毕业论文定稿-经济型数控机床工作台机械系统的设计

原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763广东工业大学机电工程学院数 控 机 床 课 程 设 计经济型数控机床工作台机械系统的设计所 在 学 院专 业班 级姓 名学 号指 导 老 师年 月 日II摘 要数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术(1T)与制造技术(MT)结合发展的结果。现代的 CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技术，都是建立在数控技术之上的。掌握现代数控技术知识是现代机电类专业学生必不可少的。本次设计内容介绍了数控机床的特点、电机选型以及计算误差的一般分析。并通过一定的实例详细的介绍了数控车床改造的分析方法。关键词：数控技术 数控改造 步进电动机 电气控制原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763Abstractnumerical control technology and the numerically-controlled machine tool in now in the machine-building industry the important position and the huge benefit, had demonstrated it in the key industry modernizations strategic function, and has become the traditional machine manufacture industry promotion to transform and to realize the automation, the flexibility, the integrated production important means and the sign. The numerical control technology and numerically-controlled machine tools widespread application, for machine-building industrys industrial structure, the product type and the scale as well as the production method has brought the revolutionary change. The numerically-controlled machine tool is the modern Processing workshop most important equipment. Its development is the information technology (1T) and the technique of manufacture (MT) union development result. Modern CAD/CAM, FMS, CIMS, the agile manufacture and the intelligence technique of manufacture, is the establishment above the numerical control technology. Masters the modern numerical control technical knowledge is the modern mechanical and electrical kind of college major is essential. This design content introduced the numerical control lathes characteristic, the electrical machinery shaping as well as counting errors general analysis. And through certain example detailed introduction the analysis method which numerical control lathe transformed. Keywords: the numerical control technology, numerical control transformation step-by-steps, the electric motor electric control.IV目 录摘 要 II目 录 IV第 1 章 数控系统总体方案的分析、原理阐述和框图.11.1 数控系统总体方案的分析 11.1.1 系统运动方式的确定 11.1.2 伺服系统的选择 11.1.3 计算机系统的选择 11.1.4 X-Y 工作台的传动方式 .11.2 数控系统总体方案的原理阐述 21.3 数控系统总体方案框图 71.4 课题设计参数与要求 7第 2 章 机械部分设计计算、结构设计过程说明.92.1 确定系统脉冲当量 .92.2 工作台外形尺寸及重量初步估算 .92.3 滚动导轨副的计算、选择 .102.4 滚珠丝杠计算、选择 .112.5 齿轮计算、设计 .142.6 步进电机惯性负载的计算以及步进电机的选用 .14第 3 章 结构和零件参数的选择和计算.173.1 滚珠丝杠副的支承形式 .173.2 滚珠丝杠副的特点 .183.3 导向机构的设计 .183.3.1 导轨的功用 183.3.2 滚动直线导轨的选择程序 .183.3.3 直线运动滚动支承系统负荷的计算 .193.3.4 导轨的选择 .193.4 滚动轴承的计算 213.4.1 支撑方案的确定 .21原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 13041397633.4.2 轴承型号选型及校核 .21第 4 章 使用、运行、保养、装配维护的必要的技术说明等.22第 5 章 系统控制软件的设计.245.1 软件设计方案 245.2 程序流程图 245.3 算法 255.4 汇编语言程序设计 .26第六章 设计小结.27参考文献.28附录：程序清单.29详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763第 1 章 数控系统总体方案的分析、原理阐述和框图数控系统总体方案设计的内容包括：系统运动方式的确定，执行机构及传动方案的确定，伺服电机类型及调速方案确定，计算机控制系统的选择。进行方案的分析、比较和论证。1.1 数控系统总体方案的分析1.1.1 系统运动方式的确定该系统要求工作台沿各坐标轴的运动有精确的运动关系因此采用连续控制方式。1.1.2 伺服系统的选择开环伺服系统在负载不大时多采用功率步进电机作为伺服电机。开环控制系统由于没有检测反馈部件，因而不能纠正系统的传动误差。但开环系统结构简单，调整维修容易，在速度和精度要求不太高的场合得到广泛应用。考虑到运动精度要求不高，为简化结构，降低成本，宜采用步进电机作为开环伺服系统驱动。1.1.3 计算机系统的选择采用 MCS-51 系列中的 8031 单片机扩展控制系统。MCS-51 单片机的主要特点是集成度高，可靠性好，功能强，速度快，性价比高。控制系统由微机部分、键盘及显示器、I/O 接口及光电隔离电路、步进功率放大电路等组成。系统的工作程序和控制命令通过键盘操作实现。显示器采用数码管显示加工数据和工作状态等信息。1.1.4 X-Y 工作台的传动方式为保证一定的传动精度和平稳性以及结构的紧凑，采用滚珠丝杠螺母传动副。为提高传动刚度和消除间隙，采用有预加载荷的结构。由于工作台的运动部件重量和工作载荷不大，故选用滚动直线导轨副，从而减小工作台的摩擦系数，提高运动平稳性。考虑电机步距角和丝杠导程只能按标准选取，为达到分辨率的要求，以及考虑步进电机负载匹配，采用齿轮减速传动。21.2 数控系统总体方案的原理阐述数控机床一般由信息载体、数控装置、伺服系统和机床本体等四部分组成。信息载体即穿孔纸带、穿孔卡、磁带和磁盘等，用于记录程序编制的内容，并通过光电纸带阅读机、磁带机和磁盘驱动器等读入装置输送给数控装置。数控装置是数控机床的核心，也就是常说的 NC（普通数控装置） 或 CNC（计算机数控装置），NC 是数控机床发展初期的一种形式，现在的数控机床大多使用 CNC 系统。数控装置的作用是接受读入装置输入的加工信息，经过译码处理和运算，发出相应的指令脉冲给伺服系统，完成零件加工。伺服系统是数控机床的执行部分，由电动机和传动装置组成。伺服系统接受数控装置传来的指令脉冲信号，控制机床执行件（工作台或刀架）运动的位移和速度。机床本体主要是机械部件，包括主运动部件、进给运动部件和支承部件等。对于数控机床部件来讲，机械部件结构较通用机床简单，但其各项技术指标要求比通用机床要高。在数控机床上进行加工时，首先根据零件图编制程序，编程的代码和指令格式大多符合 ISO 标准和相应的国家标准。然后将程序通过信息载体输入到 NC 或 CNC 中，由数控系统根据程序内容发出指令，一方面由伺服系统中的电动机通过传动装置控制机床执行件的运动，另一方面控制机床的其它辅助运动，如主轴转速、转向选择，冷却泵的开停等。两方面协同动作，共同完成加工内容。数控机床加工零件的过程如图 1所示。 二、数控机床的分类方法多种多样，常见的分类方法有四种 （一）按伺服系统类型分类 分为开环、闭环和半闭环系统。由伺服系统控制机床执行件运动时，虽然其接受了数控装置的指令要求值，但实际位移量并不一定等同于指令要求值，也就是存在一定的误差。这一误差是由伺服电动机的转角误差、减速齿轮的传动误差、滚珠丝杠的导程误差以及导轨副抵抗爬行的能力这四项因素综合反映的。开环、闭环和半闭环系统的主要区别在于使用的电动机不同、是否进行执行件的测量及误差补偿以及误差补偿范围的大小不同。开环系统如图 2 所示，由于不进行执行件的测量及误差补偿，所以结构简单，维修方便，精度相对较低，成本低，一般用于精度要求不太高的中小型数控机床上。闭环系统如图 3 所示，精度高，成本高，主要用于精度要求较高的大型和精密数控机床上。半闭环系统如图 4 所示，介于两者之间，只对部分误差进行补偿，详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763因此从理论上讲其加工精度不如全闭环系统。图 1 所示的系统称之为开环系统（图中虚线框部分所示），如果加入位移检测装置和反馈系统（图中虚线部分所示），此时，该系统称为闭环系统。 （二）按控制运动的方式分类 分为点位控制、直线控制和轮廓控制三种。点位控制数控机床在加工平面内只控制刀具相对于工件的定位点的坐标位置，而对定位移动的轨迹不作要求。这类控制系统主要用于数控钻床、数控镗床、数控冲床和测量机等。直线控制数控机床能控制刀具或工件的适当的进给运动，沿平行于坐标轴的方向进行直线移动和加工，或者控制两个坐标轴以相同的速度运动，沿 45斜线进行切削加工。这类控制系统主要用于数控车床、数控镗铣床以及某些加工中心。轮廓控制数控机床能同时控制两个或两个以上坐标轴，使刀具与工件作相对运动，加工复杂零件。单纯的点位控制和直线控制机床很少，大部分为轮廓控制数控机床。轮廓控制数控机床能够实现联动加工，也能进行点位和直线控制。这类控制系统主要用于数控车床、数控铣床、数控磨床以及加工中心机床。 （三）按工艺用途分类 分为一般数控机床和数控加工中心。一般数控机床指与一般通用机床相对应的数控车、铣、钻、镗、磨和齿轮加工机床。加工中心最显著的特点是具有刀库和换刀机械手，能够实现多工序加工。刀库的容量应为二十把刀以上，但是一般常说的四方刀架、八方刀架等不属于刀库的范畴。 （四）按数控装置的功能分类 分为数控机床、简易数控机床和经济型数控机床。数控机床的数控装置功能齐全，能够进行自动编程、自动测量和自动故障诊断等。简易数控机床的功能单一，仅具备实现自动化的基本功能，并采用直观输入方式，结构简单，价格便宜。通用机床可采用单片机或单板机经数控化改造成经济型数控机床，性能可靠，操作简便。 插补的任务是根据进给速度的要求，在轮廓起点和终点之间计算出若干个中间点的坐标值，每个中间点计算所需时间直接影响系统的控制速度，而插补中间点坐标值的计算精度又影响到数控系统的控制精度，因此，插补算法是整个数控系统控制的核心。插补算法经过几十年的发展，不断成熟，种类很多。一般说来，从产生的数学模4型来分，主要有直线插补、二次曲线插补等；从插补计算输出的数值形式来分，主要有脉冲增量插补(也称为基准脉冲插补)和数据采样插补 26。脉冲增量插补和数据采样插补都有个自的特点，本文根据应用场合的不同分别开发出了脉冲增量插补和数据采样插补。三.插补原理和道具补偿原理机床数字控制的核心问题之一，就是如何控制刀具与工件的相对运动。也就是说为了满足被加工工件几何尺寸精度的要求，刀具中心轨迹应该准确的依照工件的轮廓来生城刀具中心轨迹。然而对于简单的曲线，数控装置易于实现但对于较复杂的形状，若直接生成势必会使算法变得很复杂计算机的工作量也相应的大大增加。因此，在实际应用中常常采用一小段直线或圆弧去进行逼近，有些场合也可以用抛物线、椭圆、双曲线和其他高次曲线去逼近复杂曲线（或称为拟合）所谓插补就是指数据密化的过程。在对数控系统诸如有限坐标点的情况下，计算机根据线段的特征，运用一定的算法，自动地在这些特征之间插入一系列的中间点，即所谓数据密化，从而对坐标轴进行脉冲分配，完成整个曲线的轨迹运行一满足加工精度的要求。插补算法有很多种，现将其归纳为两大类：（一）脉冲增量插补脉冲增量插补是行程标量插补，每次插补结束产生一个行程增量，以脉冲的方式输出。这种插补算法主要应用在开环数控系统中，在插补计算过程中不断向各坐标轴发出互相协调的进给脉冲，驱动电机运动。一个脉冲所产生的坐标轴移动量叫做脉冲当量。脉冲当量是脉冲分配的基本单位，按机床设计的加工精度选定，普通精度的机床一般取脉冲当量为：0.01mm，较精密的机床取 1 m或 0.5 。采用脉冲增量插补算法的数控系统，其坐标轴进给速度主要受插补程序运行时间的限制，一般为13m/min。脉冲增量插补主要有逐点比较法、数据积分插补法等。逐点比较法最初称为区域判别法，或代数运算法，或醉步式近似法。这种方法的原理是：计算机在控制加工过程中，能逐点地计算和判别加工偏差，以控制坐标进给，按规定图形加工出所需要的工件，用步进电机或电液脉冲马达拖动机床，其进给方式是步进式的，插补器控制机床。逐点比较法既可以实现直线插补也可以实现圆弧等插补，它的特点是运算直观，插补误差小于一个脉冲当量，输出脉冲均匀，速度变化小，调节方便，因此在两个坐详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763标开环的 CNC 系统中应用比较普遍。但这种方法不能实现多轴联动，其应用范围受到了很大限制。数据采样插补算法根据数控加工程序所要求的进给速度，按照插补周期的大小，先将零件轮廓曲线分割为一系列首尾相接的微小直线段，然后输出这些微小直线段所对应的位置增量数据，控制伺服系统实现坐标轴进给。采用数据采样插补算法时，每调用一次插补程序，数控系统就计算出本插补周期内各个坐标轴的位置增量以及各个坐标轴的目标位置。随后伺服位置控制软件将把插补计算求得的坐标轴位置与采样获得的坐标轴实际位置进行比较求得位置跟踪误差，然后根据当前位置误差计算出坐标轴的进给速度并输出给驱动装置，从而驱动移动部件向减小误差的方向运动。 逐点比较法：逐点比较法的基本原理是，在刀具按要求轨迹运动加工零件轮廓的过程中，不断比较刀具与被加工零件轮廓之间的相对位置，并根据比较结果决定下一步的进给方向，使刀具向减小偏差的方向进给（始终只有一个方向）。一般地，逐点比较法插补过程有四个处理节拍，如图：（）偏差判别。判别刀具当前位置相对于给定轮廓的偏差状况；（）坐标进给。根据偏差状况，控制相应坐标轴进给一步，使加工点向被加工轮廓靠拢；（）重新计算偏差。刀具进给一步后，坐标点位置发生了变化，应按偏差计算公式计算新位置的偏差值；（）终点判别。若已经插补到终点，则返回监控，否则重复以上过程。图 4-1 处理节拍 图 4-2 第一象限直线插补规律6直线插补图 4-2 为第一象限直线，其终点坐标为（e，e），现分析其插补规律。刀尖点位置不外乎种情况：轮廓线上方（点），轮廓线上（点），轮廓线下方（点）。显然，在点处，为使刀尖点向轮廓直线靠拢，应向走一步；点处，应向走一步；至于点，看来两个方向均可以，但考虑汇编编程时的方便，现规定往向走一步。（，）点处有：ee ee 0（，）点处有：ee ee 0（，）点处有：Qy 足够用。滚珠循环方式为外循环螺旋槽式,预紧方式采用双螺母螺纹预紧形式。滚珠丝杠螺母副的几何参数的计算如下表详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763表 2-3名称 计算公式 结果公称直径 0d 20mm螺距 t 5mm接触角 045钢球直径 bd 3.175mm螺纹滚道法向半径 R0.52bd1.651mm偏心距 e()sine0.04489mm螺纹升角 0tarcgd043螺杆外径 d(.25)b19.365mm螺杆内径 110eR16.788mm螺杆接触直径 22cosbd17.755mm螺母螺纹外径 D0e23.212mm螺母内径（外循环） 1(.25)bd20.7mm传动效率计算丝杠螺母副的传动效率为： )(gt式中： 为摩擦角； 为丝杠螺旋升角。10o34o96.0)34()(oggtt稳定性验算丝杠两端采用止推轴承时不需要稳定性验算。刚度验算滚珠丝杠受工作负载引起的导程变化量为： ESFlL0114Y 向所受牵引力大,故用 Y 向参数计算NF21.3cml50)/(6.2EcmRS14.5.1432L661 090. 丝杠受扭矩引起的导程变化量很小，可忽略不计。导程变形总误差 为/.251 mE 级精度丝杠允许的螺距误差 。/152.5 齿轮计算、设计因步进电机步距角 滚珠丝杠螺距 t=5mm,要实现脉冲当量ob.,在传动系统中应加一对齿轮降速传动。stepmp/02.齿轮传动比： ，步进电机步距角：pbli360stepob/5.112.5360pbli=112Zi故无需齿轮机构，直接用电机连接联轴器带动丝杠传动。由于软齿面齿轮工艺简单、生产率高，故选择软齿面齿轮。2.6 步进电机惯性负载的计算以及步进电机的选用根据等效转动惯量的计算公式，有：(1)等效转动惯量的计算折算到步进电机轴上的等效负载转动惯量为： 23210 )180()()bpq MJZJ详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763式中： qJ为折算到电机轴上的惯性负载； 0J为步进电机轴的转动惯量； 1J为齿轮 1 的转动惯量； 2为齿轮 2 的转动惯量； 3J为滚珠丝杠的转动惯量；M 为移动部件的质量。对钢材料的圆柱零件可以按照下式进行估算： LDJ431078.式中 为圆柱零件直径， 为圆柱零件的长度。所以有： 22431 /107.652.078. cmkgJ 2 22433 / 电机轴的转动惯量很小，可以忽略，所以有： 22222 /79.0)5.1843(01)4.375.16()017.6 cmkgJd (2)步进电机启动力矩的计算设步进电机的等效负载力矩为 T，负载力为 P，根据能量守恒原理，电机所做的功与负载力所做的功有如下的关系： PST式中 为电机转角，S 为移动部件的相应位移， 为机械传动的效率。若取 ，b则 ，且 。所以：p)(zsPGbzsPT236式中： 为移动部件负载（N） ，G 为移动部件质量（N） ， 为与重力方向一致的作用s zP在移动部件上的负载力（N） ， 为导轨摩擦系数， 为步进电机的步距角（rad）,T 为b电机轴负载力矩（N.cm ） 。取 （淬火钢滚珠导轨的摩擦系数） ， ， 。考虑到重3.0 8.0NPHs21.3力影响，Y 向电机负载较大，所以有： cmNT 56.8.0514.32)12(1.616考虑到启动时运动部件惯性的影响，则启动转矩： 5.03Tq取系数为 0.4，则： cmNq4.17.0568对于工作方式为三相 6 拍的步进电机： cTqj 92.178.0max(3)步进电机的最高工作频率 601.6axmapvf空载启动频率要大于最高运行频率 ,同时电机最大静转矩要足够大,查表选择两maxf个 90BF001 型步进电机。电机有关参数如下：表 2-4主要技术参数型号相数步距角电压(V)相电流(A)最大静转矩 maxjT(n.m)空载启动频率空载运行频率分配方式90BF001 4 0.9 80 7 3.92 2000 8000 4 相 8 拍外形尺寸(mm)外直径 长度 轴直径重量kg转子转动惯量Kg.m90 145 9 4.5 1764详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763第 3 章 结构和零件参数的选择和计算3.1 滚珠丝杠副的支承形式支承应限制丝杠的轴向窜动.较短的丝杠或垂直安装的丝杠,可以一端固定,一端无支承.水平安装丝杠较长时, 可以一端固定,一端游动; 对于精密和高精度机床的滚珠丝杠副,为了提高丝杠的拉压刚度,可以两端固定.为了补偿热膨胀和减少丝杠下垂,两端固定丝杠时还可以进行预拉伸。一般情况下,应以固定端作为轴向定位基准,从固定端起计算丝杆杠副的长度误差.此外,应尽可能固定端作为驱动端。考虑到本设计的结构与要求,我们决定采用一端固定一端游动(F-S)的支承形式, 如图 3.1 所示。一端固定一端游动（FS） 。固定端采用深沟球轴承 2 和双向推力球轴承 4，可分别承受径向和轴向负载，螺母 1、挡圈 3、轴肩、支撑座 5 台肩、端盖 7 提供轴向限位，垫圈 6 可调节推力轴承 4 的轴向预紧力。游动端需径向约束，轴向无约束。采用深沟球轴承 8，其内圈由挡圈 9 限位，外圈不限位，以保证丝杠在受热变形后可在游动端自由伸缩。图 3.1 一端固定一端游动支承这种支承形势有以下一些特点： 1.需保持螺母与两端支撑同轴,故结构较复杂,工艺较困难。2.丝杠的轴向刚度较高。3.压杆稳定性和临界转速较高。184.丝杠有热膨胀的余地。5.适用于较长的卧式安装丝杠。3.2 滚珠丝杠副的特点1.传动效率高 效率高达 90%95%,耗费的能量仅为滑动丝杠的 1/3。2.运动具有可逆性 即可将回转运动变为直线运动,又可将直线运动变为回转运动,且逆传动效率几乎与正传动效率相同。3.系统刚度好 通过给螺母组件内施加预压来获得较高的系统刚度,可满足各种机械传动要求,无爬行现象,始终保持运动的平稳性和灵敏性。4.传动精度高 经过淬硬并精磨螺纹滚道后的滚珠丝杠副本身就具有和高的制造精度,又由于摩擦小,丝杆副工作时温升和热变形小,容易获得较高的传动精度。5.使用寿命长 滚珠是在淬硬的滚道上作滚动运动,磨损极小,长期使用后仍能保持其精度,因而寿命长,且具有很高的可靠性。其寿命一般比滑动丝杠高 56 倍。6.不能自锁 特别是垂直安装的丝杠，当运动停止后，螺母将在重力作用下下滑，故常需设置制动装置。7.制造工艺复杂 滚珠丝杠和螺母等零件加工精度、表面粗糙度要求高，制造成本高。由于滚珠丝杠副独特的性能而受到极高的评价,因而已成为数控机床,精密机械,各种省力机械设备及各种机电一体化产品中不可缺少的传动机构。 3.3 导向机构的设计3.3.1 导轨的功用机电一体化产品要求其机械系统的各运动机构必须得到安全的支承，并能准确的完成其特定方向的运动。这个任务就由导向机构来完成。机电一体化产品的导向机构是导轨，其作用是支承和导向。3.3.2 滚动直线导轨的选择程序在设计选用滚动直线导轨时，除应对其使用条件，包括工作载荷、精度要求、速度、工作行程、预期工作寿命进行研究外，还须对其刚度、摩擦特性及误差平均、阻尼特性等综合考虑，从而达到正确合理的选用，以满足主机技术性能的要求。详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 13041397633.3.3 直线运动滚动支承系统负荷的计算直线运动支承系统的负荷与导轨配置形式(水平、竖直、倾斜等),移动件的重心和力作用点的位置,导轨上移动件牵引力作用点的位置,启动及停止时的惯性力以及切削力等有关。本设计的直线运动导轨安装形式为水平,采用卧式导轨、滑块座移动。 图 3.1 导轨3.3.4 导轨的选择 由机床设计要求可知对该导轨设计的基本要求为:假设作用在滑座上的载荷 ，滑座个数 ，单向行程长度120FN4M，每分钟往复次数为 4，用于轻型机床的工作台。 40Slm导轨的额定工作时间寿命 =500000 小时hT表 3-1 硬度系数滚道表面硬度 HRC 60 58 55 53 50 45Hf1.0 0.98 0.90 0.71 0.54 0.38表 3-2 温度系数工作温度/ C0 Tf100 1.00100150 0.90150200 0.7320200250 0.61表 3-3 接触系数每根导轨上的滑块数 Cf1 1.002 0.813 0.724 0.665 0.61表 3-4 负荷系数工作条件 Wf无外部冲击或震动的低速运动场合。速度小于 15m/min11.5无明显冲击或震动的中速运动场合。速度小于 60m/min1.52无外部冲击或震动的高速运动场合。速度大于 60m/min22.5（1） 计算额定动载荷滑座的运动速度最大为 5m/min15m/min，工作温度在 100 以下，导轨滚道硬C0度为 60HRC，无明显冲击和振动，每根导轨上滑块配置数为 2。由 得：3*102ShsTln NmXnlTShs 15201064.521033 因滑块座 M=4,所以每根导轨上 2 个，由表 2-12-4 确定 ， ， , .8Cf1.Hf.0Tf, 则由式1.2Wf 3()HTCasWfKF得 3/saHTCf详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763其中 12034FNM35/*.2758aC选用的是汉江机床厂的 HJG-D 系列滚动直线导轨,查其产品手册知, HJG-D 型号的导轨的 Ca 值为 17500N,能满足五年的使用要求,所以可选用。3.4 滚动轴承的计算3.4.1 支撑方案的确定考虑滚珠丝杠在轴向的伸缩变形，故考虑在支撑方面采用一端固定，一端游动。在综合考虑后，决定用角接触球轴承完成支承。固定端用一对背靠背接触球轴承，而用单个角接触球轴承支于游动端。在选择了滚珠丝杠的型号后，由于我们采用的是现存的丝杠。所以尺寸都已经确定，初选固定端 7307B/DB 背对背型号内径 d=35，D=80,B=42。游动端采用 7307B 型号 B=21轴承座连接孔 144 42、 M12-43.4.2 轴承型号选型及校核轴向力 Fa=383.3N 径向力 Fr=10000/2=5000N因为 Fa/Fr=5000/383.31.14（查机械设计第七版表 13-5）则 X=0.35,Y=0.57。 fp 取 1.5（中等冲击或中等惯性力查表 13-6 同上）动载荷 P=fp(XFr+YFa)=1.5（0.355000+0.57883.3）=3380.25N预计寿命 Lh=5000h,转速 n=1000r/min1.5=666.7计算基本额定动载荷 C= 15.9768105.625.380163hnLP22滚动轴承受力分析图因为 C=19768.15Ca=65600,所以符合要求。第 4 章 使用、运行、保养、装配维护的必要的技术说明等1、为了减少工作台磨损，延长使用寿命，保证工件加工精度，应对工作台的所有摩擦部位进行润滑，并注意日常的维护保养。2、工作台的润滑形式常用以下几种，（1）浇油润滑：常用于外露的滑动表面，如导轨面和滑板导轨面等。（2）溅油润滑：常用于密闭的箱体中。如工作台的主轴箱中的传动齿轮将箱底的润滑油溅射到箱体上部的油槽中，然后经槽内油孔流到各润滑点进行润滑。（3）油绳导油润滑：常用于进给箱和溜板箱的油池中。利用毛线即吸油又渗油的特性，通过毛线把油引入润滑点，间断地滴油润滑。（4）弹子油杯注油润滑：常用于尾座、中滑板摇手柄及三杠（丝杠、光杠、开关杠）支架的轴承处。定期的用油枪端头油嘴压下油杯上的弹子，将油注入。油嘴撤去，弹子又回复原位，封住注油口，以防尘屑入内。（5）黄油杯润滑：常用于交换齿轮箱挂轮架的中间轴或不经常润滑处。事先在黄油杯中加满钙基润滑脂，需要润滑时，拧进油杯盖，则杯中的油脂就被挤压到润滑点中去。（6）油泵输油润滑：常用于转速高、需要大量润滑油连续强制润滑的场合。如主轴箱内许多润滑点就是采用这种方式。3、工作台的润滑要求: （1）工作台上一般都有润滑系统图，应严格按照润滑系统图进行润滑。（2）换油时，应先将废油放尽，然后用煤油把箱体内冲洗干净后，在注入新机油，详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763注油时应用网过滤，且油面不得低于油标中心线。主轴箱内零件用油泵润滑或飞溅润滑。箱内润滑油一般三个月更换一次。主轴箱体上有一个油标，若发现油标内无油输出，说明油泵输油系统有故障，应立即停车检查断油的原因，并修复。（3）进给箱上部油绳导油润滑的储油槽，每班应给该储油槽加一次油。（4）交换齿轮箱中间齿轮轴轴承是黄油杯润滑，每班一次，7 天加一次钙基脂。（5）弹子油杯润滑每班润滑一次。导轨工作前后擦净用油枪加油。5、工作台日常保养要求：（1）每天工作后，切断电源，对工作台各表面、各罩壳、导轨面、丝杠、光杠、各操纵手柄和操纵杆进行擦拭，做到无油污、无铁屑、工作台外表整洁。（2）每周要求保养床身导轨面和中小滑板导轨面及转动部位的整洁、润滑。要求油眼畅通、油标清晰，清洗油绳和护床油毛毡，保持工作台外表清洁和工作场地整洁。6、工作台一级保养要求：车场运行 500 小时后，须进行一级保养。其保养以操作工人为主，在维修工人的配合下进行。保养时必须先切断电源，然后按下述顺序和要求进行。（5）润滑系统的保养a、清洗冷却泵、滤油器和成液盘。b、保证油路畅通，油孔、油绳、油毡清洁无铁屑c、检查油质，保持良好，油杯齐全，油槽清晰。（6）电器的保养：a、清扫电动机、电气箱上的尘屑。b、电器装置固定整齐。（7）外表的保养：a、清洗工作台外表及各罩盖，保持其内外整洁，无锈蚀、无油污。b、清洗三杠（8）其他部件的润滑保养24第 5 章 系统控制软件的设计5.1 软件设计方案数控 X-Y 工作台的控制功能包括：1、系统初始化。如对 I/O 接口 8155，8255A 进行必要的初始化工作，预置接口工作方式控制字。2、工作台复位。开机后工作台应该自动复位，亦可手动复位。3、输入和显示加工程序。4、监视按键，键盘及开关。如监视紧急停机键及行程开关，键盘扫描等功能。5、工作台超程显示与处理。工作台位移超过规定值时应该立即停止工作台的运动，并显示相应的指示字符。6、工作台的自动控制。7、工作台的手动控制。8、工作台的联动控制。5.2 程序流程图管理称许是系统的主程序，开机后即进入管理程序。其主要功能是接受和执行操作者的命令。在设计管理程序时，应确定接收命令的形式，系统的各种操作功能等。数控 X-Y 工作台的基本操作功能有：输入加工程序，自动加工，刀位控制，工作台位置控制，手动操作，紧急停机等。根据以上分析，设计管理程序流程图如下所示：