【正文】 互之間無(wú)可互換性，用戶適配較為麻煩。以上兩個(gè)方面不僅是交流伺服實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的基礎(chǔ)，而且使得交流伺服趨于小型化。一些新的控制算法如速度前饋、加速度前饋、低通濾波、凹陷濾波等得以實(shí)現(xiàn)。進(jìn)入20世紀(jì)中期，微電子制造工藝的日臻完善，使得DSP運(yùn)算速度呈幾何數(shù)上升，達(dá)到了伺服環(huán)路高速實(shí)時(shí)控制的要求，一些運(yùn)動(dòng)控制芯片制造商還將電機(jī)控制所必需的外圍電路(如A/D轉(zhuǎn)換器、位置/速度檢測(cè)倍頻計(jì)數(shù)器、PWM發(fā)生器等)與DSP內(nèi)核集成于一體，使得伺服控制回路采樣時(shí)間達(dá)到100181。國(guó)內(nèi)的交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)起步較晚，到20世紀(jì)80年代末才有產(chǎn)品問(wèn)世。 國(guó)內(nèi)外基本情況 無(wú)人化、規(guī)?；a(chǎn)對(duì)加工設(shè)備提出了高速度、高精度、高效率的要求，交流伺服系統(tǒng)具有高響應(yīng)、免維護(hù)(無(wú)碳刷、換向器等磨損元部件)、高可靠性等特點(diǎn)，正好適應(yīng)了這一需求。若采用三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，能大大提高設(shè)計(jì)效率，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。目前國(guó)內(nèi)數(shù)控加工機(jī)床的總體水平與世界領(lǐng)先國(guó)家的差距還較大，幾乎所有高檔數(shù)控機(jī)床仍依賴于進(jìn)口設(shè)備。數(shù)控銑床是一種加工功能很強(qiáng)的數(shù)控機(jī)床。機(jī)床數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，一方面促使機(jī)械加工的大量前期準(zhǔn)備工作與機(jī)械加工過(guò)程連為一體；另一方面，促使機(jī)械加工的全過(guò)程與柔性自動(dòng)化水平不斷提高，即提高了制造系統(tǒng)適應(yīng)各種生產(chǎn)條件變化的能力。關(guān)鍵詞：普通機(jī)床，數(shù)控機(jī)床，改造 X53K立式銑床數(shù)控化改造設(shè)計(jì) II ABSTRACTNumerical control system through research, analysis of the mechanical part of the X53K vertical milling machine, feed servo system design and calculation, and further to the electrical control system for NC transformation, the use of puters to vertical, horizontal feed system for openloop control, demand In the vertical and horizontal with straight lines and circular interpolation function, and the vertical, horizontal pulses are equivalent / pulse, control X to, Y coordinates of the two. Drive ponents with stepper motor drive system with ball screw. And for the 8031 micro controller chip systems for the programming design. Which makes the machine has a strong adaptability, high machining accuracy and stable machining quality and so on.Key words: ordinary machine， Numericallycontroller machine tool， transformation X53K立式銑床數(shù)控化改造設(shè)計(jì) III目 錄1 緒論1 國(guó)內(nèi)外基本情況1 數(shù)控化改造的優(yōu)缺點(diǎn)4 銑床介紹5 數(shù)控銑床的分類5 立式數(shù)控銑床的常用布局形式10 2 基本方案的比較與選擇11 伺服驅(qū)動(dòng)11 數(shù)控裝置12 機(jī)械傳動(dòng)13 消隙齒輪的選用15 3 機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算17 數(shù)控銑床主要設(shè)計(jì)參數(shù)17 切削力計(jì)算17 縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算19 橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算26 軸的校核計(jì)算32 4 硬件部分電路的設(shè)計(jì)35 控制系統(tǒng)功能35 CPU和儲(chǔ)存器35 I/O接口電路36 其它輔助電路37 總結(jié)38 參考資料39 致謝40X53k立式銑床數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 11緒論隨著可持續(xù)技術(shù)和社會(huì)生產(chǎn)的不斷完善發(fā)展，機(jī)械制造技術(shù)有了深刻的變化。并針對(duì)8031芯片系統(tǒng)的單片機(jī)進(jìn)行了編程設(shè)計(jì)。X53K立式銑床數(shù)控化改造設(shè)計(jì) I 摘要通過(guò)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的研究，分析了X53K立式銑床的機(jī)械部分、進(jìn)給伺服系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)計(jì)算，進(jìn)一步對(duì)電器控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控改造，利用微機(jī)對(duì)縱向、橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制，要求在縱向和橫向具有直線和圓弧插補(bǔ)功能，且縱向、控制X向、Y向兩個(gè)坐標(biāo)。驅(qū)動(dòng)元件采用步進(jìn)電機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠。從而使得該機(jī)床具有適應(yīng)性強(qiáng)、較高的加工精度、穩(wěn)定的加工質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。由于社會(huì)對(duì)產(chǎn)品多樣化的需求更加強(qiáng)烈，多品種、中小批量的比重明顯增加，采用傳統(tǒng)的普通加工設(shè)備已難于適應(yīng)高效率、高質(zhì)量、多樣化的加工要求。數(shù)控技術(shù)同時(shí)也是柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的技術(shù)基礎(chǔ)之一，是機(jī)電一體化的重要組成部分。由于數(shù)控銑削工藝最復(fù)雜，需要解決的技術(shù)問(wèn)題也最多，因此，目前人們?cè)谘芯亢烷_(kāi)發(fā)數(shù)控系統(tǒng)及自動(dòng)編程語(yǔ)言的軟件時(shí)，也一直把銑削加工作為重點(diǎn)。有一方面原因在于設(shè)計(jì)方法的落后，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)多采用二維設(shè)計(jì)，往往會(huì)產(chǎn)生干涉或設(shè)計(jì)錯(cuò)誤而無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決。另外用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能提高CAD/CAM集成性，可用先進(jìn)設(shè)計(jì)分析方法進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證校核。例如，日本FANUC公司、三菱電機(jī)公司、安川電機(jī)公司、德國(guó)Siemens公司、AEG公司、力士樂(lè)Indramat公司、GE公司等均先后在1984年前后將交流伺服系統(tǒng)付諸實(shí)用。如冶金部自動(dòng)化研究院華騰公司的ACS系列、揚(yáng)州5308廠引進(jìn)Siemens公司的610系列，這些產(chǎn)品采用大功率晶體管模塊(GTR)，屬于模擬伺服，但從技術(shù)上填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。s以內(nèi)，由單一芯片實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加、減速控制，電子齒輪同步控制，位置、速度、電流三環(huán)的數(shù)字化補(bǔ)償控制。另一方面，電力電子技X53k立式銑床數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 2 術(shù)的發(fā)展，使得伺服系統(tǒng)主電路功率元件的開(kāi)關(guān)頻率由2～5kHz提升到15～20kHz，1GBT(絕緣柵門(mén)雙極性晶體管)及IPM(智能型功率模塊)均是這一時(shí)代的產(chǎn)物，從而提高了系統(tǒng)的平穩(wěn)性，降低了系統(tǒng)的噪音。目前一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的伺服系統(tǒng)生產(chǎn)廠家基本上均能夠提供全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)或者可以與自己的CNC系統(tǒng)相配套，如日本FANUC公司、三菱電機(jī)公司、安川電機(jī)公司、松下公司、山洋電機(jī)公司、德國(guó)Siemens公司等。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及PCbased CNC技術(shù)快速發(fā)展的情況下，這一問(wèn)題尤為突出。最初加入SERCOS工作組的公司有AEC、ABB、AMK、Banmuller、Bosch、Indramat、Siemens、Pacific Scientific等幾家公司。與此同時(shí)，開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的ASIC芯片、SERCON816，傳輸速度為2/4/8/16Mbit/s，SERCOS與其它串行現(xiàn)場(chǎng)總線相比，有效數(shù)據(jù)傳輸率高，例如Ethement以100Mbit/s速度傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，有效數(shù)據(jù)傳輸率為5～10Mbit/s。雖然SERCOS接口初終是為CNC與數(shù)字伺服接口而開(kāi)發(fā)，迄今已被廣泛應(yīng)用于通用運(yùn)動(dòng)控制器與數(shù)字伺服之間的接口。SERCOS為數(shù)字伺服網(wǎng)絡(luò)化鋪就了一條寬闊大道，可以預(yù)見(jiàn)，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，帶有SERCOS接口的伺服系統(tǒng)將會(huì)進(jìn)入家庭、辦公室、工廠車間乃至各個(gè)與伺服應(yīng)用相關(guān)的領(lǐng)域。輕質(zhì)(如銅、木材、鋁合金等)、復(fù)合材料在汽車、家電、AF業(yè)中的大量使用，對(duì)高速、高效加工提出了新的要求。對(duì)于直線電機(jī)而言，其控制技術(shù)與傳統(tǒng)的交流伺服電機(jī)相差不多，但由于直線電機(jī)本身沒(méi)有轉(zhuǎn)子等轉(zhuǎn)動(dòng)體，因而本身慣量小，所以具有X53k立式銑床數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 3 高動(dòng)態(tài)響應(yīng)性，而檢測(cè)元件直接安裝于機(jī)械一側(cè)，從而檢測(cè)工作臺(tái)的位移，也避免了旋轉(zhuǎn)電機(jī)在方向改變時(shí)所存在的換向間隙，滿足了高速、高精密加工對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求。m，電機(jī)軸承有混合陶瓷軸承、液靜壓軸承、磁浮軸承三種，采用水管冷卻，且內(nèi)置位置傳感器供加工中心ATC之用。國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)50％，配國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)(普及型)也達(dá)到了10％。我國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)所掌握的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控技術(shù)較成熟，并已有成熟產(chǎn)品走向市場(chǎng)。我國(guó)現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠家100多家，生產(chǎn)數(shù)