机械专业本科毕业论文--普通立式铣床的数控改造--2012.5.18.doc
- 文档编号:1263418
- 上传时间:2022-10-19
- 格式:DOC
- 页数:48
- 大小:1.08MB
机械专业本科毕业论文--普通立式铣床的数控改造--2012.5.18.doc
《机械专业本科毕业论文--普通立式铣床的数控改造--2012.5.18.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械专业本科毕业论文--普通立式铣床的数控改造--2012.5.18.doc(48页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
(2008届)
本科生毕业设计说明书
普通立式铣床的经济型
数控改造设计
系 部:
机电学院
专业:
机械设计制造及其自动化
学生姓名:
班级:
学号
指导教师姓名:
职称
最终评定成绩
2008年5月
摘要
本次设计主要是普通立式铣床的经济型数控改造设计,在本设计中,采用AT89C51、2764、6264、8155等芯片扩展成简单的开环单片机控制系统,通过铣削参数的计算确定步进电机。
软件采用模块式,主要包括主程序模块、键盘显示模块、串行通信模块、凸轮程序处理模块、报警中断模块等。
有键盘输入用户加工程序,存入外部程序存储器(2764),根据加工程序内容控制步进电机驱动工作台的径向(X向)和周向(Y向)联动,从而加工出相应的凸轮轮廓。
同时,设计中也考虑到系统的精确性和稳定性,采用双片齿轮错齿法调整滚珠丝杠的轴向间隙,选用光电隔离电路去除强电干扰,选择大功率场效应晶体管斩波驱动电路实现脉冲的放大。
本设计造价低、适应能力强、应用范围广。
采用本机床加工可大幅度降低工人劳动强度,有效提高加工生产率和提高工件精度。
关键词:
数控技术,数控改造,单片机,,机床改造,凸轮加工
ABSTRACT
ThedesignisGeneraleconomicverticalmillingmachinedesignofNC,inthisdesign,useofAT89C51,2764,6264,8155,andotherchipexpansionintosimpleopen-loopcontrolsystemmicrocontroller,throughthemillingparametersCalculationdeterminesteppermotor.Useofmodularsoftware,includingthemainprogrammodules,keyboardmodules,serialcommunicationmodule,Camprocessofthemodule,thepoliceinterruptedmodule.Akeyboardinputusersprocessingprocedures,intotheexternalprogrammemory(2764),inaccordancewithproceduresforprocessingthecontentcontrolofthesteppermotor-driventableradial(Xto)andtheZhou(Yto)linkedtoprocessingthecorrespondingcamContour.Atthesametime,alsotakingintoaccountthedesignofthesystemaccuracyandstabilityofadual-geartoothwrongballscrewadjustmentoftheaxialgap,thechoiceofoptoelectroniccircuitstoremovesegregation-interference,selecthigh-powerfield-effecttransistorchopperDrivercircuitpulseamplification.
Thedesignoflowcost,strongadaptabilityandwideapplication.Usingthismachinetoolworkerscanbesignificantlyreducedlaborintensity,effectivelyenhancetheproductivityandimproveprocessingaccuracyoftheworkpiece.
Keywords:
NC,NCtransformation,SCM,machinetransformation,processingCam
目录
第1章绪论 1
1.1课题背景 2
1.2现实意义 2
1.3设计任务 2
1.4总体设计方案分析 2
1.5总体设计方案确定 2
1.5.1伺服系统 2
1.5.2控制信号 2
1.5.3辅助功能 2
第2章步进电机的确定 1
2.1步进电机的选用 2
2.1.1铣削用量 2
2.1.2切削层参数 2
2.1.3铣削力和功率 2
2.1.4计算 2
第3章消隙方法与预紧 2
3.1消隙方法 2
3.1.1偏心轴套调整法 2
3.1.2锥度齿轮调整法 2
3.1.3双片齿轮错齿调整法 2
3.2预紧 2
第4章步进电机接口电路及驱动 1
第5章数控系统设计 1
5.1确定机床控制系统方案 2
5.2主要芯片配置 2
5.2.1主要芯片选择 2
5.2.2主要管脚功能 2
5.2.3EPROM的选用 2
5.2.4RAM的选用 2
5.2.58031存储器及I/O的扩展 2
5.2.68155工作方式查询 2
5.2.7状态查询 2
5.2.88155定时功能 2
5.2.9芯片地址分配 2
5.3键盘设计 2
5.3.1键盘定义及功能 2
5.3.2键盘程序设计 2
5.4显示器设计 2
5.4.1LED的显示原理 2
5.4.2LED显示器与8155的连接 2
5.4.3显示缓冲区 2
5.5光电隔离电路 2
5.6越界报警电路 2
5.6.1主要电子器件 2
5.7总体程序控制 2
5.7.1数据处理程序 2
5.7.2串行通信的软件设计 2
5.7.3加工程序的设计 2
5.7.4流程图 2
5.7.5总程序 2
结论 1
参考文献 1
致谢 1
第1章绪论
1.1课题背景
在美国、日本和德国等发达国家,它们的机床改造作为新的经济增长行业,生意盎然,正处在黄金时代。
由于机床以及技术的不断进步,机床改造是个"永恒"的课题。
我国的机床改造业,也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。
在美国、日本、德国,用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场,已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。
在美国,机床改造业称为机床再生(Remanufacturing)业。
从事再生业的著名公司有:
Bertsche工程公司、ayton机床公司、Devlieg.Bullavd(得宝)服务集团、US设备公司等。
在日本,机床改造业称为机床改装(Retrofitting)业。
从事改装业的著名公司有:
大隈工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。
我国目前机床总量380余万台,而其中数控机床总数只有11.34万台,即我国机床数控化率不到3%。
近10年来,我国数控机床年产量约为0.6~0.8万台,年产值约为18亿元。
机床的年产量数控化率为6%。
我国机床役龄10年以上的占60%以上;10年以下的机床中,自动/半自动机床不到20%,FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数(美国和日本自动和半自动机床占60%以上)。
可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床,而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。
用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长,从而在国际、国内市场上缺乏竞争力,直接影响一个企业的产品、市场、效益,影响企业的生存和发展。
所以必须大力提高机床的数控化率。
1.2现实意义
机床改造可以减少投资额、交货期短,同购置新机床相比,一般可以节省60%~80%的费用,改造费用低。
机械性能稳定可靠,改造后的机床性能高、质量好,可以作为新设备继续使用多年。
熟悉了解设备、便于操作维修,改造可以精确地计算出机床的加工能力;另外,由于多年使用,操作者对机床的特性早已了解,在操作使用和维修方面培训时间短,见效快。
可充分利用现有的条件,可以充分利用现有地基,不必像购入新设备时那样需重新构筑地基。
可以采用最新的控制技术,可根据技术革新的发展速度,及时地提高生产设备的自动化水平和效率,提高设备质量和档次,将旧机床改成当今水平的机床。
1.3设计任务
本次设计要求把普通立式铣床改造成加工凸轮的数控铣床,包括在机械本体上加装数控工作台和数控系统的设计。
数控工作台包括径向和回转方向的联动。
本设计主要针对数控系统的硬件和软件部分进行设计。
在硬件部分的设计中,从经济性考虑,整个系统采用单片机进行控制,工作台两个方向的驱动分别采用两台步进电机实现。
软件部分包括凸轮数据处理程序、加工程序等控制程序。
本设计具体为将一台X502型普通立式铣床改造成加工凸轮的数控铣床,改造目的主要是利用数控方法加工凸轮。
要求原铣床的改动尽可能少,希望保留原来操作机构,以便数控部分发生故障时仍能手工半主动操作。
X502型立式铣床其主电动机1转速为1450r/min,功率为2.2kW,通过带传动经变速传动齿轮链将运动传给主轴X。
主轴有8级不同的转速,即47.5r/min、67r/min、95r/min、132r/min、190r/min、265r/min、375r/min、530r/min。
主轴上传动功率为1.45kW。
该主轴不能进行升降运动。
工作台的升降只能通过轴7手动操作,纵向的机动时通过万向接头2将运动传给VIII轴实现。
而横向和纵向那个手动操作时手柄5和手轮4进行的。
1.4总体设计方案分析
本课题的主要任务是通过对普通立式铣床改造,实现凸轮的数控加工。
在数控系统中对任意直线、圆弧或其他复杂曲线轮廓的加工都是通过插补实现的,一般的插补如直线插补和圆弧插补都是基于直角坐标系,在凸轮的铣削加工中,由于凸轮零件的型面的特殊性,如图1.1,一般插补算法很难实现加工。
因此这里采用了基于极坐标的脉冲计数法,也称极坐标插补法。
通过对工件回转方向和径向进给方向的联动实现凸轮型面的加工。
图1.1凸轮示意图
由于原有机床的主运动机构仍然能够满足铣削加工的要求,在改造中可以不予改变。
为了实现工作台的两轴联动,必须进行数控工作台的设计。
数控工作台的设计工作包括机械本体的设计和控制部分的设计。
在机械部分,回转运动方向步进电机经过齿轮降速,通过涡轮蜗杆传动驱动转台的转动;径向方向步进电机通过滚珠丝杠传动拖动工作台沿径向导轨做径向进给运动。
在控制部分,主要是对控制信
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械 专业本科 毕业论文 普通 立式 铣床 数控 改造 2012.5 18