xxxxxxxxxxxxxxxx課程設(shè)計（論文）設(shè)計(論文)題目：XA5032普通立式銑床的數(shù)控改造姓名：學(xué)號：系部：本科機電工程系專業(yè):機電一體化年級：06級11班指導(dǎo)教師：2010年4月20日摘要數(shù)控機床是裝備制造業(yè)的工作母機，是實現(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，機床數(shù)控化改造成為了熱點。它包括普通機床的數(shù)控化改造和數(shù)控機床的升級本設(shè)計是對XA5032普通立式銑床進行數(shù)控化改造。為了實現(xiàn)把XA5032普通立式銑床改造成經(jīng)濟型數(shù)控銑床，我針對此銑床的主傳動系統(tǒng)，X,Y,Z向進給系統(tǒng)進行數(shù)控改造，并增加了CNC裝置和伺服系統(tǒng)。對主傳動系統(tǒng)，我選用FANUC8AC電動機通過帶傳動驅(qū)動主軸。對進給系統(tǒng)，我把原先的滑動絲杠換成滾珠絲杠，以提高精度和效率，并由原先的手動控制，改造成由電動機控制。通過變頻器實現(xiàn)主軸傳動和進給機構(gòu)的無級變速。通過單片機的設(shè)計，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)控機床的組成.61.2機床數(shù)控化改造的意義.71.3機床數(shù)控化改造的必要性和迫切性.8第二章銑床機械結(jié)構(gòu)的改造設(shè)計.92.1介紹.92.1.1數(shù)控銑床機械結(jié)構(gòu)的主要特點.92.1.2數(shù)控銑床對機械結(jié)構(gòu)的基本要求.102.2銑床主傳動系統(tǒng)的數(shù)控化改造.112.2.1主傳動系統(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.122.3XA5032型銑床數(shù)控化改造主軸系統(tǒng)計算設(shè)計.132.3.1主傳動中同步帶傳動設(shè)計.132.3.2主軸的設(shè)計.152.4銑床進給傳動系統(tǒng)的數(shù)控化改造.192.4.1數(shù)控銑床對進給傳動系統(tǒng)的基本要求.202.4.2數(shù)控銑床的進給傳動系統(tǒng)的基本型式.202.4.3數(shù)控改造銑床進給系統(tǒng)的型式及介紹.222.4.4數(shù)控改造銑床進給傳動系統(tǒng)的計算設(shè)計.232.5主軸的驅(qū)動元件的選擇.28第三章銑床的電氣改造部分.303.1計算機數(shù)控裝置.303.2單片機的設(shè)計.323.2.1單片機的介紹.323.2.2系統(tǒng)的擴展.333.3鍵盤.373.4步進電機控制電路設(shè)計.383.4.1脈沖當量和傳動比的確定.383.4.2步進電機的選擇及其驅(qū)動方式.393.5光電隔離電路設(shè)計.423.6控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計.433.6.1步進電機控制程序設(shè)計.433.6.2LED動態(tài)顯示接口程序設(shè)計.45謝辭.47參靠文獻：.48第一章概論1.1數(shù)控機床的組成如圖1.1所示，數(shù)控機床由一下幾個部分組成。1、程序編制及程序載體數(shù)控程序是數(shù)控機床自動加工零件的工作指令。在對加工零件進行工藝分析的基礎(chǔ)上，確定零件坐標系在機床坐標系上的相對位置，即零件在機床上的安裝位置；刀具與零件相對運動的尺寸參數(shù)；零件加工的工藝路線或加工順序；主運動的起、停、換向、變速；進給運動的速度、位移大小等工藝參數(shù)，以及輔助裝置的動作。得到零件的所有運動、尺寸、工藝參數(shù)等加工信息后，用由文字、數(shù)字和符號組成的標準數(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)控裝置的一種存儲載體上，它可以是穿孔紙帶、磁帶和磁盤等，采用哪一種存儲載體，取決于數(shù)控裝置的設(shè)計類型。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)控制存儲介質(zhì)的不同，輸入裝置可以是光電閱讀機、磁帶機或軟盤驅(qū)動器等。數(shù)控機床加工程序也可通過鍵盤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算機用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），另一種是一次將零件加工程序全部讀入數(shù)控裝置內(nèi)部的存儲器，加工時再從內(nèi)部存儲器中逐段逐段調(diào)出進行加工。3、數(shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心。數(shù)控裝置從內(nèi)部存儲器中取出或接受輸入裝置送來的一段或幾段數(shù)控加工程序，經(jīng)過數(shù)控裝置的邏輯電路或系統(tǒng)軟件進行編譯、運算和邏輯處理后，輸出各種控制信息和指令，控制機床各部分的工作，使其進行規(guī)定的有序運動和動作。零件的輪廓圖形往往由直線、圓弧或其他非圓弧曲線組成，刀具在加工過程中必須按零件形狀和尺寸的要求進行運動，即按圖形軌跡移動。但輸入的零件加工程序只能是各線段軌跡的起點和終點坐標值等數(shù)據(jù)，不能滿足要求，因此要進行軌跡插補，也就是在線段的起點和終點坐標值之間進行“數(shù)據(jù)點的密化”，求出一系列中間點的坐標值，并向相應(yīng)坐標輸出脈沖信號，控制各坐標軸（即進給運動的各執(zhí)行元件）的進給速度、進給方向和進給位移量等。4、輔助控制裝置輔助控制裝置的主要作用是接收數(shù)控裝置輸出的開關(guān)量指令信號，經(jīng)過編譯、邏輯判別和運動，再經(jīng)功率放大后驅(qū)動相應(yīng)的電器，帶動機床的機械、液壓、氣動等輔助裝置完成指令規(guī)定的開關(guān)量動作。這些控制包括主軸運動部件的變速、換向和啟停指令，刀具的選擇和交換指令，冷卻、潤滑裝置的啟動停止，工件和機床部件的松開、夾緊，分度工作臺轉(zhuǎn)位分度等開關(guān)輔助動作5、驅(qū)動裝置和位置檢測裝置驅(qū)動裝置接受來自數(shù)控裝置的指令信息，經(jīng)功率放大后，嚴格按照指令信息的要求驅(qū)動機床移動部件，以加工出符合圖樣要求的零件。因此，它的伺服精度和動態(tài)響應(yīng)性能是影響數(shù)控機床加工精度、表面質(zhì)量和生產(chǎn)率的重要因素之一。驅(qū)動裝置包括控制器（含功率放大器）和執(zhí)行機構(gòu)兩大部分。目前大都采用直流或交流伺服電動機作為執(zhí)行機構(gòu)。位置檢測裝置將數(shù)控機床各坐標軸的實際位移量檢測出來，經(jīng)反饋系統(tǒng)輸入到機床的數(shù)控裝置之后，數(shù)控裝置將反饋回來的實際位移量值與設(shè)定值進行比較，控制驅(qū)動裝置按照指令設(shè)定值運動。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機床開關(guān)等特點，現(xiàn)已廣泛用作數(shù)控機床的輔助控制裝置。6.機床的機械部件數(shù)控機床的機床本體與傳統(tǒng)機床相似，由主軸傳動裝置、進給傳動裝置、床身、工作臺以及輔助運動裝