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1.2.2伺服进给系统的改造设计 数控机床的伺服进给系统有开环、半闭环和闭环之分。 因为开环控制具有结构简单、设计制造容易、控制精度较好、容易调试、价格便宜、使用维修方便等优点。所以，本设计决定采用开环控制系统。 http://www.paper51.com 1.2.3 数控系统的硬件电路设计 paper51.com 任何一个数控系统都由硬件和软件两部分组成。硬件是数控系统的基础，性能的好坏直接影响整体数控系统的工作性能。有了硬件，软件才能有效地运行。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com 在设计的数控装置中，CPU的选择是关键，选择CPU应考虑以下要素：1.时钟频率和字长与被控对象的运动速度和精度密切相关； http://www.paper51.com 2. 可扩展存储器的容量与数控功能的强弱相关； http://www.paper51.com 3.I/O口扩展的能力与对外设控制的能力相关。 paper51.com
在我国，普通机床数控改造方面应用较普遍的是Z80CPU和MCS-51系列单片机，主要是因为它们的配套芯片便宜，普及性、通用性强，制造和维修方便，完全能满足经济型数控机床的改造需要。本设计以8031芯片为核心，增加存储器扩展电路、接口和面板操作开关组成的控制系统。 copyright paper51.com 1.3 总体方案的确定 内容来自论文无忧网 www.paper51.com
经总体设计方案的论证后，确定C620车床经济型数控改造方案。C620车床的主轴转速部分保留原机床的功能，即手动变速。车床的纵向（Z轴）和横向（X轴）进给运动采用步进电机驱动。将原来机床的普通丝杠改为滚珠丝杠以减小摩擦力。并将8031单片机组成的微机作为数控装置的核心，由I/O接口、环形分配器与功率放大器一起控制步进电机转动，经齿轮减速后带动滚珠丝杠转动，从而实现车床的纵向、横向进给运动。 内容来自www.paper51.com 第二章 机械部分的改造设计 http://www.paper51.com 2.1 纵向进给系统的改造设计2.1.1纵向滚珠丝杠副的选用 http://www.paper51.com
滚珠螺旋传动是在丝杠和螺母滚道之间放人适量的滚珠，使螺纹间产生滚动摩擦。丝杠转动时，带动滚珠沿螺纹滚道滚动。螺母上设有返向器，与螺纹滚道构成滚珠的循环通道。为了在滚珠与滚道之间形成无间隙甚至有过盈配合，可设置预紧装置。为延长工作寿命，可设置润滑件和密封件。 http://www.paper51.com 滚珠螺旋传动与滑动螺旋传动或其它直线运动副相比，有下列特点： http://www.paper51.com (1) 传动效率高 一般滚珠丝杠副的传动效率达90％~95％，耗费能量仅为滑动丝杆的1/3。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com (2) 运动平稳 滚动摩擦系数接近常数，启动与工作摩擦力矩差别很小。启动时无冲击，预紧后可消除间隙产生过盈，提高接触刚度和传动精度。 copyright paper51.com (3) 工作寿命长 滚珠丝杠螺母副的摩擦表面为高硬度(HRC58—62)、高精度，具有较长的工作寿命和精度保持性。寿命约为滑动丝杆副的4~10倍以上。 内容来自www.paper51.com (4) 定位精度和重复定位精度高 由于滚珠丝杆副摩擦小、温升小、无爬行、无间隙，通过预紧进行预拉伸以补偿热膨胀。因此可达到较高的定位精度和重复定位精度。 http://www.paper51.com (5) 同步性好 用几套相同的滚珠丝杆副同时传动几个相同的运动部件，可得到较好的同步运动。 copyright paper51.com
(6) 可靠性高 润滑密封装置结构简单，维修方便。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com (7) 不能自锁 用于垂直传动时，必须在系统中附加自锁或制动装置。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com (8) 制造工艺复杂 滚珠丝杆和螺母等零件加工精度、表面粗糙度要求高，故制造成本较高。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com 2.1.1.1确定系统的脉冲当量 内容来自www.paper51.com 在数控机床中，一个脉冲所产生的坐标轴位移量叫做脉冲当量，通常用表示，也称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一个基本技术参数，按机床设计的加工精度选定。本设计所要求的C620的脉冲当量为：纵向（Z向）脉冲当量为0.01mm/脉冲，横向（X向）脉冲当量为0.005mm/脉冲。 http://www.paper51.com 2.1.1.2 车削力的计算 内容来自www.paper51.com
在设计机床进给伺服系统时，计算传动和导向元件，选用伺服电机等都要用到切削力。现我们利用经验公式计算主切削力。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com
车床的主切削力可用下式计算： 内容来自www.paper51.com
式中——车床床身加工的最大直径单位为mm。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com 因C620床身加工的最大直径410mm，则： http://www.paper51.com 按以下比例分别求出分力和， copyright paper51.com
则：， 内容来自论文无忧网 www.paper51.com 2.1.1.3 滚珠丝杠螺母副的设计、计算和选型 内容来自www.paper51.com 滚珠丝杠螺母副的设计首先要选择机构类型：确定滚轴循环方式，滚珠丝杠副的预紧方式。结构类型确定后，再计算和确定其他参数，包括：公称直径、导程、滚珠的工作圈数、列数、精度等级等。 copyright paper51.com 本设计中选择滚珠循环方式为内循环方式中的固定式。滚珠丝杠副的预紧方法选择双螺母螺纹预紧。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com
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(1)计算进给率牵引力 copyright paper51.com 作用在滚珠丝杠上的进给率牵引力主要包括切削力时的走刀抗力以及移动件的重量和切削分力作用在导轨上的摩擦力。因而其数值大小和导轨的形式有关。的计算公式如下: 内容来自www.paper51.com 纵向进给导轨为三角形，则： copyright paper51.com
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