C618型卧式车床经济型数控纵向改造目录
文章内容
目 录
前言 ························· 2
毕业设计任务书
1 要求 ························· 3
2 设计参数 ························· 3
3 工作量 ························· 4
4 设计依据 ························· 4
第一章 设计方案
1 系统运动方式的确定 ························· 5
2 伺服系统的选择 ························· 5
3 执行机构传动方式的确定 ························· 5
4 计算机的选择 ························· 5
第二章 经济型数控机床进给伺服系统机械部分计算与校核实例
1 切削力的计算 ························· 6
2 滚珠丝杆螺母副的计算和选型 ························· 6
3 齿轮传动比的计算 ························· 6
4 步进进电机的计算和选型 ······················· 11
第三章 进给伺服系统机械部分结构设计
························ 18
第四章 经济型数控车床机械部分结构设计
························ 20
第五章 机床的加工程序编
························ 23
设计体会 ························ 25
参考文献 ························ 26前 言
经济型数控是我国80年代科技发展的产物。这种数控系统由于功能适宜，价格便宜，用它来改造车床，投资少、见效快，成为我国"七五"、"八五"重点推广的新技术之一。
十几年来，随着科学技术的发展，经济型数控技术也在不断进步，数控系统产品不断改进完善，并且有了阶段性的突破，使新的经济型数控系统功能更强，可靠性更稳定，功率增大，结构简单，维修方便。由于这项技术的发展增强了经济型数控的活力，根据我国国情，该技术在今后一段时间内还将是我国机械行业老设备改造的很好途径。对于原有老的经济型数控车床，特别是80年代末期改造的设备，由于种种原因闲置的很多，浪费很大；在用的设备使用至今也十几年了，同样面临进一步改造的问题通过改造可以提高原有装备的技术水平，大大提高生产效率，创造更大的经济效益。
毕业设计是学生在校学习阶段的最后一个教学环节，也是学生完成工程师基本训练的重要环节。其目的培养学生综合运用所学专业和基础理论知识，独立解决本专业一般工程技术问题能力，树立正确的设计思想和工作作风。毕业设计说明书不只反映了设计的思想内容，方法和步骤，而且还反映了学生的文理修养和作风
本书在编写过程中，得到了指导老师刘吉兆教授和各位老师及同学的大力支持和热心帮助，在此表示谢意。
本设计在编写过程中，由于本人水平有限，说明书中有一些错误和欠妥之处, 欢迎各位老师及同学提出意见和建议。
。
设计课题
1．要求：
将C618车床改造成用MCS-51系列单片机控制的经济型数控车床。要求该车床有自动回转刀架，具有切削螺纹的功能。在纵向和横向具有直线和圆弧插补功能。系统分辨率纵向：0.01mm. 横向：0.005mm
2、设计参数：
最大加工直径：
在床面上：360mm
在床鞍上：200mm
最大加工长度：750mm
快进速度：
纵向：2.0m/min
横向：1.0m/min
最大进给速度：
纵向：0.5m/min
横向：0.25m/min
代码制：ISO
脉冲分配方式：逐点比较法
输入方式：增量值.
绝对值通用。控制坐标数：2
最小指令值：
纵向： 0.01mm/step
横向： 0.005mm/step
刀具补偿量：0~99.99mm
进给传动链间隙补偿量：
纵向： 0.15mm
横向： 0.075mm
自动升降速性能： 有
3、工作量：
（1）、机床改造总图；
（2）、进给伺服系统一个坐标轴（纵向或横向）的机械装配图：
（3）、单片机控制系统电路原理图；
（4）、设计计算说明书。
〈1〉、控制系统总体方案的分析论证的及控制标准图
〈2〉、机械部分设计计算及结构设计说明
〈3〉、硬件电路部分设计说明
〈4〉、加工程序控制及说明
4、设计依据
（1）系统的运动方式与伺服系统的选择
由于改造后的经济型数控车床应具有定位、直线插补、顺圆和逆圆插补、暂停、循环加工公英制螺纹加工等功能，故应选择连续控制系统。考虑到属于经济型数控机床加工精度要求不高，为了简化结构、降低成本，采用步进电机开环控制系统。
（2）计算机系统
根据机床要求，采用8位微机。由于MCS-51系列单片机具有集成度高，可靠性好、功能强、速度快、抗干扰能力强、性能价格比高等特点，决定采用MCS-51系列的8031单片机扩展系统。
控制系统由微机部分、键盘及显示器、I/O接口及光隔离电路、步进电大电路等组成。系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现，显示器采用数码管显示加工数据及机床状态等信息。机功率放
（3）机械传动方式
为实现机床所要求的分辨率，采用步进电机经齿轮减速再传动丝杆。为了保证一定的传动精度跟平稳性，尽量减少摩擦力。选用滚珠丝杆螺母副。同时，为了提高传动刚度和消除间隙，采用有预加负荷的结构。齿轮传动也要采用消除齿侧间隙的结构。
第一章．设计方案
1．系统运动方式的确定
数按系统运动方式可分为点位控制系统、点位/直线系统和连续控制系统。
2．伺服系统的选择
伺服系统可分为开环控制系统、半闭环控制和闭环控制系统。
开环控制系统中，没有反馈电路，不带检测装置，指令信号是单方向送的。指令发出后，不再反馈回来，故称开环控制。开环系统主要由步进电机驱动。
闭环控制系统具有装在机床移动部件上的检测反馈元件，用来检测实际位移量，能补偿系统的误差，因而伺服控制精度高。闭环系统多采用直流伺服电机或位流伺服电机驱动。
半闭环控制系统与闭环系统不同，不直接检测工作台的位移量，而是用检测元件出驱动轴的转角，再间接推算出工作台实际的位移量，也有反馈回路，其性能介于开环系统和闭环系统之间。
3．执行机构传动方式的确定
为确保数控系统的传动精度和工作平稳性，在设计机械传动装置时，通常提出低摩、低惯量、高刚度、无间隙、高谐振以及有适宜尼比的要求。在设计中应考虑以下几点：
（1）尽量采用低磨擦的传动和导向元件。如采用滚珠丝杠螺母传动副、滚动导轨、贴塑导轨等。
（2）尽量肖除传动间隙。例如采用隙齿轮等。
（3）提高系统刚度。缩短传动链可以提高系统的传动刚度，减小传动链误差。可采用预紧的方法提高系统刚度。例如采用预加负载导轨和滚珠丝杠副等。
4．计算机的选择
微机数控系统由CPU、存储器扩展电路、I/O接口电路、伺服电机驱动电路、检测电路等几部分组成。
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毕业设计说明书
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湖南建材高等专科学校毕业设计
前言 ························· 2
毕业设计任务书
1 要求 ························· 3
2 设计参数 ························· 3
3 工作量 ························· 4
4 设计依据 ························· 4
第一章 设计方案
1 系统运动方式的确定 ························· 5
2 伺服系统的选择 ························· 5
3 执行机构传动方式的确定 ························· 5
4 计算机的选择 ························· 5
第二章 经济型数控机床进给伺服系统机械部分计算与校核实例
1 切削力的计算 ························· 6
2 滚珠丝杆螺母副的计算和选型 ························· 6
3 齿轮传动比的计算 ························· 6
4 步进进电机的计算和选型 ······················· 11
第三章 进给伺服系统机械部分结构设计
························ 18
第四章 经济型数控车床机械部分结构设计
························ 20
第五章 机床的加工程序编
························ 23
设计体会 ························ 25
参考文献 ························ 26前 言
经济型数控是我国80年代科技发展的产物。这种数控系统由于功能适宜，价格便宜，用它来改造车床，投资少、见效快，成为我国"七五"、"八五"重点推广的新技术之一。
十几年来，随着科学技术的发展，经济型数控技术也在不断进步，数控系统产品不断改进完善，并且有了阶段性的突破，使新的经济型数控系统功能更强，可靠性更稳定，功率增大，结构简单，维修方便。由于这项技术的发展增强了经济型数控的活力，根据我国国情，该技术在今后一段时间内还将是我国机械行业老设备改造的很好途径。对于原有老的经济型数控车床，特别是80年代末期改造的设备，由于种种原因闲置的很多，浪费很大；在用的设备使用至今也十几年了，同样面临进一步改造的问题通过改造可以提高原有装备的技术水平，大大提高生产效率，创造更大的经济效益。
毕业设计是学生在校学习阶段的最后一个教学环节，也是学生完成工程师基本训练的重要环节。其目的培养学生综合运用所学专业和基础理论知识，独立解决本专业一般工程技术问题能力，树立正确的设计思想和工作作风。毕业设计说明书不只反映了设计的思想内容，方法和步骤，而且还反映了学生的文理修养和作风
本书在编写过程中，得到了指导老师刘吉兆教授和各位老师及同学的大力支持和热心帮助，在此表示谢意。
本设计在编写过程中，由于本人水平有限，说明书中有一些错误和欠妥之处, 欢迎各位老师及同学提出意见和建议。
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设计课题
1．要求：
将C618车床改造成用MCS-51系列单片机控制的经济型数控车床。要求该车床有自动回转刀架，具有切削螺纹的功能。在纵向和横向具有直线和圆弧插补功能。系统分辨率纵向：0.01mm. 横向：0.005mm
2、设计参数：
最大加工直径：
在床面上：360mm
在床鞍上：200mm
最大加工长度：750mm
快进速度：
纵向：2.0m/min
横向：1.0m/min
最大进给速度：
纵向：0.5m/min
横向：0.25m/min
代码制：ISO
脉冲分配方式：逐点比较法
输入方式：增量值.
绝对值通用。控制坐标数：2
最小指令值：
纵向： 0.01mm/step
横向： 0.005mm/step
刀具补偿量：0~99.99mm
进给传动链间隙补偿量：
纵向： 0.15mm
横向： 0.075mm
自动升降速性能： 有
3、工作量：
（1）、机床改造总图；
（2）、进给伺服系统一个坐标轴（纵向或横向）的机械装配图：
（3）、单片机控制系统电路原理图；
（4）、设计计算说明书。
〈1〉、控制系统总体方案的分析论证的及控制标准图
〈2〉、机械部分设计计算及结构设计说明
〈3〉、硬件电路部分设计说明
〈4〉、加工程序控制及说明
4、设计依据
（1）系统的运动方式与伺服系统的选择
由于改造后的经济型数控车床应具有定位、直线插补、顺圆和逆圆插补、暂停、循环加工公英制螺纹加工等功能，故应选择连续控制系统。考虑到属于经济型数控机床加工精度要求不高，为了简化结构、降低成本，采用步进电机开环控制系统。
（2）计算机系统
根据机床要求，采用8位微机。由于MCS-51系列单片机具有集成度高，可靠性好、功能强、速度快、抗干扰能力强、性能价格比高等特点，决定采用MCS-51系列的8031单片机扩展系统。
控制系统由微机部分、键盘及显示器、I/O接口及光隔离电路、步进电大电路等组成。系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现，显示器采用数码管显示加工数据及机床状态等信息。机功率放
（3）机械传动方式
为实现机床所要求的分辨率，采用步进电机经齿轮减速再传动丝杆。为了保证一定的传动精度跟平稳性，尽量减少摩擦力。选用滚珠丝杆螺母副。同时，为了提高传动刚度和消除间隙，采用有预加负荷的结构。齿轮传动也要采用消除齿侧间隙的结构。
第一章．设计方案
1．系统运动方式的确定
数按系统运动方式可分为点位控制系统、点位/直线系统和连续控制系统。
2．伺服系统的选择
伺服系统可分为开环控制系统、半闭环控制和闭环控制系统。
开环控制系统中，没有反馈电路，不带检测装置，指令信号是单方向送的。指令发出后，不再反馈回来，故称开环控制。开环系统主要由步进电机驱动。
闭环控制系统具有装在机床移动部件上的检测反馈元件，用来检测实际位移量，能补偿系统的误差，因而伺服控制精度高。闭环系统多采用直流伺服电机或位流伺服电机驱动。
半闭环控制系统与闭环系统不同，不直接检测工作台的位移量，而是用检测元件出驱动轴的转角，再间接推算出工作台实际的位移量，也有反馈回路，其性能介于开环系统和闭环系统之间。
3．执行机构传动方式的确定
为确保数控系统的传动精度和工作平稳性，在设计机械传动装置时，通常提出低摩、低惯量、高刚度、无间隙、高谐振以及有适宜尼比的要求。在设计中应考虑以下几点：
（1）尽量采用低磨擦的传动和导向元件。如采用滚珠丝杠螺母传动副、滚动导轨、贴塑导轨等。
（2）尽量肖除传动间隙。例如采用隙齿轮等。
（3）提高系统刚度。缩短传动链可以提高系统的传动刚度，减小传动链误差。可采用预紧的方法提高系统刚度。例如采用预加负载导轨和滚珠丝杠副等。
4．计算机的选择
微机数控系统由CPU、存储器扩展电路、I/O接口电路、伺服电机驱动电路、检测电路等几部分组成。
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毕业设计说明书
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湖南建材高等专科学校毕业设计