机电一体化系统设计典型实例第 1页 / 共 58页第一节 车床的机电一体化改造图 开环控制系统框图第 2页 / 共 58页一、数控机床概述1 、数控机床简介2 、数控机床的组成与研究对象零件图程序载体数控微机系统伺服驱动系统机床本体反馈系统第 3页 / 共 58页二、车床的机械传动系统简化（一）改造前的结构介绍第 4页 / 共 58页（二）结构改进与简化1 、挂轮架系统2 、进给齿轮箱3 、溜板齿轮箱4 、横向拖板第 5页 / 共 58页5 、刀架体→自动转位刀架（并列举四工位刀架）图 自动转位刀架原理示意图第 6页 / 共 58页6 、尾架→电动尾架1— 轴套 2— 原尾架体 3— 丝杠螺母 4— 蝶形弹簧 5—顶杠6— 微型限位开关 7— 调整螺钉 8— 电动机 9— 减速箱10— 主动齿轮 11— 从动齿轮 12— 丝杠 13— 顶尖推动丝杠第 7页 / 共 58页三、车床机电一体化改造的性能及精度选择第 8页 / 共 58页1 、主轴2 、进给运动（进给速度、快速进给、脉冲当量）3 、刀架（自动转位刀架、工位数、重复定位精度）4 、其它性能指标的选择1刀具补偿（磨损影响）2间隙补偿（间隙消除机构、微机控制）3显示（ LED 、 LCD ）4诊断功能（防止程序有误和机床的误动作）四、进给系统的主要设计计算第 9页 / 共 58页（一）实例说明：（以数控车床纵向 Z 设计为例）设某车床，其纵向（ z ）进给丝杠改用滚珠丝杠，其基本导程 l0=6 ；纵向溜板箱及横向工作台与刀架等可移动部件总质量为 400kg （实际设计时应根据图纸进行计算或拆卸称重）；脉冲当量 δ 取 0.01mm/ 脉冲（该值应根据被加工零件的最高精度的尺寸公差来选定，一般取其公差的 1/2 ）；取工件进给速度为 v 溜＝ 60mm/min 、快速进给速度取为 v 溜＝ 2m/min ；步进电机的步距角 a 预选为0.75 （ º ）/step 。（二）设计计算：第 10页 / 共 58页1 、纵向进给丝杠的负载分析1切削负载2摩擦阻力3等效转动惯量4丝杠摩擦力矩计算5等效负载转矩计算6启动惯性转矩计算7步进电动机输出轴上总负载转矩的计算2 、步进电机的匹配选择3 、滚珠丝杠的校核1承载能力选择2压杆稳定性核算3刚度的验算第 11页 / 共 58页五、单片机控制系统设计（ X-Y 工作台）第 12页 / 共 58页（一）工作台组成及控制要求1 、步进电机选用四相八拍，其脉冲当量为 0.01mm/step ；2 、能用键盘输入控制命令，控制工作台的 X 、...
