CA6140普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計任務(wù)書

1 CA6140 普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計 一、 設(shè)計任務(wù) 將 CA6140 普通車床改造成用 AT89S51 單片機(jī)控制的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。要求該車床在縱向和橫向具有直線和圓弧插補(bǔ)功能。系統(tǒng)分辨率縱向：0.01mm/plus，橫向： 0.005mm/plus。 二、給定參數(shù) 最大加工直徑： 在床面上 400mm 在床鞍上 210mm 工作行程： 縱向 1000mm 橫向 500mm 導(dǎo)軌類型： 縱向： 綜合性導(dǎo)軌 橫向 燕尾型導(dǎo)軌 主軸轉(zhuǎn)速范圍： 正轉(zhuǎn)（ 24 級） 101400rpm 反轉(zhuǎn)（ 12 級） 141580rpm 溜板及刀架重力： 縱向 800N 橫向 600N 刀架快移速度： 縱向 2.4m/min 橫向 1.2m/min 最大切削進(jìn)給速度： 縱向 0.6m/min 橫向 0.3m/min 主電機(jī)功率： 7.5kW/1450rpm 啟動加速時間： 30ms 2 機(jī)床定位精度： 0.015mm 三、設(shè)計要求 1 改裝后數(shù)控車床應(yīng)具有的性能： 數(shù)控代碼制： ISO 脈沖分配方式： 逐點(diǎn)比較法 輸入方式： 增量值、絕對值通用 同時控制坐標(biāo)軸數(shù)： 2 坐標(biāo)軸（縱向 Z，橫向 X） 脈沖當(dāng)量值： 縱向 0.01mm/脈 沖 橫向 0.005mm/脈沖 刀具補(bǔ)償量： 099.99mm 進(jìn)給傳動鏈間隙補(bǔ)償量： 縱向 0.15mm 橫向 0.075mm 自動升降速性能： 有 2 改裝后數(shù)控車床的工藝范圍： 具有快速定位，直 線插補(bǔ)，順、逆圓插補(bǔ) 。 3 采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制 4 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(qiáng)、速度快、抗干擾能力強(qiáng)， 可在線編程、 具有很高的性能價格比等特點(diǎn)。 1） 單片機(jī)型號 AT89S51-24PU 2） SRAM型號： IDT7164S35P（ 8k8 ） 3） PROME 2 型號： AT28C256-15PI（ 32k 8） 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(shí)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） ； 3 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； 3） 軸承型號確定 4） 聯(lián)軸器的選擇 （ 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-System Programming-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？ 4 (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 I/O 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。 (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 機(jī)床設(shè)計參考圖冊。上海紡織工業(yè)學(xué)院機(jī)械制造專業(yè)教研室。 3 金屬切削機(jī)床設(shè)計 ， 戴曙主編 ， 機(jī)械工業(yè)出版社 . 4 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 5 機(jī)電一體化技術(shù)手冊（上、下冊） ， 機(jī)電一體化技術(shù)手冊