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CA6150普通車床的數(shù)控技術(shù)改造

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更新時(shí)間：2014-08-29
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CA6150普通車床的數(shù)控技術(shù)改造
目錄
第一章緒論 - 3 -
數(shù)控技術(shù)和裝備發(fā)展趨勢(shì) - 3 -
第二章數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) - 8 -
一總體方案設(shè)計(jì)內(nèi)容 - 8 -
二總體方案確定 - 8 -
第三章進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 - 10 -
一選擇脈沖當(dāng)量 - 10 -
二計(jì)算切削力 - 10 -
三滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型 - 11 -
四齒輪進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比計(jì)算 - 20 -
五步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型 - 21 -
第四章微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) - 26 -
一微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)綱要 - 26 -
[一] 硬件電路設(shè)計(jì) - 26 -
[二] 軟件電路設(shè)計(jì) - 27 -
二 8031單片機(jī)及其擴(kuò)展 - 27 -
[一] 8031單片機(jī)的簡(jiǎn)介 - 27 -
[二] 8031單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展 - 28 -
[三] 存儲(chǔ)器擴(kuò)展 - 30 -
[四] I/O口的擴(kuò)展 - 31 -
三步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 - 32 -
[一] 脈沖分配器（環(huán)行分配器） - 32 -
[二] 光電隔離電路 - 33 -
[三] 功率放大器 - 33 -
[四] 其他輔助電路 - 34 -
四數(shù)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) - 35 -
[一] 軟件脈沖分配器 - 35 -
[二] 逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)程序 - 37 -
[三] 步進(jìn)電機(jī)升降速軟件設(shè)計(jì) - 38 -
第五章數(shù)控機(jī)床零件加工程序 - 40 -
第六章總結(jié)與展望 - 41 -

一總體方案設(shè)計(jì)內(nèi)容
接到一個(gè)數(shù)控裝置的設(shè)計(jì)任務(wù)以后，必須首先擬定總體方案，繪制系統(tǒng)總體框圖，才能決定各種設(shè)計(jì)參數(shù)和結(jié)構(gòu)，然后再分別對(duì)機(jī)械部分和電氣部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。
機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)總體方案的擬定包括以下內(nèi)容：系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定、伺服系統(tǒng)的選擇、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)方式的確定，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的選擇等內(nèi)容。
一般應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求提出數(shù)個(gè)總體方案，進(jìn)行綜合分析、比較和論證，最后確定一個(gè)可行的總體方案。
一、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定
數(shù)控系統(tǒng)按運(yùn)動(dòng)方式可分為點(diǎn)位控制系統(tǒng)、點(diǎn)位直線控制系統(tǒng)和連續(xù)控制系統(tǒng)。
二、控制方式的選擇
系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。
經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床普遍采用開環(huán)伺服系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)中，沒有檢測(cè)反饋裝置，數(shù)控裝置發(fā)出的信號(hào)的流程是單向的，也正是由于信號(hào)的單向流程，它對(duì)機(jī)床移動(dòng)部件的實(shí)際位置不做檢測(cè)，所以機(jī)床加工精度要求不太高，其精度主要取決于伺服系統(tǒng)的性能。開環(huán)伺服系統(tǒng)主要由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。這類機(jī)床工作比較穩(wěn)定，反應(yīng)迅速，調(diào)試和維修都比較簡(jiǎn)單。
二總體方案確定
（1）、系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式伺服系統(tǒng)的選擇
由于改造后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床應(yīng)具備定位，直線插補(bǔ)，順、逆圓弧插補(bǔ)，暫停，循環(huán)加工，公英制螺紋加工等功能，故應(yīng)選擇連續(xù)控制系統(tǒng)。考慮達(dá)到屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工精度要求不高，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低成本，采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。
（2）、數(shù)控系統(tǒng)
根據(jù)機(jī)床要求，采用8位微機(jī)。由于MCS-51系列單片機(jī)具有集成度高，可靠性好，功能強(qiáng)，速度快，抗干擾性強(qiáng)，具有很高的性能價(jià)格比等特點(diǎn)，決定采用MCS-51系列的8031單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。
控制系統(tǒng)由微機(jī)部分、鍵盤及顯示器、I/O接口及光電隔離電路、步進(jìn)電機(jī)功率放大電路等組成，系統(tǒng)的加工程序和控制命令通過(guò)鍵盤操作實(shí)現(xiàn)，顯示器采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)及機(jī)床狀態(tài)等信息。

（3）、機(jī)械傳動(dòng)方式
為實(shí)現(xiàn)機(jī)床所要求的分辨率，采用步進(jìn)電機(jī)經(jīng)齒輪減速再傳動(dòng)絲桿，為保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，盡量減少摩擦力，選用滾珠絲桿螺母副。同時(shí)，為提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，采用預(yù)加負(fù)荷的結(jié)構(gòu)。齒輪傳動(dòng)也要采用消除齒輪間隙的結(jié)構(gòu)。

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