算大动负栽C（N）C=V%60x"x7'IOhKXM)XV1n=可以用下式计算：其中:4式中1.一滚珠丝杠导程,初选0=6mm;叱一最大切削力下的进给速度，可取最高进给速度的（%）.本机床取%丁一使用寿命,按1500Oh计鸵；（一运转系数，按一般运转几=121.5;取fw=1.3;/“一硬度系数，为60川化时，f"=1.,小于60HRC时，w>1.,本机床取1；，一寿命，以IO。转为I个单位。将数据分别带入上式得:100OX匕逊2=42rrain6()60xX7'_60x42x15000IO6万转=37.8万转V,u=V58×1.3X2668.16N=I1.640.6N245濠珠丝杠祟母副的选型查机械零件设计手册，根据CVCa(Ca是丝杠的额定载荷)的原则，使选用的滚珠丝杠的额定动载荷大于计算的最大工作载荷，由上面初选丝杠导程及计算所得的最大动载荷，选用滚珠丝杠型号为CDM1.Oo6-5,其表示外循环插管式、双螺母垫片预累、导珠管埋入式的滚珠丝杠，公称直径为40m,导程为6mm,右旋螺纹，载荷钢球为5圈,精度3级的定位滚珠丝杠副。CDM4006-5的额定动载荷为28770N>1.1640.6N,故强度足够。CDM4006-5型滚珠丝杠具体参数见表21公称直径11n导程11n钢球直径/m丝杠外径三纹底径/UD旗定栽荷/N接触刚度/(Nu三)d。PnD.dzCCftu4063.96939.535.128770959702191表2-1CDMK1.O6-5型滚珠丝杠具体卷软2.4.6滚珠丝杠的验售D传动效率计算滚珠丝杠螺母副的传动效率为:式中/一螺旋升角,根据tany=tanytan(+)螺距3.14X公称直径,可得y=2°73,Q-摩擦带，G=I0'。聘各数据带入上式得:=0.966ian7_tan2"73'tan(+)tan(2,73'+IO')2）刚度睑算滚珠丝杠工作时受轴向力和转矩的作用,将引起导程PO的变化，因滚珠统杠受转矩时引起的导程变化很小，可忽略不计，所以工作负载引起的导程变化量P。为4_FniPoAPo=±EA式中E材料弹性模量，对于钢，E=20.6×10'MPW20.6X10"N/cm2)；A一滚珠丝杠的截面积，按丝杠螺蚊底径确定d,即d=3.51cm,则A=<J2=4PO一滚珠丝杠导程，P0-6un-0.6cm.其中，“+”用于拉伸时，用于压缩时。>=±=±266816-=±8.037x10-°EA20.61.0,'9.67滚珠丝杠受转矩引起的导程变化量M很小，可以忽略不计，即，1=可，,所以导程变形总误差%为总=餐式中APa纵向最大行程，由机床说明书B可知，依=90Omm=90cm.A/；=殳A%=×8.(B7×1()-2=12.06*”Aq06有机床说明书3可知,丝杠纵向有效行程为900胸，且丝杠精度等级为3级，查察机械零件设计手册3知纵向行程允许的行程变动量为17，“，CDMoO6-5的%为2.w>m<m,故刚度足够。3)稳定性校核.要使滚珠丝杠不失稳的条件是：临界负载荷FKFmn根据公式式中人一丝杠支承方式系数，查机械零件设计手册可知，A=2.0(双推-简支)：1.一丝杠两支承端距离，CDM4006-5丝杠两支承端距离为1600三-160cm;K-滚珠丝杠的静安全系数，取K=1.4;I一截面惯性矩。1.=-d*.其中d=(d0-1.2D.)64式中4-滚珠统杠的公称直彳仝，d°=4011三4cm。"滚珠丝杠的滚珠直径，D.=3.969nn=0.3969cm则/=(4-1.20.3969)%/=7532cm*642.()x3.14x20.6x1.0-x7532x1./v=29879Afa160-4247确定齿轮传动比可由传动比计算公式，=,其中,心=001mm/步：初选4=0.75"：6=6mm,则/=360x0010.75×6可选定齿轮齿数为Z240齿轮材料采用40Cr,调侦处理，精度等级取7级，前后轴承选用8024型流动轴承,齿轮传动时效率,=0.98。由于进给运动齿轮受力不大，且根据优先选用第一系列的原则，取模数m=2,由经险公式可知，齿宽b=20三,则分度圆直径分别为4=ZM=32X2mm=64mmd2=Z2nt=40X2mm=80，中心距为：tfi(Zi+Z,)2x(32+40)a=-i-I-=-mm=72222.4.8步进电动机的计算与选择1）负载转矩（工）及最大静转矩（4）的计算。根据能信守恒馀理，电动机等效负我转矩可按下式估算:=3.364f11FvF,2668.166×IO3W-2秋科i-2x3.14x0.966x0.98x0.8若不号虑起动时运动部件惯性的影响，则起动转矩,取安全系数为0.3,则7；=3.36403=0.3=11.21fn杳£实用微电机手册，当步进电动机为五相十拍时，选步进电动机的起动转矩和=-=0.951最大静转矩的美系Tz,则TT11.21.-m111,u=II.79jVm.“'0.9512)初选步进电动机型号。查实用微电机手册,根据估算出来的最大静转矩Tz=11.79Nm,可初选UOBFOo2型步进电动机，其最大静转矩为13.72Nm,基本可满足耍求。3)各种工况下转矩计算1、负数转动惯量计算“折算到电动机轴上的转动惯责按下式估算。4=4+方3J呼帝1式中JF-折算到电动机轴上的转动惯量(k.cn2);4一齿轮的转动惯量(kg.cm1)：人一齿轮的转动惯量(kgcm2)；人一滚珠丝杠的转动惯量(kg.cm3)：g一重力加速度。对于材料为钢的圆柱形零件，其转动惯量按下式估算：J=7.8×104D41.式中D一圆形零件的宜径：1.一零件轴向长度。则1.=7.81.046.44×2kgcm2=2.6I7cm2J2=7.8×iOTX8"2依CM=6.390依cm2Jy=7.8×IO4×44x160cm:=31.949c112=2.61.7+f-16.390+31.9494f-°6-=27.676加CMV40J9.8U×3.1.4j2,快速空教起动时所需转矩T.因数控机床对动态性能要求较高，确定电动机最大静转矩时，应满足快速空载起动时所需转矩T的要求:式中Tz-快速空载起动时所需的转矩(Nm);7/一克服摩擦所需的转矩(Nm)7；一丝杠预紧所引起的折算到电动机轴上的附加转矩(Nm。由动力学可知：Tiaux=Jf£其中，£=®,I为加速时间常数，1.=3OmS=O.03$,“=307It=2000x0.86-r1.min=266.7rmin1.m.=27.676×IOYX"4'_66.7_2575Nm'm'30x003Gf8)00.16×60a2tj1-2x3.14×0.966×0.98×0.8Nm=06Nm7=-½=“22,i889.396X1.oT23.而历6丽).疵懑h=I.122m式中预加载荷，一般为最大轴向载荷的"3,即凡=；匕=2668,16=889.39jVw则7；=T1.1.1.1.1.ix+Tf+Tn=(2.575+0.161+1.122),n=3.858N-m3、快速移动时所需转矩/°7；,=7；+7；,=(O.161+1.122)N加=1.283N，4、最大切削负载时所需转矩：%=+小7；,=7；+7；,+罂1IfnI(0.202+1.135+!72861.Q,2x3.14x0966x0.8)Nm=3.473Nn>从以上计算可以看出，快速空载起动时所需转矩T、快速移动时所需转矩。和最大切削负教时所需转矩7；J三种工况下，快速空载起动时所需转矩T最大。所以，以此项作为校核初选电动机的依据，初选步进电动机为三相混合步Tk由前面查得结果可知，步进电动机为三相混介步式时，起动转矩和最大静转矩的关系：2=-5-=0.951,则1.3.858v.皿储=N-m=4.057N-nt0.9515、步进电动机的最高工作频率m.6(%_1(XX)×2-60x0.01Hz=33333Hz由以上选型及计算，最终选用I1.OBYG350B型反应式步进电动机。2.5横向机械传动部分的数控化改造和设计计算切削力的计算。因为横向进给量为纵向的1/31/2,取1/2,则横向主切削力约为纵向的1/2.F.=1.×3456f=1728f12由机床设计手册可知，其经验公式为下；=0.5£.G=O.6E式中“、横切端面时进给力;K-背向力。;=O5:=0.5×1728N=864NF=0.6F.=0.6×1728N=I036.8N1.1.1 x1.1.2 滚珠丝杠设计计算滚珠丝杠的选用方案可参照纵向机械传动部分的数控化改造和设计计算中的选用型方案及选择原因横向滚珠丝杠，即1)螺纹滚道型面选用双圆孤面。2)滚珠循环方式选用外循环.3)轴向间隙的调整和预紧力选用双螺母垫片预紧(3)计算进给牵引力Fa(N).可根据机床设计手册中牵引力的试眩公式计算，f黄向为燕尾形导轨，则Fm=.4Fy+(F2FG)则A；=I.4×I036j8+0.16×(1.728+2X864+6(X)N=21.(X).48N1.1.3 计算最大动载荷C(N)由式得_I(XX)V=vI(XX)xO.5xO.254r/min=31.25rnin60710f,60X31.25X15000-Co,_.3.=/Jr=28.125JrIoCC=t,1=<',28J25×1.3×1.×2100.48V=83O1.1.V1.1.4 选择演珠隹杠螺母副根据C<Q的原则，使选取的滚珠丝杠的额定动载荷大于计.算的最大工作载荷，查6机械要件设计手册B电了版由上初选统杠导程及计算所得的最大载荷，选取滚珠丝杠型号为CDM2004-5,其表示外循环插管式、双螺母垫片预紧导珠管埋入式的滚珠丝杠，公称直径为20三导程为Im1.n,右旋螺纹,载荷钢球为5圈，精度3级的定位滚珠丝杠副。CDM2001-5的额定动载荷为10639N>8301.IN1故强度足够。CDM2001-5型滚珠丝杠具体参数见表2-2公称直径导/mn钢球直径三三丝杠外径三螺底径11n叔定栽荷/N接触刚度/（Num）北P11D.d1.d2C11Cft412042.38119.717.010639287221178我22CDM20<M5型滚珠处杠具体参数1）确定齿轮传动比。孜中，为=0.005”/步：/参考仪实用微电机手册3,初选U=O.75"；P=-Iirm.则f,360×OW5三060.75x4可选定齿轮齿数为Z,30齿轮材料40Cr,调质处理,精度等级取7级,前后轴承选用8024型流动轴承，齿轮传动时效率为,=（）98.由于进给运动齿轮受力不大，且根据优先选用第一系列的原则，取m=2,由经验公式可知，齿宽b=20mm,则分度圆直径分别为d1.=Z1"7=18×2mn-3(ymmd2Z2×，=30×2nun=60mntrf1.,11m(Z1.+ZJ2×(18+30)中心距：a=!=nun=48mn22254步进电动机的选彝与计算(同上步进电动机的选择)根据负数转矩及最大静，专矩的计算,可初选步进电动机型号为I1.OBFo03型步进电动机，计算负载转动惯星、快速空载起动时所需转矩、快速移动时所需转矩、最大切屑负载时所需转矩、步进电动机地高工作效率，可选出步进电动机的型号为UOBF0032.6步进电机拖动的开环系统系统的伺服驱动装置主要是步进电机、功率步进电机、电液脉冲马达等。由控制系统送出的进给指令脉冲，经驱动电路控制和功率放大后，使步进电机转动，通过齿轮副与滚珠丝杠副驱动执行部件。只要控制指令脉冲的数量、频率以及通电顺序,便可控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向。这种系统不需要将所测得的实际位置和速度反馈到输入端，故称之为开环系统，该系统的位移精度主要决定于步进电机的角位移精度,齿轮丝杠等传动元件的节距精度，所以系统的位移精度较低。该系统结构简单，调试维修方便，工作可靠，成本低，易改装成功。三、程序设计部分3.1 控制系统的功能(1) Z向和X向进给伺服运动(2)键盘显示(3)自动的转刀架控制(4)螺纹加工控制(5)面板管理(6)行程控制（7）其他功能：报警电路、急停电路、复位电路、隔离电路、攻防电路等。3.2 采用软件环形分配3.2.1 步进电机模块步进电动机是数字控制系统中一种十分重要的白动化执行元件，在工业白动化装备，办公自动化设备中有若广泛的运用，近年来，控制技术、计克机技术以及微电子技术的迅速发展，有力地推动了步进电动机控制技术的进步，提高了步进电动机运动控制装置的应用水平。过去电动机的控制多用模拟法，随着计算机应用技术的迅速发展，电动机的控制也发生了深刻的变化，步进电机常常和计算机一起组成高精度的数字控制系统。模拟控制已经逐渐被使用单片机为主的混合控制和全数字控制所取代。步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移的执行机构，其转子角位移与输入脉冲的频率成正比，通过改变脉冲频率可以实现大范围的调速：同时，步进电机易手与计兑机和其他数字元件接口，因此被应用于各种数字控制系统中，本设计的步进电动机控制系统由单片机（控制电路），脉冲分配电路、功率放大电路（业动电路）、步进电动机及电源系统组成。步进电动机是用电脉冲信号进行控制，聘电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的微电动机，它最突出的优点是可以在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速，快速起停、正反转控制及制动等,并且用其组成的开环系统既简单、廉价，又非常可行，因此在打印机等办公自动化设备以及各种控制装困等众多领域有着极其广泛的应用。随着微电子和计算机技术的发展，步进电动机的需求量与日俱增，研制步进电机骑动器及其控制系统具有十分重要的意义。3.2.2 Proteus仿真图5仿真视图四、体会收狭经过两周的努力，数控课程设计已经完成。在此，我裳心感谢我的老师和同学们,没有老册的细心指导和同学的热情梢助，设计是很难顺利完成的。最后，我对这次设计做一荷堆的总结。刚开始设计时，我先通过图指馆和上网杳阅了大量的资料，以全面、深入地了解与自己设计愿目相关的知识。在此期间我不仅对自己的设计巡目有了深入的了解，并在此基础上确定了总体设计方案，而且学会了如何在网上获得自己所需资源。此后便开始了对机械部分的计算与设计。通过这次设计，我对普通车床的改造有r系统性的认识和基础性的把握：熟悉了其设计原理及流程：并对传动系统和伺服系统进行r针对性的学习而且使我具有初步设计计算的能力以及分析和处理生产中所遇见的机、电方面技术的能力。当然设计中还存在很多不足，有待于改进，我会在以后的实际工作中不断弥补不足、创新进取。五、致谢在设计中，我努力完善自己的设计，认真搜集资料，搭好设计，我体会到设计是一个辛苦而又必须严遂的过程。除此之外，我的指导老师给了我很大帮助，经常对我的设计内容进行仔细的阅查，及时给我指出不足的地方，和我共同商讨改进的方怯，在此我想对我的指导老师及帮助过我的老师表示感谢!想对他们说老师你们辛苦了！导加渊博的知识、严诬的治学态度、一丝不苟的科研作风和对工作兢兢业业的精神给作者留下了深刻的印象，使作者受益匪浅，在时间紧张工作繁忙的情况下能够顺利完成。在此论文完成之际，诬向付出r口大心血和辛勤劳动的导师致以崇高的敬意和衷心的感谢.在课题进行期间，在课题的研究期间，我还要感谢我的同学，感谢他们在工作中对我的支持和帮助，在此表示诚挚的谢意.最后，我还要向大力支持我学习的家人和老师表示衷心感谢。再次感谢学校给我这次设计的机会！再次感谢给过我指导和帮助的导师和同学们！六、参考文献1成大先.机械设计手册（第六版）.北京：化学工业出版社，2016.2淮良贵，陈国定，吴立言.机械设计（第十版）.北京：高等教育出版社，2019.3尹泉，王庆义.机电一体化系统设计.北京：机械工业出版社,2016.4罗志曾，席旭刚，高云元,智能检测与传感潺技术.陕西：西安电子科技大学出版社，2020.5王小萍.微机原理与系统设计.浙江：浙江大学出版社，2019.6有关机床、数控、步进电机等相关资料.