【正文】 ingle chip microputer of smaller volume is adopted to realize the plicated logical function, Making full use of the interrupt and the second functional entrance to make the usage of the entrance to the highest degree and the whole structure easier. As a whole, the system can be divided into manmachine interface model block, the serial munication model block, the hydraulic system, the cooling system, the lubrication system and the main control model block based on the 89C58 single chip microputer. Overing the traditional economy numerical control system39。s shorting, it has a programmed flexibility and a higher freedegree. By programming, various plicated logical control is realized. And by interpolation algorithm. It makes stepper motor realize accurate location in order to achieve the work precision。 through the keyboard and the display model, it has realized the procedure edition and the display。 though other subsidiary system39。s design, it has realized the machine function39。s consummation.Keywords: X5032 milling machine numerical control frequency conversion regulating speed modularity design目錄前 言 11 緒 論 3 引 言 3 微觀看改造的必要性 3 宏觀看改造的必要性 4 國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀 4 數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢 5 機(jī)床數(shù)控化改造的優(yōu)越性 7 機(jī)床數(shù)控化改造的技術(shù)優(yōu)越性 7 機(jī)床數(shù)控化改造的客觀優(yōu)越性 7 機(jī)床數(shù)控化改造的現(xiàn)實(shí)意義與市場前景 8 X5032數(shù)控銑床改造設(shè)計(jì)總體要求和內(nèi)容 8 數(shù)控銑床改造設(shè)計(jì)總體要求 8 數(shù)控銑床改造設(shè)計(jì)內(nèi)容 9 改造后的數(shù)控銑床功能分析 102 數(shù)控機(jī)床及控制方式 12 數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理 12 數(shù)控機(jī)床的組成 12 數(shù)控機(jī)床的工作原理 13 數(shù)控機(jī)床控制方式選擇 13 位置控制方式分類 13 步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)控制 15 數(shù)控機(jī)床開環(huán)系統(tǒng)速度計(jì)算 163 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì) 17 主傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算 17 主傳動(dòng)的變速方式的選擇 17 主軸電機(jī)的選擇 18 分級變速箱的設(shè)計(jì) 18 主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 374 結(jié)束語 445 致 謝 456 參考文獻(xiàn) 46河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文前 言制造業(yè)是一個(gè)國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，其發(fā)展水平標(biāo)志著該國或地區(qū)經(jīng)濟(jì)的實(shí)力，科技水平，生活水準(zhǔn)和國防實(shí)力。國際市場的競爭歸根到底是各國制造生產(chǎn)能力及機(jī)械制造裝備的競爭。機(jī)床是制造業(yè)的主要生產(chǎn)設(shè)備，而數(shù)控機(jī)床是高精度、高效率的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。目前，國內(nèi)、外數(shù)控機(jī)床正朝著高性能、高精度、高效率、高柔性、高自動(dòng)化和模塊化方向迅速發(fā)展。盡管我國數(shù)控機(jī)床的制造、設(shè)計(jì)、檢測等技術(shù)得到了一定的發(fā)展，但與國外相比，差距還是很大，主要表現(xiàn)在：可靠性差、應(yīng)變能力差、產(chǎn)品開發(fā)周期長、設(shè)計(jì)手段落后等，這種差距尤其表現(xiàn)在高精度、高速度等尖端機(jī)床方面。因此，我們必須緊跟國際機(jī)床技術(shù)發(fā)展的前沿，發(fā)展機(jī)床的設(shè)計(jì)、檢測、制造等技術(shù)。最初的數(shù)控機(jī)床只是在機(jī)械結(jié)構(gòu)上對普通機(jī)床進(jìn)行了局部改進(jìn)。但是，隨著數(shù)字控制技術(shù)在數(shù)控機(jī)床上的發(fā)展，以及數(shù)控機(jī)床高剛度、高精度、高速度的要求，逐步發(fā)展到目前數(shù)控機(jī)床獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。它在總體布局、傳動(dòng)系統(tǒng)、刀具裝置以及操作輔助機(jī)構(gòu)等方面發(fā)生了很大變化，最基本的表現(xiàn)是改進(jìn)了普通機(jī)床傳動(dòng)鏈長、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)剛度不足、抗振性能差、滑動(dòng)面的摩擦阻力大以及傳動(dòng)元件的間隙大等缺點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床機(jī)械基本功能的構(gòu)成模式仍然沒有脫離普通機(jī)床的基本模式，如機(jī)床支承件、導(dǎo)軌、主傳動(dòng)及進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)等組成部件是不可缺少的。我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀(jì)五十年代，通過“六五”期間引進(jìn)數(shù)控技術(shù)，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關(guān)”， 從20世紀(jì)70年代開始，由于打破國外的技術(shù)封鎖和我國的基礎(chǔ)條件不斷改善，我國的數(shù)控銑床等數(shù)控技術(shù)全面開展，并成功研制了一些簡單的數(shù)控銑床。特別是最近幾年，我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，1998～%%。盡管如此，進(jìn)口機(jī)床的發(fā)展勢頭依然強(qiáng)勁，從2002年開始，中國連續(xù)三年成為世界機(jī)床消費(fèi)第一大國、機(jī)床進(jìn)口第一大國，國內(nèi)數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設(shè)備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進(jìn)口。由此可以看出國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床特別是中高檔數(shù)控機(jī)床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務(wù)意識與能力欠缺、數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)應(yīng)用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等。因此我們應(yīng)看清形勢，充分認(rèn)識國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的不足，努力發(fā)展先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與培訓(xùn)服務(wù)力度，以縮短與發(fā)達(dá)國家之間的差距。數(shù)控機(jī)床具有高精度、高效、高速、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，并且機(jī)床結(jié)構(gòu)趨于模塊化、數(shù)控功能專門化。數(shù)控機(jī)床是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)控制、傳感測量、機(jī)械制造、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)于一體的典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。它的發(fā)展和運(yùn)用，開創(chuàng)了制造業(yè)的新時(shí)代，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、使世界制造業(yè)的格局發(fā)生了巨大的變化。數(shù)控技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)加工機(jī)床及生產(chǎn)過程數(shù)控化，已成為當(dāng)今制造業(yè)的發(fā)展方向。我國是世界上機(jī)床產(chǎn)量最多的國家，但在數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)品競爭力仍然處于較低的水平。因?yàn)殚_發(fā)一臺新的數(shù)控機(jī)床的周期比較長，不能及時(shí)針對用戶的需求提供滿意的產(chǎn)品。為此我們應(yīng)該在普通機(jī)床上考慮，不能一味的大量添置全新的數(shù)控機(jī)床，這樣會造成資金投資量大，成本高，而且又會造成原有設(shè)備閑置浪費(fèi)。把普通機(jī)床改造為數(shù)控機(jī)床不失為一條提高數(shù)控化率的有效途徑。普通機(jī)床數(shù)控化改造，顧名思義就是在機(jī)床上增加微機(jī)控制裝置，使其具有一定的自動(dòng)化能力，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標(biāo)。這種機(jī)床改造花費(fèi)少，改造針對性強(qiáng)，時(shí)間短，改造后的機(jī)床大多能克服原機(jī)床缺點(diǎn)和存在的問題，生產(chǎn)效率高，尤其適合中國機(jī)床擁有量大、生產(chǎn)規(guī)模小的具體國情。銑床是普通機(jī)床中比較常見的一種，而數(shù)控銑床則是數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用比較廣泛的一種。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床具有傳動(dòng)鏈短、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)剛度好、抗振性好、滑動(dòng)面的摩擦阻力小以及傳動(dòng)元件的間隙小等優(yōu)點(diǎn)。對數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)，無疑會有助于理解各類數(shù)控機(jī)床的工作原理和結(jié)構(gòu)特性。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以達(dá)到以下目的：；,提高本人綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力；，提高工程繪圖、計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、外文資料文獻(xiàn)閱讀、使用計(jì)算機(jī)、使用文獻(xiàn)資和手冊、文字表達(dá)等各方面的能力；，理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)，嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度以及積極向上的團(tuán)隊(duì)合作精神。1 緒 論 引 言 數(shù)控機(jī)床具有高精度、高效、高速、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，并且機(jī)床結(jié)構(gòu)趨于模塊化、數(shù)控功能專門化。數(shù)控機(jī)床是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)控制、傳感測量、機(jī)械制造、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)于一體的典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。它的發(fā)展和運(yùn)用，開創(chuàng)了制造業(yè)的新時(shí)代，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、使世界制造業(yè)的格局發(fā)生了巨大的變化。數(shù)控技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)加工機(jī)床及生產(chǎn)過程數(shù)控化，已成為當(dāng)今制造業(yè)的發(fā)展方向。我國是世界上機(jī)床產(chǎn)量最多的國家，但在數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)品競爭力仍然處于較低的水平。因?yàn)殚_發(fā)一臺新的數(shù)控機(jī)床的周期比較長，不能及時(shí)針對用戶的需求提供滿意的產(chǎn)品。為此我們應(yīng)該在普通機(jī)床上考慮，不能一味的大量添置全新的數(shù)控機(jī)床，這樣會造成資金投資量大，成本高，而且又會造成原有設(shè)備閑置浪費(fèi)。把普通機(jī)床改造為數(shù)控機(jī)床不失為一條提高數(shù)控化率的有效途徑。普通機(jī)床數(shù)控化改造，顧名思義就是在機(jī)床上增加微機(jī)控制裝置，使其具有一定的自動(dòng)化能力，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標(biāo)。這種機(jī)床改造花費(fèi)少，改造針對性強(qiáng)，時(shí)間短，改造后的機(jī)床大多能克服原機(jī)床缺點(diǎn)和存在的問題，生產(chǎn)效率高，尤其適合中國機(jī)床擁有量大、生產(chǎn)規(guī)模小的具體國情。 微觀看改造的必要性微觀上看，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。數(shù)控機(jī)床可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面?？梢詫?shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，而且是柔性自動(dòng)化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3～7倍。 由于計(jì)算機(jī)有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動(dòng)去執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。數(shù)控機(jī)床只要更換一個(gè)程序，就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動(dòng)化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動(dòng)化，故被稱為實(shí)現(xiàn)了“柔性自動(dòng)化”。加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。 可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長時(shí)間無人看管加工。由以上五條派生的好處，如：降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了勞動(dòng)力(一個(gè)人可以看管多臺機(jī)床)，減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應(yīng)等等。以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個(gè)極為重大的突破。此外，機(jī)床數(shù)控化還是推行FMC、FMS以及CIMS等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。 宏觀看改造的必要性宏觀上看，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的軍、民機(jī)械工業(yè)，在70年代末、80年初已開始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。其本質(zhì)是采用信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)(包括軍、民機(jī)械工業(yè))進(jìn)行技術(shù)改造。除在制造過程中采用數(shù)控機(jī)床、FMC、FMS外，還包括在產(chǎn)品開發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行MIS(管理信息系統(tǒng))、CIMS等等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術(shù)對國外軍、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造(稱之為信息化)，最終使得他們的產(chǎn)品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強(qiáng)。而我們在信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國家約落后20年，如我國機(jī)床擁有量中，數(shù)控機(jī)床的比重(數(shù)控化率)到1995年只有1．9％，而日本在1994年己達(dá)20．8％，因此每年都有大量機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)口。這也就從宏觀上說明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性。 國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀當(dāng)今世界，工業(yè)發(fā)達(dá)國家對機(jī)床工業(yè)高度重視，競相發(fā)展機(jī)電一體化、高精、高效、高自動(dòng)化先進(jìn)機(jī)床，以加速工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。長期以來，歐、美、亞在國際市場上相互展開激烈競爭，已形成一條無形戰(zhàn)線，特別是隨微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床在20世紀(jì)80年代以后加速發(fā)展，各方用戶提出更多需求，早已成為四大國際機(jī)床展上各國機(jī)床制造商競相展示先進(jìn)技術(shù)、爭奪用戶、擴(kuò)大市場的焦點(diǎn)。較著名的控制系統(tǒng)有：日本FANUC系列、Mitsubishi系列、OKUMA系列、SoDICK系列、日立系列、德國SIEMENS系列、DECKEL系列、Heidenhain系列、HELLER系列、美國ALLEN．BRADLEYfAB)系列、CINClNNANTI系列、法國Num系列、意大利FIDIA系列、西班牙FACK)R系列、瑞士的AG系列、國產(chǎn)系列等。在美國、日本和德國等發(fā)達(dá)國家，它們將機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時(shí)代。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是個(gè)“永恒”的課題。我國的機(jī)床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。在美國、日本、德國，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場，已形成了機(jī)床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床再生(Remanufacmring)業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有：Bertsehe工程公司、Ayton機(jī)床公司、DevliegBullavd(得寶)服務(wù)集團(tuán)、US設(shè)備公司等。美國得寶公司已在中國開辦公司。在日本機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床改裝(Retrofitting)業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團(tuán)、崗三機(jī)械公司、千代田工機(jī)公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。趕上計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)前進(jìn)的步伐、加快數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)速度，已成為數(shù)控發(fā)展的最主要趨勢。以第四代計(jì)算機(jī)的工程結(jié)構(gòu)和微電子工藝技術(shù)為基礎(chǔ)，充分利用現(xiàn)有微機(jī)的硬件、軟件資源，發(fā)展總線式、模塊式、開放型、嵌入式的柔性數(shù)控系統(tǒng)，使之即適合加工復(fù)雜零件、分立式機(jī)床用的數(shù)控系統(tǒng)的組成，又適合未來自動(dòng)化升級時(shí)功能可擴(kuò)展的要求。我國數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展具有以下3個(gè)特征：(1) 高檔數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)突破。如華中I型等數(shù)控系統(tǒng)，都具有多軸聯(lián)動(dòng)功能，快速進(jìn)給速度在1．67m／s以上，具有較強(qiáng)的通信、管理功能。(2) 普及型數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)成熟。如北京機(jī)床研究所的BS91系統(tǒng)，這些系統(tǒng)一般配有CRT顯示器，可配置直流和交流司服驅(qū)動(dòng)，2～4軸聯(lián)動(dòng)。(3) 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)仍有廣闊的市場前景。由于這類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，非常適合中小型企業(yè)，目前仍是我國應(yīng)用面最廣的數(shù)控系統(tǒng)。比