【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 國內外研究的現(xiàn)狀 4 數(shù)控機床發(fā)展趨勢 5 機床數(shù)控化改造的優(yōu)越性 7 機床數(shù)控化改造的技術優(yōu)越性 7 機床數(shù)控化改造的客觀優(yōu)越性 7 機床數(shù)控化改造的現(xiàn)實意義與市場前景 8 X5032數(shù)控銑床改造設計總體要求和內容 8 數(shù)控銑床改造設計總體要求 8 數(shù)控銑床改造設計內容 9 改造后的數(shù)控銑床功能分析 102 數(shù)控機床及控制方式 12 數(shù)控機床的組成及工作原理 12 數(shù)控機床的組成 12 數(shù)控機床的工作原理 13 數(shù)控機床控制方式選擇 13 位置控制方式分類 13 步進電機的開環(huán)控制 15 數(shù)控機床開環(huán)系統(tǒng)速度計算 163 機械傳動系統(tǒng)的改造設計 17 主傳動系統(tǒng)的參數(shù)計算 17 主傳動的變速方式的選擇 17 主軸電機的選擇 18 分級變速箱的設計 18 主傳動系統(tǒng)結構設計 374 結束語 445 致 謝 456 參考文獻 46河南理工大學本科畢業(yè)設計論文前 言制造業(yè)是一個國家或地區(qū)經濟發(fā)展的重要支柱，其發(fā)展水平標志著該國或地區(qū)經濟的實力，科技水平，生活水準和國防實力。國際市場的競爭歸根到底是各國制造生產能力及機械制造裝備的競爭。機床是制造業(yè)的主要生產設備，而數(shù)控機床是高精度、高效率的自動化生產設備。目前，國內、外數(shù)控機床正朝著高性能、高精度、高效率、高柔性、高自動化和模塊化方向迅速發(fā)展。盡管我國數(shù)控機床的制造、設計、檢測等技術得到了一定的發(fā)展，但與國外相比，差距還是很大，主要表現(xiàn)在：可靠性差、應變能力差、產品開發(fā)周期長、設計手段落后等，這種差距尤其表現(xiàn)在高精度、高速度等尖端機床方面。因此，我們必須緊跟國際機床技術發(fā)展的前沿，發(fā)展機床的設計、檢測、制造等技術。最初的數(shù)控機床只是在機械結構上對普通機床進行了局部改進。但是，隨著數(shù)字控制技術在數(shù)控機床上的發(fā)展，以及數(shù)控機床高剛度、高精度、高速度的要求，逐步發(fā)展到目前數(shù)控機床獨特的結構特點。它在總體布局、傳動系統(tǒng)、刀具裝置以及操作輔助機構等方面發(fā)生了很大變化，最基本的表現(xiàn)是改進了普通機床傳動鏈長、傳動結構剛度不足、抗振性能差、滑動面的摩擦阻力大以及傳動元件的間隙大等缺點，經濟型數(shù)控機床機械基本功能的構成模式仍然沒有脫離普通機床的基本模式，如機床支承件、導軌、主傳動及進給傳動系統(tǒng)等組成部件是不可缺少的。我國數(shù)控技術的發(fā)展起步于二十世紀五十年代，通過“六五”期間引進數(shù)控技術，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關”， 從20世紀70年代開始，由于打破國外的技術封鎖和我國的基礎條件不斷改善，我國的數(shù)控銑床等數(shù)控技術全面開展，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)控產業(yè)發(fā)展迅速，1998～%%。盡管如此，進口機床的發(fā)展勢頭依然強勁，從2002年開始，中國連續(xù)三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國，國內數(shù)控機床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機床的研究開發(fā)方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進口。由此可以看出國產數(shù)控機床特別是中高檔數(shù)控機床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產數(shù)控機床的研究開發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務意識與能力欠缺、數(shù)控系統(tǒng)生產應用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等。因此我們應看清形勢，充分認識國產數(shù)控機床的不足，努力發(fā)展先進技術，加大技術創(chuàng)新與培訓服務力度，以縮短與發(fā)達國家之間的差距。數(shù)控機床具有高精度、高效、高速、高可靠性等優(yōu)點，并且機床結構趨于模塊化、數(shù)控功能專門化。數(shù)控機床是集計算機技術、電子技術、自動控制、傳感測量、機械制造、網絡通信技術于一體的典型的機電一體化產品。它的發(fā)展和運用，開創(chuàng)了制造業(yè)的新時代，改變了制造業(yè)的生產方式、產業(yè)結構、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)控技術水平的高低已經成為衡量一個國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標志，實現(xiàn)加工機床及生產過程數(shù)控化，已成為當今制造業(yè)的發(fā)展方向。我國是世界上機床產量最多的國家，但在數(shù)控機床的產品競爭力仍然處于較低的水平。因為開發(fā)一臺新的數(shù)控機床的周期比較長，不能及時針對用戶的需求提供滿意的產品。為此我們應該在普通機床上考慮，不能一味的大量添置全新的數(shù)控機床，這樣會造成資金投資量大，成本高，而且又會造成原有設備閑置浪費。把普通機床改造為數(shù)控機床不失為一條提高數(shù)控化率的有效途徑。普通機床數(shù)控化改造，顧名思義就是在機床上增加微機控制裝置，使其具有一定的自動化能力，以實現(xiàn)預定的加工工藝目標。這種機床改造花費少，改造針對性強，時間短，改造后的機床大多能克服原機床缺點和存在的問題，生產效率高，尤其適合中國機床擁有量大、生產規(guī)模小的具體國情。銑床是普通機床中比較常見的一種，而數(shù)控銑床則是數(shù)控機床中應用比較廣泛的一種。與普通機床相比，數(shù)控機床具有傳動鏈短、傳動結構剛度好、抗振性好、滑動面的摩擦阻力小以及傳動元件的間隙小等優(yōu)點。對數(shù)控銑床的設計，無疑會有助于理解各類數(shù)控機床的工作原理和結構特性。通過這次畢業(yè)設計，可以達到以下目的：；,提高本人綜合素質和創(chuàng)新能力；，提高工程繪圖、計算、數(shù)據處理、外文資料文獻閱讀、使用計算機、使用文獻資和手冊、文字表達等各方面的能力；，理論聯(lián)系實際的工作作風，嚴肅認真的科學態(tài)度以及積極向上的團隊合作精神。1 緒 論 引 言 數(shù)控機床具有高精度、高效、高速、高可靠性等優(yōu)點，并且機床結構趨于模塊化、數(shù)控功能專門化。數(shù)控機床是集計算機技術、電子技術、自動控制、傳感測量、機械制造、網絡通信技術于一體的典型的機電一體化產品。它的發(fā)展和運用，開創(chuàng)了制造業(yè)的新時代，改變了制造業(yè)的生產方式、產業(yè)結構、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)控技術水平的高低已經成為衡量一個國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標志，實現(xiàn)加工機床及生產過程數(shù)控化，已成為當今制造業(yè)的發(fā)展方向。我國是世界上機床產量最多的國家，但在數(shù)控機床的產品競爭力仍然處于較低的水平。因為開發(fā)一臺新的數(shù)控機床的周期比較長，不能及時針對用戶的需求提供滿意的產品。為此我們應該在普通機床上考慮，不能一味的大量添置全新的數(shù)控機床，這樣會造成資金投資量大，成本高，而且又會造成原有設備閑置浪費。把普通機床改造為數(shù)控機床不失為一條提高數(shù)控化率的有效途徑。普通機床數(shù)控化改造，顧名思義就是在機床上增加微機控制裝置，使其具有一定的自動化能力，以實現(xiàn)預定的加工工藝目標。這種機床改造花費少，改造針對性強，時間短，改造后的機床大多能克服原機床缺點和存在的問題，生產效率高，尤其適合中國機床擁有量大、生產規(guī)模小的具體國情。 微觀看改造的必要性微觀上看，數(shù)控機床比傳統(tǒng)機床有突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機的威力。數(shù)控機床可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量，因此可以復合成復雜的曲線或曲面?？梢詫崿F(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機床提高3～7倍。 由于計算機有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實現(xiàn)自動化。數(shù)控機床只要更換一個程序，就可實現(xiàn)另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產得以自動化，故被稱為實現(xiàn)了“柔性自動化”。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”。 可實現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運。擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷喾N自律功能，因而可實現(xiàn)長時間無人看管加工。由以上五條派生的好處，如：降低了工人的勞動強度，節(jié)省了勞動力(一個人可以看管多臺機床)，減少了工裝，縮短了新產品試制周期和生產周期，可對市場需求作出快速反應等等。以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個極為重大的突破。此外，機床數(shù)控化還是推行FMC、FMS以及CIMS等企業(yè)信息化改造的基礎。數(shù)控技術已經成為制造業(yè)自動化的核心技術和基礎技術。 宏觀看改造的必要性宏觀上看，工業(yè)發(fā)達國家的軍、民機械工業(yè)，在70年代末、80年初已開始大規(guī)模應用數(shù)控機床。其本質是采用信息技術對傳統(tǒng)產業(yè)(包括軍、民機械工業(yè))進行技術改造。除在制造過程中采用數(shù)控機床、FMC、FMS外，還包括在產品開發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產管理中推行MIS(管理信息系統(tǒng))、CIMS等等。以及在其生產的產品中增加信息技術，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術對國外軍、民機械工業(yè)進行深入改造(稱之為信息化)，最終使得他們的產品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強。而我們在信息技術改造傳統(tǒng)產業(yè)方面比發(fā)達國家約落后20年，如我國機床擁有量中，數(shù)控機床的比重(數(shù)控化率)到1995年只有1．9％，而日本在1994年己達20．8％，因此每年都有大量機電產品進口。這也就從宏觀上說明了機床數(shù)控化改造的必要性。 國內外研究的現(xiàn)狀當今世界，工業(yè)發(fā)達國家對機床工業(yè)高度重視，競相發(fā)展機電一體化、高精、高效、高自動化先進機床，以加速工業(yè)和國民經濟的發(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、計算機技術的進步，數(shù)控機床在20世紀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床展上各國機床制造商競相展示先進技術、爭奪用戶、擴大市場的焦點。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、國產系列等。在美國、日本和德國等發(fā)達國家，它們將機床改造作為新的經濟增長行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時代。由于機床以及技術的不斷進步，機床改造是個“永恒”的課題。我國的機床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進入到以數(shù)控技術為主的新的行業(yè)。在美國、日本、德國，用數(shù)控技術改造機床和生產線具有廣闊的市場，已形成了機床和生產線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國，機床改造業(yè)稱為機床再生(Remanufacmring)業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有：Bertsehe工程公司、Ayton機床公司、DevliegBullavd(得寶)服務集團、US設備公司等。美國得寶公司已在中國開辦公司。在日本機床改造業(yè)稱為機床改裝(Retrofitting)業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團、崗三機械公司、千代田工機公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。趕上計算機體系結構前進的步伐、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。以第四代計算機的工程結構和微電子工藝技術為基礎，充分利用現(xiàn)有微機的硬件、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)，使之即適合加工復雜零件、分立式機床用的數(shù)控系統(tǒng)的組成，又適合未來自動化升級時功能可擴展的要求。我國數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展具有以下3個特征：(1) 高檔數(shù)控系統(tǒng)技術已經突破。如華中I型等數(shù)控系統(tǒng)，都具有多軸聯(lián)動功能，快速進給速度在1．67m／s以上，具有較強的通信、管理功能。(2) 普及型數(shù)控系統(tǒng)技術已經成熟。如北京機床研究所的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動，2～4軸聯(lián)動。(3) 經濟型數(shù)控系統(tǒng)仍有廣闊的市場前景。由于這類系統(tǒng)結構簡單，價格便宜，非常適合中小型企業(yè)，目前仍是我國應用面最廣的數(shù)控系統(tǒng)。比