X502型立式銑床數(shù)控改裝任務(wù)書.doc

1X502型立式銑床微機(jī)數(shù)控改裝一、設(shè)計任務(wù)將X502型立式銑床改造成用AT89S51單片機(jī)控制的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床。該銑床用于加工中型或小型零件的平面或成型表面，也可加工具有一定斜度的平面。改裝的目的一方面要提高加工精度，另一方面利用數(shù)控方法加工任意圓弧面或凸輪的曲面。二、已知條件1、機(jī)床型號：X502型立式升降臺銑床2、主要參數(shù)1)工作臺面積（長寬）：750225(mmmm)2)工作臺最大行程縱向：500mm橫向：200mm3)主軸中心（端面）至臺面距離：80300mm4)進(jìn)給量：縱向：20mm540mm橫向：14mm380mm5)工作臺及夾具總重量：G=800N6)快速進(jìn)給速度：縱向：2400mm橫向：1600mm7)導(dǎo)軌類型：縱向：綜合性導(dǎo)軌橫向綜合性導(dǎo)軌8)立銑頭最大回轉(zhuǎn)角：45度9)主軸轉(zhuǎn)數(shù)級數(shù)：8級10)主軸轉(zhuǎn)數(shù)公比：1:4111)主軸轉(zhuǎn)數(shù)：n=47.5,67,95,132,190,265,375,530r/min12)驅(qū)動電機(jī)功率：N=2.2KW13)主軸的傳動功率：N=1.45kW14)主軸孔徑：24mm15)銑刀最大直徑：32mm16)加速時間：30ms3、工件材料1）碳鋼，合金鋼2）鑄鐵4、刀具材料21）硬質(zhì)合金2）高速鋼三、設(shè)計要求改裝后數(shù)控車床應(yīng)具有的性能：改裝要方便，原銑床的改動應(yīng)盡可能少，如果數(shù)控部分發(fā)生故障時仍能手工半自動操作，如果不需數(shù)控時，能很快改回原狀?？刂撇糠忠筮\行可靠，維修方便，須防塵及抗干擾，改造成本低。1、改裝后應(yīng)具有的基本功能及技術(shù)指標(biāo)1）工藝范圍：保持原有的銑床的工藝范圍外，增加任意弧面和凸輪曲面的數(shù)控加工2）控制軸數(shù)：二坐標(biāo)(縱向X、橫向Y)3）同時控制縱、橫向進(jìn)給運動進(jìn)行圓弧面和凸輪面加工4）脈沖當(dāng)量：0.01mm/step5）重復(fù)定位精度：0.01mm6）定位精度：0.01mm7）加工精度：2級2、采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制3、對微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的要求：微機(jī)控制系統(tǒng)要有可靠性好、功能強、速度快、抗干擾能力強，可在線編程、具有很高的性能價格比等特點。1）單片機(jī)型號AT89S51-24PU2）SRAM型號：IDT7164S35P（8k8）3）PROME2型號：AT28C256-15PI（32k8）4）采用全譯碼方式譯碼5）步進(jìn)電機(jī)采用硬件環(huán)行分配，功放電路采用高低壓功放6）控制系統(tǒng)的加工程序和控制命令可通過鍵盤操作實現(xiàn)7）采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)及機(jī)床的狀態(tài)等信息8）具有ISP（在線編程）功能四、設(shè)計工作量1進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械裝配圖一張（A1）；2數(shù)控系統(tǒng)硬件電路原理圖一張（A1）3驅(qū)動電路原理圖一張（A2）；4課程設(shè)計說明書一份包括以下內(nèi)容：（1）前言（數(shù)控改裝的意義、用途及目的等）；（2）改裝方案確定（包括系統(tǒng)總體方案的確定、機(jī)械系統(tǒng)改裝方案確定、控制系統(tǒng)方案確定；）（3）機(jī)械部分改裝設(shè)計計算：1）滾珠絲杠螺母副型號確定；2）齒輪傳動比和齒數(shù)確定；33）軸承型號確定（4）步進(jìn)電機(jī)選型（5）控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計1）存儲器擴(kuò)展電路設(shè)計2）通用接口芯片型號選擇及接口電路設(shè)計3）譯碼芯片型號選擇及各芯片地址分配4）數(shù)碼管和鍵盤接口電路設(shè)計5）環(huán)行分配器芯片型號選擇及環(huán)行分配電路設(shè)計6）步進(jìn)電機(jī)功放電路設(shè)計7）ISP(In-SystemProgramming-在線系統(tǒng)編程及調(diào)試)接口設(shè)計8）機(jī)床報警電路設(shè)計等（6）總結(jié)及結(jié)束語五、設(shè)計過程需考慮的問題1、進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計部分：(1)滾珠絲杠螺母副如何預(yù)緊？(2)怎樣保證滾珠絲杠螺母的螺母座與兩端支承同心？(3)滾珠絲杠所受的軸向力如何通過支承件傳遞到床身上。(4)滾珠絲杠上的（向心推力球軸承、或其他）軸承如何預(yù)緊？(5)齒輪傳動副如何消除齒側(cè)間隙？(6)消隙齒輪裝配過程是怎樣的？(7)步進(jìn)電機(jī)在齒輪箱體上怎樣定位？(8)各部件的配合表面應(yīng)該采用什么性質(zhì)的配合及精度等級？(9)設(shè)計和裝配時，如何保證滾珠絲杠在垂直和水平面內(nèi)與機(jī)床導(dǎo)軌的平行度？(10)在什么情況下需要對滾珠絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸？怎樣進(jìn)行預(yù)拉伸？2、微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)電路設(shè)計部分：(1)各芯片名稱及功能。(2)AT89S51的各口的功能。(3)線選法地址譯碼方法。(4)全地址譯碼方法及各芯片地址編碼。(5)擴(kuò)展I/O口芯片地址。4(6)8155或8255可編程接口芯片I/O口輸入、輸出情況及控制字。(7)鍵盤及顯示接口電路工作原理。(8)擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器及程序存儲器地址范圍？(9)步進(jìn)電機(jī)環(huán)形分配工作原理、硬件環(huán)形分配芯片各引腳的功能。(10)光電隔離電路工作原理。(11)高低壓驅(qū)動電路工作原理。(12)恒流斬波驅(qū)動電路的工作原理。(13)其他輔助電路：如越界報警電路、復(fù)位電路、時鐘電路系工作原理。六、主要參考書目1數(shù)字控制機(jī)床，廖效果、朱啟逑主編，華中理工大學(xué)出版社2金屬切削機(jī)床設(shè)計，戴曙主編，機(jī)械工業(yè)出版社.3機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計，張建民等編著，北京理工大學(xué)出版社4機(jī)電一體化技術(shù)手冊（上