普通车床的数控改造毕业设计论文.doc

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1、 编号: 毕业论文(设计)题 目 普通车床的数控改造 指导教师 王芳 学生姓名 蒋立宁 学 号 201021703061 专 业 10级机械设计制造及其自动化 教学单位 德州学院 二0一二年四月十六日德州学院毕业论文（设计）开题报告书2012年3月6日 院（系）机电工程系专 业机械设计及自动化姓 名蒋立宁学 号201021703061论文（设计）题目普通车床的数控改造一、选题目的和意义通过本课程设计的训练,使我们在学完机床数控技术及相应的机床电器及PLC等课程之后,能够运用所学的知识独立完成数控车,的进给系统的自动控制系统设计,从而使我们进一步加深和巩固对所学的知识的理解和掌握,并提高我们的实

2、际操作能力。 运用所学的理论知识,进行数控系统设计的初步应用,培养我们的综合设计能力和计算能力； 明白和掌握三相反应式伺服步进电动机的进给驱动的方式和原理以及控制方法； 掌握PLC控制系统设计的基本原理和方式,并能具备查阅和运用标准手册、图册等有关技术工具书的能力；能熟练掌握编写技术的能力。二、本选题在国内外的研究现状和发展趋势随着电子信息技术的发展，世界机床业已进入了以数字化制造技术为核心的机电一体化时代，其中数控机床就是代表产品之一。数控机床是制造业的加工母机和国民经济的重要基础。它为国民经济各个部门提供装备和手段，具有无限放大的经济与社会效应。目前，欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控

3、机床产业化进程，而中国从20世纪80年代开始起步，仍处于发展阶段。数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作数控折弯机并加工零件。三、课题设计方案 主要说明：研究（设计）的基本内容、观点及拟采取的研究途径和方法。 1、微机数控系统总体设方案的初定：（1）系统运动方式的初定（2）伺服系统的初步选择。（3）执行机构传动方式的确定。（4）计算机的选择。2、进给伺服系统机械部分设计计算：（1）进给伺服系统的机

4、械部分设计确定。（2）确定适当的脉冲当量。（3）滚珠丝杠螺母副的选型。（4）滚动导轨的选型。（5）进给伺服系统的传动计算。（6）步进电机的计算和选用。3、微机控制系统的设计：（1）控制系统方案的确定和框图绘制。（2）MCS51单片机及扩展芯片的选用和定型。（3）I/O接口电路及译码电路的设计和选择。（4）绘制改造后的数控机床微机控制系统的电路原理图。4、数控加工程序的编制：（1）实例零件工艺分析和确定加工工艺路线。（2）选择改造后的数控机床作为加工设备。（3）确定新的对刀点。（4）选择适当的刀具。（5）确定合适的切削用量。（6）手工编制数控加工程序。四、计划进度安排 主要说明：起止时间及分阶段

5、的进度要求。2012年3月6日2012年3月20日 材料收集2012年3月21日2012年3月30日 完成毕业设计初稿2012年4月1日2012年4月9日 交指导老师初审2012年4月10日 2012年4月13日 完成中期稿五、主要参考文献1南昌大学机电工程系主编，机电一体化机电产品设计指导书，数控机床设计;2朱晓春主编，数控技术(第一版)，机械工业出版社，1999，P202-233；3张迎新主编，单片机初级教程，北京航空航天大学出版社，2000，P167-206;4.戴曙主编，金属切削机床，机械工业出版社1993；5.濮良贵、纪名刚主编，机械设计，高等教育出版社，2001；5杜君文，邓广敏

6、主编，数控技术，天津大学出版社，2002年版；6阎楚良，杨方飞 编著，机械数字化设计新技术，机械工业出版社，2007-3-1版；7朱晓春主编，数控技术 ，机械工业出版社，2005年版；8白恩远等主编，现代数控机床伺服及检测技术，国防工业出版社，2005年版；9任建平等主编，现代数控机床故障诊断及维修，国防工业出版社，2005年版；10王爱玲等，现代数控原理及控制系统，国防工业出版社，2002年版。指导教师意见及建议： 签名： 年 月 日教学单位领导小组审批意见： 组长签名： 年 月 日德州学院毕业论文（设计）中期检查表院(系)：机电工程系 专业： 机械设计专业 2012 年 4月 9日毕业论文

7、（设计）题目：普通车床的数控改造学生姓名蒋立宁学 号201021703061指导教师王芳职 称副教授计划完成时间：2012年6月7日2012年3月6日2012年3月20日 材料收集2012年3月21日2012年3月30日 完成毕业设计初稿2012年4月1日2012年4月9日 交指导老师初审2012年4月10日 2012年4月13日 完成中期稿完成情况：到目前为止我已经查阅了很多的资料和图书，并且不断地从所学的课程和专业知识中不断地巩固和提高，在老师的指导和同学的帮助下已经完成了毕业设计的全部内容。指导教师评议（指出优点和不足，如有其它建议，可另附页） 签 名： xxxx年x月x日备 注：目录引

8、言和前言1第一章 CA6140车床的简介2第二章 进给系统的机械部分设计及计算6第三章 机床数控系统的设计改造17第四章 刀架的选型18第五章 加工零件实例20 参考文献22谢辞22德州学院 机电工程系 2012届 机械设计专业 毕业论文（设计）普通车床的数控改造加工直径为400mm的CA6140普通车床改造成数控车蒋立宁（德州学院机电系，山东德州253023）随着电子信息技术的发展，世界机床业已进入了以数字化制造技术为核心的机电一体化时代，其中数控机床就是代表产品之一。数控机床是制造业的加工母机和国民经济的重要基础。它为国民经济各个部门提供装备和手段，具有无限放大的经济与社会效应。目前，欧、

9、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产业化进程，而中国从20世纪80年代开始起步，仍处于发展阶段。数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作数控折弯机并加工零件。关键词：车床 80C51单片机 数控系统前言机械制造业是国民经济中具有十分重要的地位和作用的一个重要行业。机械制造业提供的装备水平对国民经济各部门的技术进步有着很大的和直接的影响。机械制造业的规模的水平是反映国民经济实力和科学技术水平的重要

10、标志。因此，世界各地都把发展机械制造业作为振兴和发展本国经济的战略重点。 20世纪80年代后期，由于微电子技术、控制技术、传感器技术、机电一体化技术的迅速发展，特别是计算机的广泛应用，不仅给机械制造领域带来了许多新工艺、新技术、新观念，而且使机械制造技术产生了质的飞跃，走上了一个新的台阶。我国是制造业大国，但不是强国。虽然机械制造业取得了很大的成绩，但与国家经济发展需要和世界先进水平相比还是存在着较大的差距，必须迎头赶上。机械制造生产能力和制造水平，主要取决于机械制造装备的先进程度。机械制造装备的核心为金属加工机床。一个国家的机床工业水平在很大程度上代表着这个国家的工业生产能力和技术水平。改革

11、开放后，我国的机械制造装备业获得迅速发展，目前我国已能生产出多种精密、自动化、高效率的机床及自动生产线，例如已能生产100多种数控机床和加工中心等，并达到一定的技术水平，但与世界先进水平相比还有很大的差距，并且在我国企业中，大多真正投入生产中的还是普通机床。随着计算机技术的飞速发展,机床的数控化已经成为现实。以数控机床为代表的现代基础机械是制造业实现生产现代化的重要设备,数控技术的水平高低和机床的数控化率是衡量一个国家工业现代化水平的重要标志。我国是一个发展中国家,无论从数控技术水平和机床的数控化率都落后于先进的西方发达国家,特别是从上个世纪后期,国家采取了积极的财政政策和扩大内需的方针后,作

12、为现代基础机械的数控机床就满足不了工厂逐年增加的生产需求。根据我国机床拥有量大、生产规模小的具体国情,采用经济型数控系统对普通机床进行数控化改造,对提高我国机械加工的数控化率,提升拥有大量普通机床的国有企业的加工能力,具有重要的意义。下面便以CA6140 型车床为例，利用经济型数控系统对其进行数控化改造。 第一章 CA6140卧式车床简介 1机床的特点与用途 CA6140型卧式车床，其结构具有典型的卧式车床布局，它的通用性程度较高。加工范围较广，适合于中小型的各种轴类和盘套类零件的加工；能车削内外圆柱面、圆锥面、各种环槽、成形面及端面；能车削常用的米制、英制、模数制及径节制四种标准螺纹，也可以

13、车削加大螺距螺纹、非标准螺距及较精密的螺纹；还可以进行钻孔、扩孔、铰孔、滚花和压光等工作。2. 机床的主要结构CA6140型普通车床的主要组成部件有：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身。 图1 CA6140车床的外形结构图 1、11床腿 2.进给箱 3.主轴箱 4.床鞍 5.中滑板 6.刀架7回转盘 8.小滑板 9.尾座 10.床身 12.光杠 13.丝杠 14.溜板箱主轴箱：又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。进给箱：进给箱中装有进给运动的变速机构，调整其变速机构

14、，可得到所需的进给量或螺距，通过光杠或丝杠将运动传至刀架以进行切削。丝杠与光杠：用以联接进给箱与溜板箱，并把进给箱的运动和动力传给溜板箱，使溜板箱获得纵向直线运动。丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的，在进行工件的其他表面车削时，只用光杠，不用丝杠。溜板箱：是车床进给运动的操纵箱，内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的机构，通过光杠传动实现刀架的纵向进给运动、横向进给运动和快速移动，通过丝杠带动刀架作纵向直线运动，以便车削螺纹。第二章、进给系统机械部分设计计算：电动机的选型与计算1、计算作用在电动机轴上的负载惯量（1）计算滚珠丝杠的转动惯量。已知滚珠丝杠的密度为（2）计算作用在丝杠轴上移

15、动部件的转动惯量已知机床纵向进给系统执行部件的总质量m=81.63kg；丝杠轴每转一圈，机床执行部件在轴向移动的距离L=0.6cm，则得（3）计算各齿轮的转动惯量。（4）由式（2-66）计算加在电动机轴上总负载转动惯量。2、计算电动机轴上的负载力矩（1）计算电动机轴上的切削负载力矩。已知在切削状态下的轴向负载力。丝杠每转一圈机床执行部件轴向移动距离L=6mm=0.006m，进给传动系统的传动比i=2.5，进给传动系统的总效率=0.85，则由式（2-54）得（2）计算电动机轴上的摩擦负载力矩。已知在不切削的状态下的轴向负载力=360N，则由式（2-55）得=(3)计算由滚珠丝杠预紧力作用在电动机

16、轴上的附加负载力矩.已知滚珠丝杠螺母副的效率，滚珠丝杠螺母副的预紧力为 则 （4）计算到电动机轴上的负载力矩T的计算。空载时（快进力矩），得 切削时（工进力矩），得3、计算电动机轴上的加速力矩根据以上计算结果，初选110BF003型反应式步进电动机，其转动惯量= ；而进给传动系统的负载惯量=2.5；对开环系统，一般侵权去加速时间。当机床执行部件一最快速度v=2400mm/min运动时电动机的最高转速为得4、计算纵向进给系统所需的作用到电动机轴上的各种力矩（1）计算空载启动力矩（2）计算快进力矩（3）计算工进力矩。5、 选择驱动电动机的型号；（1）选择驱动电动机的型号。 根据以上计算和表A-5,

17、选择国产110BF003型反应式步进电机为驱动电动机,其要技术参数如下：相数,3；步距角, ；最大静转矩,7.84Nm；转动惯量,4kg；最高空载启动频率,1500Hz；运行频率,7000Hz；分配方式,三相六拍；质量,6kg。（2）确定最大静转矩 由表2-48给出的机械传动系统空载启动力矩与所需的步进电动机的最大静转矩的关系可得 机械传动系统空载启动力矩与所需的步进电动机的最大静转矩的关系为 取和中的较大者为所需的步进电动机的最大静转矩,既=4.16Nm 本电动机的最大静转矩为9.31Nm,大于=4.16Nm,可以在规定懂得时间里正常启动,故满足要求。6. 进给伺服系统传动计算1 纵向进给运

18、动的负载分析 步进电机的负载有外力负载(切削力)、摩擦负载和惯性负载，所选步进电机必须克服这些负载才能作正常的进给驱动。 (1) 切削负载。假设采用的切削用量范围：v1.75ms；ap5mm；f0.3mm/r，则其主切削力(可根据切削原理近似公式计算)Fz3000N(垂直向)，取Fx0.6 Fz1800N(纵向)，Fy0.5 Fz1500N(横向)(根据机床设计手册在一般车外因时只，Fx(0.10.6) Fz，F、(0.150.7) Fz。设计时，也可根据主电机的功率来计算能承受的最大主切削力Fzmax。但这样计算，Fzmax往往很大，因原机床主电机功率是按最大原则选取的。还可根据机床的限用最

19、大切削用量进行计算。 (2) 摩擦阻力。当溜板箱导轨为滑动摩擦时，取其摩擦系数0.1，因主切削力压向导轨，则摩擦阻力F 摩(400l0十3000)0.1750N(g908ms2时)。 (3) 等效转动调量计算。根据理论力学公式计算进给系统中各回转零部件的转动损量。设减速比为i，则 il0/360=0.656/3600.01=1.15故可取Z121、Z 223; m1.4(模数)，b21(mm)3cm)(齿宽)，21。；df1mZ1=31(mm)，df2mZ236.5(mm)，de1df1十2633.5(mm)，de2df2十2h41.5(mm)。则齿轮的转动惯量分别为(齿轮为45号钢，并将齿轮

20、近似看作圆柱体) JZ17.8d4e1b10-4=7.83.34210-4=0.185(Kgcm2)=1.8510 -5(Kgm2)JZ27.8d4e2b10-4=7.84.054210-4=4.210 -5(Kgm2) 若根据类比法，选用CMFZD4063.5C31200丝杠其长度为1.2m(钢材)，直径d040mm，则丝杠的转动惯量近似为 JZ7.84412010-423.96(Kgcm2)2.410-3(Kgm2)设电机转子的转动惯量为4.610-4 (Kgm2)(当等效到电机轴上的负载转动惯量大于电机转子转动调量一个数量级时，可以忽略，但当等效到电机轴上的负载惯量较小时，就不能轻易地忽

21、略它。现预选电机为110BF003，其电机转子轴的转动惯量为4.610-4 (Kgm2)* 由式(64)可知 Jk=1/42i(Vi/nk)2+j(nj/nk)2式中Vi采用最不利于机床起动时速度，这里选用快进给速度V溜2mmin；则nk=nm(电机)V溜(360)4l 6.67(rmin)；Mi400Kg(全部直线运动部件的总质量)；nz1nm；nz2nz1/i333.34(rmin)。则Jm1/42400(2416.67)2十Jz1十Jm十(Jz2十Js)i2 2.34l0-4十4.610-4十1.8510-5十(4.210-5十2.410-3)1.2522.28l0-3(Kgm2)(4)

22、 丝杠摩擦阻力矩(Tsm)的计算。由于丝杠承受袖向载荷，又由于采取了一定的预紧措施，故滚珠丝杠会产生摩擦阻力矩。但由于滚珠丝杠的效率高，其摩擦阻力矩相对于其它负载力矩小得多，故一般不予考虑。(5) 等效负载转矩T m。由式(68)得 T m(F摩十Fx)V溜nm十0(1800十750)2416.671.93(Nm)(6) 启动惯性阻力矩(T惯)的计算。以最不利于启动的快进速度计算时，设启动加速(或制动减速时间为0.3s(一般在0.11s之间选取)，由于电机转速mnm/60416.676043.631s，取加速曲线为等加(减)速梯形曲线，故角加速度为 mm/43.630.3145.4(1/s2)

23、则 T惯Jmm2.2810-3145.40.332(Nm) (7)计算步进电机输出轴上总负载转矩 TJm十T惯1.91+0.322=2.242(Nm)2 步进电机的匹配选择 上述计算均未考虑机械系统的传动效审，当选择机械传动总效率0.7时： T1T=2.2420.7=3.2(Nm)在车削时，由于材料的不均匀等因素约影响，会引起负载转短突然增大，为避免汁算上的误差以及负载转矩突然增大引起步进电机丢步，从而引起加工误差，可以适当考虑安全系数。安全系数一般可在1.22之间选取。如果取安全系数尺1.5，则步进电机可按以下总负载转矩选取 T2K T11.53.24.8(Nm) 若选用上述预选的电机110

24、BF003，其最大静转矩Tjmax7.84Nm。在三相六拍驱动时，其步距角为0.75。step，为保证带负载能正常加速起动和定位停止，电机的起动转矩Tq必须满足 TqT2由表37可知，TqTjmax087，则Tq087784682(Nm)，故选用合适。3 滚珠丝杠的校核如在选择滚珠丝杠时是根据原丝杠直径大小按类比法选的名义直径，就要对其负载能力进行必要的校核；若是根据承载能力选出的，则应对压杆稳定及其刚度进行必要的校核。由于在选择丝杠时，是根据类比法选的，故应进行相应项目的进一步校核。(1) 承载能力的校核。由公式(21) Q fH fw PmaxC0。式中 L=60nT106,取T15000

25、,nns416.67/i333. 3(rmin);fH=1.0（HRC为58时),fw1.2(平稳或轻度冲击时)，PmaxFx十F摩1800+7002500(N)则 Q fH fw Pmax=20083(N)查有关滚珠丝杠额定载荷C079339Q。 (2) 压杆稳定性验算。由公式(22) Pkfk2EI/(Kl)2 Pmax式中 fk2(双推一简支)，E2.1108(Pa)， I/32d14/323.544 =14.7(cm)4 (d135mm) 取K4，lls125cm则 Pk23.141622.110814.7(41202)=1.06106 Pmax (3) 刚度的验算。由公式(23) =

26、Pl0/ES+Ml0/2IE (均取拉伸时)式中 l00.6cm,E2.1108Pa,Sd213.14163.5239.5(cm2) I14.7cm4，MTjmax i7.841.259.8(Nm)980(Ncm) P=Pmax2500N则 25000.5/（2.110838.5）9800.62/（14.72.11082） 2.05107mm (满足使用要求)5 步进电机的计算和选用（一）纵向机构步进电机选型：1 . 计算步进电机负载转矩Tm 式（1） 式中: 脉冲当量 (mm/step); 进给牵引力 (N); 步距角,初选双拍制为0.9;2 . 初选步进电机型号 根据=1.475N.m在网

27、上查混合式步进电机技术数据表初选步进电机型号为56BYG250E-SASSBL-0601，其中，,保持转矩为2.5N.m.3 . 等效转动惯量计算 根据简图 ，即图（1），传动系统折算到电机轴上的总的转动惯量 运动件的转动惯量可由下式计算: 式中 ，齿轮,的转动惯量 () 滚珠丝杠转动惯量 () = 式中 D圆柱体直径(cm); L圆柱体长度 (cm); 代入上式: 4 . 电机转矩计算 机床在不同的工况下,在,下面分别按各阶段计算:1) 快速空载起动惯性矩在快速空载起动阶段，加速力矩所占的比例较大，具体计算公式如下： 式（2） 式（3） 又： 式（4） 代入得： 折算到电机轴上的摩擦力矩:式

28、（5）式中：传动链总效率,一般可取0.70.85此处取0.8;i传动比;附加摩擦力矩：式（6）式中：传动链总效率,一般可取0.70.85此处取0.8;i传动比;Fpo滚珠丝杠预加负荷,一般取1/3Fm,Fm为进给牵引力(N);o滚珠丝杠未预紧时的传动效率,一般取0.9,此处取o=0.9所以：2) 快速移动所需力矩 式（7） =50+5.7=55.7N.cm 3) 最大切削载时所需力矩式（8） 从上面计算可以看出、三种工况下,以最大切削载时所需转矩最大,即以此项作为校核步进电机转矩的依据.查得：当步进电机为两相四拍时， =0.707故最大静力矩Mjmax=175.5/0.707=2.48 Nm，

29、而电机保持转矩为2.5N.m最大静力矩Mjmax，大于所以满足要求！但还必须进一步考核步进电机起动矩频特性和运转矩频特性。计算步进电机空载起动频率和切削时的工作频率 当快速运动和切削进给时，步进电机运行转矩完全可以满足要求。4. 电机转矩计算 机床在不同的工况下,在,下面分别按各阶段计算:1) 快速空载起动惯性矩在快速空载起动阶段，加速力矩所占的比例较大，具体计算公式如下： 式（9） 式（10） 又： 式（11） 代入得： 折算到电机轴上的摩擦力矩:式（12）式中：传动链总效率,一般可取0.70.85此处取0.8;i传动比; 贴塑导轨摩擦系数，取=0.04附加摩擦力矩：式（13）式中：传动链总

30、效率,一般可取0.70.85此处取0.8;i传动比;Fpo滚珠丝杠预加负荷,一般取1/3Fm,Fm为进给牵引力(N);o滚珠丝杠未预紧时的传动效率,一般取0.9,此处取o=0.9所以：2) 快速移动所需力矩 式（14） =1.96+4.84=6.9N.cm 3) 最大切削载时所需力矩式（15） 从上面计算可以看出、三种工况下,以快速空载起动惯性矩最大,即以此项作为校核步进电机转矩的依据.查得：当步进电机为两相四拍时， =0.707故最大静力矩Mjmax=59.3/0.707N.m=0.839N.cm，而电机保持转矩为 1.72N.m，大于最大静力矩Mjmax，所以满足要求！但还必须进一步考核步

31、进电机起动矩频特性和运转矩频特性。计算步进电机空载起动频率和切削时的工作频率 图2. 56BYG250EASSBL0241型步进电机矩频特性图当快速运动和切削进给时，56BYG250EASSBL0241型混合式步进电机运行矩频完全可以满足要求。5、绘制进给伺服系统机械装配图在完成运动及动力计算后，以后确定了滚珠丝杠螺母副、步进电机型号，以及齿轮齿数、模数、轴承型号之后，就可以画横向机械装配图。第三章、机床数控系统的设计计算1 机床数控系统设计的内容(一)硬件电路设计内容硬件是组成系统的基础和根本,也是软件编制的前提,数控系统硬件的设计包括以下几部分内容：1、绘制数控系统的电气控制结构框架图据总

32、体设计方案及机械结构图的控制要求，确定硬件电路的总体设计方案，并绘制电气控制结构图。机床硬件电路系统大体由五部分组成：（1） 主控制器，即所谓中央处理单元CPU。（2） 总线，包括数据总线、地址总线和控制总线。（3） 存储器，包括程序存储器和数据存储器。（4） 接口，即I/O接口电路。（5） 附加设备，如键盘、显示器及光电输入机扫描仪等。2、初步确定中央处理单元CPU的类型CPU的种类很多，在此处选择MCS51系列单片机中的80C51，拥有基于复杂指令集（CISC）的单片机内核，虽然其速度不快，12个振荡周期才执行一个单周期指令，但其端口结构为准双向并行口，可兼有外部并行总线，故使其扩展性能非

33、常强大。51的内部硬件预设，可用特殊功能寄存器对其进行编辑。以及其具有的集成度高，稳定性、可靠性好，体积小，而且有很强的外部扩展功能，外围扩展电路芯片大多是一些常规芯片，并且很容易通过标准扩展电路来构成较大规模的应用系统。3、存储器扩展电路设计存储器扩展包括数据存储器和程序存储器扩展两部分。分别选择两片2764和一片6264来扩展16K的内存。4、I/O接口电路的设计和选择设计内容包括：据外部要求选用I/O接口芯片，步进电机伺服控制电路，键盘、显示部分以及其他辅助电路设计（如复位、掉电保护等）。经考虑，选择8255为I/O接口芯片，液晶显示控制器LR104VRAM来控制LCD。图中的急停开关应

34、采用那种按下去之后不会弹起、直到再次启动后操作者用手动拔出的按钮，此处由于表达方式的限制，仅以普通按钮表示。（二）、机床数控系统软件设计软件是硬件的补充，确定硬件电路后，根据系统功能要求设计软件系统。1、软件设计步骤分为以下几步：（1） 据软件要实现的功能，能初步制定出软件技术要求和方案；（2） 将整个软件模块化，确定各模块的编制要求，包括各模块功能，入口参数，出口参数；（3） 据硬件资源，合理分配好存储单元；（4） 分别对各模块编程，并反复调试测试；（5） 连接各模块，进行统一的调试并进行优化；（6） 定型后连接到各程序存储器中。2、普通数控系统中常用的软件模块有如下：（1）软件实现环行分配

35、器；（2）插补运算和处理模块；（3）自动升降速控制模块。第四章 刀架的选型数控车床上面使用的车窗通常使用的四方刀架,刀架的动作顺序如下:电动机(三相异步微型电动机)减速机构(蜗轮蜗杆)上升机构 (螺旋机构)刀架旋转电器信号确定(霍尔元件)电机反转粗定位(反靠盘)刀架下降精定位刀架锁紧换刀终了信号执行加工程序。刀架的其原理图与螺旋升降转位刀架大体相似图3螺旋升降转位刀架结构图 图4 LD4ck0620刀架外形及结构图5 LD4ck0620四方刀架参数表图LD4型系列立式电动刀架采用涡轮蜗杆传动，上下齿盘啮合，螺杆夹紧的工作原理。具有转位快，定位精度高，切向扭矩大的优点。发信转转位采用霍尔元件，使

36、用寿命长。并且完全满足刀架设计使用的要求，即A夹紧力在4000N 以上,B需要进行四个方位的转换选择,C重复定位精度不大于0.005mm。第五章 加工零件实例数控机床零件加工程序的基本要求是：能按照零件图纸进行数控加工程序的手工编制。主要内容：1）对加工零件进行工艺分析；2）对零件加工精度分析；3）确定数控机床工夹量具；4）确定加工路线；5）确定加工所用的各种工艺参数；6）各节点坐标计算；7）填写程序单。以以下零件为例，如图所示工件，毛坯为2565棒材，材料为45钢。1根据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线 1）对轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持90mm外圆，一次装

37、夹完成粗精加工。 2) 工步顺序 粗车外圆。基本采用阶梯切削路线，为编程时数值计算方便，圆弧部分可用同心圆车圆弧法，分三刀切完。 自右向左精车右端面及各外圆面：车右端面倒角切削螺纹外圆车48mm外圆车圆锥车70mm外圆车80mm外圆车R3圆弧车80mm外圆。 切槽。 车螺纹。 2选择机床设备 即本设计所改造后的CA6140。3选择刀具 根据加工要求，选用四把刀具，T01为粗加工刀，选90外圆车刀，T02为精加工刀，选尖头车刀，T03为切槽刀，刀宽为4mm，T04为60螺纹刀。同时把四把刀在四工位自动换刀刀架上安装好，且都对好刀，把它们的刀偏值输入相应的刀具参数中。 4确定切削用量 切削用量的具

38、体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。 5确定工件坐标系、对刀点和换刀点 确定以工件右端面与轴心线的交点O为工件原点，建立XOZ工件坐标系，如上图所示。换刀点设置在工件坐标系下X100、Z50处。 6编写程序按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单。该工件的加工程序如下： O0318 N10 G00X100 Z60; N20 M03 S8 T0101; N30 G00X48 Z1; N40 G01 X48 Z-2 F0.2; N50 X48 Z-60; N60 X50 Z-60; N70 X70 Z-120; N80 X70 Z-140; N90 X80 Z-160; N100 G02 X80 Z-220 I51.96 R30 F0.1 N110 G01 X80 Z-225 F0.2; N120 G00 X100 Z100; N130 M0