毕业论文：三坐标数控磨床设计 ㊣ 精品文档 值得下载

用的电子元件是电子管，这就是世界上的第台数控机床。

年，数控装置中广泛采用电子管和印刷电路板，从而跨入数控的第二代。

年，出现了小规模集成电路，由于它体积小功耗低，使数控系统的可靠性得以进步提高，从此数控发展到第三代。

年，在美国芝加哥国际机床展览会上首次展出的数控系统采用计算机数控系统的机床，这便是数控的第四代。

年，出现了第五代数控系统微处理机控制系统。

我国是从年开始研制数控技术的，直到年代中期处于研制开发时期。

当时，些高等院校科研单位研制出实验样机，开发也是从电子管开始的。

年国内开始研制晶体管数控技术。

从年代开始，数控技术在车铣钻镗磨齿轮加工等领域全面展开，数控加工中心在上海北京研制成功。

在这时期，数控线切割机床由于结果简单使用方便价格低廉，在模具加工中得到了推广。

年代我国数控机床有了新的发展。

年代以及接下来主要是向高档数控机床发展。

何谓数控机床数控机床是种综合应用了微电子技术计算机技术自动控制精密测量和机床结构等方面的最新成就而发展起来的高效自动化精密机床，是种典型的机电体化产品。

它是机械加工自动化的核心设备。

数控机床的应用范围数控机床在加工下面这些零件中更能显示出它的优越性批量小件以下而又多次生产的零件在加工过程中必须进行多种加工的零几何形状复杂的零件切削余量大的零件必须控制公差即公差范围小的零件工艺设计经常变化的零件加工过程中的会造成严重浪费的贵重零件需要全部检测的零件。

数控机床的基本组成如图所示数控机床的分类按工艺用途分类数控磨床数控铣床数控折弯机等按控制类型的方式分类点位控制数控机床如数控钻床数控坐标铣床直线控制数控机床如数控车床加工中心轮廓控制数控机床如数控磨床伺服系统的类型分类开环数控机床闭环数控机床半闭环数控机床次设计的三坐标数控磨床属于金属切削类，半闭环轮廓控制的数控机床。

数控机床的工作过程在上述工作过程中，要求数控机床使用者完成的工作主要是工艺分析和数控编程有手工编程自动编程计算机辅助编程三种方法，并将程序存到存储介质上，其它步骤都是由数控系统和机床自动进行的。

数控机床的特点数控机床作为种高自动化高柔性的加工设备，具有以下特点适应范围广生产准备周期短生产效率和加工精度高工序高度集中能完成复杂型面的加工技术含量高磨削概论磨削是指用砂轮等固结的磨具进行加工的过程，是机械加工的重要方法。

从当前掌握的先进技术的情况来看，美国俄罗斯德国英国和日本等国家居于前列。

我国的磨削技术在建国后得到了很大的发展，现在已门类比较齐全。

同其它加工方法相比，磨削加工具有以下特点能获得很高的加工精度能适应各种不同性质的材料加工能获得较高的生产率适应性广三坐标数控磨床本次设计的三坐标数控磨床主要是对总体结构工作台主轴箱等的机械部分的设计，以及整机电气控制部分的设计。

机械部分如下主要用途和适用范围三坐标数控磨床是三轴联动的经济型数控机床利用三轴联动来形成砂轮与工件的相对运动，通过更换不同的砂轮来达到各种不同的形状尺寸的要求。

可以精确高效的完成平面内各种复杂曲线的零件的自动加工。

更能完成复杂曲面的加工，且获得高的精度。

因为通过数控，加工时不通过模具就能保证零件的加工精度，提高了劳动生产率，具有较高的性能价格比。

本磨床属中型磨床，适用于企业的模具异型零件的加工。

机床的基本参数名称参数工作台面宽度长度工作台轴行程工作台轴行程工作台轴行程轴快速移动速度都为电机交流伺服电机主轴转速级数无级调速主轴转速范围主电机功率主轴交流电机机床外形尺寸机床的主要结构机床主要有工作台主轴箱立柱电气柜系统等组成。

工作台工作台的向进给是由交流伺服电机通过十字滑块联轴器传动，结构简单，调整维修方便。

工作台面有三个梯形槽见下图，供夹具定位和安装固定工件使用。

中间个梯形槽是定位梯形槽。

主轴箱参看下图主轴部件有主轴刀具的自动夹紧松开机构前后轴承等组成。

动力由电机轴经级带传动给主轴，通过调整电压调整伺服电机的转速，从而实现无级变速。

主轴为中空外圆柱零件，前端装定向键，与刀柄配合部位采用的锥度。

为了保证主轴部件刚度，前支承由三个级向心推力角接触球轴承组成，前两个大口朝上，承受切削力，提高标准，带厚为带宽传递功率工况系数拉力计算系包角修正系数传动布置系数传动比系数带的质量带的许用拉应力带的离心拉应力所以取作用在轴上的力带的预紧力推荐值为带的截面积第六章控制系统设计确定硬件电路的总体方案数控系统基本组成任何个数控系统都是有硬件和软件两部分组成。

硬件是组成系统的基础，有了硬件软件才能有效地运行。

硬件电路的可靠性直接影响数控系统的性能指标。

数控系统的硬件电路概括起来有以下四部分组成主控制器即中央处理单元总线包括数据总线地址总线和控制总线存储器包括可编程存储器和随机可读存储器接口即输入输出接口电路。

其中是系统的核心，其作用是发布命令以及协调各部分电路。

存储器用于存放系统软件以及运行过程中的各种数据。

接口电路是系统与外界进行信息交换的桥梁。

总线则是连接存储器和接口电路的纽带，是各部分进行通信的线路。

除此以外，还需要根据系统的要求配备些外围设备和信号变换器。

上图所示的数控系统硬件结构框图。

信号交换电路包括交换转换等。

主控制器的选择在微机应用系统中，的选择应考虑以下三要素时钟频率和字长控制数据处理速度可扩展存储器的容量指令系统功能是否强即变成的灵活性。

扩展的能力开发手段包括支持开发的软件和硬件电路。

除此以外，还应根据系统应用场合，选择对象以及对各种参数要求选择。

在般数控系统中，最常用系统单片机作为主控制器。

本次设计将选用单片机。

从上述特性可知，块的功能几乎相当于块块块两块和块所组成的微型机算计系统。

存储器扩展电路设计程序存储器扩展单片机应用系统中扩展用的程序存储器芯片采用芯片。

其型号分别为等，其容量分别为。

在选择芯片时，要考虑与时序的匹配。

即所能读取的时间必须大于所要求的时间。

此外，还需考虑最大读出速度，工作温度及存储器的容量。

在满足要求时，尽量选择大容量芯片，以减少芯片数量，使系统简化。

本控制电路中选用存储芯片，地址锁存器。

数据存储器的扩展由于内部只有字节，远远不能满足系统的要求，需扩展片外的数据存储器。

本控制电路选用静态数据存储器。

译码电路在单片机应用系统中，所有外围芯片都通过总线与单片机相联。

单片机数据总线分时地与各个外围芯片进行数据传送，故需进行片选控制，选用译码器。

口扩展电路设计单片机共有四个位并行口，但可供用户使用的只是部分。

因此，不可避免的要进行口的扩展。

本电路扩展了两个可变成并行接口芯片。

是个适用于诸多微机系列的可编程通用位输入输出接口芯片。

可通过编程来改变它的工作方式。

通用性强灵活多变便于和各种外设连接。

键盘显示器是数控系统常用的人机交互的外部设备，可以完成数据的输入和计算机状态数据的动态显示。

数据系统采用行列式键盘，即口的线组成行列结构。

按键设置在行列的交点上。

显示器为。

键盘和显示器共用的口进行控制。

在进行键盘巡回扫描时，必须先关显示。

当然有关键盘和显示器的工作必须经过软件协调才能达到预期的效果。

交流伺服电机驱动电路单片机发出的驱动信号通过转向定时器，用来改变其输出的脉冲宽度。

发出的信号由电平转换电路变换成双级性脉宽调制信号，再由有源滤波电路平滑成连续的电压信号，这个环节的作用类似于转换，然后将此电压信号送到速度调节器，而后再由电流调节器送出电流指令值到内含调制电路的功率接口。

其中电流反馈和速度反馈均采用模拟电路。

主轴电机驱动电路主轴电机采用交流电机，并采用单片机控制变频器的闭环交流调速系统。

单片机完成对整个系统的两级监控管理，协调各模块之间的工作，并进行复杂的控制决策。

控制量经转换后输出至变频器，变频器根据接收到的信号产生变压变频的电源信号，以驱动交流电机实现调速。

系统的开关量控制模块可方便地实现电机启动停止及加减速等功能。

模块接收整流滤波处理后的速度反馈信号。

构成调节闭环，使系统稳定工作。

因此，实现了套结构简单功能齐全和运行可靠的交流变频调速系统。

越界报警为了防止工作台越界，可分别在极限位置安装限位开关。

旦方向越界，应立即停止工作台移动。

为了报警，可以设置发光二级管。

工作时绿灯亮有越界信号时，红灯亮，指示工作台越过极限位置。

程序本设计程序为了计算丝杠螺母的静态设计而编写的设计小结通过个多学期的设计，将我所学的知识应用到实际设计中去。

在紧张而繁忙的设计中学到了很多的东西，也给了我份充实，份收获，还有现在的份成就感和喜悦的心情。

在设计的过程中我查阅了大量的资料，去数控加工中心做了些调研。

在老师的帮助和自己的努力下，顺利完成了大学里的最后份试卷，它是对四年来所学知识的总结和大阅兵。

通过这次设计我对数控机床的发展背景结构功能等都有很好的了解。

设计的结果均要求用计算机绘图和输出，这使我在等软件上都有了很大的提高。

这为今后的学习打下了基础。

，衷心的感谢老师的耐心帮助，在此再次表示深深的感谢，参考文献计算机硬件基础杨庆源沈长姝刻子良编著中国物资出版社机床设计手册机械工业出版社数控机床的结构与传动北京航空学院机械加工教研室国防工业出版社机电体化设计基础郑堤唐可洪主编机械工业出版社单片机应用手册何立民主编北航出版社经济型数控基础系统设计张新义主编机械工业出版数控机床吴祖育秦鹏飞主编上海科技出版社电力拖动自动控制系统陈伯时机械工业出版社数控机床的合理使用和经济分析罗斯西德机械工业部机床研究所变频调速系统的速度检测与控制姜宏波等电力电子技术出版社机电体化实用技术徐志毅主编上海文献出版社中文摘要本次设计为三坐标数控磨床，该机床能通过三轴联动，实现曲线直线等不同的加工路线，同时可以通过更换砂轮来加工不同的型腔和轮廓提高其表面质量。

另外该机床也能够对其它些工具零件进行表面加工。

所设计的三坐标数控磨床，磨头与立柱之间用鼠齿器相连，可以改变主轴与工作台的角度。

三个坐标方向的移动均由交流伺服电机带动丝杠驱动，所选用的联轴器为十字滑块联轴器，工作台选用双推与双推轴承组成两端固定支承，达到所要求的高精度。

三个方向通过速度反馈和位置反馈实现闭环系统。

主轴电机采用交流电机，由变频器对其