1、长春工业大学本科毕业设计论文I目录中文摘要I英文摘要II1JCS018型立式加工中心概述111JCS018型立式加工中心的特点112加工中心分类113加工中心工作原理214加工中心工作范围215加工中心组成部件316加工中心加工标准417毕业设计主要内容52BF6控制系统设计621BF6系统的特点及功能622BF6系统结构723芯片功能83XY向工作台装配设计1631设计参数1632机械部件的选择164JCS018型立式数控铣削加工中心外形设计3541JCS018立式加工中心简介3542机床特点3643机床布局36总结38致谢40参考文献41长春工业大学本科毕业设计论文II中文摘要加工中心是高
2、度机电一体化的产品，它综合了数控铣床、数控镗床、数控钻床等机床的功能并集中在一台设备上，且增设了自动换刀装置和刀库的数控机床，是高效、高速、自动化技术和数控技术的最佳组合,是高性能与经济性的完美统一。本次任务是设计JCS018型立式数控铣削加工中心外型、XY向工作台装配以及BF6控制系统，每一部分的设计都经过了精确地计算和查取相关资料，每个CAD图的完成也是经过数次的修改。外型设计中对JCS018加工中心布局设计做了了解，学习了BF6系统中各个芯片的功能，最难设计的是XY向工作台，其中对滚珠丝杠、直线滚动导轨做了详细的计算，根据给定的数据，计算载荷，进而得出所选择部件的型号，从而一步步完成总体
3、的设计。关键词加工中心控制系统滚珠丝杠直线滚动导轨长春工业大学本科毕业设计论文IIITITLEJCS018TYPEVERTICALCNCMILLINGMACHININGCENTERSAPPEARANCE，ONXYTABLEASSEMBLYANDTHEBF6CONTROLSYSTEMDESIGNABSTRACTMACHININGCENTERSAREHIGHLYMECHANICALANDELECTRICALINTEGRATIONPRODUCTS,ITISACOMBINATIONOFCNCMILLING,CNCBORINGMACHINE,CNCDRILLINGMACHINEANDOTHERMACHI
4、NEFUNCTIONSANDFOCUSONASINGLEDEVICE,ANDITISTHECNCMACHINETHATADDANAUTOMATICTOOLCHANGERANDTOOLMAGAZINEITISTHEBESTCOMBINATIONOFEFFICIENT,HIGHSPEED,AUTOMATEDTECHNOLOGYANDCNCTECHNOLOGY,ANDTHEPERFECTUNITYOFPERFORMANCEANDECONOMYTHETASKISTODESIGNJCS018TYPEVERTICALCNCMILLINGMACHININGCENTERSAPPEARANCE，ONXYTABL
5、EASSEMBLYANDTHEBF6CONTROLSYSTEMTHEDESIGNOFEACHPARTOFTHEACCURATECALCULATIONANDCOLLECTTHERELATEDDATA,EACHOFTHECADMAPOFCOMPLETEDANDAFTERSEVERALMODIFICATIONSEXTERIORDESIGNOFTHEJCS018MACHININGCENTERLAYOUTDIDUNDERSTAND,IHAVELEARNTTHEFUNCTIONOFEACHCHIPINBF6SYSTEMTHEDESIGNISDIFFICULTONXYTABLE,IMADEADETAILED
6、CALCULATIONOFTHEBALLSCREWANDLINEARROLLINGGUIDEACCORDINGTOTHEGIVENDATA,ICALCULATETHELOAD,ANDTHENCOMETOTHESELECTEDPARTOFTHEMODEL,THUSCOMPLETETHEOVERALLDESIGNSTEPBYSTEPKEYWORDSMACHININGCENTERCONTROLSYSTEMSBALLSCREWLINEARROLLINGGUIDE长春工业大学本科毕业设计论文IV长春工业大学本科毕业设计论文长春工业大学本科毕业设计论文1JCS018型立式加工中心概述加工中心是综合了数控铣
7、床、数控镗床、数控钻床等机床的功能并集中在一台设备上，且增设了自动换刀装置和刀库的数控机床，是高效、高速、自动化技术和数控技术的最佳组合,是高性能与经济性的完美统一。加工中心是高度机电一体化的产品，它可在一次安装工件后，由数控系统控制机床按不同工序自动选择和更换刀具，自动改变主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助功能，依次完成平面、孔系等多面和多工序的加工，因而大大减少了工件装夹时间、测量和机床调整等辅助工序时间，使机床的切削时间达到机床开动时间的80左右普通机床仅为1520，同时也减少了工序之间的工件周转、搬运和存放时间，缩短了生产周期，对加工形状比较复杂，精度要求较高，品种更换
8、频繁的零件具有良好的经济效果。11JCS018型立式加工中心的特点（1）可进行强力切削。机床主轴电机变速范围中恒功率范围宽，低转速扭矩大，机床主要构件刚度高，可进行强力切削。（2）高速定位。工作台由直流伺服电机通过联轴节、滚珠丝杠带动，X、Y方向移动速度可达14M/MIN，主轴箱Z向移动可达10M/MIN，定位精度可达00060015MM/300MM。（3）采用随机换刀。随机换刀由数控系统管理，刀具和刀座上不设固定编号，换刀由机械手执行，结构简单、可靠。12加工中心分类加工中心通常以主轴与工作台相对位置分类，分为卧式、立式和万能加工中心。长春工业大学本科毕业设计论文21卧式加工中心是指主轴轴线
9、与工作台平行设置的加工中心，主要适用于加工箱体类零件。2立式加工中心是指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心，主要适用于加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件。3万能加工中心又称多轴联动型加工中心是指通过加工主轴轴线与工作台回转轴线的角度可控制联动变化，完成复杂空间曲面加工的加工中心。适用于具有复杂空间曲面的叶轮转子、模具、刃具等工件的加工。13加工中心工作原理加工原理大致为加工之前，根据零件图纸制定出工艺方案，采用手工或计算机自动编制零件加工程序，把零件所需要的机床的各种动作及全部工艺参数变成数控装置能接受的信息代码，并把这些代码存储到信息载体上，如穿孔带、磁盘等。然后将信息载体送到输入装置
10、，由输入装置读出信息并送入数控装置。信息载体为穿带孔时，输入装置为光电阅读机；磁带输入装置可用磁带录音机。信息载体是磁盘时，可用驱动器输入。以上是最常用的程序输入方法。另一种方法是利用计算机和加工中心直接通信，实现零件程序的输入和输出。进入数控装置的信息，经过一系列处理和运算转变为脉冲信号。有的信号送到机床的伺服系统，通过伺服机构进行置换和放大，再经过传动机构、驱动机床执行机构，使刀具和工件严格执行零件程序所规定的相应运动。其他信号被送到可编程控制器，用以顺序控制机床的其他辅助动作，实现刀具的自动更换。14加工中心工作范围在数控机床的基础上，再配以刀具库和自动换刀系统，就构成了加工中心，而构成
11、车削中心，一般只需要在数控车床的刀架上增加驱动刀具旋转的装置即可。车削中心除了能加工各种回转表面外，还可以钻径向孔、攻螺纹、铣键槽、铣油槽和铣扁等。在车削中心增设的自驱动力刀具传动装置中，传动原理一般如下传动箱装在转塔刀架体的上方。变速电机经锥齿轮副和同步齿形带，将动力传至位于转塔回转中心的空心轴。轴左端的中央锥齿轮再经自驱刀具附件传动刀具。长春工业大学本科毕业设计论文3其中，自驱刀具铣削附件分为两部分，其一为中间传动装置轴套的A部装入转塔刀具孔中，齿轮与传动装置的中央锥齿轮啮合。齿轮将运动经轴和轴上的锥齿轮副、横轴和两个圆柱齿轮将运动传至铣主轴。铣主轴前端装有铣刀。铣主轴除了传动铣刀运动之外
12、，还可以与传动装置一起旋转，以适应不同方位加工表面的加工。15加工中心组成部件尽管加工中心有各种不同的总体布局形式，外型结构各异，但从总体上来看，大体上由以下几部分构成。（1）基础部件。它由床身、立柱和工作台等大件组成，是加工中心的基础部件。他们可以是铸铁，也可以是焊接钢结构件，均要承受加工中心的静载荷以及在加工时的切削负荷，故必须是刚度很高的部件，亦是加工中心质量和体积最大的部件。（2）主轴组件。它由主轴箱、主轴电机、主轴和主轴轴承等零件组成。其启动、停止和转动等均由数控系统控制，并通过装在主轴上的刀具完成切削运动，是切削加工的功率输出部件。主轴是加工中心的关键部件，其结构优劣对加工中心的性
13、能有很大影响。（3）数控系统。单台加工中心的数控部分是由CNC装置、可编程控制器、伺服驱动装置以及电机等部分组成。它们是加工中心执行顺序控制动作和完成加工过程中的控制中心。CNC系统一般由中央处理器、存储器和输入、输出接口组成；中央处理器又由存储器、运算器、控制器和总线组成。CNC装置由硬件和软件两大部分组成，软件在硬件支持下运行，离开软件，硬件便无法工作，两者缺一不可。（4）伺服系统。伺服系统的作用是把来自数控装置的信号转换为机床运动部件的运动，其性能的好坏是决定机床的加工精度、表面质量和生产效率的主要因素之一。加工中心的伺服系统有半闭环、闭环和混合环三种。（5）自动换刀装置。它由刀库、机械
14、手和驱动机构等部件组成。刀库是存放加工过程中所使用的全部刀具的装置。刀库有盘式、鼓式和链式等多种形式，容长春工业大学本科毕业设计论文4量从几把到几百把。当需要换刀时，根据数控系统指令，由机械手将刀具从刀库取出装入主轴中，机械手的结构根据刀库与主轴的相对位置及结构的不同也有多种形式，如单臂式、双臂式、回转式和轨道式等。有的加工中心不用机械手而利用主轴箱或刀库的移动来实现换刀。尽管换刀过程、选刀方式、刀库结构、机械手类型等各不相同，但都是在数控装置及可编程控制器控制下，由电机和液压或气动机构驱动刀库和机械手实现刀具的选择与交换。当换刀装置中装入接触式传感器，还可以实现对刀具和工件误差的测量。（6）
15、辅助系统。包括润滑、冷却、排屑、防护、液压和随机检测系统等部分。辅助系统虽然不直接参加切削运动，但对加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起着保障作用，因此，也是加工中心不可缺少的部分。（7）自动托盘更换系统。有的加工中心为进一步缩短非切削时间，配有两个自动交换工件托盘，一个安装在工作台上进行加工，另一个则位于工作台外装卸工件，当完成一个托盘上的工件加工后，便自动交换托盘，进行下一个零件加工。这样可减少辅助时间，提高生产率。16加工中心加工标准加工中心采用的标准是机床工具行业内控标准。主要有JB/GQ114089加工中心精度，JB/GQ114089加工中心精度附则，JB/GQ114189加工中心
16、技术条件。标准规定了加工中心的几何精度和工作精度的要求及检验方法。加工中心检验时还须参照JB267082金属切削机床精度检验通则和GB906188金属切削机床通用技术条件等标准进行。加工中心按其精度等级可分为普通级和精密级。检验项目一般在30项以上，其细目及检验条件、方法在标准中均有明确规定。一台加工中心全项验收工作是比较复杂的一般需要使用如激光干涉仪、三座标测量机等大型高精度仪器，对机床的机械、电器、液压、气动、微机控制等各部分及整机运行性能检测试验，最后得出对该机的综合技术评价。主要包括以下几项1几何精度包括综合反映主轴和工作台的相关和相互位置精度、主轴径跳、端面跳动窜动、工作台平面度、回
17、转精度等。长春工业大学本科毕业设计论文52机床定位、重复定位精度即工作台或主轴运动位置，回转角度的设定值与实际值实测值之差或多次测量差值的均值，它是反映机床数控系统的控制、差补精度和机床自身设定的综合指标。3工作精度是指对代表性工件精加工尺寸进行检验，尺寸精度是对机床几何精度，定位精度在一定切削和加工条件下的综合考核。主要有镗孔精度、平行孔孔距精度、调头镗孔同轴度、铣削四周面精度、圆弧插补铣削精度等。4外观可参照通用机械相关标准检验，但加工中心由于其单台价格昂贵，外观要求也高于一般机床。加工中心多采用木箱包装，各木箱生产厂家在制造木箱时，依据GB728498框架木箱，GB/T1338492机电
18、产品包装通用技术条件及相关标准。上述标准对包装箱的材质、结构、含水率等项目做了具体规定。包装箱检验抽样判定时还须参照SN/T027593出口商品运输包装木箱检验规程。箱内的加工中心应进行有效的固定和衬垫，其电器及加工未涂漆表面应做防锈防潮处理，其防锈有效期为两年。在存放及滞港期间加工中心应库内保管，暂时露天存放时应垫高并加苫盖防止雨淋、水浸。箱面重心、防雨、勿倒置、轻放等标识应齐全，以保证运输时产品完好、安全运抵目的地。目前生产加工中心的国内厂家主要有青海第一机床厂、大河机床厂、北京第一机床厂、常州机床厂、南通机床厂、天津第一机床总厂、北京机床研究所等。主要输往美国、拉美、东南亚、香港等国家和
19、地区。外贸经营部门和生产单位必须按照商检法及颁发的有关规定严格掌握。加工中心属金属切削机床分支已实施出口产品质量许可制度，未取得许可证的产品不准出口。订货时除通用技术条件外，对设备参数公、英制，动力，控制电压和周波以及随机附件、刀具类型和机床颜色均应有明确规定。17毕业设计主要内容电气部分内容是完成BF6控制系统的电气图，充分查阅资料了解其工作原理，以及各芯片的功能作用，连线等，掌握电子电路原理,设计要求完成BF3控制系统的电气图，用A0纸打印出来。机械部分设计要求完成XY向工作台和JCS018型立式数控加工中心外型的设计，了解XY向工作台的结构特点，设计联轴器的计算，滚珠丝杠的选择，关键的轴
20、承选择等一些部分。长春工业大学本科毕业设计论文62BF6控制系统设计目前，国产标准型数控机床均为引进国外技术，在国内组装生产的。BF6系统是功能比较简单的标准型数控系统，该机采用16位微处理芯片8086、磁泡存储器、直流伺服电机拖动、编码器、旋转变压器、感应同步器反馈的闭环CNC系统。系统有地址总线（A0A19共20位）和数据总线（D0D15）两条总线，地址总线中有16条和数据总线共用，各芯片都挂在这两条总线上，以便和CPU交换信息。21BF6系统的特点及功能BF6系统（简称6系统）是具备一般功能和部分高级功能的中级型CNC系统。其特点主要有可靠性高,适用于高精度、高效率加工。容易编程。容易维
21、护保养，现场调试方便。操作性好，使用安全。BF6系统（包括6M，6T）的控制功能有（1）6M的控制轴是X，Y，Z三轴，6T是X和Z两轴，6M还可以增加选用功能控制第四轴。（2）联动轴数6M可以进行三轴中的两轴联动，6T能进行X和Z两轴联动，6M增加选用功能后可以进行X，Y，Z三轴联动，能进行直线、圆弧、螺旋线等插补。（3）辅助功能为2位数（M2），主轴功能为2位数或4位数，刀具功能为2位数或4位数。长春工业大学本科毕业设计论文722BF6系统结构BF6的结构包括众多芯片，其中CPU是8086芯片,主时钟频率为5MHZ。8086包含8位和16位两种运算，数据总线为16位，地址总线为20位，存储器
22、可寻址1MB，I/O地址空间为64KB。全部零件加工程序和系统的工作参数存放在磁泡存储器中，磁泡存储器最多可存储320M长的控制带。根据使用目的的不同，8086系统可分为最小组成方式和最大组成方式。最小组成方式与8085A相同，而最大组成方式中，系统增加了总线控制器8288可编程中断控制器8259，用于管理各种外围芯片所产生的中断请求，其操作方式由8086的软件命令进行设置。它可接收各种中断请求（IR0IR7），由优先级判定电路输出优先级最高的中断请求，向8086发出中断请求信号。BF6系统的中断请求及优先级排列如下8级（IR0）串行输入/输出传输错误7级（IR1）纸带读数机同步孔请求中断6级
23、（IR2）选择部件请求中断5级（IR3）2M定时器中断4级（IR4）8M定时器中断3级（IR5）磁泡存储器请求中断2级（IR6）控制软件中断I1级（IR7）控制软件中断II在上述中断请求中，8级为最高级中断请求，1级为最低级中断请求。长春工业大学本科毕业设计论文8图21中断优先级示意图DMA控制器用于控制CPU与磁泡存储器、串行输入/输出接口之间的数据传送。CPU在系统总线上传输一个字节或一个字所需的周期称为总线周期，CPU执行一条指令要求一个以上总线周期。然而，实际上CPU并没有完全用满总线周期，通常只用总线周期的5080。因此，DMA控制器就可以挪用总线周期来传输数据，而同时对CPU运算影
24、响又不大。与CPU的运算速度相比，磁泡存储器和串行输入/输出接口的传输数据是非常缓慢的，若直接由CPU来控制磁泡存储器和串行输入/输出接口，则会大大影响CPU的运算速度。在BF6系统中，磁泡存储器和串行输入/输出接口是由DMA控制器控制的。CPU与DMA控制器都可以访问RAM。CPU的地址总线和DMA控制器的DMA地址发生器产生的DMA地址总线，经过多路选择开关，产生RAM地址。这样，DAM控制提高了CPU的吞吐量，解决了快速CPU与慢速外围设备之间的矛盾。磁泡存储器用于存储系统参量和零件加工程序，它的存储数据是以柱形磁畴（磁泡）的形式存储在磁性物质的薄膜上。在0001英寸厚的磁膜上，在偏移磁
25、场的作用下，会形成直径为00001英寸的磁畴。磁畴存在表示1，磁畴不存在表示0所以磁泡存储器也是以二进制来表示数据的。磁泡存储器具有非挥发性，这一点与ROM、EPROM等类似，同时又具有随机读写的特点，并且写的速度与读的速度一样快。磁泡存储器的结构紧凑、功耗小，它的存储容量相当于半导体存储器的1664倍。它的支持线路与微机系统兼容，使用非常方便。BF6的位置控制采用8739芯片，与BF3相同。23芯片功能各芯片功能介绍如下长春工业大学本科毕业设计论文9231中央处理器芯片8086（1）8086功能CPU的任务是从ROM或RAM中读取指令，分析指令含义及类别，然后执行。8086的内部逻辑分为两大
26、部分，指令的执行单元与总线的接口单元（BIU）。这两部分并行工作。8086为双列直插式封装，共40个引脚，各脚所连信号意义如下CLK系统时钟输入，BF6系统为5MHZ，信号的占空比为33，在逻辑图中该信号标志为CLK0RESETCPU的复位信号输入，逻辑图上该信号接PCL0READY等待信号。用于CPU与外部部件的时间上同步。当其为低电平时，CPU自动插入等待周期TW。BF6系统中为了与不同的元件同步，有专门的电路产生READY信号，不同的元件产生不同的等待周期数。（2）芯片的输入输出信号AD00AD15地址/数据复用线（双向三态）。A16A19地址总线的最高四位。BHE数据总线的高位字节使能
27、（输出）。VCC电源端，5V。GND地端。MN/MAXCPU的工作模式控制，接地电平时8086工作于最大模式（BF6为此接法）。RD读控制（输出）。长春工业大学本科毕业设计论文10WR写控制（输出）。DT/R数据的发送/接收控制（输出）。用于控制双向驱动器的数据传输方向。DEN数据信号的有效（输出）。ALE地址信号的有效（输出），允许锁存。（3）8086的工作模式8086允许用其组成单CPU或多CPU系统。其信号端MN/MAX用于工作模式的选择。当该信号端接5V时，为单CPU应用，工作于最小模式；当MN/MAX接地时，可以和其他处理机共享总线，工作于最大模式（BF6即为此种模式）。调机时，和工
28、程师面板调试系统总线是由总线控制器8288产生的。也就是说最大工作模式时微处理器是由8086和8288组成的。232时钟发生器8284在8086CPU内部没有有时时钟发生器，当组成微型机系统时，所需的时钟信号由外部时钟发生器提供。8284是专门为8086设计的时钟发生器/驱动器。在8284中，不仅有时钟信号发生器，还有复位信号RESET和准备好信号READY产生电路，这些电路分别向8086系统提供时钟信号CLK，复位信号RESET和准备好信号READY，还可向外界提供晶振信号OSC以及外围芯片所需的时钟信号PCLK。BF3系统中，READY由专门的延时电路产生。对应不同的元件，产生不同的等待周
29、期。例如，CMOSRAM、EROM、位置控制器，USART等为2个等待周期，PC的EROM为三个等待周期图228284A芯片长春工业大学本科毕业设计论文11233总线控制器8288芯片用于8086的最大工作模式，目的是扩大8086控制总线的功能。8288接收由8086送来的三条总线周期状态信号线，S0、S1、S2，对其状态进行译码，相应地产生各种控制命令和时序，并提供双极型的总线驱动能力。也就是说，与CPU8086的总线周期有关的总线控制信号，是由8288产生的。CPU通过它实现对存储器和I/O设备的访问。234中断控制器图238259A芯片8259A中断控制器是一个集成电路芯片，它将中断接口
30、与优先级判断等功能汇集于身，常用于微型机系统其内部结构如上图23所示。8位中断请求寄存器IR接受8个外部设备送来的中断请求，每一位对应一个设备中断请求寄存器的各位送入优先权判断器，根据中断屏蔽寄存器IM各位的状态来决定最高优先级的中断请求，并将各位的状态送入中断状态寄存器IS。IS保存着判优结果。由控制逻辑向CPU发出中断请求信号INT，并接受CPU的中断响应信号INTA。数据缓冲器用于保存CPU内部总线与系统数据总线之间进行传送的数据读写逻辑决定数据传送的方向，其中为读控制，为写控制，为设备选择，A0为I/O端口识别单个的8259A能管理8级向量优先级中断。在不增加其他电路的情况下，最多可以
31、级联成64级的向量优级中断系统。8259A有多种工作方式，能用于各种系统。各种工作方式的设定是在初始化时通过软件进行的。在总线控长春工业大学本科毕业设计论文12制器的控制下，8259A芯片可以处于编程状态和操作状态，编程状态是CPU使用IN或OUT指令对8259A芯片进行初始化编程的状态。8259A主要功能就是在有多个中断源的系统中，接受外部的中断请求，并进行判断，选中当前优先级最高的中断请求，再将此请求送到CPU的INTR端；当CPU响应中断并进入中断子程序的处理过程后，中断控制器仍负责对外部中断请求的管理。8259A的主要功能如下一片8259A可以接受并管理8级可屏蔽中断请求，通过9片82
32、59A级联可扩展至64级可屏蔽中断优先控制。对每一级中断都可以通过程序来屏蔽或允许。在中断响应周期，8259A可为CPU提供相应的中断类型码。具有多种工作方式，并可通过编程来加以选择。235可编程计时器8253表218253端口选择8253具有3个独立的计数通道，采用减1计数方式。在门控信号有效时，每输入1个计数脉冲，通道作1次计数操作。当计数脉冲是已知周期的时钟信号时，计数就成为定时。8253芯片有24条引脚，封装在双列直插式陶瓷管壳内。1数据总线缓冲器数据总线缓冲器与系统总线连接，8位双向，与CPU交换信息的通道。这是长春工业大学本科毕业设计论文138253与CPU之间的数据接口，它由8位
33、双向三态缓冲存储器构成，是CPU与8253之间交换信息的必经之路2读写控制读/写控制分别连接系统的IOR和IOW，由CPU控制着访问8253的内部通道。接收CPU送入的读/写控制信号，并完成对芯片内部各功能部件的控制功能，因此，它实际上是8253芯片内部的控制器。A1A0端口选择信号，由CPU输入。8253内部有3个独立的通道，加上控制字寄存器，构成8253芯片的4个端口，CPU可对3个通道进行读/写操作3对控制字寄存器进行写操作。这4个端口地址由最低2位地址码A1和A0来选择。如表所示。236可编程并行I/O接口芯片引脚功能RESET复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器（包括控
34、制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。CS芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/CS0时,表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯/CS1时,8255无法与CPU做数据传输RD读信号线，当这个输入引脚为低跳变沿时,即/RD产生一个低脉冲且/CS0时,允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。WR写入信号，当这个输入引脚为低跳变沿时,即/WR产生一个低脉冲且/CS0时,允许CPU将数据或控制字写入8255。D0D7三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字
35、和状态信息也通过数据总线传送。长春工业大学本科毕业设计论文14图23I/O接口芯片8255具有3个相互独立的输入/输出通道端口，用5V单电源供电，能在以下三种方式下工作。方式0基本输入输出方式；方式1选通输入/出方式；方式2双向选通输入/输出方式；PA0PA7端口A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入锁存器。工作于三种方式中的任何一种；PB0PB7端口B输入输出线，一个8位的I/O锁存器，一个8位的输入输出缓冲器。不能工作于方式二；PC0PC7端口C输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入缓冲器。端口C可以通过工作方式设定而分成2个4位的端口
36、，每个4位的端口包含一个4位的锁存器，分别与端口A和端口B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。不能工作于方式一或二。237地址总线的锁存与数据总线的缓冲从CPU芯片8086输出的地址与数据总线（ADXX），送往地址锁存器和数据总线驱动器，分开为地址总线（ABXX）和数据总线（DBXX）。地址总线的锁存长春工业大学本科毕业设计论文15由8086输出的16位地址/数据复用线和另外四条地址总线由三片8D锁存器锁存后，输出20位地址总线AB00AB19。8D锁存器的输出门为三态驱动器，由信号OE控制器输出状态，在系统中该端总接地。（2）数据总线的缓冲BF6系统中采用两片8位双向驱动器74L
37、S640作为数据总线的缓冲。输入信号AD00AD15经总线缓冲器后，变为16位数据总线DB00DB15。BF6系统所用各芯片的数据信号线，可与此链接238字符输入键盘BF6系统与BF3系统类似，使用字符输入键盘输入程序、参数、信息等，进行CNC的操作与诊断。电路上排列成8X8的矩阵。为识别输入的字符，CPU依次发出8个行扫面信号，对键盘进行扫描。每次发出一个扫描信号，就依次读入8列状态。若有键按下，就可测知其矩阵代码值，然后经软件查找即可知道字符的ASCII码。239其他部分（1）地址译码器各芯片的选址信号，由地址总线AB00AB19经译码器译码后得到。BF6系统中的译码器件有两种，一种是双二
38、线一四译码器74LS155，另外一种是三线一八线译码器74LS138。译码方式是分级译码。（2）存储器BF6系统中采用EROM、NMOS、RAM和CMOSRAM三种存储器芯片。EROM为只读存储器，用于存储系统的控制软件，共32KX8位。NMOSRAM为随机存储器，用于计算机的中间计算，其响应时间非常快。CMOSRAM是带有后备电池的RAM，当交流电源切断后仍可保持其内部信息。这种存储器用于存储机床参数的系统设定参数。（3）CNCD的输出信号的锁存CNC输出的下述信号到机床的接口信号（开关信号）、S功能代码、M功能代码，豆油锁存器锁存。锁存器元件为8位可寻址锁存器74LS244为3态8位缓冲器
39、，一般用作总线驱动器。74LS244没有锁存的功能。地址锁存器就是一个暂存器，它根据控制信号的状态，将总线上地址代码暂存起来。（4）扩展总线扩展总线用于CNC装置与可编程序接口（PG）和CRT的控制芯片链接。为了简化机床的强电控制柜，多数机床使用可编程控制器作为CNC装置与机床强电控制部分的接口。机床顺序控制逻辑由PC软件实现。BF6系统采用的是FANUC的PCD。使用PC时，上述大部分输入，输出信号都由PC与机床侧联系。长春工业大学本科毕业设计论文163XY向工作台装配设计31设计参数设计一套供立式数控铣床使用的XY数控工作台，主要参数如下1、立铣刀最大直径的D15MM，立铣刀齿数Z3，最大
40、铣削宽度CA15MM最大背吃刀量PA8MM，加工材料为碳素钢或有色金属。2、X、Z方向的定位精度均为0012/300MM。3、工作台面尺寸为1200MM450MM，加工范围为300MM120MM4、工作台空载进给最快移动速度VXMAXVYMAX14M/MIN，工作台进给最快移动速度MAXYMAX400MM/MINXFFVV，加减速03S。5、最大钻孔直径D100MM，最大攻丝直径M24，铣削能力100CM3/MIN6、主轴电机55/75KW32机械部件的选择321直流伺服电动机的选用直流电动机有永磁式、它激式、串激式与并激式几种。前两种电机具有线性的机械特性，有良好的起、制动特性与调速特性，适
41、用于伺服驱动。这里我选用的电机，是在永磁式电机的基础上，为数控机床开发的力矩电机，它广泛用于闭环包括半闭环）伺服驱动系统。下图为直流伺服电动机的结构，主要包括如下三部分长春工业大学本科毕业设计论文17图31直流伺服电动机基本结构1固定磁极定子。磁场由定子的磁极产生。根据产生磁场的方式，直流电机可分为永磁式和它激式。永磁式磁极由永磁材料制成；它激式磁极由冲压矽钢片叠成，外绕线圈，通以直流电流即产生恒定磁场。2电枢转子。转子由矽钢片叠成，表面嵌有线圈，通以直流电时，在定子磁场作用下产生带动负载旋转的电磁转矩。3电刷与换向片。为使所产生的电磁转矩保持恒定方向，转子能沿固定方向均匀地连续旋转，电刷与外
42、施直流电源相接，换向片与电枢导体相接。322直线滚动导轨的设计计算机电一体化产品要求机械系统的各运动机构必须得到安全的支承，并能准确地完成其特定方向的运动。这个任务就有导向机构来完成。机电一体化产品的导向机构是导轨，其作用是支承和导向。导轨主要用来支承和引导运动部件沿一定的轨道运动。在导轨副中，运动的一方称为运动导轨，不运动的一方称为支承导轨。长春工业大学本科毕业设计论文18运动导轨相对于支承导轨的运动，通常是直线运动或回转运动。目前，数控机床上的导轨形式主要有滑动导轨、滚动导轨和液体静压导轨等。1导轨的要求1导向精度高导向精度主要是指动导轨沿支承导轨运动的直线度或圆度及机床的运动部件沿导轨移
43、动时的直线性和其有关基准面之间的相互位置的准确性。影响它的因素有导轨的几何精度、接触精度、结构形式、刚度、热变形、装配质量以及液体动压和静压导轨的油膜厚度、油膜刚度等。2耐磨性好耐磨性是指导轨在长期使用过程中能否保持一定的导向精度。因导跪在工作过程中难免有磨损，所应力求减少磨损量，并在磨损后能自动补偿或便于调整。导轨的耐磨性是指导轨在长期使用过程中能否保持一定的导向精度。3足够的刚度导轨的受力变形会影响导轨的导向精度及部件之间的相对位置，因此要求导轨要有足够的刚度。为减轻和平衡外力的影响，可采用加大导轨尺寸或添加辅助导轨的的方法提高刚度。导轨受力变形会影响部件之间的导向精度和相对位置，故要求导
44、轨应有足够的刚度。4低速运动平稳性低速运动时，作为运动部件的动导轨易产生爬行现象低速运动的平稳性与导轨的结构和润滑，动、静摩擦系数的差值，以及导轨的刚度等有关。应使导轨的摩擦阻力小，运动轻便，低速运动时无爬行现象。5疲劳和压溃导轨面由于过载或应力不均匀而使导轨表面产生弹性变形，反复运行多次后就会形成疲劳点，呈塑性变形，表面形成龟裂、剥落而出现凹坑，这种现象就是压溃。疲劳和压溃是滚动导轨失效的主要原因，为此应控制滚动导轨承受的最大载荷和受载的均匀性。6结构简单、工艺性好所设计的导轨应使制造和维修方便，在使用时便于调整和维护。2、导轨的分类（1）滑动导轨1以聚四氟乙烯为基体，添加合金粉和氧化物等构
45、成的高分子复合材料。2以环氧树脂为基体，加入MOS2、胶体石墨、TIO2等制成的抗磨涂层材料。长春工业大学本科毕业设计论文19图32贴塑导轨的结构A矩形导轨B燕尾导轨C圆柱导轨（2）滚动导轨1滚珠导轨这种导轨的承载能力小，刚度低。2滚珠导轨这种导轨的承载能力和刚度都比滚珠导轨大，适用于载荷较大的数控机床。长春工业大学本科毕业设计论文20图33滚珠导轨示意图3滚针导轨滚针导轨的滚针比滚柱的长径比大，滚针导轨的特点是尺寸小、结构紧凑，主要适用于导轨尺寸受限制的数控机床。4滚动直线导轨简称直线导轨1）滚动直线导轨的特点1承载能力大其滚道采用圆弧形式，增大了滚动体和圆弧滚道接触面积，从而大大地提高了导
46、轨的承载能力，可达到平面滚道形式的13倍。2刚性强在该导轨制作时，常需要预加载荷，这是道轨系统刚度得以提高。所以直线导轨在工作时能承受较大的冲击和振动。3寿命长由于是纯滚动，摩擦系数为滑动导轨的1/50左右，磨损小，因而寿命长，功率低，便于机械小型化4传动平稳可靠由于摩擦小，动作轻便，因而定位精度高，微量移动灵活准确。5具有结构自调整能力装配调整容易，因此降低了对配件加工精度要求。2）滚动直线导轨的分类1按滚动体的形状分有钢珠式和滚柱式两种，滚柱式由于为线接触，故其有较高的承载能力，但摩擦力也较高，同时加工装配也相对复杂。目前使用较多的是钢珠式。长春工业大学本科毕业设计论文212按导轨截面形状
47、分有矩形和梯形两种，矩形导轨承载时各方向受力大小相等。梯形导轨能承受较大的垂直载荷，而其他方向的承载能力较低，但对于安装基准的误差调节能力较强。3按滚道沟槽形状分有单圆弧和双圆弧二种，単圆弧沟槽为二点接触，双圆弧为四点接触，前者的运动摩擦和对安装基准的误差平均作用要比后者小，但其静刚度比后者稍差。图34所示是直线滚动导轨副的外形图，直线滚动导轨由一根长导轨导轨条和一个或几个滑块组成。本设计中采用此种导轨。导轨条循环滚柱滑座抗振阻尼滑座循环滚柱滑座导轨条图34直线滚动导轨副的外形图4、滚动直线导轨的设计计算1）额定动载荷CA额定动载荷是指滚动直线导轨的额定长度寿命TS50KM时，作用在滑座上大小
48、和方向均不变化的载荷。其值可按下式计算CA11157DB12LS301Z32式中，错误未找到引用源。为钢球直径（MM）；错误未找到引用源。为滑座有效长度（MM）；Z为有效接触的钢球数；错误未找到引用源。为额定动载荷（N）。2）额定静载荷C0AC0AK0IZDB2COS90式中，K0为适应比系数，可按表214确定，其中R为圆弧滚道半径（MM）；错误未找到引用源。为钢球循环列数；错误未找到引用源。为接触角，常取错误未找到引用源。；错误未找到引用源。为倾斜角，常取错误未找到引用长春工业大学本科毕业设计论文22源。；错误未找到引用源。为额定静载荷（N）。表31适应比系数R/DB052053054055
49、056K072159452524323）额定行程长度寿命TS（KM）TSK3FCFFFFAWCTH错误未找到引用源。式中，K为寿命系数，一般取K50KM，F为滑座工作载荷（N）；错误未找到引用源。为硬度系数，按表215选取；错误未找到引用源。为温度系数，按表216选取；错误未找到引用源。为接触系数，按表217选取；错误未找到引用源。为额定动载荷（N）；额定工作时间寿命错误未找到引用源。H为THLTSSN2310式中，错误未找到引用源。为工作单行程长度（M），N为每秒往复次数（次/S）。表32硬度系数滚道表面硬度HRC60585553504510098090071054038表33温度系数工作温度/错误未找到引用源。100100100150090150200073200250063长春工业大学本科毕业设计论文23表34接触系数表35负荷系数工作条件无外部冲击或振动的低速运动场合。速度小于15M/MIN115无明显冲击或振动的中速运动场合。速度小于60M/MIN152有外部冲击或振动的高速运动场合。速度大于60M/MIN235当滑座运动速度低于15M/MIN时，若工作温度在100错误未找到引用源。以下，导轨滚道硬度为60HRC,无明显冲击和振动，并且按每根导轨上的滑座配置数为长春工业大学本科毕业设计论文242，则错误
