機(jī)電一體化畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-XA5032普通立式銑床的數(shù)控改造.docVIP

xxxxxxxxxxxxxxxx課程設(shè)計(jì)（論文）設(shè)計(jì)(論文)題目：XA5032普通立式銑床的數(shù)控改造姓名：學(xué)號(hào)：系部：本科機(jī)電工程系專(zhuān)業(yè):機(jī)電一體化年級(jí)：06級(jí)11班指導(dǎo)教師：2010年4月20日摘要數(shù)控機(jī)床是裝備制造業(yè)的工作母機(jī)，是實(shí)現(xiàn)制造技術(shù)和裝備現(xiàn)代化的基石，是保證高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國(guó)防軍工現(xiàn)代化的戰(zhàn)略裝備。在全球倡導(dǎo)綠色制造的大環(huán)境下，機(jī)床數(shù)控化改造成為了熱點(diǎn)。它包括普通機(jī)床的數(shù)控化改造和數(shù)控機(jī)床的升級(jí)本設(shè)計(jì)是對(duì)XA5032普通立式銑床進(jìn)行數(shù)控化改造。為了實(shí)現(xiàn)把XA5032普通立式銑床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床，我針對(duì)此銑床的主傳動(dòng)系統(tǒng)，X,Y,Z向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控改造，并增加了CNC裝置和伺服系統(tǒng)。對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)，我選用FANUC8AC電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)主軸。對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)，我把原先的滑動(dòng)絲杠換成滾珠絲杠，以提高精度和效率，并由原先的手動(dòng)控制，改造成由電動(dòng)機(jī)控制。通過(guò)變頻器實(shí)現(xiàn)主軸傳動(dòng)和進(jìn)給機(jī)構(gòu)的無(wú)級(jí)變速。通過(guò)單片機(jī)的設(shè)計(jì)，構(gòu)成控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：數(shù)控改造，滾珠絲杠，伺服系統(tǒng)ABSTRACTNCmachinetoolsistheMachineToolsandequipmentmanufacturing,istoachievemanufacturingtechnologyandthecornerstoneofmodernequipmentistoensurethathigh-techindustrydevelopmentandnationaldefensemodernizationofthemilitarystrategyandequipment.GreenManufacturingintheglobaladvocacyoftheenvironment,transformationofCNCmachinetoolstobecomeahotspot.ItincludesgeneraloftheCNCmachinetoolstotransformandupgradetheCNCmachinetoolsThisdesignisXA5032ordinaryverticalmillingmachineNCtransformation.InordertoachievetheXA5032verticalmillingmachineintothegeneraleconomyCNCmillingmachine,Iamagainstthismillingthemaindrivesystem,X,Y,ZtothefeedsystemNCtransformation,andtoincreasetheCNCservodevicesandsystems.Themaindrivesystem,IchooseFANUCACmotordrivethroughthebeltdrivespindle.Thefeedsystem,Ireplacedtheoriginalslidingscrewballscrews,toimproveaccuracyandefficiency,andtheoriginalmanualcontrol,intothemotorcontrol.ConvertertoachievethroughthemaintransmissionandfeedtheCVT.SCMthroughthedesignofacontrolsystem.Keywords:NCtransformation,ballscrew,ServoSystem目錄第一章概論.61.1數(shù)控機(jī)床的組成.61.2機(jī)床數(shù)控化改造的意義.71.3機(jī)床數(shù)控化改造的必要性和迫切性.8第二章銑床機(jī)械結(jié)構(gòu)的改造設(shè)計(jì).92.1介紹.92.1.1數(shù)控銑床機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn).92.1.2數(shù)控銑床對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的基本要求.102.2銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)控化改造.112.2.1主傳動(dòng)系統(tǒng)的基本要求和變速方式.112.2.2XA5032型銑床數(shù)控化改造主軸系統(tǒng)的設(shè)計(jì).122.3XA5032型銑床數(shù)控化改造主軸系統(tǒng)計(jì)算設(shè)計(jì).132.3.1主傳動(dòng)中同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì).132.3.2主軸的設(shè)計(jì).152.4銑床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)控化改造.192.4.1數(shù)控銑床對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的基本要求.202.4.2數(shù)控銑床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的基本型式.202.4.3數(shù)控改造銑床進(jìn)給系統(tǒng)的型式及介紹.222.4.4數(shù)控改造銑床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算設(shè)計(jì).232.5主軸的驅(qū)動(dòng)元件的選擇.28第三章銑床的電氣改造部分.303.1計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置.303.2單片機(jī)的設(shè)計(jì).323.2.1單片機(jī)的介紹.323.2.2系統(tǒng)的擴(kuò)展.333.3鍵盤(pán).373.4步進(jìn)電機(jī)控制電路設(shè)計(jì).383.4.1脈沖當(dāng)量和傳動(dòng)比的確定.383.4.2步進(jìn)電機(jī)的選擇及其驅(qū)動(dòng)方式.393.5光電隔離電路設(shè)計(jì).423.6控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).433.6.1步進(jìn)電機(jī)控制程序設(shè)計(jì).433.6.2LED動(dòng)態(tài)顯示接口程序設(shè)計(jì).45謝辭.47參靠文獻(xiàn)：.48第一章概論1.1數(shù)控機(jī)床的組成如圖1.1所示，數(shù)控機(jī)床由一下幾個(gè)部分組成。1、程序編制及程序載體數(shù)控程序是數(shù)控機(jī)床自動(dòng)加工零件的工作指令。在對(duì)加工零件進(jìn)行工藝分析的基礎(chǔ)上，確定零件坐標(biāo)系在機(jī)床坐標(biāo)系上的相對(duì)位置，即零件在機(jī)床上的安裝位置；刀具與零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的尺寸參數(shù)；零件加工的工藝路線(xiàn)或加工順序；主運(yùn)動(dòng)的起、停、換向、變速；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度、位移大小等工藝參數(shù)，以及輔助裝置的動(dòng)作。得到零件的所有運(yùn)動(dòng)、尺寸、工藝參數(shù)等加工信息后，用由文字、數(shù)字和符號(hào)組成的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控代碼，按規(guī)定的方法和格式，編制零件加工的數(shù)控程序單。編好的數(shù)控程序，存放在便于輸入到數(shù)控裝置的一種存儲(chǔ)載體上，它可以是穿孔紙帶、磁帶和磁盤(pán)等，采用哪一種存儲(chǔ)載體，取決于數(shù)控裝置的設(shè)計(jì)類(lèi)型。2、輸入裝置輸入裝置的作用是將程序載體（信息載體）上的數(shù)控代碼傳遞并存入數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)。根據(jù)控制存儲(chǔ)介質(zhì)的不同，輸入裝置可以是光電閱讀機(jī)、磁帶機(jī)或軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器等。數(shù)控機(jī)床加工程序也可通過(guò)鍵盤(pán)用手工方式直接輸入數(shù)控系統(tǒng)；數(shù)控加工程序還可由編程計(jì)算機(jī)用RS232C或采用網(wǎng)絡(luò)通信方式傳送到數(shù)控系統(tǒng)中。零件加工程序輸入過(guò)程有兩種不同的方式：一種是邊讀入邊加工（數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)存較小時(shí)），另一種是一次將零件加工程序全部讀入數(shù)控裝置內(nèi)部的存儲(chǔ)器，加工時(shí)再?gòu)膬?nèi)部存儲(chǔ)器中逐段逐段調(diào)出進(jìn)行加工。3、數(shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心。數(shù)控裝置從內(nèi)部存儲(chǔ)器中取出或接受輸入裝置送來(lái)的一段或幾段數(shù)控加工程序，經(jīng)過(guò)數(shù)控裝置的邏輯電路或系統(tǒng)軟件進(jìn)行編譯、運(yùn)算和邏輯處理后，輸出各種控制信息和指令，控制機(jī)床各部分的工作，使其進(jìn)行規(guī)定的有序運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作。零件的輪廓圖形往往由直線(xiàn)、圓弧或其他非圓弧曲線(xiàn)組成，刀具在加工過(guò)程中必須按零件形狀和尺寸的要求進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，即按圖形軌跡移動(dòng)。但輸入的零件加工程序只能是各線(xiàn)段軌跡的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)值等數(shù)據(jù)，不能滿(mǎn)足要求，因此要進(jìn)行軌跡插補(bǔ)，也就是在線(xiàn)段的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)值之間進(jìn)行“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化”，求出一系列中間點(diǎn)的坐標(biāo)值，并向相應(yīng)坐標(biāo)輸出脈沖信號(hào)，控制各坐標(biāo)軸（即進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的各執(zhí)行元件）的進(jìn)給速度、進(jìn)給方向和進(jìn)給位移量等。4、輔助控制裝置輔助控制裝置的主要作用是接收數(shù)控裝置輸出的開(kāi)關(guān)量指令信號(hào)，經(jīng)過(guò)編譯、邏輯判別和運(yùn)動(dòng)，再經(jīng)功率放大后驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電器，帶動(dòng)機(jī)床的機(jī)械、液壓、氣動(dòng)等輔助裝置完成指令規(guī)定的開(kāi)關(guān)量動(dòng)作。這些控制包括主軸運(yùn)動(dòng)部件的變速、換向和啟停指令，刀具的選擇和交換指令，冷卻、潤(rùn)滑裝置的啟動(dòng)停止，工件和機(jī)床部件的松開(kāi)、夾緊，分度工作臺(tái)轉(zhuǎn)位分度等開(kāi)關(guān)輔助動(dòng)作5、驅(qū)動(dòng)裝置和位置檢測(cè)裝置驅(qū)動(dòng)裝置接受來(lái)自數(shù)控裝置的指令信息，經(jīng)功率放大后，嚴(yán)格按照指令信息的要求驅(qū)動(dòng)機(jī)床移動(dòng)部件，以加工出符合圖樣要求的零件。因此，它的伺服精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能是影響數(shù)控機(jī)床加工精度、表面質(zhì)量和生產(chǎn)率的重要因素之一。驅(qū)動(dòng)裝置包括控制器（含功率放大器）和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩大部分。目前大都采用直流或交流伺服電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。位置檢測(cè)裝置將數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸的實(shí)際位移量檢測(cè)出來(lái)，經(jīng)反饋系統(tǒng)輸入到機(jī)床的數(shù)控裝置之后，數(shù)控裝置將反饋回來(lái)的實(shí)際位移量值與設(shè)定值進(jìn)行比較，控制驅(qū)動(dòng)裝置按照指令設(shè)定值運(yùn)動(dòng)。由于可編程邏輯控制器（PLC）具有響應(yīng)快，性能可靠，易于使用、編程和修改程序并可直接啟動(dòng)機(jī)床開(kāi)關(guān)等特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛用作數(shù)控機(jī)床的輔助控制裝置。6.機(jī)床的機(jī)械部件數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體與傳統(tǒng)機(jī)床相似，由主軸傳動(dòng)裝置、進(jìn)給傳動(dòng)裝置、床身、工作臺(tái)以及輔助運(yùn)動(dòng)裝