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1、. 湖南大学毕业设计（论文） 第 52 页目 录第一章系系统总体体方案的的分析与与拟订441.1 系统总总体改造造方案的的确定441.2 机械传传动系统统的改造造方案的的确定441.3 设计参参数4第二章进进给传动动系统传传动方案案设计662.1 进给系系统的概概论62.2 进给伺伺服系统统机械部部分的结结构改造造设计方方案6第三章运运动设计计83.1 机床主主传动设设计及参参数的确确定8第四章丝丝杆螺母母机构的的选择和和计算1134.1 计算主主切削力力极其切切削力计计算1334.2 导轨摩摩擦力的的计算1144.4 确定滚滚珠丝杠杠副的导导程144第五章向向步进电电动机的的计算和和选型11
2、65.1 等效转转动惯量量计算116第六章丝丝杆螺母母刚度计计算2006.1杠杠抗压刚刚度2006.2 支承轴轴承组合合刚度220第七章数数控系统统设计2257.1数数字控制制系统2257.2 数控系系统的硬硬件特点点：2557.3 控制系系统图及及芯片的的选择2267.4 I/O接口口的扩展展267.5 存储器器及系统统扩展设设计。2277.6 键盘及及键盘接接口设计计297.7显显示器接接口设计计307.8 步进电电机控制制电路332参考文献献38致谢339摘要本文介绍绍了普通通数控机机床中CCA61140车车床进给给系统的的设计过过程，主主要为机机械元件件的设计计，包括括滚珠丝丝杠、轴轴
3、承、步步进电机机、和齿齿轮传动动比的计计算、选选择与应应用。针针对现有有常规CCA61140普普通车床的的数控改改装方案案，纵向向、进给给系统进进行数控控控制，并并要求达达到纵向向最小运运动单位位为0.01mmm每脉冲，刀刀架要是是自动控控制的自自动转位位刀架，要要能自动动切削螺螺纹。关键词：齿轮；进给丝丝杠；步步进电机机；前 言言我国目前前机床总总量为3380万万余台，而而其中数数控机床床总数只只有111.344万台，这这说明我我国机床床数控化化率不到到3%。我我们大多多数制造造业和企企业的生生产、加加工设备备大多数数是传统统机床，而而且半数数以上是是役龄在在10年年以上的的旧机床床。用这这
4、种机床床加工出出来的产产品普遍遍存在质质量差、品品种少、成成本高等等缺点，因因此这些些产品在在国际、国国内市场场上缺乏乏竞争了了，这直直接影响响了企业业的生存存和发展展。所以以必须提提高机床床的数控控化率。对于我国国的实际际情况，大大批量的的购置数数控机床床是不现现实也是是不经济济的，只只有对现现有的机机床进行行数控改改造。数数控改造造相对于于购置数数控机床床来说，能能充分发发挥设备备的潜力力，改造造后的机机床比传传统机床床有很多多突出优优点，由由于数控控机床的的计算机机有很高高的运算算能力，可可以准确确的计算算出每个个坐标轴轴的运动动量，加加工出较较复杂的的曲线和和曲面。其其计算机机有记忆忆
5、和存储储能力，可可以将输输入的程程序记忆忆和存储储下来，然然后按程程序规定定的顺序序自动去去执行，从从而实现现自动化化。数控控机床只只要更换换一个程程序，就就可以实实现另一一工件的的加工，从从而实现现“柔性自自动化”。改造造后的机机床不象象购买新新机那样样，要重重新了解解机床操操作和维维修，也也不了解解能否满满足加工工要求。改改造可以以精确计计算出机机床的加加工能力力，另外外，由于于多年使使用，操操作者对对机床的的特性早早已了解解，操作作和维修修方面培培训时间间短，见见效快。另另外，数数控改造造可以充充分利用用现有地地基，不不必像购购入新机机那样需需要重新新构筑地地基，还还可以根根据技术术革新
6、的的发展速速度，及及时地提提高生产产设备的的自动化化水平和和档次，将将机床改改造成当当今水平平的机床床。数控技术术改造机机床是以以微电子子技术和和传统技技术相结结合为基基础，不不但技术术上具有有先进性性，同时时在应用用上比其其他传统统的自动动化改造造方案有有较大的的通用性性和可用用性，且且投入费费用低，用用户承担担得起。由由于自投投入使用用以来取取得了显显著的技技术经济济效益，已已成为我我国设备备技术改改造中主主要方向向之一，也也为我国国传统机机械制造造技术朝朝机电一一体化技技术方向向过渡的的主要内内容之一一。第一章 系统总总体方案案的分析析与拟订订1.1 系统总总体改造造方案的的确定目前，在
7、在机械加加工工业业中，绝绝大多数数是旧式式机车，如如果改用用微机控控制，实实现机电电一体化化的改造造，会使使机床适适应小批批量、复复杂零件件的加工工，不但但提高加加工精度度和生产产率，而而且成本本低、周周期短，适适合我国国国情。利利用微机机实现机机车的机机电一体体化改造造的方法法有两种种：一种种是以微微机为中中心设计计控制部部分；另另一种是是采用标标准的步步进电机机数字控控制系统统作为主主要控制制装置。后后者选用用国内标标准化的的微机数数控系统统，比较较简单。这这种标准准的微机机数控系系统通过过采用单单片机、驱驱动电源源、步进进电机及及专用的的控制程程序组成成开环控控制系统统。起结结果简单单、
8、价格格低廉。对对机床的的控制过过程大多多是由单单片机按按照输入入脉冲的的加工程程序进行行插补运运算，产产生进给给，由软软件或硬硬件实现现脉冲分分配，输输入一系系列脉冲冲，经功功率放大大、驱动动刀架、纵纵横轴运运动的步步进电机机，实现现刀具按按规定的的轮廓轨轨迹运动动。微机机进行插插补运算算的速度度较快，可可以让单单片机每每完成一一次插补补、进给给，就执执行一次次延时程程序，由由延时程程序控制制进给速速度。1.2 机械传传动系统统的改造造方案的的确定在熟悉原原机床的的操作过过程及传传动系统统后，根根据设计计要求确确定系统统的机械械传动系系统改造造方案。(1)工工作台工工作面尺尺寸（宽宽度 长长度
9、）确确定为5520mmm 112000mm。(2)工工作台的的导轨采采用矩形形导轨，在在与之相相配的动动导轨滑滑动面上上贴聚四四氟乙烯烯(ptt-fee)导轨轨板。同同时采用用斜镶条条消除导导轨导向向面的间间隙，在在背板上上通过设设计偏心心轮结构构来消除除导轨背背面与背背板的间间隙，并并在与工工作台导导轨相接接触的斜斜镶条接接触面上上和背板板接触面面上贴塑塑。(3)对对滚珠丝丝杆螺母母副采用用预紧措措施，并并对滚珠珠丝杆进进行预拉拉伸。(4)采采用伺服服电机驱驱动。(5)采采用膜片片弹性联联轴器将将伺服电电动机与与滚珠丝丝杆直连连。1.3 设计参参数加工最大大长度115000mm主轴孔径径50
10、mmm机床定位位精度 +0.03mmm最大回转转直径4400mmm 使用寿命命 (hh)=1144000h启动加速速时300ms 传动精度度要求=+0.02mmm或=-0.02mm 溜板及刀刀架重力力（纵向向）8000N 最大进给给速度（纵纵向）00.6mm/miin丝杠长（纵纵向）33.6mm=16600rr/miin丝杠转速速（纵向向）600r/mmin根据机床床精度要要求确定定脉冲当当量：（纵向）0.001mmm/步,第二章 进给传传动系统统传动方方案设计计2.1 进给系系统的概概论进给运动动是数字字控制的的直接对对象，被被加工工工件的最最终位置置精度和和轮廓精精度都与与进给运运动的传传
11、动精度度、灵敏敏度和稳稳定性有有关。因因此，在在设计传传动结构构，选用用传动零零件时应应充分注注意减小小摩擦阻阻力，提提高传动动精度和和刚度，消消除传动动间隙和和减小运运动惯量量。数控控机床的的进给运运动采用用无级调调速的伺伺服驱动动方式，伺伺服电机机的动力力和运动动只需经经过由最最多一两两级齿轮轮或带轮轮传动副副和滚珠珠丝杠螺螺母副或或齿轮齿齿条副或或蜗杆蜗蜗条副组组成的传传动系统统传动给给工作台台等运动动执行部部件。传传动系统统的齿轮轮副或带带轮副的的作用主主要是通通过降速速来匹配配进给系系统的惯惯量和获获得要求求的输出出机械特特性，对对开环系系统，还还起匹配配所需的的脉冲当当量的作作用。
12、近近年来，由由于伺服服电机及及其控制制单元性性能的提提高，许许多数控控机床的的进给传传动系统统去掉了了降速齿齿轮副，直直接将伺伺服电机机与滚珠珠丝杠连连接。滚滚珠丝杠杠螺母副副或齿轮轮齿条副副或蜗杆杆蜗条副副的作用用是实现现旋转到到直线的的运动形形式的转转换。 2.2 进给伺伺服系统统机械部部分的结结构改造造设计方方案数控改造造中主要要机械部部件改装装探讨一一台新的的数控机机床，在在设计上上要达到到：有高高的静动动态刚度度；运动动副之间间的摩擦擦系数小小，传动动无间隙隙；功率率大；便便于操作作和维修修。机床床数控改改造时应应尽量达达到上述述要求。不不能认为为将数控控装置与与普通机机床连接接在一
13、起起就达到到了数控控机床的的要求，还还应对主主要部件件进行相相应的改改造使其其达到一一定的设设计要求求，才能能获得预预期的改改造目的的滑动导轨轨副对数数控车床床来说，导导轨除应应具有普普通车床床导向精精度和工工艺性外外，还要要有良好好的耐摩摩擦、磨磨损特性性，并减减少因摩摩擦阻力力而致死死区。同同时要有有足够的的刚度，以以减少导导轨变形形对加工工精度的的影响，要要有合理理的导轨轨防护和和润滑。齿轮副一一般机床床的齿轮轮主要集集中在主主轴箱和和变速箱箱中。为为了保证证传动精精度，数数控机床床上使用用的齿轮轮精度等等级都比比普通机机床高。在在结构上上要能达达到无间间隙传动动，因而而改造时时，机床床
14、主要齿齿轮必须须满足数数控机床床的要求求，以保保证机床床加工精精度。滑动丝杠杠与滚珠珠丝杠丝丝杠传动动直接关关系到传传动链精精度。丝丝杠的选选用主要要取决于于加工件件的精度度要求和和拖动扭扭矩要求求。被加加工件精精度要求求不高时时可采用用滑动丝丝杠，但但应检查查原丝杠杠磨损情情况，如如螺距误误差及螺螺距累计计误差以以及相配配螺母间间隙。一一般情况况滑动丝丝杠应不不低于66级，螺螺母间隙隙过大则则更换螺螺母。采采用滑动动丝杠相相对滚珠珠丝杠价价格较低低，但难难以满足足精度较较高的零零件加工工。滚珠珠丝杠摩摩擦损失失小，效效率高，其其传动效效率可在在90%以上；精度高高，寿命命长；启启动力矩矩和运
15、动动时力矩矩相接近近，可以以降低电电机启动动力矩。因因此可满满足较高高精度零零件加工工要求。安全防护护必须以以安全为为前提。在在机床改改造中要要根据实实际情况况采取相相应的措措施，切切不可忽忽视。滚滚珠丝杠杠副是精精密元件件，工作作时要严严防灰尘尘特别是是切屑及及硬砂粒粒进入滚滚道。在在纵向丝丝杠上也也可加整整体铁板板防护罩罩。大拖拖板与滑滑动导轨轨接触的的两端面面要密封封好，绝绝对防止止硬质颗颗粒状的的异物进进入滑动动面损伤伤导轨。第三章 运动设设计3.1 机床主主传动设设计及参数的的确定机床的主主要技术术参数包包括主参参数和基基本参数数。主参参数是机机床参数数中最主主要的，它它必须满满足以
16、下下要求：a、 直接反映映出机床床的加工工能力和和特性；b、 决定其他他基本参参数值的的大小；c、 作为机床床设计的的出发点点；d、 作为用户户选用机机床的主主要依据据。对于通用用机床（包包括专门门化机床床），主主参数通通常都以以机床的的最大加加工尺寸寸表示，只只有在不不适用于于用工件件最大尺尺寸表示示时，才才采用其其他尺寸寸或物理理量。如如卧式镗镗床的主主参数用用主轴直直径，拉拉床用额额定拉力力等。为为了更完完整地表表示出机机床的工工作能力力和加工工范围，有有时在主主参数后后面标出出另一参参数值，称称为第二二主参数数。如最最大工件件长度、最最大跨度度、主轴轴数和最最大加工工模数等等。除主参数
17、数外，机机床的主主要技术术参数还还包括下下列基本本参数：a、 与工件尺尺寸有关关的参数数；b、 与工、夹夹、量具具标准化化有关的的参数；c、 与机床结结构有关关的参数数；d、 与机床运运动特性性和动力力特性有有关的参参数。这些基本本参数可可以归纳纳为尺寸寸参数、运运动参数数和动力力参数三三种。3.1.1尺寸寸参数尺寸参数数是表示示机床工工作范围围的主要要尺寸和和工、夹夹、量具具的标准准化及机机床结构构有关的的主要参参数。如如普通车车床横刀刀架上最最大工件件的回转转直径，在在相同中中心高的的情况下下，这一一尺寸参参数既决决定加工工长工件件的最大大直径，又又决定刀刀架的厚厚度及刚刚性。机床的主主参
18、数主主要决定定于工件件的尺寸寸。对于于各类通通用机床床，已在在调查研研究各种种工件的的基础上上制定出出了机床床的参数数标准，设设计时应应该遵照照执行。专专用机床床的主参参数则基基本上可可以根据据工件尺尺寸决定定。主参数系系列采用用优先数数系，这这样做有有如下好好处：1)优先先数按等等比级数数分级，能能在较宽宽的范围围内以较较少的品品种，经经济合理理地满足足用户的的需要，即即可把产产品的品品种规格格限制在在必需的的最少范范围内。2)优先先数系具具有各种种不同公公比的系系列，因因而可以以满足较较密和较较疏的分分级要求求。随着着形势的的发展，可可以通过过插入中中间值使使较疏的的系列变变成较密密的系列
19、列，而原原来的项项值保留留不变。在在参数范范围很宽宽时，根根据经济济性和需需要量等等不同的的条件，还还可以分分段选用用最合适适的基本本系列（即即选用不不同的公公比），以以复合系系列的形形式组成成最佳系系列。 33)优先先数系是是国际上上统一的的数值制制度，有有利于国国际的标标准化。 其他他尺寸参参数一般般根据主主参数来来确定。但但由于机机床的使使用情况况比较复复杂，这这些尺寸寸参数的的确定还还有相似似分析法法和图解解分析法法及回归归分析法法。 由此可可以得到到CK661400数控车车床的尺尺寸参数数如下表表所示 ：参数项目目单位数值床身上最最大工件件回转直直径mm320刀架上最最大工件件回转直
20、直径mm160主轴通孔孔直径mm35主轴锥孔孔莫氏Nq6尾架顶尖尖套锥孔孔莫氏Nq5最大工件件长度LLmm750刀杆截面面尺寸mm202203.1.2运动动参数运动参数数包括机机床主运运动（切切削运动动）的速速度范围围和级数数，进给给量范围围和级数数以及辅辅助运动动的速度度等，它它是由加加工表面面成形运运动的工工艺要求求所决定定的。主轴极限限转速和和变速范范围 对于主主运动为为回转运运动的机机床，主主轴极限限转速为为：式中的或或不是该该机床可可能加工工的的最最小或最最大直径径，而是是认为是是在机床床全部工工艺范围围内可以以用最大大切削速速度来加加工时的的最小工工件直径径和用最最小切削削速度来来
21、加工时时的最大大工件直直径，这这样才能能得出合合理的极极限转速速值。3.1.3主轴转转速的确确定1）主轴轴最高转转速的确确定根据分析析，用硬硬质合金金车刀对对小直径径钢材半半精车外外圆时，主主轴转速速为最高高，按经经验，并并参考切切削用量量资料，取取，k=0.55, Rd=0.22, 则则：2）主轴轴最低转转速的确确定根据分析析，主轴轴最低转转速由以以下工序序决定：用高速钢钢车刀，对对铸铁材材料的盘盘形零件件粗车端端面。按按经验，并并参切削削用量资资料，取取V=15mm/miin,则则最低转转速为：3.1.4转速范范围及公公比的确确定根据最高高转速与与最底转转速可初初步得出出主轴转转速范围围=
22、666.333则公比由设计手手册取标标准值得得 =1.26根据标准准公比及及初算，查查表取=40rr/miin，则则最高转转速=440 =220344r/mmin则主轴转转速范围围且验算公公比得=1.225999311.266,满足足要求。3.1.5传动比比参数的的确定1）电动动机与轴轴1传动动副齿轮轮齿数的的确定因为铣床床不需要要正反转转，为了了便于速速度的分分配，该该传动副副采用定定比传动动，其传传动比有有速度可可求得：=11442/114400=1/1.226为了方便便电动机机与变速速箱在机机座内的的布置，电电动机与与变速箱箱的联结结采用带带传动。根根据带轮轮的标准准，尺寸寸值定为为11
23、22mm和和1400mm。a、变速速箱与主主轴箱之之间采用用带传动动，为了了便于完完成转速速的要求求和速度度的分配配，确定定其带轮轮的尺寸寸比为：1722：2000。b、为了了减少变变速箱的的轴向尺尺寸，减减少齿轮轮数目，简简化结构构，采用用一对公公用齿轮轮的传动动系统。因因而，两两变速组组的传动动比互相相牵制，可可能会增增加径向向尺寸。为为了实现现齿轮公公用，传传动比与与齿数的的搭配较较为繁琐琐，在此此不进行行具体的的说明。根据转速速图可得得，该传传动副的的传动比比=1/1.226、=1、=1.226。查查金属属切削机机床PPagee1366页表88-1，并并考虑到到主轴箱箱的几何何尺寸，取
24、取该传动动副中=30，齿齿数和=68，则则由传动动比可求求得该传传动副齿齿数比为为： 当当=1/1.66时 Z/ZZ=300：388当=1时时 Z/ZZ=344：344 当当=1.6时 Z/ZZ=388：300轴2与轴轴3传动动副齿轮轮齿数的的确定根据转速速图可得得，该传传动副的的传动比比=，=及。查金金属切削削机床PPagee1366页表88-1，并并考虑到到主轴箱箱的几何何尺寸，取取该传动动副=222，齿齿数和=77，则则由传动动比可求求得该传动副副齿数比比为： Z/ZZ=477/300 , Z/Z=222/555 , Z/ZZ=344/433轴5与轴轴7间采采用背轮轮机构，总总传动比比为
25、，和和齿形离离合器，传传动比为为：1。齿数为：第一级级：277*2.5：669*22.5 第二二级：119*33：611*3 第四章 丝杆螺螺母机构构的选择择和计算算已知: 工作台台重量 WW1=50000NN工作及夹夹具最大大重量WW2=40000NN工作台最最大行程程 LKK=4000mmm工作台导导轨的摩摩擦系数数:动摩摩擦系数数=0.1静摩擦系系数0=0.2快速进给给速度 VVmaxx=155m/mmin定位精度度20 m/3000mmm全行程225m重复定位位精度110m要求寿命命200000小小时(两两班制工工作十年年)。4.1 计算主主切削力力极其切切削力计计算4.1.1计算算主
26、切削削力Fzz机床采用用主轴伺伺服电动动机，额额定功率率Pe初初定为55.5kkw，组组合机床床主要用用于钻镗镗以及铣铣削，假假设机床床采用端端面铣刀刀进行强强力切削削，铣刀刀直径DD=1225，主主轴转速速为2772r/minn，主轴轴具有最最大扭矩矩并能传传递主电电动机的的全部功功率，此此时铣刀刀的切削削速度为为=DDn/660=33.144*1225*00.0001*2272/60=1.778m/s设机械效效率为m=00.8，则则Fz=m*PPe/*10000=0.88*5.5/11.788=24471.91NN4.1.2计算算各切削削分力根据表22-1（工工作台工工作载荷荷于切向向铣削
27、力力的经验验比值）（数数控技术术课程设设计p113）可得工作作台纵向向切削力力F1，横横向切削削力Fcc和垂向向切削力力Fv分分别为F1=00.4* Fzz=0.4*224711.911=9888.776NFc=00.988* FFz=00.988*24471.91=23448.331NFv=00.555*Fzz=0.55 *24471.91=13559.555N4.2 导轨摩摩擦力的的计算4.2.1 计计算正切切削状态态下的导导轨摩擦擦力由式2-8a（pp14）计计算在切切削状态态下的导导轨摩擦擦力Fuu，此时时导轨摩摩擦系数数u=00.2，查查表2-3（pp15）查查到导轨轨紧固力力fg=
28、75NNFu=uu（W+fg+Fc+Fv）=0.11*（990000+755+23348.31+13559.555）=12778.229N4.2.2计算正正不切削削状态下下的导轨轨摩擦力力Fu0=u（WW+fgg）=00.2*（90000+75）=18115N4.3 计算滚滚珠丝杆杆螺母副副的轴向向负载力力4.311计算最最大轴向向负载力力fammaxFamaax=FF1+FFu=9988.76+12778.229=222677.055N4.322计算最最小轴向向负载力力FamminFamiin=FFu0=18115N4.333 确定定滚珠丝丝杆的导导程L00L0=vvmaxx/i/nmaax
29、其中i=bP00/3660/b取步距角角b=00.755脉冲当量量b=00.011mm/步4.4 确定滚滚珠丝杠杠副的导导程因电机与与丝杠直直联，ii=1代入得，4.4.1滚珠珠丝杠螺螺母副型型号的选选择可采用LL4000b外循循环螺纹纹调整预预紧的双双螺母滚滚珠丝杠杠副，例例2.55圈，其其额定动动负载为为164400 N，精精度等级级差表选选为3级级（大至至相当于于老标准准E级）84.4.2传动动效率计计算式中螺螺旋升角角，摩擦角角取，滚滚动摩擦擦系数00.00030.0044=第五章、纵向步步进电动动机的计计算和选选型5.1 等效转转动惯量量计算传动系统统折算到到电机轴轴上的总总的传动动
30、惯量可可由下式式计算 ：式中 步进电电机转子子转动惯惯量;齿轮的的转动惯惯量滚珠丝丝杠转动动惯量参考同类类型机床床，初选选反应式式步进电电机1550BFF，其转转子转惯惯量。代入上式式：考虑步进进电机与与传动系系统量匹匹配问题题。基本满足足惯量匹匹配的要要求。5.1.1电机机力矩计计算机床在不不同的情情况下,其所需需转距不不同,下下面分别别按各阶阶段计算算6:1)快速速空载启启动力矩矩在快速空空载起动动阶段,加速力力矩占的的比例较较大,具具体计算算公式如如下:将前面数数据代入入,式中中个符号号意义同同前。起动加速速时间 =折算到电电机轴上上的摩擦擦力矩:上述三项项合计:2)快速速移动时时所需力
31、力矩3)最大大切削负负载时所所需力矩矩从上面计计算可以以看出,三种情情况下,以快速速空载起起动所需需力矩最最大,以以次项作作为初选选步进电电机的依依据。5.1.2电机机的选择择计算1）作用用在滚珠珠丝杆副副上各种种转矩计计算外加载荷荷产生的的摩擦力力矩TFF（N.m）空空载时:外加径向向载荷是是的摩擦擦力矩:滚珠丝杆杆副预加加载荷FFb产生生的预紧紧力矩:2）负荷荷转动惯惯量JLL（Kgg.m22）及传传动系统统转动惯惯量J（KKg.mm）的计计算：滚动丝杆杆的转动动惯量：由即：取Jm=3.557100-4则有：3）加速速转速TTa和最大大加速转转矩Taam当电机转转速从nn1升至n2时:当电
32、机从从静止升升速到nnmaxx4)电动动机最大大启动转转矩Trr(N.m)5)电动动机连续续工作的的最大转转矩:6)电动动机的选选择:在选择电电动机是是主要从从以下几几个方面面考虑:a、能满满足控制制精度要要求.b、能满满足负载载转矩的的要求.c、满足足惯量匹匹配原则则.上述计算算均没有有考虑机机械系统统的传动动效率.当选择择机械传传动总效效率=0.96时时,同时时,在车车削时,由于材材料的不不均匀等等因素的的影响,会引起起负载转转矩突然然增大,为避免免计算上上的误差差以及负负载转矩矩突然增增大引起起步进电电机丢步步而引起起加工误误差,可可以适当当考虑安安全系数数，安全全系数一一般可以以在1.
33、2-22之间选选取.如如果选取取安全系系数K=1.55,则步步进电机机可按以以下总负负载转矩矩为:如果选上上述预选选的电动动机900BYGG55CC,其最最大静转转矩Tjjmaxx=6.3Nmm。在五五相十拍拍驱动时时，其步步矩角为为0.336()/seetp，为为了保证证带负载载能正常常加速启启动和定定位停止止，电动动机的起起动转矩矩必须满满足：TTjmaax由Tjmmax=6.33Nm=，故选选用合适适。第六章 丝杆螺螺母刚度度计算6.1丝丝杠抗压压刚度6.1.1丝杠杠最小抗抗压刚度度Ksmiin=6.610Ksmiin ：最小抗抗压刚度度 NN/md2 ：丝丝杠底径径L1 ：固定支支承距
34、离离Ksmiin=5575 N/mm6.1.2丝杠杠最大抗抗压刚度度Ksmaax=66.610Ksmaax ：最大抗抗压刚度度 NN/mKsmaax=666177 N/m6.2 支承轴轴承组合合刚度6.2.1一对对预紧轴轴承的组组合刚度度KBO=22.334KBO：一对预预紧轴承承的组合合刚度 N/mmdQ ：滚滚珠直径径 mmmZ ：滚滚珠数Famaax ：最大轴轴向工作作载荷 N ：轴承接接触角由样本查查出766020030TTUP轴轴承是预预加载荷荷的3倍倍dQ=77.1444 Z=17=600Kamaax=887000N/mKBO=3755 N/m6.2.2支承承轴承组组合刚度度由表1
35、33两端固固定支承承Kb=22 KBBOKb=7750 N/mmKb：支承轴轴承组合合刚度NN/m6.2.3滚珠珠丝杠副副滚珠和和滚道的的接触刚刚度KC= KC(KC ：滚珠和和滚道的的接触刚刚度 NN/mKC：查查样本上上的刚度度N/mmFP ：滚珠丝丝杠副预预紧力NNCa ：额定动动载荷NN由样本查查得：KC=114100 N/m；CCa=36600NN；FP=110000N得KC=9200 N/m6.2.4刚度度验算及及精度选选择（1）=N/m=N/mF0=已知W11=50000N ，=00.2F0=110000NF0：静摩擦擦力N：静摩擦擦系数W1：正压压力N1）验算算传动系系统刚度度
36、KminnKminn ：传传动系统统刚度 N已知反向向差值或或重复定定位精度度为100Kminn=222211602）传动动系统刚刚度变化化引起的的定位误误差=1.77m3）确定定精度 V3000p：任意意3000mm内内的行程程变动量量对半闭闭环系统统言，V3000p0.88定位精精度-定位精度度为200m/3300V3000p114.33m丝杠精度度取为33级V3000p=112m14.36.2.5确定定滚珠丝丝杠副的的规格代代号已确定的的型号：FFZZD公称直径径：400导程：10螺纹长度度：12290丝杠全长长：14410P类3级级精度FFZDD40110-33-P33/1441012
37、9906.2.6刚度度验算滚珠丝杠杠在工作作负载FF(N)和转矩矩T共同同作用下下引起每每个导程程的变形形量为其中A为为丝杠截截面积,为丝杠杠极惯性性矩，,G为丝丝杠切变变模量，对对钢G=83.3Gppa,TT,为摩擦角角，其正正切值为为摩擦系系数，为为平均工工作负载载，取摩摩擦系数数为，则则按最不利利的情况况(F=Fm)时则丝杠在在工作长长度上的的弹性变变形引起起的导程程误差为为通常要求求丝杠的的导程误误差应小小于其传传动精度度的1/2。即所以其其刚度可可满足要要求第七章 数控系系统设计计7.1数数字控制制系统数字控制制系统由由单片机机及接口口软件，硬硬件，控控制软件件和控制制对象等等若干部
38、部分组成成，在控控制系统统中，单单片机主主要承担担控制器器的作用用，在控控制软件件的管理理下，实实现对控控制对象象的状态态信息采采集分析析，根据据采用的的控制规规律发生生各种运运行命令令，以及及完成其其他各种种信息处处理和管管理工作作，软件件在单片片机控制制系统中中起着灵灵魂的作作用，它它关系整整个控制制系统的的正常运运行，而而且通过过软件增增加产品品的功能能，提高高系统的的柔性，实实现产品品的高技技术附加加值，已已成为机机电一体体化产品品开发的的一项重重要策略略。接口电路路是单片片机与外外部设备备进行信信息交换换的纽带带，使单单片机得得以完成成诸如控控制对象象的状态态检测，执执行部件件的控制
39、制，是提提供完善善的人机机操作界界面等工工作。通信接口软件微机 步进电机驱动电路步进电机机床开关量控制电路主运动驱动电路主轴电动机7.2数数控系统统的硬件件特点：1、中央央处理器器为Z880CPPU，晶晶振频率率为6MMHz其其系统时时钟为44MHzz，采用用高集成成度的存存储核心心，Z880CPPU是一一个具有有40条条引角，双双列直插插式结构构的大规规模集成成电路（LLS1）芯芯片。2、存储储器设计计成有77个244脚的插插座，可可以插55片2KK8的存存储器最最大扩展展为644KB。7.3控控制系统统图及芯芯片的选选择1.系统统的选用用，选MMCS-51系系列的880311单片机机，7.
40、4II/O接接口的扩扩展1）、程程序存储储器EPPROMM 的扩扩展此处扩展展二片227644EPRROM用用来存放放系统软软件（系系统程序序）。2）数据据存储器器RAMM扩展为为一片662644SRAAM，用用来存放放加工程程序和数数据，掉掉电保护护等等。3）I/O接口口的扩展展采用I/O接口口芯片，II/O口口的扩展展芯片有有三种类类型，专用II/O口口扩展芯芯片，主主要有882555，82255AA（全名名可编程程并行II/O扩扩展接口口芯片），此此处我们们选用882555来控制制开关和和步进电电机。II/O扩扩展的复复合芯片片，此芯芯片除能能作I/O扩展展用外，还还能作其其它功用用最常
41、用用的是881555。TTTL集成成电路芯芯片，这这类芯片片广泛用用作MCCS-551）（单单片机接接口的扩扩展用）用用的较多多的是774LSS-3773、2273、2244、2245等等，本次次设计选选用的是是74LLS-3373，TTTL芯芯片用手手动开关关。4）人机机接口方方面当扩展接接口82255AA（或882555）不够够用时，采采用通用用可编程程键盘显显示器接接口82279。统统中断处处理方面面，80031、880511有5个个中断源源2个优优先级别别INTT0、IINT11外部中断断入口IINT11用于882799键盘，输输入中断断用，外部中中断入口口INTT0用语语实时处处理，
42、紧紧急停车车，暂停停，限位位等功能能。5）步进进电机控控制方面面由82555A的的PA 口控制制，PAA口输出出的信号号经环行行电路分分配光电隔隔离电路路功率放放大电路路，最后后到步进进电机。接接口方面面。串行行接口上上RRLL电平经经过MCC14888/114899芯片转转换为RRS-2232CC电平后后接在PPC机。传传输线发发送器MMC14488、传传输线接接收口MMC14489。6）、其其它辅助助电路复位电路路可分为为三种：上电复复位，按钮复复位，上电按按钮复位位。时钟钟电路：内部方方式，外部方方式。7)复位位和复位位电路复位、复复位电路路、上点复复位、手动复复位（按按钮复位位）、上上
43、电手动动复、系系统复位位将单片机机复位端端RSTT和I/O接口口电路的的复位端端RSTT接单片片机在上电按按钮自动动复位电电路中增增加施密密特电路路单片机复复位电路路和I/O接口口复位电电路分开开设置。7.5存存储器及及系统扩扩展设计计。7.5.1基本本知识1）、半半导体存存储器的的分类a、按与与CPUU的连接接方式和和用途分分有：内内存、外外存。b、半导导体存储储器按存存取功能能分 只读存储储器ROOM（程程序存储储器）RROM、PPROMM、EPPROMM、EEEPROOM随机存储储器RAAM特点点读写速速度快（数数据存储储器）。2）.存存储器的的主要性性能：a、存储储器的容容量 存储器器
44、芯片的的容量，存存储单元元数数据位位数b、存取取的速度度。低速速存取时时3000ms以以上。 中速存存取时11002000ms以以上，超超高速存存取时已已小于220mss3).存存储器的的选择型号的选选择 ：ROMM我们选选择EPPROMM RRAM我我们选择择SRAAM （注注意选择择的存储储器引脚脚要能兼兼容）存储器芯芯片容量量的选择择速度的选选择CPU可可能提供供的读写写时间存储器器芯片所所要求的的读取时时间4).常常用的存存储器芯芯片a、常用用的程序序存储器器ROMM芯片及及其引脚脚的功能能 EPRROM芯芯片，典典型的有有27116、227322、27764、2271228、这这里我们们选用的的是EPPROMM27664芯片片它的容容量8KKB8读取取时间为为2500ms引脚功能能（288脚）下面介绍绍它的引引脚功能能：电源线VVcc+5v、VVpp编编程的电电源线、GGENDD接地地数据线88条D00D77地址线11