CA4普通车床数控化改造4.docVIP

目 录 摘要 …………………………………………………………………………………………ⅰ Abstract ……………………………………………………………………………………ⅱ 绪论 …………………………………………………………………………………………1 第一章 CA6140车床微机数控系统总体设计方案的拟订…………………………………3 1-1 总体方案确定 ……………………………………………………………………3 1-2 设计X—Y数控工作台及其控制系统 …………………………………………4 第二章 CA6140车床进给伺服系统机械部分设计计算 ……………………………………5 2-1 脉冲当量的选择 …………………………………………………………………5 2-2 切削力的计算 ……………………………………………………………………5 2-3 滚珠丝杠螺母副的计算和选型 …………………………………………………6 2-4 齿轮传动比的计算………………………………………………………………14 2-5 步进电机的计算与选型…………………………………………………………15 2-6 设计绘制进给伺服系统机械装配图……………………………………………19 第三章 CA6140 车床微机数控系统硬件电路的设计……………………………………20 3-1 单片机微机数控系统电路设计内容……………………………………………20 3-2 MCS-51 系列单片机简介………………………………………………………21 3-3 存储器扩展电路的设计…………………………………………………………28 3-4 I/O 接口电路及辅助电路设计…………………………………………………37 3-5 典型零件加工程序设计…………………………………………………………46 总结…………………………………………………………………………………………49 参考文献……………………………………………………………………………………50 致谢…………………………………………………………………………………………51 外文资料及中文翻译………………………………………………………………………52 绪 论 随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品日趋精密复杂，且需频繁改型，普通机床已不能适应这些要求，数控机床应运而生。这种新型机床具有适应性强、加工精度高、加工质量稳定和生产效率高等优点。它综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密测量和新型机械结构等多方面的技术成果，是今后机床控制的发展方向。 一、数控机床的产生 数控机床最早是从美国开始研制的。1948年，美国帕森斯公司在研制加工直升机桨叶轮廓用检查样板的加工机床任务时，提出了研制数控机床的初始设想。1949年，帕森斯公司与麻省理工学院伺服机构实验室合作，开始从事数控机床的研制工作。并于1952年试制成功世界上第一台数控机床实验性样机。这是一台采用脉冲乘法器原理的直线插补三坐标连续控制铣床。经过三年改进和自动编程研究，于1955年进入实用阶段。一直到20世纪50年代末，由于价格和技术原因，品种多为连续控制系统。到了60年代，由于晶体管的应用，数控系统提高了可靠性且价格开始下降，一些民用工业开始发展数控机床，其中多数是钻床、冲床等点位控制的机床。数控技术不仅在机床上得到实际应用，而且逐步推广到焊接机、火焰切割机等，使数控技术不断的扩展应用范围。 二、数控机床的发展 自1952年，美国研制成功第一台数控机床以来，随着电子技术、计算机技术、自动控制和精密测量等相关技术的发展，数控机床也在迅速地发展和不断地更新换代，先后经历了五个发展阶段。 第一代数控：1952-1959年采用电子管元件构成的专用数控装置。 第二代数控：从1959年开始采用晶体管电路的NC系统。 第三代数控：从1965年开始采用小、中规模集成电路的NC系统。 第四代数控：从1970年开始采用大规模集成电路的小型通用电子计算机控制的系统。 第五代数控：从1974年开始采用微型电子计算机控制的系统。 目前，第五代微机数控系统基本上取代了以往的普通数控系统，形成了现代数控系统。它采用微型处理器及大规模或超大规模集成电路，具有很强的程序存储能力和控制功能。这些控制功能是由一系列控制程序来实现的。这些数控系统的通用性很强，几乎只需改变软件，就可以适应不同类型机床的控制要求，具有很大的柔性。随着集成电路规模的日益扩大，光缆通信技术应用于数控装置中，使其体积日益缩小，价格逐年下降，可靠性显著提高，功能也更加完善。 近年来，微电子和计算机技术的日益成熟，它的成果正在不断渗透到机械制造的各个领域中，先后出现了计算机直接数控系统，柔性制造系统和计算机集成制造系统。所有这些高级的自动