车削中心主传动及进给传动结构及控制系统设计（毕业论文）.doc

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1、 上海电机学院 毕业设计说明书(论文) 车削中心主传动及进给传动系统设计 作 者: 学 号： 学院(系): 专 业: 指导者： 评阅者： 年 月 80 毕业设计说明书（论文）中文摘要 随着当今工业设备对精密程度的要求越来越高，加工设备的机械加工设备的加工的精密程度也要求越来越高。而在中国的机械加工设备的车床中普通车床占了很大比例。这已经越来越制约着当今

2、工业的发展。而数控机床由于价格昂贵，且需要较高技术的加工工人。所以对机床进行自动化很是必要。本篇论文是在对普通卧式车床的基础上对其进行自动化。 在搜索、查阅研究大量有关资料的基础上，对机床自动化技术进行了深入的研究和分析，并描述了机床控制系统的设计。整个过程主要对车床纵、X向(横向)进给系统进行，选用自动转位刀架，由脉冲发生器来加工所需要的螺纹。整个控制系统以SPCE061A型号的单片机为中心，通过编程对机床的驱动设备进行控制以达到所需要的加工程度。 关键词： 机床 自动化机床 控制系统 毕业设计说明书（论文）外文摘要 Title Gen

3、eral CNC transformation Abstract With the development of industry equipment, the precision required of industry equipment is more and more high. The more and more precision of equipment which machined the industry

4、 equipment is required. But in China the common lathe have a very great comparison in the machined equipment, this already restrict the development of industrial nowadays. But the CN lathe is more expensive, and needed workers with higher technically. So it is a necessity very much to modify the com

5、mon lathe to lathes automatic. This paper is in the foundation of the commonness horizontal lather and modified it to Lathes automatic. The author has performed the further research and for the lathes automatic modification on the basis of the constant consultation of abundant relative documents,

6、which focuses on describing the design of control of the machine. The main to modify the lathe is to modify the portrait, horizontal enter to the system in the Whole modification process and choose the automatic knife rest and be processed the thread need by pulser. The whole control system with the

7、 CPU of SPCE061A is to control the machine for center, through a plait distance drive tool machine an equipments to carry on control to attain need of process degree. Keywords Machinery Tool Reform Lathes automatic Servo system 目 录 目 录 2 第1章 绪论 5 1.1 数控技术的应用与发展 5 1.1.1数控机床与发展趋势

8、 5 1.1.2数控技术 6 1.1.3数控技术发展趋势 9 1.1.4数控技术在机械工业中的进展 11 1.2数控的必要性 11 1.2.1机床与生产线数控化的市场 11 1.2.2机床数控化的必要性 12 1.3数控化的内容及优缺点 13 1.4对我国数控技术和产业化发展的战略见解 15 1.4.1形势考虑 15 1.5.2发展策略 15 1.5本文的选题及主要研究内容 16 1.5.1本文的选题 16 1.5.2主要研究内容 16 第2章 车床数控设计步骤 17 2.1 车床的数控概述 17 2.1.1数控机床工作原理及组成 17 2.1.2设计内容及任

9、务 18 2.1.3 数控部分的设计 18 2.1.4机械部分的设计 19 2.2 可行性论证 19 第3章 数控方案确定 20 3.1系统的运动方式与伺服系统的选择 20 3.2 计算机系统 20 3.3 机械传动方式 21 3.4 运动方式的确定 21 3.5 系统的选择 21 3.6 机构传动方式的确定 21 3.7 微机的选择 21 3.8 总体方案框图 21 第4章 机械部分设计与计算(含电机计算与选择) 22 4.1 X向(横向)进给伺服系统机械部分计算与校核实例 22 4.1.1 计算切削力 22 4.1.2 滚珠丝杆螺母副的设计、计算与选型 23

10、 4.1.3 齿轮传动比计算 26 4.1.4 X向(横向)直流伺服电机的计算，校核和选型 27 5.2Z向(纵向)进给伺服系机械部分计算与校核 33 5.2.1 计算切削力 33 5.2.2 丝杆螺母副的计算和造型 33 5.2.3 齿轮传动比计算 37 5.2.4 直流伺服电机的计算和选型 38 第5章 主传动系统设计计算 42 5.1车床主参数和基本参数 42 5.2拟定参数的步骤和方法 42 5.2.1 极限切削速度Vmax、Vmin 42 5.2.2 主轴的极限转速 43 5.2.3 主电机功率——动力参数的确定 43 5.2.4确定结构式 44 5.2

11、.5确定结构网 44 5.2.6绘制转速图和传动系统图 45 5.3 确定各变速组此论传动副齿数 46 5.4 带传动设计 47 5.5 计算转速的计算 48 5.6 齿轮模数计算及验算 49 5.7 传动轴最小轴径的初定 53 第6章 数控系统的选择 54 6.1数控系统基本硬件组成 54 6.2 单片机控制系统的设计 56 6.3 总体程序控制 59 6.3.1流程图 59 6.3.2主程序 59 6.4 键盘设计 61 6.4.1键盘定义及功能 61 6.4.2 键盘程序设计 61 6.5 显示器设计 66 6.5.1显示器显示方式的选用 66 6.5

12、.2显示器接口 67 6.5.3 8155扩展I/O端口的初始化 67 6.6 车床数控系统软件的设计 68 6.6.1 直线插补程序设计 68 6.6.2 圆弧插补程序的设计 71 6.7 光电隔离电路 76 总结与展望 78 参考文献 79 致 谢 80 第1章 绪论 1.1 数控技术的应用与发展 1.1.1数控机床与发展趋势 （1）数控机床：1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会

13、中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。 6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。 ①数控（NC）阶段（1952～1970年） 早期计算机的运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路"搭"成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控（HARD-WIRED NC），简称为数控（NC）。随着元器件的发展，这个阶段历经了三代，即1952年的第

14、一代--电子管；1959年的第二代--晶体管；1965年的第三代--小规模集成电路。 ②计算机数控（CNC）阶段（1970年～现在） 到1970年，通用小型计算机业已出现并成批生产。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（CNC）阶段（把计算机前面应有的"通用"两个字省略了）。到1971年，美国INTEL公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件--运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器（MICROPROCESSOR），又可称为中央处理单元（简称CPU）。 到1974年微处理器被应用于数控系统。这是因为小型计

15、算机功能太强，控制一台机床能力有富裕（故当时曾用于控制多台机床，称之为群控），不如采用微处理器经济合理。而且当时的小型机可靠性也不理想。早期的微处理器速度和功能虽还不够高，但可以通过多处理器结构来解决。由于微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为计算机数控。 到了1990年，PC机（个人计算机，国内习惯称微机）的性能已发展到很高的阶段，可以满足作为数控系统核心部件的要求。数控系统从此进入了基于PC的阶段。 总之，计算机数控阶段也经历了三代。即1970年的第四代--小型计算机；1974年的第五代--微处理器和1990年的第六代--基于PC（国外称为PC-BASED）。 还要指出的是，虽

16、然国外早已改称为计算机数控（即CNC）了，而我国仍习惯称数控（NC）。所以我们日常讲的"数控"，实质上已是指"计算机数控"了。 1.1.2数控技术 随着计算机、微电子、信息、自动控制、精密检测及机械制造技术的高速发展，机床数控技术有了长足的进步。近几年一些相关技术的发展，如刀具及新材料的发展，主轴伺服和进给伺服、超高速切削等技术的发展，以及对机械产品质量的要求越来越高等，加速了数控机床的发展。目前数控机床正朝着高速度、高精度、高工序集中度、高复合化和高可靠性等方向发展。世界数控技术及其装备发展趋势主要体现在以下几个方面。 ① 高速高效高精度 高生产率。由于数控装置及伺服系统功能的改进，主轴转速和进给速度大大提高，减少了切削时间和非切削时间。加工中心的进给速度已达到80m/min～120m/min，进给加速度达9.8m/s2～19.6m/s2，换刀时间小于1s。高加工精度。以前汽车零件精度的数量级通常为10 μm，对精密零件要求为1 μm，随着精密产品的出现，对精度要求提高到0.1 μm，有些零件甚至已达到0.01 μm，高精密零件要求提高机床加工精度，包括采用温度补偿等。微机电加工，其加工零件尺寸大小一般在1mm 以