发布时间 : 星期日 文章数控回转工作台毕业设计 - 图文更新完毕开始阅读
心性能比较好的圆锥滚子轴承。此类轴承可以同时承受径向载荷及轴向载荷，外圈可分离，安装时可调整轴承的游隙。其机构代码为3000，然后根据安装尺寸和使用寿命选出轴承的型号为：30208。 2. 5. 2 轴承的游隙及轴上零件的调配
轴承的游隙和欲紧时靠端盖下的垫片来调整的，这样比较方便。 2. 5. 3 滚动轴承的配合
滚动轴承是标准件，为使轴承便于互换和大量生产，轴承内孔于轴的配合采用基孔制，即以轴承内孔的尺寸为基准；轴承外径与外壳的配合采用基轴制，即以轴承的外径尺寸为基准。 2.5.4 滚动轴承的润滑
考虑到电动刀架工作时转速很高，并且是不间断工作，温度也很高。故采用油润滑，转速越高，应采用粘度越低的润滑油；载荷越大，应选用粘度越高的。 2. 5. 5 滚动轴承的密封装置
轴承的密封装置是为了阻止灰尘，水，酸气和其他杂物进入轴承，并阻止润滑剂流失而设置的。密封装置可分为接触式及非接触式两大类。此处，采用接触式密封，唇形密封圈。
唇形密封圈靠弯折了的橡胶的弹性力和附加的环行螺旋弹簧的紧扣作用而套紧在轴上，以便起密封作用。唇形密封圈封唇的方向要紧密封的部位。即如果是为了油封，密封唇应朝内；如果主要是为了防止外物浸入，蜜蜂唇应朝外。
2.6 加紧机构的计算
采用液压缸作为工作台的夹紧装置，液压缸又称为油缸，它是液压系统中的一种执行元件，其功能就是将液压能转变成直线往复式，或摆动式机械运动。液压具有很多优点：1、工作比较平稳，反应快，冲击小，能高速启动；2、液压缸的的体积小、重量轻，惯性小，结构紧凑，能输出较大的力；3、控制调节方便，易于实现自动化；4、由于功率损失所产生的热量可由流动的油带走，所以可避免在系统某些局部位置所产生的过度温升，等等。 单个油缸的主要尺寸设计计算： 1、活塞：
钢筒、活塞的材料为45钢，查《机械设计手册》得抗拉强度为600Mpa,取安全系数为1.5，得许用应力为：600/1.5=400Mpa；活塞直径D为：28mm。 2、缸筒直径：
按《机械设计手册》选取液压缸钢筒内径D=28mm。 3、活塞行程： 确定活塞行程为： 7mm。
4、活塞及杆重计算：
G=π/4×(28×29)×102?9×7.8×10×9.8=1.36N
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5、弹簧选择计算：
按《机械设计手册》选取弹簧截面直径0.8mm，弹簧中径D2=5mm,有效圈数为4，
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单圈弹簧刚度为32.4n/mm，则整根弹簧的刚度K=32.4/4=8.1n/mm。
6、夹紧力的计算：
弹簧预压缩量为：S=G/K=1.36/8.1=0.17mm
确定活塞的行程L为5mm,则弹簧力为：
Ft=K(S+L)=8.1×(5+0.17)=42N
查表得液压缸的系统压力P=6MPa,效率系数η=0.9。 则液压缸的夹紧力为：
F=(π/4（D-d）P×η-Ft)cos30
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2 F=(π/4×28×6×0.9-42)cos30=2461N
其中，取夹紧块蜗轮的摩擦系数μ为0.4。 则摩擦力为：
f=μ×F=0.4×2461=984.4N
此工作台采用八个液压缸进行加紧，八个液压缸的总夹紧力：
F总22=984.4×8=7875.2N
7、制动力矩的演算： M=FL
由初始条件确定回转工作台所承受的负载转矩为：145.89n.m 由结构知：L=204mm,得M=7875.2×204×10?3=1606.54n.m
M=1606.54n.m>145.89n.m
2.7 本章小结
对数控回转工作台的主要零件及传动系统的零件进行设计 选型 零件校核，按照机械设计一书进行设计，完成机械部分。
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第三章、控制系统硬件设计
数控回转工作台控制系统硬件主要包括CPU、传动驱动、传感器、人机交互界面。 硬件系统设计时，应注意几点：电机运转平稳、响应性能好、造价低、可维护性、人机交互界面可操作性比较好。
3.1 CPU板
3.1.1 CPU的选择
随着微电子技术水平的不断提高，单片微型计算机有了飞跃的发展。单片机的型号很多，而目前市场上应用MCS-51芯片及其派生的兼容芯片比较多，如目前应用最广的8位单片机89C51，价格低廉，而性能优良，功能强大。
在一些复杂的系统中就不得不考虑使用16位单片机，MCS-96系列单片机广泛应用于伺服系统，变频调速等各类要求实时处理的控制系统，它具有较强的运算和扩展能力。但是定位合理的单片机可以节约资源，获得较高的性价比。
从要设计的系统来看，选用较老的8051单片机需要拓展程序存储器和数据存储器，无疑提高了设计价格，而选用高性能的16位MCS-96又显得过于浪费。生产基于51为内核的单片机的厂家有Intel、ATMEL、Simens，其中在CMOS器件生产领域ATMEL公司的工艺和封装技术一直处于领先地位。ATMEL公司的AT89系列单片机内含Flash存储器，在程序开发过程中可以十分容易的进行程序修改，同时掉电也不影响信息的保存；它和80C51插座兼容，并且采用静态时钟方式可以节省电能。
因此硬件CPU选用AT89C51，AT表示ATMEL公司的产品，9表示内含Flash存储器，C表示支持C语言编程。
AT89C51的性能参数为：Flash存储器容量为4KB、16位定时器2个、中断源6个（看门狗中断、接收发送中断、外部中断0、外部中断1、定时器0和定时器1中断）、RAM为128B、14位的计数器WDT、I/O口共有32个。
3.1.2 CPU接口设计
CPU接口部分包括传感器部分、传动驱动部分、人机交互界面三部分。示意图如下所示：
（电磁阀） （行程开关） 传感器 前向通道 AT89C51 （伺服电机） 后向通道 传动驱动 （键盘、LED） 人机界面
AT89C51要完成的任务：
（1）将行程开关的状态读入CPU，通过中断进行处理，它的优先级别最高。
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（2）通过程序实时控制电机和电磁阀的运行。
（3）接受键盘中断指令，并响应指令，将当前行程开关状态和键盘状态反应到LED上，实现人机交互作用。
所以AT89C51的I/O口线分配如下：
（1）P0口通过锁存器74ls373控制七段数码管的段； （2）P1口通过扫描矩阵键盘获取外部指令； （3）P2口控制七段数码管的位的选通； （4）P3口用于反馈回路的信号输入（光栅）、电磁阀驱动、急停信号等；
3.2 驱动系统
传动驱动部分包括直流伺服电机的驱动和电磁阀的驱动，直流伺服电机须满足快速急停、定位和退刀时能快速运行、工作时能带动工作台并克服外力（如切削力、摩擦力）并以指令的速度运行。在定位和退刀时夹紧机构放松。
3.3 传感器和人机界面
由于步进电机不需要反馈电路，但是要注意工作台不能超过最大行程。因此，必须加
上行程开关。
人机界面设计的准则就是要有良好的人机交互能力，一般要求操作简便，界面简洁明了。此系统中共有八个数码管，其中前四个可以显示键盘输入的数据等指令，后四个可以工作台下显示光栅反馈给单片机的位置信号，并将角度位移实时显示出来。有4×4的矩阵键盘，用于输入外部指令及数据信息。
3.4 本章小节
本章着重介绍了数控工作台控制系统的硬件设计。CPU板介绍了CPU的选择及其外围的接口设计和控制流程；此外还叙述了人机界面各个按扭和LED的意义。
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