毕业设计_机床数控改造机械系统设计(微型计算机)

毕业设计_机床数控改造机械系统设计(微型计算机)内容摘要：

机床的结构进行创造性的设计，最终使机床达到比较理想的状态。 数控车床是机电一体化的典型代表，其机械结构同普通的机 床有诸多相似之处。 然而，现代的数控机床不是简单地将传统机床配备上数控系统即可，也不是在传统机床的基础上，仅对局部加以改进而成。 传统机床存在着一些弱点，如刚性不足、抗振性差、热变形大、滑动面的摩擦阻力大及传动元件之间存在间隙等，难以胜任数控机床对加工精度、表面质量、生产率以及使用寿命等要求。 现代的数控技术，特别是加工中心，无论是其支承部件、主传动系统、进给传动系统、刀具系统、辅助功能等部件结构，还是整体布局、外部造型等都 Opinos adugethry39。 mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()已经发生了很大变化，已经形成了数控机床的独特机械结构。 因此，我们在对普通机床进行数控改造的 过程中，应在考虑各种情况下，使普通机床的各项性能指标尽可能地与数控机床相接近。 另外，车床数控改造的总体原则是在满足使用要求的前提下，对原机床的改动尽可能减少，以降低成本。 改造过程中，为了充分发挥改造后数控系统的技术性能，保证改造后车床在系统控制下有较高的重复定位精度，减少低速爬行，并使其外型美观，性能稳定，机械装置的合理改造就显得异常重要。 其中进给系统的改造又是整个机械装置改造的关键。 一般进给系统改造方案是：用步进电机作为驱动元件，解除原传动系统，通过一级减速齿轮和滚珠丝杠螺母副带动工作台移动，保留手动进 给机构用于微进给和机床刀具的对零操作。 经过经济型数控改造后的 CA6140 型普通车床 ， 采用以 8031 单片机为核心的数控装置对加工过程进行控制处理，其横向（ X 向） 进给脉冲当量为 /脉冲，进给速度范围为 3 ～ 1000mm/min （无级调速），快进速度可以在 1000 ～ 3000mm/min 内任意设定。 而且运行可靠，抗干扰能力强。 改造后的经济型数控车床不但实现了 CA6140 型普通车床的原有功能，而且在机床的加工精度、性能、自动化程度等方面也有所提高，利用数控方法可以准确地加工任意面的旋转 体。 它满足了现代加工工艺的要求 ,提高了劳动生产率，大大降低了工人的劳动强度，给企业带来了巨大的经济效益。 总体方案的论证 对于普通机床的经济型数控改造，在确定总体设计方案时，应考虑在满足设计要求的前提下，对机床的改动应尽可能少，以降低成本。 （ 1）数控系统运动方式的确定 数控系统按运动方式可分为点位控制系统、点位直线控制系统、连续控制系统。 由于要求 CA6140 车床加工复杂轮廓零件，所以本微机数控系统采用两轴联动连续控制系统。 （ 2）伺服进给系统的改造设计 数控机床的伺服进给系统有开环 、半闭环和闭环之分。 因为开环控制具有结构简单、设计制造容易、控制精度较好、容易调试、价格便宜、使用维修方便等优点。 所以，本设计决定采用开环控制系统。 （ 3）数控系统的硬件电路设计 任何一个数控系统都由硬件和软件两部分组成。 硬件是数控系统的基础，性能的好坏直接影响整体数控系统的工作性能。 Opinos adugethry39。 mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()有了硬件，软件才能有效地运行。 在设计的数控装置中， CPU 的选择是关键，选择 CPU 应考虑以下要素： 1. 时钟频率和字长与被控对象的运动速度和精度密切相关； 2. 可扩展存储器的容量与数控功能的强弱相关； 3. I/O 口扩展的能力与对外设控制的能力相关。 除此之外，还应根据数控系统的应用场合、控制对象以及各种性能、参数要求等，综合起来考虑以确定CPU。 在我国，普通机床数控改造方面应用较普遍的是 Z80CPU 和 MCS51 系列单片机，主要是因为它们的配套芯片便宜，普及性、通用性强，制造和维修方便，完全能满足经济型数控机床的改造需要。 本设计中是以 MCS51 系列单片机， 51 系列相对 48 系列指令更丰富，相对96 系列价格更便宜， 51 系列中，是无 ROM 的 8051， 8751 是用 EPROM 代替 ROM的 8051。 目前，工控机 中应用最多的是 8031 单片机。 本设计以 8031 芯片为核心，增加存储器扩展电路、接口和面板操作开关组成的控制系统。 总体方案的确定 经总体设计方案的论证后，确定的 CA6140 车床经济型数控。 CA6140 车床的主轴转速部分保留原机床的功能，即手动变速。 车床的纵向（ Z 轴）和横向（ X轴）进给运动采用步进电机驱动。 由 8031 单片机组成微机作为数控装置的核心，由 I/O 接口、环形分配器与功率放大器一起控制步进电机转动，经齿轮减速后带动滚珠丝杠转动，从而实现车床的纵向、横向进给运动。 刀架改成由微机控制的经电机驱动 的自动控制的自动转位刀架。 为保持切削螺纹的功能，必须安装主轴脉冲发生器，为此采用主轴靠同步齿形带使脉冲发生器同步旋转，发出两路信号：每转发出的脉冲个数和一个同步信号，经隔离电路以及 I/O 接口送给微机。 第三章 微机数控系统硬件电路设计 微机数控系统硬件电路总体方案设计 本系统选用 8031CPU 作为数控系统的中央处理机。 外接一片 2764EPROM，作为监控程序的程序存储器和存放常用零件的加工程序。 再选用一片 6264RAM 用于 Opinos adugethry39。 mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()存放需要随机修改的零件程序、工作参数。 采用译码法对扩展芯片进行寻址，采用 74LS138 译码器完成此功能。 8279 作为系统的输入输出口扩展，分别接键盘的输入、输出显示， 8255 接步进电机的环形分配器，分别并行控制 X 轴和 Z 轴。