數(shù)控車床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書

1、<p>　　XXX學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)（說明書）</p><p>　　數(shù)控車床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　院 （系）：XX</p><p>　　專 業(yè)：XXX</p><p>　　學(xué) 號(hào)：XXX</p><p><b>　　學(xué)生姓名：XXX<

2、/b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師：XXXX</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　自動(dòng)換刀裝置是數(shù)控機(jī)床上最普遍的一種輔助裝置，它可以使數(shù)控機(jī)床在工件一次裝夾中完成多種甚至所有的加工工序，以縮短加工的輔助時(shí)間，減少加工過程中由于多次安裝工件而引起的誤差，從而提高機(jī)床的

3、加工效率和加工精度。</p><p>　　本論文是關(guān)于數(shù)控機(jī)床6工位自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架系統(tǒng)的設(shè)計(jì).完成了機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配總圖的繪制，完成了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。其中包括自動(dòng)換刀裝置的總體設(shè)計(jì)、原理方案的實(shí)現(xiàn)、主要部件的分析、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算，單片機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路的實(shí)現(xiàn)和軟件程序的編制。采用三相異步電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力源，蝸輪蝸桿副傳遞動(dòng)力，螺桿傳遞運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)上刀體升降運(yùn)動(dòng)，用端齒盤定位，單片機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)控制，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床6工位自動(dòng)

4、換刀裝置的自動(dòng)換刀和精確定位要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 數(shù)控機(jī)床，回轉(zhuǎn)刀架，控制系統(tǒng)，單片機(jī)</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　目錄III</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p>&

5、lt;p>　　1.1課題研究背景及意義1</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3 存在的問題和發(fā)展趨勢(shì)3</p><p>　　第2章 方案設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1 自動(dòng)刀架的基本形式和應(yīng)滿足的要求4</p><p>　　2.1.1自動(dòng)刀架的形式4</

6、p><p>　　2.1.2 自動(dòng)刀架的基本要求和功能分析5</p><p>　　2.2 初步確定自動(dòng)刀架的方案5</p><p>　　第3章 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)6</p><p>　　3.2減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.3 上刀體鎖緊與

7、精定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.4 刀架抬起機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)6</p><p>　　第4章 自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的工作原理7</p><p>　　4.1 自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的換刀流程7</p><p>　　4.2 自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的換刀過程中有關(guān)銷的位置8</p><p>　　第5章 主要傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算9</

8、p><p>　　5.1 蝸桿副的設(shè)計(jì)計(jì)算9</p><p>　　5.1.1蝸桿的選型9</p><p>　　5.1.2蝸桿副的材料9</p><p>　　5.1.3按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)9</p><p>　　5.1.4蝸桿和蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸10</p><p>　　5.1.5

9、校核蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度11</p><p>　　5.2 螺桿的設(shè)計(jì)計(jì)算11</p><p>　　5.2.1螺距的確定11</p><p>　　5.2.2其他參數(shù)的確定11</p><p>　　5.2.3自鎖性能校核12</p><p>　　第6章鎖緊定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)13</p><p&g

10、t;　　6.1 端齒盤設(shè)計(jì)13</p><p>　　6.2 端齒盤的特點(diǎn)13</p><p>　　6.3 端齒盤主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算13</p><p>　　6.3.1齒數(shù)z的確定13</p><p>　　6.3.2端齒盤外徑d14</p><p>　　6.3.3端齒盤齒形角14</p><

11、;p>　　6.3.4齒根角(嚙合斜角)15</p><p>　　6.3.5最大齒距(周節(jié))t和最大齒厚B16</p><p>　　6.3.6齒頂高h(yuǎn)及嚙合高度17</p><p>　　6.3.7齒寬(徑向)F17</p><p>　　6.3.8齒底槽寬b和齒頂寬b117</p><p>　　第7章 電

12、氣控制部分設(shè)計(jì)18</p><p>　　7.1 單片機(jī)選型18</p><p>　　7.2 硬件電路設(shè)計(jì)18</p><p>　　7.2.1 收信電路19</p><p>　　7.2.2 發(fā)信電路20</p><p>　　7.3 硬件電路主要電子元件的工作原理20</p><p&g

13、t;　　7.3.1霍爾元件的工作原理和特性20</p><p>　　7.3.2 霍爾開關(guān)的工作原理20</p><p>　　7.3.3 光電耦合器的工作原理21</p><p>　　7.3.4 8255芯片的工作原理21</p><p>　　7.4 控制軟件設(shè)計(jì)22</p><p>　　7.4.1 換

14、刀工作原理的程序流程圖22</p><p>　　7.4.2 程序的實(shí)現(xiàn)方法23</p><p>　　第8章 結(jié) 論24</p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)25</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1課題研究背景及意義</p><

15、;p>　　數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床（Computer numerical control）的簡(jiǎn)稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床動(dòng)作并加工零件。自從 1952 年美國麻省理工學(xué)院研制出世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床以來，數(shù)控機(jī)床在制造工業(yè)，特別是在汽車、航空航天、以及軍事工業(yè)中等領(lǐng)域被廣泛地應(yīng)用，數(shù)控技術(shù)無論在硬件和軟件方面，都有飛速發(fā)展。數(shù)控加工的加工

16、柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，能減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高。數(shù)控機(jī)床是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，適用于加工多品種小批量、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高、價(jià)格昂貴不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件。而刀架是數(shù)控機(jī)床的主要附件之一，它的性能直接影響著數(shù)控機(jī)床的精度和效率，所以隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展必然會(huì)提高其對(duì)刀架的要求，不言而喻，研究自動(dòng)刀架系統(tǒng)是非常有意義的。</p><p>　　進(jìn)入21

17、世紀(jì)，我國經(jīng)濟(jì)與國際全面接軌，進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期。機(jī)床制造業(yè)既面臨著機(jī)械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機(jī)，也遭遇到加入世界貿(mào)易組織后激烈的國際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的壓力，加速推進(jìn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展是解決機(jī)床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵。所以應(yīng)加快自動(dòng)刀架系統(tǒng)的研究以促進(jìn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展?jié)M足適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　自動(dòng)刀架系統(tǒng)應(yīng)用了

18、自動(dòng)控制、微電子、精密測(cè)量等方面的最新成就，是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。它的發(fā)展和運(yùn)用，改變了制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、管理方式，為普通機(jī)床演變?yōu)閿?shù)控機(jī)床創(chuàng)造了條件，使世界制造業(yè)的格局發(fā)生了巨大的變化。數(shù)控水平的高低已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平高低的標(biāo)志。隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，以前的刀架，能裝的刀具太少，定位精度不高，效率低，精度差，已不能滿足要求，于是便出現(xiàn)了許多精度更高、刀架更大、自動(dòng)化程度更高的刀架。 </p>

19、;<p>　　自動(dòng)換刀裝置是數(shù)控機(jī)床上最普遍的一種輔助裝置，它可以使數(shù)控機(jī)床在工件一次裝夾中完成多種甚至所有的加工工序，以縮短加工的輔助時(shí)間，減少加工過程中由于多次安裝工件而引起的誤差，從而提高機(jī)床的加工效率和加工精度。</p><p>　　目前我國的數(shù)控機(jī)床和加工中心使用的自動(dòng)換刀裝置主要有轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)換刀和刀庫式自動(dòng)換刀兩種。轉(zhuǎn)塔式換刀一般為順序換刀，其換刀時(shí)間短，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，但剛性較差，能容

20、納刀具較少；刀庫式換刀一般刀庫只有選刀動(dòng)作而另需機(jī)械手進(jìn)行換刀動(dòng)作，其刀庫容量大，但其成本高，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。</p><p>　　隨著我國生產(chǎn)力水平的日益提高，國內(nèi)企業(yè)要發(fā)展就必須更新大量的設(shè)備，很多企業(yè)都加大了數(shù)控設(shè)備的投入，但由于財(cái)力等客觀因素，大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備仍以普通機(jī)床為主，不少企業(yè)為了提高效率，在普通機(jī)床上加裝了數(shù)顯裝置，提高了機(jī)床的精度，改善了設(shè)備狀況，但制造商們忽略了一個(gè)很重要的部件就是刀架，要想

21、真正提高工作效率，刀架是必須要考慮的附件之一。目前國內(nèi)數(shù)控刀架以電動(dòng)為主，分為立式和臥式兩種。立式刀架有四、六工位兩種形式，主要用于簡(jiǎn)易數(shù)控車床；臥式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋轉(zhuǎn)，就近選刀，用于全功能數(shù)控車床。另外臥式刀架還有液動(dòng)刀架和伺服驅(qū)動(dòng)刀架。電動(dòng)刀架是數(shù)控車床重要的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，合理地選配電動(dòng)刀架，并正確實(shí)施控制，能夠有效的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，消除人為誤差，提高加工精度與加工精度的一致性等等。另外，加工工

22、藝適應(yīng)性和連續(xù)穩(wěn)定的工作能力也明顯提高：尤其是在加工幾何形狀較復(fù)雜的零件時(shí)，除了控制系統(tǒng)能提供相應(yīng)的控制指令外，很重要的一點(diǎn)是數(shù)控車床需配備易于控制的自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架，以便一次裝夾所需的各種刀具，靈活方便地完成各種幾何形狀的加工。 </p><p>　　國產(chǎn)數(shù)控車床今后將向中高檔發(fā)展，中檔采用普及型數(shù)控刀架配套，高檔采用動(dòng)力型刀架，兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等品種，近年來需要量可達(dá) 1000～1500 臺(tái)。 &

23、lt;/p><p>　　國外數(shù)控車床的發(fā)展目的在于提高加工精度和縮短制造周期。實(shí)現(xiàn)上述目的之手段是實(shí)現(xiàn)機(jī)床多功能化和工序工種集成，開發(fā)多種多樣復(fù)合化加工的機(jī)種，如增添銑削功能的復(fù)合加工車削中心、雙主軸多刀塔(雙刀塔或四刀塔)數(shù)控車床和車削中心、雙主軸同步驅(qū)動(dòng)，雙刀塔同時(shí)進(jìn)行加工車削中心、五軸聯(lián)動(dòng)車銑復(fù)合中心、車磨復(fù)合加工機(jī)床、具有車、銑、鏜、磨和激光熱處理多種功能的高度復(fù)合化的復(fù)合加工中心等等。我國數(shù)控車床經(jīng)過多年的

24、發(fā)展，特別是近幾年迅速為回轉(zhuǎn)刀架的收信與發(fā)信控制體，控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)蝸桿傳動(dòng)，上下齒盤嚙合，螺桿的發(fā)展，與國際先進(jìn)水平的差距在逐年縮小。對(duì)于某些依賴于進(jìn)口的高檔數(shù)控車床，如高精度數(shù)控車床和車削中心(主軸徑跳軸跳?0.001mm)、適用耐熱合金和鈦合金零件加工的大功率、高扭矩?cái)?shù)控車床和車削中心等等要加強(qiáng)產(chǎn)品開發(fā)研究攻關(guān)，突破其核心技術(shù)。</p><p>　　1.3 存在的問題和發(fā)展趨勢(shì)</p>&

25、lt;p>　　機(jī)床工具行業(yè)的發(fā)展，依賴于行業(yè)技術(shù)水平和創(chuàng)新能力的提高，依賴于機(jī)床的數(shù)控化和產(chǎn)品快速的升級(jí)換代，依賴于制造業(yè)從剛性自動(dòng)化向柔性自動(dòng)化方向轉(zhuǎn)變這一社會(huì)需求，由于我國機(jī)床附件廠資金緊張，造成技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)改造的力度不大，使附件水平的發(fā)展嚴(yán)重滯后，成為制約民族機(jī)床工業(yè)發(fā)展的瓶頸。國產(chǎn)配套件在產(chǎn)品質(zhì)量、性能、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、品牌信譽(yù)、外觀造型、精度穩(wěn)定性等方面與發(fā)達(dá)國家相比都存在一定的差距。</p><p>

26、;　　當(dāng)前數(shù)控機(jī)床發(fā)展迅猛，向高速、高效、高精、柔性化、環(huán)保方面發(fā)展，與之相應(yīng)的機(jī)床附件也應(yīng)隨之發(fā)展。數(shù)控刀架將結(jié)合微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，朝著高精度化、多功能化、智能化、系統(tǒng)化等方向發(fā)展。國產(chǎn)數(shù)控車床今后將向中高檔發(fā)展，中檔采用普及型數(shù)控刀架配套，高檔采用動(dòng)力型刀架，兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等品種。數(shù)控刀架的發(fā)展趨勢(shì)是：隨著數(shù)控車床的發(fā)展，數(shù)控刀架開始向快速換刀、電液組合驅(qū)動(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)方向發(fā)展。</p>&

27、lt;p><b>　　第2章 方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　普通的機(jī)械零件的加工制造過程中，大量的時(shí)間用于更換刀具、裝卸零件、測(cè)量和搬運(yùn)零件等非切削時(shí)間上，切削加工時(shí)間僅占整個(gè)工時(shí)中較小的比例。為了縮短非切削時(shí)間，充分發(fā)揮機(jī)床的效率，通常采用“工序集中”的原則。常見的自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架就是為了實(shí)現(xiàn)上述功能而設(shè)計(jì)的。</p><p>　　2.1 自動(dòng)刀架的基本

28、形式和應(yīng)滿足的要求</p><p>　　2.1.1自動(dòng)刀架的形式</p><p>　　圖2.1a)所示為螺母升降轉(zhuǎn)位刀架，電動(dòng)機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器、蝸輪副帶動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)，螺母舉起刀架使上齒盤與下齒盤分離，隨即帶動(dòng)刀架旋轉(zhuǎn)到位，然后給系統(tǒng)發(fā)信號(hào)螺母反轉(zhuǎn)鎖緊。</p><p>　　圖2.1 回轉(zhuǎn)刀架的形式及其工作原理圖</p><p>　　圖2.1b)所示為

29、利用十字槽輪來轉(zhuǎn)位及鎖緊刀架（還要加定位銷），銷釘每轉(zhuǎn)一周，刀架便轉(zhuǎn)1/4轉(zhuǎn)（也可設(shè)計(jì)成六工位等）。</p><p>　　圖2.1c)所示為凸臺(tái)棘爪式刀架</p><p>　　圖2.1d)所示為電磁式刀架，</p><p>　　圖2.1e)所示為液壓式刀架</p><p>　　2.1.2 自動(dòng)刀架的基本要求和功能分析</p>&

30、lt;p><b>　　①基本要求：</b></p><p><b>　　滿足工藝要求 </b></p><p>　　保證足夠高的重復(fù)定位精度 </p><p><b>　　具有足夠的剛度 </b></p><p><b>　　提高可靠性 </b&g

31、t;</p><p><b>　　縮短換刀時(shí)間 </b></p><p><b>　?、诠δ芊治觯?lt;/b></p><p>　　1)抬起：為了使刀架能夠轉(zhuǎn)位，回轉(zhuǎn)刀架必須先抬起。</p><p>　　2)轉(zhuǎn)位：為了完成工件若干個(gè)工序的加工，在回轉(zhuǎn)刀架上固定著6組刀具，為使各組刀具能依次參加工作，回

32、轉(zhuǎn)刀架需相應(yīng)轉(zhuǎn)位?！　?lt;/p><p>　　3)定位：為保證加工精度，在加工時(shí)回轉(zhuǎn)刀架應(yīng)精確定位。</p><p>　　2.2 初步確定自動(dòng)刀架的方案</p><p>　　初步?jīng)Q定選用2.1a)所示形式的電動(dòng)刀架。</p><p>　　電動(dòng)刀架的初步方案簡(jiǎn)圖如下圖2.2所示。</p><p>　　圖2.2 電動(dòng)刀架簡(jiǎn)

33、圖</p><p>　　其工作原理為：當(dāng)數(shù)控裝置發(fā)出換刀指令后，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，通過聯(lián)軸器帶動(dòng)蝸桿旋轉(zhuǎn)，在經(jīng)過蝸輪帶動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，從而使刀架抬起，刀架抬起后，電動(dòng)機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)刀架轉(zhuǎn)位，完成轉(zhuǎn)位后，由微動(dòng)開關(guān)發(fā)出信號(hào)使電機(jī)反轉(zhuǎn)，壓緊刀架。</p><p>　　第3章 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p>

34、;<p>　　設(shè)計(jì)一臺(tái)六工位的立式自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架，適用于C616或C6132經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，推薦刀架所用電機(jī)的額定功率為110W，額定轉(zhuǎn)速為1440r/min，換刀時(shí)要求刀架轉(zhuǎn)動(dòng)的速度為25r/min。</p><p>　　3.2減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　普通的三相異步電動(dòng)機(jī)因轉(zhuǎn)速太快，不能直接驅(qū)動(dòng)刀架進(jìn)行換刀，必須經(jīng)過減速機(jī)構(gòu)進(jìn)行減速?？紤]到本設(shè)計(jì)減速比較大，

35、且為立式刀架，需改變傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)方向，要求自鎖，因此綜合比較之后選用蝸桿副減速。蝸桿傳動(dòng)單級(jí)傳動(dòng)能得到很大的傳動(dòng)比，傳動(dòng)平穩(wěn)，無噪聲，沖擊載荷小，且能優(yōu)化整體結(jié)構(gòu)，做到外型輪廓小，結(jié)構(gòu)緊湊，固選用蝸桿傳動(dòng)。</p><p>　　3.3 上刀體鎖緊與精定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)上刀體的鎖緊與定位機(jī)構(gòu)選用端面齒盤，將上刀體和下刀體的配合面加工成梯形端面齒。當(dāng)?shù)都芴幱诂嵕o狀態(tài)時(shí)，上下端

36、面齒相互嚙合，這時(shí)上刀體不能繞刀架的中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)；換刀時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，抬起機(jī)構(gòu)使上刀體抬起，等上下端面齒脫開后，上刀體才可以繞刀架中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，完成轉(zhuǎn)位動(dòng)作。</p><p>　　3.4 刀架抬起機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　要想使上、下刀體的兩個(gè)端面齒脫離，就必須設(shè)計(jì)合適的機(jī)構(gòu)使上刀體抬起。從經(jīng)濟(jì)型方面考慮，應(yīng)采用經(jīng)濟(jì)的螺桿-螺母副，在上刀體內(nèi)部加工出內(nèi)螺紋，當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)螺桿繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，作

37、為螺母的上刀體要么轉(zhuǎn)動(dòng)，要么上下移動(dòng)。當(dāng)?shù)都芴幱阪i緊狀態(tài)時(shí)，上刀體與下刀體的端面齒相互嚙合，因?yàn)檫@時(shí)上刀體不能與螺桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所以螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)使上刀體向上移動(dòng)。當(dāng)端面齒脫離嚙合時(shí)，上刀體就與螺桿一同轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　設(shè)計(jì)螺桿時(shí)要求選擇適當(dāng)?shù)穆菥?，以便?dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度時(shí)，使得上刀體與下刀體的端面齒能夠完全脫離嚙合狀態(tài)。</p><p>　　第4章 自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的工作原理<

38、/p><p>　　4.1 自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的換刀流程</p><p>　　自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的換刀流程如圖4.1所示。</p><p>　　圖圖4.1 自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的換刀流程</p><p>　　當(dāng)數(shù)控裝置發(fā)出換刀指令后，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，通過彈簧安全離合器帶動(dòng)蝸桿正轉(zhuǎn)，再經(jīng)過蝸輪帶動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)，作為螺母的上刀體要么轉(zhuǎn)動(dòng)，要么上下移動(dòng)，此處設(shè)計(jì)為電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)上刀體向

39、上移動(dòng)，當(dāng)?shù)都芴幱阪i緊狀態(tài)時(shí)，上刀體與下刀體的端面齒相互嚙合，因?yàn)檫@時(shí)上刀體不能與螺桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所以螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)使作為螺母的上刀體向上移動(dòng)，從而使刀架抬起，在螺桿旋轉(zhuǎn)的同時(shí)也帶動(dòng)上蓋圓盤一起旋轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)都芡耆鸷螅嗣纨X脫離嚙合，上刀體上部的圓柱銷落入上蓋圓盤，上蓋圓盤就通過圓柱銷帶動(dòng)一同轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了上刀體的轉(zhuǎn)位，再通過霍爾元件觸發(fā)判斷上刀體是否轉(zhuǎn)到了工作位置。完成轉(zhuǎn)位后，由微動(dòng)開關(guān)發(fā)出信號(hào)使電機(jī)反轉(zhuǎn)，通過彈簧安全離合器帶動(dòng)蝸桿反轉(zhuǎn)

40、，再經(jīng)過蝸輪帶動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)，螺桿旋轉(zhuǎn)的同時(shí)也帶動(dòng)上蓋圓盤一起旋轉(zhuǎn)，上蓋圓盤通過上刀體上部的圓柱銷帶動(dòng)上刀體開始反轉(zhuǎn)，上刀體下部的反靠銷馬上就會(huì)落入反靠圓盤的十字槽內(nèi)，反靠銷反靠，上刀體停轉(zhuǎn)，至此，實(shí)現(xiàn)粗定位。螺桿的繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)使上刀體下降，最后至上刀體的端面齒與下刀體的端面齒完全嚙合，實(shí)現(xiàn)精定位，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，再延時(shí)鎖緊，整個(gè)換刀過程至此結(jié)束。</p><p>　　4.2 自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的換刀過程中有關(guān)銷的位置</p

41、><p>　　圖4.2表示自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架在換刀過程中有關(guān)銷的位置。</p><p>　　圖圖4.2 刀架轉(zhuǎn)位過程中銷的位置</p><p>　　a) 換刀開始時(shí)，圓柱銷2與上蓋圓盤1可以相對(duì)滑動(dòng)</p><p>　　b) 上刀體4完全抬起后，圓柱銷2落入上蓋圓盤1槽內(nèi)，上蓋圓盤1將帶動(dòng)圓柱銷2以及上刀體4一起轉(zhuǎn)動(dòng)</p><p&

42、gt;　　c) 上刀體4連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，反靠銷6可從反靠盤7的槽左側(cè)斜坡滑出</p><p>　　d) 找到刀位時(shí)，刀架電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，反靠銷6反靠，上刀體停轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)粗定位</p><p>　　1—上蓋圓盤 2—圓柱銷 3—彈簧 4—上刀體 5—圓柱銷 6—反靠銷 7—反靠圓盤</p><p>　　第5章 主要傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><

43、p>　　5.1 蝸桿副的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書可知，由于刀架轉(zhuǎn)動(dòng)所需的功率較小，所以選取額定功率為=110W，額定轉(zhuǎn)速=1440r/min的電動(dòng)機(jī) ,上刀體設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速，則蝸桿副的傳動(dòng)比。刀架從轉(zhuǎn)位到鎖緊時(shí)，需要蝸桿反向，工作載荷不均勻，啟動(dòng)時(shí)沖擊較大，今要求蝸桿副的使用壽命。</p><p>　　5.1.1蝸桿的選型 </p><p>

44、　　GB/T10085-1988推薦采用漸開線蝸桿（ZI蝸桿）和錐面包絡(luò)蝸桿（ZK蝸桿）。本設(shè)計(jì)采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便的漸開線型圓柱蝸桿(ZI型)。</p><p>　　5.1.2蝸桿副的材料 </p><p>　　刀架中的蝸桿副傳遞的功率不大，但蝸桿轉(zhuǎn)速較高，因此，蝸桿的材料選用45鋼；蝸輪的轉(zhuǎn)速較低，其材料主要考慮耐磨性，選用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1,采用金屬模鑄造。<

45、/p><p>　　5.1.3按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) </p><p>　　刀架中的蝸桿副要先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。</p><p>　　按蝸輪接觸疲勞強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)計(jì)算的公式為：</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　從式（5.

46、1）算出蝸桿副的中心距a之后，根據(jù)傳動(dòng)比i=57.6，經(jīng)查表選擇一個(gè)合適的中心距a值，以及相應(yīng)的蝸桿、蝸輪參數(shù)。</p><p>　　確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩</p><p>　　載荷系數(shù)： </p><p><b>　?、鄞_定彈性影響系數(shù)</b></p><p>　　鑄錫磷青銅蝸輪與鋼蝸桿相配

47、時(shí)，從有關(guān)手冊(cè)查得彈性影響系數(shù)。</p><p><b>　?、艽_定接觸系數(shù)</b></p><p>　　先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和傳動(dòng)中心距a的比值，可查得接觸系數(shù)。</p><p><b>　　⑤確定許用接觸應(yīng)力</b></p><p>　　根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅、金屬模鑄造、蝸桿螺旋齒面硬度大于

48、45HRC，則應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：</p><p><b>　　壽命系數(shù)：</b></p><p><b>　　許用接觸應(yīng)力:</b></p><p><b>　?、抻?jì)算中心距</b></p><p>　　將以還是各參數(shù)帶入式(5.1),求得中心距:</p><p

49、>　　經(jīng)查表,取中心距a=50mm,已知蝸桿頭數(shù),設(shè)模數(shù)m=1.6mm,得蝸桿分度圓直徑.這時(shí),由圖5.1得接觸系數(shù)。因?yàn)?所以上述結(jié)果可用。</p><p>　　5.1.4蝸桿和蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 </p><p>　　由蝸桿和蝸輪的基本尺寸和主要參數(shù)，算得蝸桿和蝸輪的主要幾何尺寸后，即可繪制蝸桿副的工作圖了。</p><p><b>　?、?/p>

50、蝸桿參數(shù)與尺寸</b></p><p>　　頭數(shù)，模數(shù)m=1.6mm，軸向齒距，軸向齒厚，分度圓直徑，直徑系數(shù)，分度圓導(dǎo)程角。</p><p>　　齒頂圓直徑 ，</p><p>　　齒根圓直徑 mm。</p><p><b>　?、谖佪唴?shù)與尺寸</b></p><p>

51、;　　齒數(shù)，模數(shù)m=1.6mm,分度圓直徑為,變位系數(shù)，蝸輪喉圓直徑為，蝸輪齒根圓直徑為，蝸輪咽喉母圓 半徑 </p><p>　　5.1.5校核蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度</p><

52、p>　　檢驗(yàn)下式是否成立，即可較核蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。</p><p><b>　?。?.2）</b></p><p>　　蝸輪齒數(shù)。則蝸輪的當(dāng)量齒數(shù)：</p><p>　　，根據(jù)蝸輪變位系數(shù)和當(dāng)量齒數(shù)，查手冊(cè)得齒形系數(shù)：，螺旋角影響系數(shù)：，根據(jù)蝸桿的材料和制造方法，經(jīng)查表，可得蝸輪基本許用彎曲應(yīng)力：</p><p&

53、gt;<b>　　蝸輪的壽命系數(shù)：</b></p><p>　　蝸輪的許用彎曲應(yīng)力：</p><p>　　將以上參數(shù)帶入式（5.2），得蝸輪齒根彎曲應(yīng)力：</p><p>　　可見，蝸輪齒根的彎曲強(qiáng)度滿足要求。 </p><p>　　5.2 螺桿的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><

54、p>　　5.2.1螺距的確定 </p><p>　　刀架轉(zhuǎn)位時(shí)，要求螺桿在轉(zhuǎn)動(dòng)約的情況下，上刀體的端面齒與下刀體的端面齒完全脫離；在鎖緊的時(shí)候，要求上下端面齒的嚙合深度達(dá)2mm。因此，螺桿的螺距應(yīng)滿足，即，今取螺桿的螺距。</p><p>　　5.2.2其他參數(shù)的確定 </p><p>　　采用單頭梯形螺紋，頭數(shù) ,牙側(cè)角，外螺紋大徑（公稱直徑），牙

55、側(cè)間隙，基本牙型高度，外螺紋高，外螺紋中徑，外螺紋小徑，螺桿螺紋部分長度。</p><p>　　5.2.3自鎖性能校核 </p><p>　　螺桿螺母材料均用45鋼，經(jīng)查表，取二者的摩擦因素；再求得梯形螺旋副的當(dāng)量摩擦角：</p><p><b>　　而螺紋升角：</b></p><p>　　小于當(dāng)量摩擦角，因此，所選

56、幾何參數(shù)滿足自鎖條件。</p><p>　　第6章鎖緊定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　6.1 端齒盤設(shè)計(jì)</b></p><p>　　端齒盤又稱多齒盤、細(xì)齒盤、鼠牙盤，是具有自動(dòng)定心功能的精密分度定位元件，廣泛應(yīng)用于加工中心、柔性單元、數(shù)控機(jī)床、組合機(jī)床、測(cè)量?jī)x器、各種高精度間歇式圓周分度裝置、多工位定位機(jī)構(gòu)以及其它需要精密分度的各

57、種設(shè)備上。端齒盤實(shí)際上相當(dāng)于一對(duì)齒數(shù)相同的離合器，其嚙合過程與離合器的嚙合類似。端齒盤的齒形有直齒和弧齒兩種，直齒端齒盤加工方便、定位精度及重復(fù)定位精度高, 弧齒性能良好，允許一定的角位移，但加工復(fù)雜，相對(duì)加工成本較高，故選擇直齒。</p><p>　　6.2 端齒盤的特點(diǎn)</p><p>　　在分度及定位裝置中，一般用端齒盤作為其精確定位元件。</p><p>&

58、lt;b>　　它具有以下優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p>　?、俜侄染雀?可高達(dá)，實(shí)際分度誤差等于所有齒單個(gè)分度誤差的平均值。</p><p>　?、诜侄确秶?分度大小與齒數(shù)有關(guān)。如齒數(shù)為360齒時(shí)，最小分度值為，用差動(dòng)端齒分度裝置，分度范圍更大，例如下盤齒數(shù)為96，上盤齒數(shù)為360時(shí)，就可將一個(gè)整圓分成1440個(gè)等分(最小分度值為)。</p><

59、;p>　?、劬鹊闹貜?fù)性和持久性好 重復(fù)定位精度可達(dá)。由于工作時(shí)相當(dāng)于上下齒盤在不斷地對(duì)研，因此使用越久，分度精度的重復(fù)性和持久性也就越好，而且精度有可能提高。</p><p>　?、軇傂院?因所有齒面同時(shí)參加嚙合，不論承受的是切向力、徑向力還是軸向力，整個(gè)分度裝置形成一個(gè)良好的剛性整體。</p><p>　?、萁Y(jié)構(gòu)緊湊，使用方便，這一點(diǎn)比其它高精度的分度裝置更為突出。</

60、p><p>　?、蘧S護(hù)簡(jiǎn)便，多次拆裝不影響其原有的精度。</p><p>　　6.3 端齒盤主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用齒形為三角形的直齒端齒盤的基本結(jié)構(gòu)，其參數(shù)計(jì)算如下。</p><p>　　6.3.1齒數(shù)z的確定</p><p>　　可根據(jù)分度要求，即需要分度的最小分度值來確定：</p>

61、;<p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　取最小分度角度，則z=120齒。</p><p>　　6.3.2端齒盤外徑d</p><p>　　端齒盤外徑d主要由設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)所允許的空間范圍來確定。在結(jié)構(gòu)允許的情況下，外徑越大，分度或定位機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性越好。根據(jù)本機(jī)構(gòu)實(shí)際出發(fā)，端齒盤外徑設(shè)計(jì)為d=165mm。</p

62、><p>　　6.3.3端齒盤齒形角</p><p>　　選取時(shí)應(yīng)考慮作用在端齒盤上的負(fù)荷力矩及總鎖緊力的大小，如圖6.1所示。將作用于齒盤上每齒的切向外力和軸向鎖緊力，沿著齒面方向進(jìn)行分解。如圖6.2所示，應(yīng)滿足以下條件：</p><p>　　圖6.1 端齒盤受力圖 圖6.2 齒面上的切向外力和軸向鎖緊力</p><p&

63、gt;<b>　　而，則</b></p><p><b>　　不等式變?yōu)?，?lt;/b></p><p><b>　　，最后得到</b></p><p><b>　?。?.2）</b></p><p>　　圖6.3 端齒盤剖視圖</p><

64、p>　　從式(6.2)可以說明，在外載不變時(shí)，齒形角越小，所需自鎖力也越小，即自鎖性越強(qiáng)，但齒相應(yīng)變深，齒厚變小；齒形角越大，需要的總鎖緊力也越大，即承受外轉(zhuǎn)矩的能力下降，但齒高變低，端齒嚙合的高度下降，結(jié)構(gòu)緊湊；同時(shí)也說明了加大外徑d有利于提高端齒盤的承載能力。</p><p>　　圖6.4 單齒俯視示意圖 圖6.5單街周向展開示意圖</p><p>　　在選取時(shí)齒形角

65、時(shí)，應(yīng)綜合考慮作用在端齒盤上的負(fù)荷(力矩)及鎖緊力的大小，同時(shí)受齒形加工刀具的限制，現(xiàn)已標(biāo)準(zhǔn)化，通常取、、。等。本設(shè)計(jì)采用的齒形角。</p><p>　　6.3.4齒根角(嚙合斜角)</p><p>　　為了保證在齒寬方向上的嚙合質(zhì)量，加工端齒時(shí)必須調(diào)整分度盤回轉(zhuǎn)中心線和工作臺(tái)面傾斜角，即齒根角或嚙合斜角 (如圖6.3)，以保證齒盤大端和小端的齒厚與齒槽寬度相等。</p>&

66、lt;p>　　由式(6.1)得，在圖6的直角三角形中，，則，</p><p>　　在圖7的直角三角形中，，則，在圖6.6的直角三角形中，，將代入此式得</p><p>　　圖6.6 前面嚙合副面不意圖</p><p><b>　?。?.3）</b></p><p>　　式(6.3)即為齒根角的計(jì)算公式</p&

67、gt;<p><b>　　代入，則，</b></p><p>　　6.3.5最大齒距(周節(jié))t和最大齒厚B</p><p>　　齒厚沿著徑向向中心逐漸縮小，在沿圓周展開方向上(如圖6.7所示)，根據(jù)圓周計(jì)算公式，最大齒距(周節(jié))t和最大齒厚B分別為</p><p>　　圖6.7 沿周向展開的齒面三角形</p><

68、;p><b>　　(6.4)</b></p><p><b>　　(6.5)</b></p><p>　　6.3.6齒頂高h(yuǎn)及嚙合高度</p><p>　　齒頂高就是嚙合平面到齒頂?shù)淖畲缶嚯x，在如圖5.7所示的由齒廓展開圖形成的直角三角形中，tan(a/2)=t/2H，而齒頂高h(yuǎn)通常取三角形高度的1/2.5，即H=2

69、.5h，得齒頂高h(yuǎn)的計(jì)算公式為：</p><p>　　上下端齒的嚙合高度為2h=3.0mm。</p><p>　　6.3.7齒寬(徑向)F</p><p>　　因所有的端齒同時(shí)嚙合，故一般不必通過增加齒形的徑向?qū)挾菷(如圖6.3)來增加強(qiáng)度，F(xiàn)一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取，通常取F=2t～3t，由于刀架在工作時(shí)要承受較大力矩，取F=15mm。</p><p&

70、gt;　　6.3.8齒底槽寬b和齒頂寬b1</p><p>　　為了保證齒盤工作時(shí)各個(gè)端齒能很好的嚙合，常在齒底加工一定寬度和深度的槽，即齒底槽，并將齒頂做成一定寬度的小平面，如圖9所示。齒底槽寬b常取,取b=0.85mm</p><p>　　第7章 電氣控制部分設(shè)計(jì)</p><p>　　數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架對(duì)柔性化、自動(dòng)化、定位精度、速度要求相當(dāng)高，隨著計(jì)算機(jī)

71、電子技術(shù)的發(fā)展,單片機(jī)以其高性能價(jià)格比的特點(diǎn)適應(yīng)了現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需求，越來越多地被應(yīng)用于各種生產(chǎn)和控制領(lǐng)域。單片機(jī)是典型的嵌入式系統(tǒng)，從體系結(jié)構(gòu)到指令系統(tǒng)都是按照嵌入式應(yīng)用特點(diǎn)專門設(shè)計(jì)的，能最好地滿足面對(duì)控制對(duì)象、應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場(chǎng)的可靠運(yùn)行以及非凡的控制品質(zhì)要求。因此，單片機(jī)是發(fā)展最快、品種最多、數(shù)量最大的嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)已深入到國民經(jīng)濟(jì)眾多技術(shù)領(lǐng)域。</p><p><b>　　7.

72、1 單片機(jī)選型</b></p><p>　　隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展越來越成熟，單片機(jī)技術(shù)也日趨完善。針對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，世界各大集成電路制造商都推出了品種繁多的各具特色的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)自己的實(shí)際需要，從中選擇一款最適合設(shè)計(jì)需要的單片機(jī)。Intel公司繼1976年推出MCS-48系列8位單片機(jī)之后，又于1980年推出了MCS-51系列高檔8位單片機(jī)。至今20多年來，51系列單片機(jī)經(jīng)久不衰，并得到了

73、廣泛的應(yīng)用。近些年來，世界上很多大半導(dǎo)體公司都生產(chǎn)以8051為內(nèi)核的單片機(jī)，如</p><p>　　ATMEL/PHLIPS/SST公司的AT89/P89/STC89系列和AT87/P87系列單片機(jī)，越來越多地得到廣泛應(yīng)用。為了滿足系統(tǒng)對(duì)控制的精確性和柔性化要求，本設(shè)計(jì)選用的是AT89C51型號(hào)的單片機(jī)作為自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架控制系統(tǒng)的控制核心。</p><p>　　7.2 硬件電路設(shè)計(jì)</

74、p><p>　　自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的電氣控制部分主要包括收信電路和發(fā)信電路兩大塊，如圖7.2所示。</p><p>　　a)發(fā)信盤上的霍爾元件 b)刀位信號(hào)的處理</p><p>　　c)刀架電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制 d)刀架電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　圖7.2 自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架電氣控制原理圖</p><p>

75、;　　7.2.1 收信電路 </p><p>　　圖a中，發(fā)信盤上的6只霍爾開關(guān)（型號(hào)為UGN3120U），都有3個(gè)引腳，第一腳接+12V地，第三腳為輸出。轉(zhuǎn)位時(shí)刀臺(tái)帶動(dòng)磁鐵旋轉(zhuǎn)，當(dāng)磁鐵對(duì)準(zhǔn)某一個(gè)霍爾開關(guān)時(shí)，其輸出端第3腳輸出低電平；當(dāng)磁鐵離開時(shí)，第三腳輸出高電平。6只霍爾開關(guān)輸出的6個(gè)刀位信號(hào)T1～T6分別送到圖b的6只光耦合器進(jìn)行處理，經(jīng)過光電隔離的信號(hào)再送給I/O接口芯片8255的PC2～PC7。此外

76、，I/O接口芯片8255的PC0直接接外部按鈕,判斷是手動(dòng)換刀還是自動(dòng)換刀。</p><p>　　7.2.2 發(fā)信電路 </p><p>　　圖c為刀架電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路，I/O接口芯片8255的PA6與PA7分別控制刀架電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)。其中KA1為正轉(zhuǎn)繼電器的線圈，KA2為反轉(zhuǎn)繼電器的線圈。因刀架電動(dòng)機(jī)的功率只有110W，所以圖d中刀架電動(dòng)機(jī)與380V市電的接通可以選用大功率直

77、流繼電器，而不必采用繼電器-接觸器控制電路，以節(jié)省成本，降低故障率。圖c中，正轉(zhuǎn)繼電器的線圈KA1與反轉(zhuǎn)繼電器的一組常閉觸點(diǎn)串聯(lián)，而反轉(zhuǎn)繼電器的線圈KA2又與正轉(zhuǎn)繼電器的一組常閉觸點(diǎn)串聯(lián)，這樣就構(gòu)成了正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的互鎖電路，以防控制系統(tǒng)失控時(shí)導(dǎo)致短路現(xiàn)象。當(dāng)KA1或KA2的觸點(diǎn)接通380V電壓時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的火花，并通過電網(wǎng)影響控制系統(tǒng)的正常工作，為此，在圖d中布置了3對(duì)R-C阻容用來滅弧，以抑制火花的產(chǎn)生。</p><

78、;p>　　7.3 硬件電路主要電子元件的工作原理</p><p>　　7.3.1霍爾元件的工作原理和特性 </p><p>　　7.3.2 霍爾開關(guān)的工作原理</p><p>　　單片機(jī)控制系統(tǒng)屬于弱電控制部分，說它是干擾源是因?yàn)樗闹麟娐凡糠謱儆趶?qiáng)電控制部分，因此，為了保證系統(tǒng)工作穩(wěn)定，在弱電和強(qiáng)電之間采用一定的隔離措施是非常必要的。</p>

79、<p>　　詳細(xì)D=W=G圖=紙：三 二 ③ 1爸 爸 五 四 0 六</p><p>　　全 套 資 料 低 拾10快起</p><p>　　常用的隔離方式有光電隔離、繼電器隔離、變壓器隔離。在本設(shè)計(jì)中，采用了光電隔離保護(hù)措施。信號(hào)的隔離目的之一是從電路上把干擾源和易被干擾的部分隔離開來，使測(cè)控裝置與現(xiàn)場(chǎng)僅保持信號(hào)聯(lián)系，但不直接發(fā)生電的聯(lián)系。為了抗干擾，本設(shè)計(jì)采用的是光電

80、耦合器進(jìn)行隔離的措施來抑制此種干擾，光電耦合器使被隔離兩者之間只有光的聯(lián)系，而不直接發(fā)生電的聯(lián)系。</p><p>　　7.3.4 8255芯片的工作原理</p><p>　　8255芯片是一個(gè)典型的可編程通用并行接口芯片,用來擴(kuò)展單片機(jī)的端口，對(duì)8255輸入不同的指令可改變I／O口的工作方式。8255與單片機(jī)系統(tǒng)連接方式簡(jiǎn)單，工作方式由程序設(shè)定，8255內(nèi)部有4個(gè)寄存器：分別為寄存器A

81、、B、C和控制寄存器。A、B、C寄存器的數(shù)據(jù)就是引腳PA7～PA0、PB7～PB0、PC7～PC0上輸入或輸出的數(shù)據(jù)。而控制寄存器的數(shù)據(jù)則表明PA、PB、PC的工作方式。通過CS、A0、A1、RD和WR對(duì)4個(gè)寄存器進(jìn)行操作。實(shí)現(xiàn)方式：CS為低電平時(shí)選通8255； A1、A0--為地址選通； RD、WR--為讀、寫信號(hào)：RD為低、WR為高時(shí)為讀方式，RD為高、WR為低時(shí)為寫方式。D0～D7為數(shù)據(jù)口。 向控制寄存器寫入不同的數(shù)據(jù)可

82、以使8255工作在三種不同的方式下。這里只介紹應(yīng)用最多的方式0。方式0下8255的PA、PB及PC口上半部分（PC7～PC4）和下半部分（PC3～PC0）中任何一個(gè)端口都可以設(shè)定為輸入或輸出，PC口還可以進(jìn)行位操作。它具有3個(gè)8位的并行口,有三種工作方式,可作為單片機(jī)與各種外部設(shè)備連接的接口電路,且初始化很簡(jiǎn)單，8255的使用說明上都有，地址分</p><p>　　7.4 控制軟件設(shè)計(jì)</p>&

83、lt;p>　　7.4.1 換刀工作原理的程序流程圖</p><p>　　圖7.3 換刀工作原理的程序流程圖</p><p>　　7.4.2 程序的實(shí)現(xiàn)方法</p><p>　　控制系統(tǒng)的CPU為AT89C51單片機(jī)，擴(kuò)展8255芯片作為自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的收信與發(fā)信控制，初始化的時(shí)候讓8255工作在基本輸入/輸出方式（方式零）下，這樣任何一個(gè)端口都可以輸入或輸

84、出，方式0適用于無條件傳送方式，此時(shí)，用8255作外設(shè)接口非常簡(jiǎn)單，在傳送過程中不需要應(yīng)答信號(hào)，由CPU執(zhí)行IN/OUT指令就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入/輸出，程序簡(jiǎn)單，硬件節(jié)省。</p><p>　　8255A口的最高兩位（PA6和PA7）用于控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)；B口高六位（PB2～PB6）用于操作者輸入刀具號(hào)（即所需要的刀具號(hào)），用來和C口比較，判斷所需刀具是否為當(dāng)前刀具；C口的高六位PC2～PC7作為六把刀具信號(hào)（當(dāng)

85、前刀具）的讀入接口，用于選刀控制；C口的PC0作為是手動(dòng)換刀還是自動(dòng)換刀的控制，置0時(shí)為自動(dòng)換刀，置1時(shí)為手動(dòng)換刀；C口的PC1用于在手動(dòng)換刀（即PC0=1）的情況下判斷有無換刀信號(hào)，若無換刀信號(hào)（PC1=0），則刀架不需要轉(zhuǎn)位，若有換刀信號(hào)（PC1=1），則刀架轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)刀位，然后再判斷有無換刀信號(hào)，若無就延時(shí)鎖緊。</p><p><b>　　第8章 結(jié) 論</b></p>

86、<p>　　本設(shè)計(jì)根據(jù)給定的課題設(shè)計(jì)要求，綜合運(yùn)用所學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)知識(shí)，完成了主要部件的裝配并繪制了必要的零部件圖，完成了整個(gè)自動(dòng)刀架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。包括自動(dòng)換刀裝置的總體設(shè)計(jì)、原理方案的實(shí)現(xiàn)、主要部件的分析、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算，單片機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。采用三相異步電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力源，蝸輪蝸桿副傳遞動(dòng)力，螺桿螺母副傳遞運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)上刀體的升降運(yùn)動(dòng)，端齒盤定位，單片機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)控制。此外，控制電路采用光電隔離電

87、路，最大程度的避免了干擾，單片機(jī)控制系統(tǒng)屬于弱電控制部分，但卻是干擾源，說它是干擾源是因?yàn)樗闹麟娐凡糠謱儆趶?qiáng)電控制部分，因此，為了保證系統(tǒng)工作穩(wěn)定，在弱電和強(qiáng)電之間采用一定的隔離措施是非常必要的。收、發(fā)信電路傳感器采用霍爾元件，因?yàn)榛魻栭_關(guān)具有無觸電、低功耗、長使用壽命、響應(yīng)頻率高等特點(diǎn)，內(nèi)部采用環(huán)氧樹脂封灌成一體化，所以能在各類惡劣環(huán)境下可靠的工作。通過以上設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床6工位自動(dòng)換刀裝置的自動(dòng)換刀和精確定位要求。</p

88、><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 文懷興、夏田編，數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[2] 陳嬋娟主編，數(shù)控車床設(shè)計(jì)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[3] 文懷興主編，數(shù)控銑床設(shè)計(jì)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2006</p&g

89、t;<p>　　[4] 惲達(dá)明，金屬切削機(jī)床[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[5] 李蕾主編，精密機(jī)械設(shè)計(jì)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[6] 吳宗澤主編，機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，1999</p><p>　　[7] 李朝青主編，單片機(jī)原理及接口技術(shù)[E].北京航空航天大學(xué)出版社，2005.

90、9</p><p>　　[9] 許立梓等編，微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用[E].機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[10] 范思沖.畫法幾何及機(jī)械制圖[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2004</p><p>　　[11] 陳秀寧.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].浙江大學(xué)出版社.2004</p><p>　　[12] 龔溎義.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè)[M].北京

91、：高等教育出版社.2007</p><p>　　[13] 陳秀寧,施高義.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].杭州：浙江大學(xué)出版社.2002</p><p>　　[14] 加藤一郎.機(jī)械手圖冊(cè)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.1983</p><p>　　[15] 孫業(yè)明.單片機(jī)在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床電動(dòng)刀架控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].機(jī)床電器.2009</p><p