李宏--说明书正文.doc

第一章 整体改造方案 1.1总体设计方案 1.1.1 机床改造的方案比较 方案1将Ｘ５２Ｋ数控化改造后，使系统能够控制主轴的转速，并实现其正反转控制工作台，实现其纵、横向进给运动以及垂直方向的运动，控制冷却和润滑。通过键盘输入加工程序。X53K 铣床数控化改造后是升降台式的。床身的上部内装主轴传动系统为主轴变速系统，这部分采用原机床的主轴传动系统即保留原机床的电动机等等，还有添加的变速箱。床身的底部是可作冷却液箱的底座，数控系统显示器及按键位于操作者的右边，便于调试、和操作观察。床身右侧的电器箱内装有两坐标的进给伺服控制系统，床身左侧的电器箱内装有主控器和强电系统。显示器采用LED，用以显示输入的程序，机床的实际位置和已存储的各种信息。手动操作时，显示器可作为数字读出装置使用。 数控系统采用为两坐标ＣＮＣ开环控制，由步进电机经一级齿轮变速箱后减速驱动。可实现两坐标直线插补和两坐标圆弧插补。采用ＭＣＳ－５１系列单片机组成微机控制系统，它的可靠性高、能在恶劣的环境下工作，适应能力较好，且功能强，速度高。数控系统还具有刀具长度偏移和半径补偿功能，自诊断功能，可进行自动加、减速，并具有备用电池，停电是可做存储已编程序的电极。采用ＭＣＳ－５１微机对数据进行计算处理，由I/O接口输出脉冲信号，经光电隔离电路，功率放大再传给步进电机，步进电动机驱动滚珠丝杠转动，从而实现X、Y 两个方向的进给运动，加工零件。总体设计如图1.1所示： 方案2将Ｘ５２Ｋ数控化改造后，使系统能够控制主轴的转速，并实现其正反转控制工作台，实现其纵、横向进给运动以及垂直方向的运动，控制冷却和润滑。通过键盘输入加工程序。X53K 铣床数控化改造后是升降台式的。如果床身的下部内装主轴传动系统为主轴变速系统，这部分采用原机床的主轴传动系统即保留原机床的电动机等等，还有添加的齿轮变速箱。如果床身的上部是可作冷却液箱的底座，数控系统显示器及按键位于操作者的左边。床身左侧的电器箱内装有两坐标的进给伺服控制系统，床身左侧的电器箱内装有主控器和强电系统。显示器采用LED，用以显示输入的程序，机床的实际位置和已存储的各种信息。手动操作时，显示器可作为数字读出装置使用。假如数控系统采用为两坐标ＮＣ闭环或者半闭环控制，那么必须要有电路反馈信息，反馈位移或角位移的电路，这样可以有更加精确的加工路线，更加便于操作者的了解机床的行经过程。仍由步进电机经一级齿轮变速箱后减速驱动。可实现两坐标直线插补和两坐标圆弧插补。采用ＭＣＳ－５１系列单片机组成微机控制系统，它的可靠性高、能在恶劣的环境下工作，适应能力较好，且功能强，速度高。数控系统还具有刀具长度偏移和半径补偿功能，自诊断功能，可进行自动加、减速，并具有备用电池，停电是可做存储已编程序的电极。采用ＭＣＳ－５１微机对数据进行计算处理，由I/O接口输出脉冲信号，经光电隔离电路，功率放大再传给步进电机，步进电动机驱动滚珠丝杠转动，从而实现X、Y 两个方向的进给运动，加工零件。如图1.2所示． 图1.1 无反馈控制电路 方案的取舍：比较两者的改造方案，方案1的布置比较合理，完全按照机床的正常布置而设计，没有其他什么多余的功能，是经过了市场调查后而进行的，依照原X53K机床的特点，适当的进行了数控改造，比较符合大多数工厂的生产需要，可以说适应性还是比较强的，也很符合当前社会市场上竞争的需求。虽然没有位移的反馈信息电路，加工精度也不如方案2高，但是却可以节约资金，在很多加工要求不必太高，不需要反馈信息进行控制的电路时，也是能够达到精度要求的，所以在本设计中无须反馈电路，即采用开环系统。在很多的小工厂里也是可以进行这种数控改造，其范围广。并且采用CNC和NC控制的区别也比较的啊，CNC的功能比NC强大许多，在现在软件发展如此之快的情况下，CNC已经完全取代了NC，采取CNC不但经济，而且功能又符合X53K机床的数控改造。综合上诉，在本设计中，方案1.1是可行的方案。 图1.2 有反馈控制电路 1.1.2实现的目标 在论文中主要讨论在对X53k立式升降台式铣床进行数控化改造。X53k立式铣床是铣削键槽、平面及铣孔的通用机床，它没有准确可靠的定位装置，铣孔与铣键槽的位置精度一般靠模板的精度和人工划线的精度来保证，故其加工精度低于数控机床。由于普通铣床的柔性差，不能满足市场对形状复杂、精度高、小批量、多品种零件需求。而数控化改造后系统采用步进电机为驱动执行元件的开环系统，并且采用CNC数控系统控制X、Y工作台，即采用以MCS-51单片机为控制系统，实现两坐标联动改造,使得改造后的机床能加工除了铣削键槽、平面及孔等简单的零件外，还能加工形