南華大學機械工程學院畢業(yè)設計第1頁共69頁摘要：本次設計通過對現(xiàn)有數(shù)控銑鏜床的分析研究，提出一種新的設計方案,其自動化程度更高，結構也相對比較簡單。這一點在論文會得以體現(xiàn)。本方案中，主軸箱采用電磁離合器實現(xiàn)有級變速，在X、Y、Z三個方向上的進給運動均采用滾珠絲桿，而動力則由步進電動機通過調(diào)隙齒輪來傳遞，并且采用單片機進行數(shù)字控制?？刂葡到y(tǒng)采用MCS-51系列單片機，通過擴展程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器和I/O接口實現(xiàn)硬件電路的設計。論文中也對軟件系統(tǒng)的設計做出了相關說明。關鍵詞：電磁離合器滾珠絲桿步進電機單片機系統(tǒng)擴展Abstract:Thisdesigntriesanewmethodaftertheanalyzeandresearchoftheexitednumericalcontrolbedformillandborewiththehigherautomatizationdegreesandthesimplerconfiguration,whichwillbeexplainedinthepaper.Inthemethod,electromagnetismclutchisusedfortherealizationofthelevelshiftintheheadstock,andinthemotionof,wealladoptballbearingthreadhaulmfortheX、Y、Zdirection,Thepowerofwhichisstepbystepelectromotortransferredbygearthatusedforadjustinggaps.Andmore,weusedsinglechipfornumericalcontrol.ThecontrolsystemintroducesMCS-51seriessinglechip,andtherealizationofhardwarecircuitwasaccomplishedbyenlargingprogrammemorizer、datamemorizerandI/Omeetmeatus.Also,thepaperexplainedthedesignforsoftwaresystem.Keywords:Electromagnetismclutch、Ballbearingthreadhaulm、Thestepbystepelectromotor、TheenlargeforSCMsystem南華大學機械工程學院畢業(yè)設計第2頁共69頁目錄第一部分機床總體布局設計11-1機床總體尺寸參數(shù)的選定11-2機床主要部件及其運動方式的選定11-3機床總體布局的確定2第二部分主傳動的設計32-1擬定轉速圖32-2主傳動主要零件的強度計算7第三部分進給系統(tǒng)的設計計算273-1垂直進給系統(tǒng)的設計計算273-2橫向進給系統(tǒng)的設計計算36第四部分控制系統(tǒng)的設計404-1控制系統(tǒng)總體方案的擬定404-2總控制系統(tǒng)硬件電路設計414-3部分控制程序564-4控制系統(tǒng)的軟件設計61參考文獻66謝辭67南華大學機械工程學院畢業(yè)設計第3頁共69頁第一部分機床總體布局設計一、機床總體尺寸參數(shù)的選定根據(jù)設計要求并參考實際情況，初步選定機床主要參數(shù)如下：工作臺寬度長度4001600mmmm主軸錐孔724工作臺最大縱向行程900mm工作臺最大橫向行程375mm主軸箱最大垂直行程400mm主軸轉速級數(shù)16級主軸轉速范圍502000r/minX、Y軸步進電機130BF001（反應式步進電動機）Z軸步進電動機130BF001（反應式步進電動機）主電動機的功率4.0KW主軸電動機轉速1440r/min機床外形尺寸（長寬高）245012002300mmmmmm機床凈重500Kg二、機床主要部件及其運動方式的選定1、主運動的實現(xiàn)因所設計的機床要求能進行立式的銑和鏜，垂直方向的行程比較大,因而采用工作臺不動,而主軸箱各軸向擺放為立式的結構布局；為了使主軸箱在數(shù)控的計算機控制上齒輪的傳動更準確、更平穩(wěn)，工作更可靠，主軸箱主要采用離合器變換齒輪的有級變速。2、進給運動的實現(xiàn)本次所設計的機床進給運動均由單片機進行數(shù)字控制，因此在X、Y、Z三個方向上，進給運動均采用滾珠絲杠螺母副，其動力由步進電機通過調(diào)隙齒輪傳遞。3、數(shù)字控制的實現(xiàn)采用單片機控制，各個控制按扭均安裝在控制臺上，而控制臺擺放在易操作的位置，這一點須根據(jù)實際情況而定。南華大學機械工程學院畢業(yè)設計第4頁共69頁4、機床其它零部件的選擇考慮到生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)的經(jīng)濟性，機床附件如油管、行程開關等，以及標準件如滾珠絲杠、軸承等均選擇外購形式。三、機床總體布局的確定根據(jù)以上參數(shù)及主要部件及其運動方式，則可擬定機床的總體布局圖，詳細圖紙請參照1號A0圖紙。南華大學機械工程學院畢業(yè)設計第5頁共69頁第二部分主傳動的設計一擬定轉速圖.確定結構式和結構網(wǎng)式：1.主傳動的確定nmax，nmin和公比的確定：根據(jù)XK5040的使用說明書，初步確定本次設計的XTK7140數(shù)控立式銑鏜床的主軸轉速范圍為401600rmin，則1ZnR=1minmaxznn154016001.28。由設計手冊取標準值得：=1.26。令min/1600maxrn，則min/96.4926.11600151maxminrZnn則取min/1600min,/50maxminrrnn。2.確定變速組和傳動副數(shù)目：為了滿足結構設計和操縱方便的要求，主軸轉速為16級的變速系統(tǒng)，總共需要四個變速組。3.確定傳動順序方案：按著傳動順序，各變速組排列方案只有一個：162222也不存在符不符合“前多后少、前疏后密”的原則，本次設計即采用此方案。4.確定擴大順序方案：傳動順序方案確定以后，還可列出若干不同擴大順序方案。如無特殊要求，根據(jù)“前密后疏”的原則，