机电一体化系统设计--第六章 机电一体化系统设计及应用举例.pptVIP

三、数控机床计算机控制系统硬件 单片机系统 STD总线数控系统 全功能型数控系统 * * 第六章 机电一体化系统设计及应用举例 第一节 机电一体化系统设计要点 满意否 编写技术文档资料 结束 定型阶段 系统整体安装调试与可靠性、抗干扰性复核 满意否 工艺定型 设计实施阶段 功能模块制作与调试 满意否 需求抽象：确定产品规格、性能参数 开始 拟定总体方案、划分功能模块 方案论证、确定模块设计目标和人员组织 接口和功能模块细部设计 理论设计总体评价 准备阶段 理论设计阶段 满意否 编写技术文档资料 结束 定型阶段 系统整体安装调试与可靠性、抗干扰性复核 满意否 工艺定型 设计实施阶段 功能模块制作与调试 满意否 需求抽象：确定产品规格、性能参数 开始 拟定总体方案、划分功能模块 方案论证、确定模块设计目标和人员组织 接口和功能模块细部设计 理论设计总体评价 准备阶段 理论设计阶段 第二节 数控机床 自1952年由美国帕森斯公司与麻省理工学院机构实验室研制成功世界上第一台三坐标数控铣床以来，数控机床经历了硬件数控（NC）、计算机数控（CNC）、多机台计算机直接群控（DNC）和微机数控（MNC）五个发展阶段，形成了门类齐全、品种繁多的数控机床，如数控车床、铣床、钻床、磨床和加工中心等。 一、数控机床的组成 图6-1所示为数控机床的组成框图。被加工零件的图纸是数控机床加工的原始数据，在加工前需要根据零件图制定加工工序及工艺规程，并将其按照标准的数控编程语言编制成加工程序。 二、数控车床的机械结构 图6-2表示一种普通车床改造后的方案。图中不改变车床主轴箱，即主轴变速仍靠人工控制，走刀丝杠改成滚珠丝杠11，去掉光杠，在走刀段右端增加一个丝杠支承。丝杠11的右端用纵向步进电动机4直接驱动（或经传动齿轮减速驱动）。纵向走刀丝杠采用滚珠丝杠的目的是为了提高纵向走刀的移动精度，对于半精加工的车床可直接使用原来的丝杠。同样，横向走刀丝杠由步进电动机3直接驱动，完成横向走刀的进给和变速。另外，刀架部分采用了电动刀架实现自动换刀。为了使车床能实现自动车制螺纹，还要在主轴尾部加接一光电编码器（图中未示出），作为主轴位置检测，使车刀运动与主轴位置相配合。 1—电动刀架 2—联轴器 3—横向步进电机 4—纵向步进电机 5—联轴器 6—纵向微调机构 7—横向微调机构 8—横向螺母 9—纵向螺母10—横向微调机构 11—纵向滚珠丝杠 图6-2 普通车床改造示意图 1、步进电动机与丝杠联接 步进电动机与丝杠的联接要可靠，传动无间隙。为了便于编程和保证加工精度，一般要求纵向运动的步进当量为0.01mm，横向运动的步进当量为0.005mm，步进电动机与丝杠的联接方式有直连式（同轴连接）和齿轮联接两种形式。 齿轮联接方式如图6-5所示。在步进电动机步距角α、步进当量ι及丝杠螺距t确定后，步进电动机和丝杠的联接传动比不一定正好是1：1的关系，这时采用一对齿轮，齿轮传动比的计算可根据下面计算： （6-1） 例6-1 将改造一台C620车床，其纵向丝杠的螺距t=12mm，采用110BF003型步进电动机，步距α=0.75°，系统规定的纵向步进当量ι=0.01mm，计算步进电动机与纵向丝杠之间的联接传动比。 解：根据式（6-1） 可选， 模数的齿轮传动副。当为小数时，则可采用挂轮。 注意：步进电动机步距角与定子绕组的相数m、转子的齿数z、通电方式k有关，可用下式表示： ?= 360/mzk 式中m相m拍时，k=1；m相2m拍时，k=2。 1、单片机系统 P1口与面板操作开关的连接 *