【正文】 下拖板 圖11 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床總體方案框圖第二章 CA6140車床進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算一臺(tái)CA6140普通車床改造成微機(jī)數(shù)控車床，采用MCS51系列單片機(jī)控制系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制，具有直線和圓弧插補(bǔ)功能，具有升降速控制功能。為盡量消除傳動(dòng)間隙，可設(shè)法調(diào)整傳動(dòng)齒輪的中心距以消除齒側(cè)間隙。為確保數(shù)控系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性，盡量采用低摩擦的傳動(dòng)和導(dǎo)向元件。系統(tǒng)總體方案見(jiàn)圖11根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，采用連續(xù)控制系統(tǒng)和步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。齒輪傳動(dòng)也要采用消除齒側(cè)間隙的消隙齒輪結(jié)構(gòu)。三、機(jī)械傳動(dòng)方式為實(shí)現(xiàn)機(jī)床所要求的分辨率，采用步進(jìn)電機(jī)齒輪減速再傳動(dòng)絲杠，為保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，盡量減小摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副以及滾動(dòng)導(dǎo)軌?？刂葡到y(tǒng)由微機(jī)部分、鍵盤及顯示器、I/O接口及光電隔離電路、步進(jìn)電機(jī)功率放大電路等組成。二、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)機(jī)床要求，采用8位微機(jī)。因此，應(yīng)選用連續(xù)控制系統(tǒng)。一般應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求提出數(shù)個(gè)總體方案，進(jìn)行綜合分析、比較和論證，最后確定一個(gè)可行的總體方案。數(shù)控裝備的整體水平標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化水平和綜合國(guó)力的強(qiáng)弱。同時(shí)，它還可以作為全功能數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的準(zhǔn)備階段，為今后使用全功能數(shù)控機(jī)床，培養(yǎng)人才，積累維護(hù)、使用經(jīng)驗(yàn)，而且也是實(shí)現(xiàn)我國(guó)傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)朝機(jī)電一體化的方向過(guò)渡的主要內(nèi)容之一。從若干單位成功應(yīng)用的實(shí)例可以證明，投入使用后，確實(shí)成倍地提高了生產(chǎn)效率，減少了廢品率，取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。在機(jī)床改造中引入微機(jī)的應(yīng)用，不但技術(shù)上具有先進(jìn)性，同時(shí)，在應(yīng)用上比其它傳統(tǒng)的自動(dòng)化改裝方案，有較大的通用性與可調(diào)性。用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床，正是適應(yīng)了這一要求。而這些機(jī)床又大多是多年累積生產(chǎn)的通用機(jī)床，不論資金和我國(guó)機(jī)床制造廠的能力都是辦不到的。五、數(shù)控機(jī)床改造的意義數(shù)控機(jī)床改造在國(guó)外已發(fā)展成一個(gè)新興的工業(yè)部門，早在60年代已經(jīng)開(kāi)始迅速發(fā)展，其發(fā)展的原因是多方面的，主要有技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、市場(chǎng)和生產(chǎn)上的原因。在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方面，交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展迅速。在數(shù)控系統(tǒng)方面，目前世界上幾個(gè)著名的數(shù)控裝置生產(chǎn)廠家，諸如日本的FANCU，德國(guó)的SIEMENS和美國(guó)的AB公司，產(chǎn)品都向系列化、模塊化、高性能和成套性方向發(fā)展。四、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)從數(shù)控機(jī)床技術(shù)水平看，高精度、高速度、高柔性、多功能和高自動(dòng)化是數(shù)控機(jī)床的重要發(fā)展趨勢(shì)。進(jìn)而推動(dòng)了我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，使我國(guó)數(shù)控機(jī)床在品種上、性能上以及水平上均有了新的飛躍。上海機(jī)床研究所引進(jìn)美國(guó)GE公司的MTC1數(shù)控系統(tǒng)等。例如：清華大學(xué)研制成功集成電路數(shù)控系統(tǒng)；數(shù)控技術(shù)在車、銑、鏜、磨、齒輪加工、電加工等領(lǐng)域開(kāi)始研究與應(yīng)用；數(shù)控加工中心機(jī)床研制成功；數(shù)控升降臺(tái)銑床和數(shù)控齒輪加工機(jī)床開(kāi)始小批生產(chǎn)供應(yīng)市場(chǎng)。與此同時(shí)，還開(kāi)展了數(shù)控加工平面零件自動(dòng)編程的研究。三、我國(guó)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概況我國(guó)從1958年由北京機(jī)床研究所和清華大學(xué)等首先研制數(shù)控機(jī)床，并試制成功第一臺(tái)電子管數(shù)控機(jī)床。近年來(lái)，微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益成熟，它的成果正在不斷滲透到機(jī)械制造的各個(gè)領(lǐng)域中，先后出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)直接數(shù)控系統(tǒng)，柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。這些數(shù)控系統(tǒng)的通用性很強(qiáng)，幾乎只需改變軟件，就可以適應(yīng)不同類型機(jī)床的控制要求，具有很大的柔性。它采用微型處理器及大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路，具有很強(qiáng)的程序存儲(chǔ)能力和控制功能。第五代數(shù)控：從1974年開(kāi)始采用微型電子計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)。第三代數(shù)控：從1965年開(kāi)始采用小、中規(guī)模集成電路的NC系統(tǒng)。第一代數(shù)控：19521959年采用電子管元件構(gòu)成的專用數(shù)控裝置。數(shù)控技術(shù)不僅在機(jī)床上得到實(shí)際應(yīng)用，而且逐步推廣到焊接機(jī)、火焰切割機(jī)等，使數(shù)控技術(shù)不斷的擴(kuò)展應(yīng)用范圍。一直到20世紀(jì)50年代末，由于價(jià)格和技術(shù)原因，品種多為連續(xù)控制系統(tǒng)。這是一臺(tái)采用脈沖乘法器原理的直線插補(bǔ)三坐標(biāo)連續(xù)控制銑床。1949年，帕森斯公司與麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室合作，開(kāi)始從事數(shù)控機(jī)床的研制工作。一、數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生數(shù)控機(jī)床最早是從美國(guó)開(kāi)始研制的。這種新型機(jī)床具有適應(yīng)性強(qiáng)、加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。 single chip microputer systemChina39。 numerical control machine tool, KeywordAfter transmitting and slowing down by force 1 gear, the step pulses drive the leading screw to roll。This paper presents the process of designing numerical control reform，and explicitly introduces the design of mechanical and numerical control system reforms。關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床， 單片機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，改裝設(shè)計(jì)，CA6140 伺服電機(jī) 傳動(dòng)系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 電氣控制線路 經(jīng)濟(jì)實(shí)惠 數(shù)控改造， NC overview of the application [Abstract] 對(duì)普通機(jī)床數(shù)控化改造不失為一種較好的良策。我國(guó)作為機(jī)床大國(guó)，數(shù)控機(jī)床的占有率還不足百分之三，但是在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家數(shù)控機(jī)床的占有率達(dá)到了百分之三十六以上，單從數(shù)字上來(lái)看我過(guò)和歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家還有相當(dāng)大的距離。利用現(xiàn)有的普通車床，對(duì)其進(jìn)行數(shù)控化改造是一條低成本，高效益的途徑。采用以8031為CPU的控制系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，由I/O接口輸出步進(jìn)脈沖，經(jīng)一級(jí)齒輪傳動(dòng)減速后，帶動(dòng)滾動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)縱向、橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。目 錄摘要 …………………………………………………………………………………………ⅰAbstract ……………………………………………………………………………………ⅱ緒論 …………………………………………………………………………………………1第一章 CA6140車床微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的擬訂…………………………………311 總體方案確定 ……………………………………………………………………312 設(shè)計(jì)X—Y數(shù)控工作臺(tái)及其控制系統(tǒng) …………………………………………4第二章 CA6140車床進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算 ……………………………………521 脈沖當(dāng)量的選擇 …………………………………………………………………522 切削力的計(jì)算 ……………………………………………………………………523 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型 …………………………………………………624 齒輪傳動(dòng)比的計(jì)算………………………………………………………………1425 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算與選型…………………………………………………………1526 設(shè)計(jì)繪制進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械裝配圖……………………………………………19第三章 CA6140 車床微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)……………………………………2031 單片機(jī)微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)內(nèi)容……………………………………………2032 MCS51 系列單片機(jī)簡(jiǎn)介………………………………………………………2133 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)…………………………………………………………2834 I/O 接口電路及輔助電路設(shè)計(jì)…………………………………………………3735 典型零件加工程序設(shè)計(jì)…………………………………………………………46總結(jié)…………………………………………………………………………………………49參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………50致謝…………………………………………………………………………………………51外文資料及中文翻譯………………………………………………………………………52 [摘要]針對(duì)現(xiàn)有常規(guī)CA6140普遍車床的缺點(diǎn)提出數(shù)控改裝方案和單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高加工精度和擴(kuò)大機(jī)床使用范圍，并提高生產(chǎn)率。本論文說(shuō)明了普通車床的數(shù)控化改造的設(shè)計(jì)過(guò)程，較詳盡地介紹了CA6140機(jī)械改造部分的設(shè)計(jì)及數(shù)控系統(tǒng)部分的設(shè)計(jì)。 結(jié)合我國(guó)實(shí)際國(guó)情，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床是我國(guó)從普通車床向數(shù)控車床發(fā)展的及其重要的臺(tái)階。數(shù)控車床作為機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，在機(jī)械制造業(yè)中發(fā)揮著巨大的作用，很好地解決了現(xiàn)代機(jī)械制造中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密、批量小、多變零件的加工問(wèn)題，且能穩(wěn)定產(chǎn)品的加工質(zhì)量，大幅度地提高生產(chǎn)效率。其主要原因?yàn)閿?shù)控車床價(jià)格較貴，一次性投資較大使企業(yè)心有余而力不足。在金屬加工行業(yè)中車床在所有加工設(shè)備中占有最大比重，例如最常見(jiàn)的軸類零件，就是由車床加工而成本論文針對(duì)目前國(guó)內(nèi)企業(yè)現(xiàn)狀，以CA6140普通車床為例提出簡(jiǎn)易型經(jīng)濟(jì)數(shù)控改造思路和設(shè)計(jì)方法。 To remedy the defects of ordinary lather CA6140, a design of data processing system and its single chip microputer system program is put forward to raise the processing precision and extend the machine’s usage, and to improve production rate。We adopt control system which has 8031 as cpu to cope with the signal，and output the step pulse through the I/O interface。Thus achieve the vertical movement and the crosswise movement。s actual conditions and economic CNC lathe is from the ordinary to the lathe and NC lathe important development of existing ordinary lathe, NC transformation is its low cost and highly efficient lathe as a typical electromechanical integration products, machinery manufacturing plays an enormous role,good solution to the structural plexity of modern machinery, precision, small batches, changeable parts processing,able to stabilize the quality of the processing products, a significant increase in production the big machine, CNC machine tools was less than % , in Europe and the United States and other developed countries to achieve the 36% share of the CNC machine moreI can see from the figures over Europe and the United States and other developed countries there is still a considerable main reason for the higher prices of CNC lathe, a onetime investment to fill larger transformation of the ordinary would be a better in the metal processing industry accounts for the largest proportion of all processing equipment, for example, the most mon from the machining cost is the present status of domestic CA6140 made to the general economic NC lathe ideas and design methods.Essential character numerical control machine tool, single chip microputer system，reform design，The CA6140 servo electrical machinery transmission system control system electricity control line economical numerical control changes 緒 論隨著社會(huì)生