毕业论文：机床数控改造机械系统设计 ㊣ 精品文档 值得下载

算机集成系统的不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求，当今数控机床正在朝着以下几个方向发展。

高速高精密化高速精密是机床发展永恒的目标。

随着科学技术突飞猛进的发展，机电产品更新换代速度加快，对零件加工的精度和表面质量的要求也愈来愈高。

为满足这个复杂多变市场的需求，当前机床正向高速切削干切削和准干切削方向发展，加工精度也在不断地提高。

另方面，电主轴和直线电机的成功应用，陶瓷滚珠轴承高精度大导程空心内冷和滚珠螺母强冷的低温高速滚珠丝杠副及带滚珠保持器的直线导轨副等机床功能部件的面市，也为机床向高速精密发展创造了条件。

高可靠性数控机床的可靠性是数控机床产品质量的项关键性指标。

数控机床能否发挥其高性能高精度和高效率，并获得良好的效益，关键取决于其可靠性的高低。

数控车床设计化随着计算机应用的普及及软件技术的发展，技术得到了广泛发展。

不仅可以替代人工完成繁琐的绘图工作，更重要的是可以进行设计方案选择和大件整机的静动态特性分析计算预测及优化设计，可以对整机各工作部件进行动态模拟仿真。

在模块化的基础上在设计阶段就可以看出产品的三维几何模型和逼真的色彩。

采用，还可以大大提高工作效率，提高设计的次成功率，从而缩短试制周期，降低设计成本，提高市场竞争能力。

功能复合化功能复合化的目的是进步提高机床的生产效率，使用于非加工辅助时间减至最少。

通过功能的复合化，可以扩大机床的使用范围提高效率，实现机多用机多能，即台数控车床既可以实现车削功能，也可以实现铣削加工或在以铣为主的机床上也可以实现磨削加工。

宝鸡机床厂已经研制成功的数控车铣复合中心，该机床同时具有轴以及轴和轴。

通过轴和轴，可以实现平面铣削和偏孔槽的加工。

该机床还配置有强动力刀架和副主轴。

副主轴采用内藏式电主轴结构，通过数控系统可直接实现主副主轴转速同步。

该机床工件次装夹即可完成全部加工，极大地提高了效率。

智能化世纪的数控装备将是具有定智能化的系统。

智能化的内容包括在数控系统中的各个方面为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成为提高驱动性能及使用连接方面的智能化，如前馈控制电机参数的自适应运算自动识别负载自动选定模型自整定等简化编程简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程智能化的人机界面等还有智能诊断智能监控等方面的内容，以方便系统的诊断及维修等。

我国数控机床的发展趋势数控机床向柔性自动化系统发展从点数控单机加工中心和数控复合加工机床线向面工段车间制造岛体分布式网络集成制造系统的方向发展，另方面向注重应用性和经济性方向发展。

柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋势，是先进制造领域的基础技术。

其重点是以提高系统的可靠性实用化为前提，以易于联网和集成为目标，注重加强单元技术的开拓和完善。

单机向高精度高速度和高柔性方向发展。

数控机床及其构成柔性制造系统能方便地与及等联结，向信息集成方向发展。

网络系统向开放集成和智能化方向发展。

第二章总体方案的设计设计任务本设计任务是对普通车床进行数控改造。

利用微机对纵横向进给系统进行开环控制，纵向向脉冲当量为脉冲，横向向脉冲当量为脉冲，驱动元件采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架。

机床的数控改造，主要是对原有机床的结构进行创造性的设计，最终使机床达到比较理想的状态。

数控车床是机电体化的典型代表，其机械结构同普通的机床有诸多相似之处。

然而，现代的数控机床不是简单地将传统机床配备上数控系统即可，也不是在传统机床的基础上，仅对局部加以改进而成。

传统机床存在着些弱点，如刚性不足抗振性差热变形大滑动面的摩擦阻力大及传动元件之间存在间隙等，难以胜任数控机床对加工精度表面质量生产率以及使用寿命等要求。

现代的数控技术，特别是加工中心，无论是其支承部件主传动系统进给传动系统刀具系统辅助功能等部件结构，还是整体布局外部造型等都已经发生了很大变化，已经形成了数控机床的独特机械结构。

因此，我们在对普通机床进行数控改造的过程中，应在考虑各种情况下，使普通机床的各项性能指标尽可能地与数控机床相接近。

另外，车床数控改造的总体原则是在满足使用要求的前提下，对原机床的改动尽可能减少，以降低成本。

改造过程中，为了充分发挥改造后数控系统的技术性能，保证改造后车床在系统控制下有较高的重复定位精度，减少低速爬行，并使其外型美观，性能稳定，机械装置的合理改造就度密切相关可扩展存储器的容量与数控功能的强弱相关口扩展的能力与对外设控制的能力相关。

除此之外，还应根据数控系统的应用场合控制对象以及各种性能参数要求等，综合起来考虑以确定。

在我国，普通机床数控改造方面应用较普遍的是和系列单片机，主要是因为它们的配套芯片便宜，普及性通用性强，制造和维修方便，完全能满足经济型数控机床的改造需要。

本设计中是以系列单片机，系列相对系列指令更丰富，相对系列价格更便宜，系列中，是无的，是用代替的。

目前，工控机中应用最多的是单片机。

本设计以芯片为核心，增加存储器扩展电路接口和面板操作开关组成的控制系统。

总体方案的确定经总体设计方案的论证后，确定的车床经济型数控。

车床的主轴转速部分保留原机床的功能，即手动变速。

车床的纵向轴和横向轴进给运动采用步进电机驱动。

由单片机组成微机作为数控装置的核心，由接口环形分配器与功率放大器起控制步进电机转动，经齿轮减速后带动滚珠丝杠转动，从而实现车床的纵向横向进给运动。

刀架改成由微机控制的经电机驱动的自动控制的自动转位刀架。

为保持切削螺纹的功能，必须安装主轴脉冲发生器，为此采用主轴靠同步齿形带使脉冲发生器同步旋转，发出两路信号每转发出的脉冲个数和个同步信号，经隔离电路以及接口送给微机。

第三章微机数控系统硬件电路设计微机数控系统硬件电路总体方案设计本系统选用作为数控系统的中央处理机。

外接片，作为监控程序的程序存储器和存放常用零件的加工程序。

再选用片用于存放需要随机修改的零件程序工作参数。

采用译码法对扩展芯片进行寻址，采用译码器完成此功能。

作为系统的输入输出口扩展，分别接键盘的输入输出显示，接步进电机的环形分配器，分别并行控制轴和轴的步进电机。

另外，还要考虑机床与单片机之间的光电隔离，功率放大电路等。

各引脚功能简要介绍如下⒈源引脚电源接地端。

电源端。

⒉输入输出口线单片机有个端口，每个端口根线。

当系统扩展外部存储器时，口用来输出低位并行数据，口用来输出高位地址，口除可作为个位准双向并行口外，还具有第二功能，各引脚第二功能定义如下串行数据输入端。

串行数据输出端外部中断请求信号输入端。

外部中断请求信号输入端。

定时器计数器外部输入端定时器计数器外部输入端外部数据存储器写选通。

外部数据存储器读选通。

在进行第二功能操作前，对第二功能的输出锁存器必须由程序置。

⒊信号控制线为复位信号线输入引脚，在时钟电路工作以后，该引脚上出现两个机器周期以上的高电平，完成次复位操作。

单片机采用两种复位方式种是加电自动复位，另种为开关复位。

是地址锁存允许信号。

它的作用是把从口分时送出的低位地址锁存在个外加的锁存器中。

外部程序存储器读选通信号。

当其为低电平时有效。

当为高电平且值小于时执行内部程序存储器中的程序。

当为低电平时，仅执行外部程序存储器中的程序。

震荡器的反相放大器输入，使用外部震荡器时必须接地震荡器的反相放大器输出，使用外部震荡器时，接收外围震荡信号片外三总线结构单片机在实际应用中，常常要扩展外部存储器口等。

单片机的引脚，除了电源复位时钟输入以及用户口外，其余的引脚都是为了实现系统扩展而设置的，这些引脚构成了三总线形式⒈地址总线地址总线宽度为位。

因此，外部存储器直接寻址范围为。

由口经地址锁存器提供位地址总线的低位地址，口直接提供高位地址。

⒉数据总线数据总线宽度为位，由口提供。

⒊控制总线控制总线由第二功能状态下的口和根的控制线和组成。

可编程并行口扩展芯片可编程并行口扩展芯片可以直接与系列单片机系统总线连接，它具有三个位的并行口，具有三种工作方式，通过编程能够方便地采用无条件传送查询传送或中断传送方式完成与外围设备之间的信息交换。

的结构及引脚功能的结构其中包括三个位并行数据端口，二个工作方式控制电路，个读写控制逻辑电路和个位数据总线缓冲器。

各部分功能介绍如下三个位并行端口口具有个位数据输出锁存缓冲器和个位数据输入锁存器。

可编程为位输入或位输出或位双向寄存器。

口具有个位数据输出锁存缓冲器和个位输入或输出寄存器，但不能双向输入输出。

口具有个位数据输出锁存缓冲器和个位数据输入缓冲器，口可分作两个位口，用于输入或输出，也可作为口和口选通方式工作时的状态控制信号。

工作方式控制电路两组控制电路把三个端口分成两组，组控制口各位和口高四位，组控制口各位和口低四位。

两组控制电路各有个控制命令寄存器，用来接收由写入的控制字，以决定两组端口的工作方式。

也可根据控制字的要求对口按位清或置。

读写控制逻辑电路它接收来自的地址信号及些控制信号，控制各个口的工作状态。

数据总线缓冲器它是个三态双向缓冲器，用于和系统的数据总线直接相连，以实现和之间信息的传送。

结束语经过个多月的努力，毕业设计已基本完成，课题的主要设计内容有以下几点分析国内外数控机床的发展趋势，机床改造的意义及设计任务对卧式车床进行了总体方案的确定对横向进给系统进行了详细的改造设计微机部分的改造设计总结通过以上设计掌握了种系统设计的思维方法。

提高了自身收集，阅读，分析和运用材料的能力，也使我的专业知识得到了进步的巩固。

通过这次设计使我明白了自己的知识还比较欠缺，要学习的东西还太多。

通过这次设计，明白学习是个长期积累的过程，在以后的工作中不断的学习，努力提高自己的综合素质。

在此遇到了些问题，在老师和同学们的帮助下得到了解决。

在整个设计过程中我懂得了许多东西，也培养了我工作的能力，树立了自己对工作的信心。

经历了不少艰辛，收获如此巨大。

我相信通过这次设计会对以后工作有着重要的影响。

而且大大提高了自己动手的能力，是我充分体会到了在创造过程中探索的艰辛和成功的喜悦。

通过这次毕业设计使我收益非浅，为我今后的工作打下了良好的基础。

参考文献王润孝，秦现生机床数控原理与系统西安西北工业大学出版社，李华，单片机实用接口技术北京北京