【正文】 。在一些新型的數控系統(tǒng)中，還裝入了小型工藝數據庫，使得數控系統(tǒng)不僅具有在線零件程序編制功能，而且可以在零件程序編制過程中，根據機床性能，工件材料及零件加工要求，自動選擇最佳刀具及切削用量。數控系統(tǒng)的聯(lián)動軸數多達9個，使機床可以加工較復雜的空間線型或型面。現(xiàn)代數控系統(tǒng)為了進一步擴展功能，增強實時控制能力和可靠性，常采用多微處理器結構，由多個微處理器構成功能模塊，各功能模塊之間的互連與通信，或采用共享總線結構，或采用共享存貯器結構。 1965年，出現(xiàn)了小規(guī)模集成電路，由于其體積較小，功耗低，抗干擾能力較強，使數控系統(tǒng)的可靠性得到進一步提高，數控系統(tǒng)發(fā)展到第三代。1952年，美國帕森斯公司與麻省理工學院伺服機構實驗室合作，研制成功第一代數控系統(tǒng)。據全國工業(yè)普查的統(tǒng)計資料介紹，截止到2000年底，數量較多涉及面較寬的金屬加工機床的擁有量約為384萬臺，其中役齡在6~ 15年約為153. 2萬臺，約占39. 9%，役齡在16a以上約為133. 7萬臺，約占34. 8%。1. 2機床數控改造的目的設備是企業(yè)發(fā)展生產技術和實現(xiàn)經營目標的物質基礎。機床經數控改造后， 即可實現(xiàn)加工的自動化，效率可比傳統(tǒng)機床提高37倍。 我國應在這方面加大宣傳力度， 走出一條適合我國國情的機床的數控改造之路。在美國有許多數控專業(yè)化公司為世界各地提供機床數控改造服務。⑶國內訂購新數控機床的交貨周期一般較長，往往不能滿足生產需要。數控機床的普及率不斷提高，這種情況下，普通機床的數控改造是否必要可從以下幾點說明。世界各工業(yè)國家已普遍生產和應用，日本生產機床的數控化率在1988年就已達到70%。畢業(yè)設計說明書論文(圖紙) 36396305 目 錄一、緒論1．1 引言.............................. ............11．2機床數控改造的目的.......................... ... 21．3數控系統(tǒng)的產生和發(fā)展....................... .....21．3．1數控系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)展.........................21．3．2數控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢............................21．4CA6140的數控改造............... ................41．4．1數控系統(tǒng)的選擇................................41．4．2CPU和存儲器...................................51．4．3I/O接口線路...................................61．4．4其他部件的選擇...............................6二、 數據參數的選擇及其計算2．1 縱向進給系統(tǒng)的設計計算............. ............72．1．1選擇脈沖當量..................................72．1．2計算切削力....................................72．1．3 滾珠絲杠螺母副的計算和選型...................82．1．4齒輪及步進電機的有關計算.....................102．2橫向進給系統(tǒng)的設計計算.........................122．2．1 切削力計算..................................122．2．2滾珠絲杠設計計算............................122．2．3齒輪及步進電機的有關計算....................142．3 自動刀架的設計................................152．3．1刀架的回轉和選位................... ..........162．3．2減速機構的設計計算..................... ......172．3．3蝸桿傳動的設計計算..................... ......202．3．4螺旋升降裝置的設計計算.......................23三、數控系統(tǒng)硬件電路設計3．1概述............................ . . . .........273．2單片機控制系統(tǒng)設計.............................283．2．1主要技術特性及硬件配制......................283．2．2存儲空間的分配..............................283．2．3 I/O地址分配................................283．2．4單片機部分電路設計圖如圖紙所示...............293．2．5光電隔離電路................................293．2．6功率放大電路................................293．2．7其他輔助電路........................... ......30四、軟件設計部分4．1概述................................. . . . ....304．2總體方案設計...................................314．3插補方法的確定.................................314．4進給控制字FCW的設置...........................33致謝 ............................... ..........34參考文獻..........................................35一、緒論隨著社會生產和科學技術的迅速發(fā)展，機械產品的性能和質量不斷提高，產品的更新?lián)Q代也不斷加速，因此對機床不僅要求具有較高的精度和生產率，而且應能迅速地適應產品零件的變換。我國從開放搞活以來，加快了數控機床技術的引進，促使我國的機床數控技術的普及和發(fā)展。數控機床可以較好地解決形狀復雜、精密、小批多變零件的加工問題，能夠穩(wěn)定的加工質量和提高生產效率，但是應用數控機床還是受到其他條件的限制。⑷通過數控機床對具體生產有多余功能。我國作為機床大國為了提高機床的數控化率對普通機床進行數控改造不失為一種良策。機床數控改造節(jié)省資金，同購置新機床相比一般可節(jié)省60％~80％的費用，大型及特殊設備尤為明顯。對復雜零件而言， 難度越高， 功效提高得越多。設備的技術性能和技術狀態(tài)不但直接影響產品質量，還關系工時、材料和能源的有效利用，同時對企業(yè)的經濟效益也會產生深遠影響。這表明我國工業(yè)制造業(yè)的裝備，乃至各行各業(yè)的設備仍有相當大數量比較落后，有待改造或更新。用于三坐標立式銑床。上述三代數控系統(tǒng)均為硬接線數控系統(tǒng)，稱為普通數控系統(tǒng)o隨著計算機技術的發(fā)展，出現(xiàn)了以小型計算機替代專用硬接線裝置，以控制軟件實現(xiàn)數控功能的計算機數控系統(tǒng)，使數控系統(tǒng)進入第四代。向高速度、高精度發(fā)展現(xiàn)代機床數控系統(tǒng)多采用32位CPU和多CPU并行技術，使運算速度得了很大的提高。可靠性的提高由于現(xiàn)代數控系統(tǒng)的模塊化、通用化和標準化，便于組織批量生產，故可保證產品質量。 CA6140的數控改造本設計任務是對CA6140普通車床進行數控改造。 根據被改機床的結構、 性能及被加工零件的精度來選擇數控系統(tǒng)。其中步進電機拖動的開環(huán)系統(tǒng)， 其伺服驅動裝置主要是步進電機、 功率步進電機、 電液脈沖馬達等。 交 / 直流伺服電機拖動編碼器反饋的半閉環(huán)數控系統(tǒng)， 其精度介于前二者之間，結構與調試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡單，適用于控制精度要求較高的大、 中型機床的改造。8031單片機在數控改造應用較普通，各種應用軟件較多，系統(tǒng)開發(fā)較容易，且其價格低廉，抗干擾性強，可靠性高，速度快，指令系統(tǒng)的效率高，體積小，最適宜用來開發(fā)簡易和小型專用的數控裝置。6264的片選信號CE也接74LS138譯碼器的Y2(單片機擴展系統(tǒng)允許程序存儲器和數據存儲器獨立編址)、8031芯片控制信號PSEN接2764的OE引腳,讀寫控制信號WR和RD分別接6264芯片的WE和OE,以實現(xiàn)外部數據存儲器的讀寫。I/O接口與外設的聯(lián)接是這樣安排的:8155(1)芯片的PA0~PA5為面板上的選擇開關。 其它部件的選擇直流步進電動機參照《金屬切削機床設計簡明手冊》選取。拆除原機床的進給箱和溜板箱，在原機床進給箱處安裝齒輪箱體，滾珠絲杠仍安裝在原絲杠位置，采用原固定方式。縱橫向進給機構都采用了一級齒輪減速，調隙齒輪用于消除齒輪傳動中的間隙，以提高數控機床進給系統(tǒng)的驅動精度。/step 快速進給速度：Vmax=2m/min 加工最大直徑：φ=400 mm 加工最大長度：1000 mm 溜板及力架重力：800N 刀架快段速度： m/min 最大進給速度： m/min 主電機功率： 起動加速時間：30 ms 機床定位精度177。apXFzL1/3 其中L=60nT/10 n=1000Vs/L0其中 L0——滾珠絲杠導軌。 L——壽命以106轉為1單位。據北京機床研究所滾珠絲杠產品的樣本選取絲杠直徑φ40，選用型號為FD406—12—3其額定動載荷為163000 N，精度等級E級，強度夠用。44′+10′)=⑤ 剛度計算：滾珠絲杠受工作負載Fx引起的導程L0的變化量ΔL1= Fm Fm/E F其中：ΔL1——在工作負載Fx作用下引起每一導程的變化量mm） Fm——工作負載即進給率引力NL0——滾珠絲杠的導程（mm）E——104（N/ mm2）S——滾珠絲杠截面積（內徑）（mm2）S=π（d′/2）2 d′=d0+2e2Rs=S=π（d′!/2）2=() 2 =其中 Rs=（~）Pw=e=(RsDw/2)=故ΔL = Fm L0/E F=106=106cm滾珠絲杠受扭轉引起的導程變化量ΔL2 ΔL2= L0φ/2π+φ很小，忽略不計。W=（180）280=cm2(Ⅳ)電機轉動慣量很小可以忽略 總的轉動慣量為J J=1/22（J2+J4）+J1+J3=1/（+）++ =i/s=2000 Mmax=104=m=S/2πηi(1η02) η0=，預加載荷P0=1/3FX,則 M0=FXcm所以，快速空載啟動所需力矩M=Mamax+Mf+M0=++=4步進電機最高工作效率fmax=Vmax/60δp=2000/60=5步進電機的選擇 對于工作方式為三相六拍的步進電機Tmax=Mmax/=cm，所以采用高低壓功放電路，并在程序設計中有速度控制子程序以免啟停時發(fā)生失步現(xiàn)象。/step快速進給速度：Vmax=1m/min加工最大直徑：φ210mm刀架快移速度：最大進給速度：主電機功率： 切削力計算：橫向進給量為縱向的1/3~1/2，取1/2。39′ 摩擦角 φ=10′η=tgr/tg(r+φ)=tg3176。 齒輪及步進電機的有關計算：傳動比：i=φcm2齒輪的轉動慣量 Jz1=42= kgm=cmM0=Fr S(1η02)/ 2πηi=（）/2= kgfcm快