数控回转刀架的微处理器控制系统设计-.doc

目 录 第1章 绪论 - 1 - 1.1 设计目的 - 1 - 1.2 课题背景 - 1 - 1.3 数控回转刀架的发展状况 - 1 - 1.3.1 国外数控回转刀架的发展状况 - 1 - 1.3.2 国内数控回转刀架的发展状况 - 2 - 1.3.3 未来数控回转刀架的发展趋势 - 2 - 1.4 课题现实意义 - 3 - 1.5 本文主要研究内容 - 3 - 第2章 总体结构设计 - 4 - 2.1 引言 - 4 - 2.2 减速传动机构的设计 - 4 - 2.3 刀架抬起机构设计 - 4 - 2.4上刀体锁紧与精定位机构的设计 - 5 - 第3章 数控回转刀架的工作原理 - 6 - 第4章 主要传动部件的设计计算 - 8 - 4.1.蜗杆副的设计计算 - 8 - 4.1.1 蜗杆的选型 - 8 - 4.1.2 蜗杆副的材料 - 8 - 4.1.3 按齿面接触疲劳强度进行设计 - 8 - 4.1.4 蜗杆和蜗轮的主要计算参数和几何尺寸 - 12 - 4.1.5 校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度 - 12 - 4.2. 螺杆的设计计算 - 14 - 4.2.1 螺距的确定 - 14 - 4.2.2 其它参数的确定 - 14 - 4.2.3 自锁性能校核 - 14 - 第5章 电气控制部分设计 - 16 - 5.1 控制芯片及I/O接口芯片的选型 - 16 - 5.1.1 8051单片机介绍 - 16 - 5.1.2 可编程I/O芯片8255A介绍 - 17 - 5.2 传感器选型 - 20 - 5.2.1 霍尔效应及霍尔元件 - 20 - 5.3 硬件电路设计 - 22 - 5.3.1 发信电路 - 22 - 5.3.2 收信电路 - 23 - 5.3.3 延时锁紧电路 - 24 - 5.3.4 复位电路 - 24 - 5.4 控制软件设计 - 25 - 总结 - 27 - 致谢 - 28 - 参考文献 - 29 - 附录 - 30 - 第1章 绪论 1.1 设计目的 通过毕业设计，学习了系统的综合运用所学专业知识和技能解决实际工程问题的本领，巩固和加深对所学知识的理解，并通过毕业设计的实践扩大和补充了工程实践知识，使认识提高到一个新的水平。通过毕业设计的实践，培养了调查研究的习惯和工作能力，练习查阅相关资料和有关标准，查阅工具书或参考书，合理的选择设计计算公式，正确计算，并且以图纸、动画以及说明书表达设计的思想和结果的能力。通过毕业设计，不但提高了解决具体工程问题的独立思考能力，具体动脑动手的能力，而且建立了正确的设计和科研思想，加强了对待问题的科学原则，牢固树立实事求是和严肃认真的工作态度。 1.2 课题背景 数控机床是多品种小批量生产的高效自动化的技术群体, 它是把多工序加工、切削处理、刀具磨损和测量等各种功能集为一体的自动化机床。随着科学技术的迅猛发展, 数控机床已是衡量一个国家机械制造工业水平的重要标志。数控车床作为机电液气一体化的典型产品，是现代机械制造业中不可缺少的加工设备，在机械制造业中发挥着重要的作用，能解决机械制造中结构复杂、精密、批量小、零件多变的加工问题，且产品加工质量稳定，生产效率较高。 数控回转刀架是数控车床的重要部件之一, 刀架用于夹持切削用的刀具，因此其结构直接影响机床的切削性能和切削效率。它在一定程度上标志着数控车床的技术水平, 并且与加工精度和生产效率密切相关。因此, 国内外都在不断地提高数控回转刀架的重复定位精度和转位速度, 以适应高质量、高效率生产的要求。本文阐述了微型计算机控制技术在回转刀架设计中的应用。 1.3 数控回转刀架的发展状况 1.3.1 国外数控回转刀架的发展状况 20世纪40年代末，美国开始研究数控机床，1952年，美国麻省理工学院(mit)伺服机构实验室成功研制出第一台数控铣床，并于1957年投入使用。这是制造技术发展过程中的一个重大突破，标志着制造领域中数控加工时代的到来。数控加工是现代制造技术的基础，这一发明对于制造行业而言，具有划时代的意义和深远的影响。世界上主要工业发达国家都十分重视数控加工技术的研究和发展。我国于1958年开始研制数控机床，成功试制了许多种类的数控机床。数控机床通常由控制系统、伺服系统、检测系统、机械传动系统及其他辅助系统组成。数控车床的出现对提高生产率改善产品质量以及改善劳动条件等发挥了重要的作用。为了进一步压缩非切削时间，数控机床正朝着一台机床在一次装夹中完成多工序加工的发展方向。在这类多工序的数控机床中必须带有自动换刀装置，在多工序数控机床出现之后，又逐步发展和完善了各类回转刀具的自动更换装置，扩大了换刀数量，以便有可能实现更复杂的换刀操作。 1.3.2 国内数控回转刀架的发展状况 目前国内数控刀架以电动为主，分为立式和卧式两种。主要用于