普通机床的数控改造

前言

数控机床经济型改造,实质是机械工程技术与微电子技术的结合。经改造后的机床加工的精度、效率、速度都有了很明显的提高，适合我国现在经济水平的发展要求。

本次毕业设计主要是对机床机械部分进行改造,以步进电机驱动横向进给运动、纵向进给运动以及刀架的快速换刀,使传动系统变得十分简单，传动链大大缩短,传动件数减少,从而提高机床的精度。

设计中，我们对有关数控机床及数控改造的相关书籍、刊物进行大量阅读,收集了很多资料,了解了数控机床的基本概念，数控机床的发展概况，数控机床的组成及其工作原理，扩大了我们的知识面。

随着科学技术的发展,现代机械制造要求产品的形状和结构不断改进，对零件的加工质量的要求也越来越高。随着社会对产品多样化要求的增强，产品品种增多,产品更新换代加速。数控机床代替普通机床被广泛应用是一个必然的趋势。同时，数控机床将向着更高的速度、精度、可靠性及完善性的功能发展。

普通车床数控改造

——用微机数控技术改造最大加工直径为400mm普通车床的进给系统

摘要：了解数控机床的概念，所谓数控是按照含有机床(刀具)运动信息程序所指定的顺序自动执行操作的过程。而计算机数控机床就是数控机床在计算机监控下进行工作。它的优点很多,如可以在同一机床上一次装夹可完成多个操作，生产率显著提高等优点，但它的价格昂贵。由于我国现在使用的机床大多数为普通车床，自动化程度低,要更新现有机床需要很多资金。为了解决这个问题,也为了适应多品种中、小批量零件加工我们选择机床经济型数控改造。总体设计方案：在普通车床上采用适合现场实时控制的80C51单片机为控制器，以运行特性好、可靠性高的步进电机为驱动执行元件进行数控改造。

关键词：数控、车床、改造、80C51单片机；步进电机；

目录

第一章绪论

1.1 毕业设计目的 (5)

1.2 毕业设计内容 (5)

1.2.1 微机数控系统总设计方案拟定 (5)

1.2.2 进给伺服系统机械部分设计计算 (5)

1.2.3 微机控制系统的设计 (5)

1.2.4 数控加工程序的编制 (5)

1.2.5 直线的逐点比较法插补软件程序流程框图的绘制 (6)

第二章微型数控系统总体设计方案的拟定

2.1 毕业论文的要求和内容 (6)

2.1.1 课题名称 (6)

2.1.2 设计任务与要求 (6)

2.2 总体方案的确定 (6)

2.2.1 系统的运动方试与伺服系统的选择 (6)

2.2.2 计算机系统 (7)

第三章机床进给系统机械部分设计计算

3.1 系统脉冲当量及切削力的确定 (8)

3.2 切削力的计算 (8)

3.2.1 纵车外圆 (8)

3.2.2 横切端面 (8)

3.3 滚珠丝杠螺母副的设计、计算、和选型 (9)

3.3.1 纵向进给丝杠 (10)

3.3.2 横向进给丝杠 (11)

3.3.3 纵向和横向滚珠给丝杠副几何参数 (14)

3.3.4 进给伺服系统传动计算 (15)

3.3.5 步进电机的计算和选用 (15)

第四章微机数控系统的设计

4.1 微机数控系统设计的内容 (22)

4.1.1 硬件电路设计内容 (22)

4.1.2 机床数控系统软件设计 (22)

4.2 80C51单片机及其扩展 (23)

4.2.1 80C51单片机的简介 (23)

4.2.2 单片机的系统扩展概述 (24)

4.2.3 存储器扩展 (25)

4.2.4 I/O口的扩展 (26)

4.2.5 步进电机驱动电路 (26)

4.2.6 液晶显示控制器 (27)

4.2.7 控制面板 (30)

第五章数控机床的零件加工程序

5.1数控机床加工基本要求 (31)

5.2加工步骤 (31)

5.3加工程序 (32)

第六章心得与体会

参考文献 (35)

附表，混合式步进电动机相关资料 (36)

第一章：绪论

§1 毕业设计的目的：

毕业设计是培养我们理论联系实际，解决生产实际问题能力的重要步骤，它系统的检验了我们是否是合格的毕业生。它通过对机床数控系统设计总体方案的拟定，进给伺服系统机械部分结构设计、计算控制系统硬件电路的设计以及数控机床加工程序的编制，使我们综合运用所学的机械、电子和微机的知识,进行一次机电结合的全面训练，从而培养了我们具有加工编程能力，初步设计计算的能力以及分析和处理生产中所遇到的机电方面技术问题的能力。

§2 毕业设计的内容：

1、微机数控系统总体设计方案的拟定：

（1）系统运动方式的确定

（2）伺服系统的选择。

（3）执行机构传动方式的确定。

（4）计算机的选择。

2、进给伺服系统机械部分设计计算：

（1）进给伺服系统机械部分设计方案的确定。

（2）确定脉冲当量。

（3）滚珠丝杠螺母副的选型。

（4）滚动导轨的选型。

（5）进给伺服系统传动计算。

（6）步进电机的计算和选用。

（7）设计绘制进给伺服系统一个坐标轴的机械装配图。

（8）设计绘制进给伺服系统的一张或两张零件图。

3、微机控制系统的设计：

（1）控制系统方案的确定及框图绘制。

（2）MCS-51系列单片机及扩展芯片的选用。

（3）I/O接口电路及译码电路的设计。

（4）设计绘制一台数控机床微机控制系统电路原理图。

4、数控加工程序的编制：

（1）零件工艺分析及确定工艺路线。

（2）选择数控机床设备。

（3）确定对刀点。

（4）选择刀具。

（5）确定切削用量。

（6）编制加工程序。