C6140型普通车床数控化改造方案的设计论文.doc

目 录 任务书 中文摘要 英文摘要 1 绪论 5 1.1 改造的可行性 6 1.1.1 机床改造的必要性 6 1.1.2 数控改造的优点 6 1.2 机床的设计改造 6 2 C6140型普通车床数控化改造方案的设计与确定 8 2.1 总体方案设计 8 2.2 总体方案的确定 8 3 C6140数控车床横向传动结构设计 10 3.1 C6140数控车床的主要技术参数 10 3.2 数控机床的改造要求与伺服电机的选用 10 3.2.1 数控机床的改造要求 10 3.2.2 伺服电机的工作原理 11 3.2.3 伺服电动机的选用 11 3.3 丝杠螺母副 12 3.3.1 滚珠丝杠副传动部件 12 3.3.2 滚珠丝杠副的原理、特点及有关应用中的问题 13 3.3.3 滚珠丝杠副的支撑 13 3.3.4 安装调整中应注意的问题 16 3.4 C6140车床数控化改造机械部分改造设计与计算 16 3.4.1 纵向进给系统的设计 16 3.4.2 横向进给系统的计算 19 3.5 主传动系统的设计 21 3.5.1 主传动系统的改造 21 3.5.2 主运动系统转速图的设计 22 3.5.3 主轴的变速反转和制动 22 3.5.4 控制类型的确定 23 3.5.5 安装电动卡盘 23 3.5.6 传动方面改造设计 23 3.6 进给系统的改造 24 3.6.1 进给伺服系统 25 3.6.2进给系统机械传动部分改造 25 4 C6140车床数控化改造电气部分改造设计 27 4.1 数控系统操作及参数说明 27 4.2系统参数 27 4.3 NIM-9702数控系统接口 28 4.4系统电源 28 4.5系统的接地 29 4.6开关量I/O信号的电特性 29 4.7系统信号I/O的连接 29 5 数控系统硬件电路设计 31 5.1 数控系统基本硬件组成 31 5.1.1 概述 31 5.1.2 单片机控制系统的设计 31 5.2 硬件电路的组成 32 5.2.1 各种芯片选择及引脚功能说明 32 5.2.2 辅助电路 47 5.2.3驱动电源电路的选择 48 5.2.4 控制类型的确定 49 5.2.5 面板操作键和方式选择开关 49 5.2.6 螺纹加工的传动与控制 50 5.3 硬件电路设计 50 5.3.1接口电路与AT89C51的连接 50 5.3.2 伺服电机接口电路 51 5.3.3隔离电路 52 5.3.4 脉冲分配器 52 6 软件设计 53 6．1总体设计方案设计 53 6．2系统初始化软件 53 6．3插补程序设计 53 6.3.1直线插补 53 6.3.2圆弧插补 55 7 程序设计 60 8 数控机床的安装调试及验收 63 8.1机床的地基和对环境的要求 63 8.2各控制单元间的电缆连接 63 8.3通电试车前的检查 63 8.3.1输入电源电压和频率的确认 63 8.3.2检查直流电源输出端是否正常 63 8.3.3检查各熔断器 63 8.3.4短接棒的设定 63 8.3.5检查油和气 64 8.3.6确认各部件机器位置 64 8.4通电试车 64 8.4.1确认试车 64 8.4.1确认电源电压相序 64 8.4.2接通强电柜交流电源 64 8.4.3接通直流电源 64 8.4.4线数控装置供电 64 8.4.5数控系统参数核对 64 8.4.6手动操作 65 8.4.7主轴与辅助装置通电 65 8.4.8空运行及有关性能试验 65 设计小结 66 致 谢 67 参考文献 68 1 绪论 1.1 改造的可行性 随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品的质量和性能不断提高，产品的更新换代也不断加快，因此对机床不仅要求具有较高的精度和生产率，而且应能迅速地更换产品的零件。生产需要促使了数控机床的产生，随着电子技术，特别是计算机技术的发展，数控机床也迅速地发展起来。 从第一台数控机床问世至今，世界上主要工业化国家的数控机床进入了批量生产。机床的数控化程度在不断地提高。 我国从开放搞活以来，加快了数控机床技术的引进，促进了我国机床数控技术的普及和发展。各大企业不断地购进数控机床，扩大生产和替换陈旧设备，数控机床在企业中也不是凤毛麟角，而是不断地提高普及率。在这种情况下，普通机床的数控改造是重要的。 如以下几个方面的说明： 1.1.1 机床改造的必要性 数控机床可以较好地解决形状复杂、精密、小批量和多变零件的加工问题,能够稳定加工质量和提高生产效率,但是应用数控机床还受到其他条件的限制。 （1）数控机床价格昂贵，一次性投资大，对中小型企业是心有余而力不足。 （2）目前各企业都有大量的普通机床，完全用数控机床替换根本 可能，而且替换下来的普通机床闲置下来又会造成浪