数控机床的改进

摘要 摘要 众所周知，对一个机械进行稍微的改进，都将影响其适用范围和加工精度， 而且有利于生 产率的提高。针对现有常规 C620普遍车床的缺点提出数控改装方 案和单片机系统设计，提高加 工精度和扩大机床使用范围，并提高生产率。 本论文说明了普通车床的数控化改造的设计过程，较详尽地介绍了 C620机 械改造部分的 设计及数控系统部分的设计。釆用以 8031为 CPU的控制系统对信 号进行处理，由 I/O接口输出 步进脉冲，经一级齿轮传动减速后，带动滚动丝 杠转动，从而实现纵向、横向的进给运动。 改造过程如下：（1）机械部分的改造，包括纵向进给方向的改造和横向进 给方向的改造。 主要包括对滚珠丝杠螺母副及反应式步进电机的计算选择及纵 向、横向机构装配图方案的制定。 （2）电气控制部分的设计， 主要包括MCS-51系列单片机及扩展芯片的选用和电气控制图的设计。 关键词：数控，单片机，步进电机，滚珠丝杠，数控改造 1 ABSTRACT ABSTRACT As we all known,to remedy the defects of oidinary lather C620、a design of data processing system and its single chip microcomputer system piogiam is put forward to raise the processing precision and extend the machine s usage, and to improve production rate。 This paper presents the process of designing numerical contiol re, and explicitly introduces the design of mechanical and numerical contiol system refomiSo We adopt control system which has 8031 as cpu to cope with the signal, and output the step pulse through the I/O mteiface□ After transmitting and slowing down by force 1 gear, the step pulses drive the leading screw to rollo Thus achieve the vertical movement and the crosswise movement □ Re process as follows:(l)The iefoimation of machine part, include to enter lengthways to the iefoimation of the direction with horizontal enter to direction of feforniation Mainly include to roll the ball screw shaft nut and the calculation choice of xeaction stepping motor and the establishment of lengthways, horizontal organization assemble diagram project. (2)The refomiation of electricity part, mainly include the choice of MCS-51 family single-chip and expand chip and the design of electric contiol chart. Key words :numerical control ,single-chip ,stepping motor , ball screw shaft jefoim 2 目录 目录 弓 I I言.1 1 第一章总体方案的设计 2 2 1.1设计任务.3 1.2总体方案的论证.3 1.2.1机械部分的改造设计 .3 1.2.2伺服进给系统的改造设计 .4 1.2.3数控系统的硬件电路设计 .4 1.3总体方案的确定.4 第二章机械部分的改造设计 6 6 2.1纵向进给系统的改造设计.6 2.1.1纵向滚珠丝杠副的选用 .6 2.2横向进给系统的改造设计15 2.2. 1横向进给系统滚珠丝杠螺母副的选用15 2.2.2横向步进电机的选用 19 2.3齿轮传动间隙的调整21 第三章电气控制部分的设计. 2323 3.1单片机的选择24 3.2步进电机的驱动25 3.2.1环形脉冲分配器的选择 25 3.2.2功率放大器的选用 26 3.3步进电机的微机控制29 3.4软件程序的实现30 结论. 4040 致谢. 4141 3 引言 引言 随着科技发展的进步现代工业技术的发展，特别是能源部门的需求，使 高温高压水广 泛应用于相关的领域中，对国民生产和人民生活起着越來越 重要的作用，例如： 极床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注， 由于计算机 技术的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应 用数字化技术进行柔性自动 化控制的新一代机床一数控机床的诞生和发 展。计算机的出现和应用，为人类提供了实现 机械加工工艺过程自动化的 理想手段。随着计算机的发展，数控机床也得到迅速的发展和 广泛的应用，同时使人们对传统的机床传动及结构的概念发生了根本的转变。 数控机床 以 其优异的性能和精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，并开创机械 产品向机电一体化 发展的先河。 数控机床是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品，它把刀 具和工件之间 的相对位置，机床电机的启动和停止，主轴变速，工件松开 和夹紧，刀具的选择，冷却泵 的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码 化的数字记录在控制介质上，然后将数字信息 送入数控装置或计算机，经 过译码，运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其它的执行 元件，加工 出所需的工件。 数控机床与普通机床相比，其主要有以下的优点： 1.适应性强，适合加工单件或小批量的复杂工件；在数控机床上改变 加工工件时， 只需重新编制新工件的加工程序，就能实现新工件加工。 2.加工精度高； 3.生产效率高； 4.减轻劳动强度，改善劳动条件； 5.良好的经济效益； 6.有利于生产管理的现代化。 数控机床己成为我国市场需求的主流产品，需求量逐年激增。我国数控机机床近几 年在产业化和产品开发上取得了明显的进步，特别是在机床 的高速化、多轴化、复合化、 精密化方面进步很大。但是，国产数控机床 与先进国家的同类产品相比，还存在差距，还 0 引言 不能满足国家建设的需 要。 我国是一个机床大国，有三百多万台普通机床。但机床的素质差，性 能落后，单台机 床的平均产值只有先进工业国家的 1/10左右，差距太大， 急待改造。 旧机床的数控化