（图纸+论文）X6132铣床的数控化改造设计（全套完整）㊣精品文档值得下载

操作使用方便。

目前大多数数控机床的操作采用了菜单结构，用户只需根据菜单的提示，进行正确操作。

编程方便。

大多数数控机床具有多种编程的功能，并且都具有程序自动校验和模拟仿真功能。

维护维修方便。

数控机床的许多日常维护工作都由数控装置承担而且，数控机床的自诊断功能，可迅速使故障定位，方便维修人员。

正是由于以上的优点和本着经济成本低的原则，设计经济型数控系统是本设计的主要方案。

改造方案总体可以从硬件软件两部分来着手设计。

设计总图如图。

图数控改造设计总图系统主要由单片机速度检测元件直流伺服电机，及相应的接口电路组成。

总体数控系统电路原理框图如图.图数控系统电路原理框图软件的设计包括系统软件和应用软件的设计。

系统软件其作用主要是检测系统状态并提供基本操作管理，其中包括接口初始化，单片机定时器计数器初始化，键盘数据区显示缓冲区初始化，各种软件标志初始化，中断处理等，系统软件部分采用模块化设计。

应用软件则根据用户编制的加工程序如，控制机床的运行。

改造后的布局及功能的工作台装有进给伺服系统，床身左侧的电气箱内装有主控器和强电系统。

数控系统显示器及按键，在右侧便于观察调试和操作。

数控系统为半闭环控制，伺服电机驱动，可实现直线插补和圆弧插补。

显示器可采用阴极发光二极管，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。

.控制系统的硬件设计系统的硬件设计应以实现数控的各种功能为标准，以经济性为基本原则。

.单片机的选择的比较和选用在选择时应考虑的因素是时钟频率和字长即控制数据处理的速度可扩展存储器指的容量指令系统的功能是否强即编程的灵活性口扩展能力即对外设控制的能力开发手段包括支持开发调速范围宽由于工件材料刀具以及加工要求不同，要保证数控机床在任何情况下都能达到最佳切削条件，伺服系统就必须有足够的调速范围。

这样既能满足高速加工要求，又能满足底速加工要求。

在低速切削时，还要伺服系统能输出较大功率的转矩。

系统可靠性好数控机床的使用率很高，常常是小时连续加工不停机，因而要求系统稳定，其工作可靠。

其平均无故障时间越长，系统性能越好。

进给传动系统的改造方案电气部分的改造进给传动是按数控系统的指令，经放大后使刀具精确定位或按规定的轨迹运动如直线圆弧等，加工出符合要求的工件。

因此要求进给传动具有较高的定位精度和垂直定位精度，响应快调整范围宽输出功率大。

般中小型机床的数控化改造多用微机控制的开环步进电机驱动，这种方式简单经济安装调试方便，但是控制精度和速度较低。

大型机床多用直流电机半闭环控制方式，控制精度和速度比开环控制方式高，但是价格较高，维修较困难。

机械部分的数控化改造进给系统的改造主要是提高移动部件的灵活性，减少或消除传动间隙，通常是改造导轨副进给箱和移动元件。

导轨副的改造方法有两种是把滑动导轨改为滚动导轨或静压导轨，用以消除传动间歇提高定位精度，但工艺复杂，改造费用大，实现起来比较困难。

二是在进给移动部件在粘接聚四氟乙烯软带，改造为粘塑导轨副。

进给箱的改造主要是减少进给箱内的齿轮对数往往是取消进给箱或仅是级减速进给箱，并增有消除或减少间隙的装置如双片齿轮结构。

在机床进给传动中，需将旋转运动变成直线运动。

普通机床采用普通丝杠副实现，其摩擦阻力大，传动效率低动摩擦系数相差大低速容易出现爬行。

采用滚珠丝杠副可以满足数控机床的要求，其精度高反应快无爬行。

数控系统的硬件与软件设计计算机数控系统是世纪年代发展起来的机床数控系统，它是用台计算机代替原先的硬件数控系统所完成的功能。

他之所以取代以前的系统和当前设计选用的原因，是因为系统具有系统无法比拟的优点活性大。

系统是用硬件逻辑电路来实现对机床的控制功能。

这种固定的接线的电路旦制成后，就难以改变，而系统的数控功能大多由软件在通用性较强的硬件的支持下来实现的，其功能的修改扩充和适应性方面都具有较大的灵活性，如果要改变扩充其功能，只需通过对软件的修改和扩充便可实现。

通用性强。

系统的软件和硬件大多是采用模块化的结构。

按模块化方法组成的系统基本配置部分是通用的，不同的数控机床如车床铣床磨床加工中心等，只要配置相应的功能模块，就可满足这些机床的特定控制功能，这对数控机床的培训和学习以及维护维修也是十分方便的。

数控功能丰富。

系统利用计算机的高度计算能力，可实现许多复杂的数控功能，如高次曲线插补动静态图形显示多种补偿功能数字伺服控制功能等。

还可以利用分度头，可以加工各种螺旋槽。

外观如图。

对于它的数控化改造用于扩大加工范围，提高加工精度，提高工作效率，满足生产急需是非常必要的，从经济角度上也是可行的。

图普通升降台铣床外观图.总体设计任务将原来的要改造成加工精度高定位准确可靠，扩大其加工范围，提高加工效率，各性能参数有所提高，使其可以铣削圆弧面与斜面等形状复杂的高精度零件如凸轮轴。

.总体设计方案经济型数控铣床的改造，为了保证被改造后的性能不低于原铣床，选坐标快进速度不低于.，水平拖动力按计算，则所需的功率为.如果采用步进电机作为伺服驱动元件，步进电机达不到此功率要求。

例如反应式步进电机，最大静转矩为，最高运行频率为，步距角为，若取最高工作频率下的工作扭矩为静扭矩的，则高速小的功率为因此，如果选用步进电机，必须相应地降低机床的些性能，主要是快速性。

另方面由于步进电机在低速工作时有明显的冲动，易自激振荡，而且激振频率很可能落入铣削加工所用的进给速度范围内，着对加工极为不利，造成工件超差。

此外，由于步进电机没有过载能力，高速时扭矩下降很多，容易丢失，大功率步进的驱动较困难等，选用步进电机驱动是不合适的。

若采用直流或交流伺服电机的闭环控制方案，结构复杂，技术难度大，调试和维修困难得多，造价也高。

闭环控制可以达到很好的机床精度，能补偿机械传动系统中各种误差，消除间隙，干扰等对加工精度的影响，般应用于要求高的数控设备中，由于所改造数控铣床工件的加工精度不十分高，采用闭环系统的必要性不大。

若采用直流或交流伺服电机的半闭环控制，其性能介于开环和闭环之间.由于调速范围宽，过载能力强，有采用反馈控制因此性能远优于步进电机的开环控制反馈环节不包括大部分机械传动元件，调试比闭环简单，系统的稳定性较易保证，所以比闭环容易实现.但是采用半闭环控制，调试比开环控制的步进电机要困难些，设计上也有自身的特点.在直流和交流伺服电机之间进行比较时，交流调试逐渐扩大了其使用范围，似乎有取代直流伺服的趋势.但是交流伺服的控制结构复杂，技术难度高，普及不广，而且价格高.直流伺服电机原理接近于直流电机，控制系统技术比较成熟，普及广。

用直流伺服电动机的半闭环伺服系统的组成如图。

数控装置发出的位置指令在位置控制器内与位置反馈信号比较，然后转换成位置误差的模拟电压。

这个电压是速度指令电压。

速度指令电压与速度反馈电压在速度控制器内比较和放大后转换成速度控制电压并输给伺服电动机，使电机得到定的转速。

直流伺服电动机的基本性能是转速决定于输入电压，电流决定于负载力矩。

因此，输入直流伺服电动机的，必须是速度模拟电压。

速度环的作用在于把位置误差模拟电压变成个比较稳定的速度模拟电压。

速度反馈的作用在于使转速稳定。

位置控制则用以检查伺服电动机的转角是否符合位置指令的要求。

图半闭环伺服系统的组成图是直流伺服电动机的半闭环伺服系统原理。

数控装置来的位置指令与位置反馈系统检测出的实际位置检测值在位置偏差监测器中比较。

其差值为位置，铣床，数控，改造，设计，毕业设计，全套，图纸利用数控系统改造铣床是提高老设备利用率的种重要手段。

改造后的数控铣床，不仅适合加工椭圆弧面和凸轮曲面，而且大大地减轻了工人的劳动强度。

本文介绍了种用单片机控制伺服电机的万能升降台铣床的工作台的数控改造的半闭环控制系统设计方案。

改造后的机床能利用微型计算机来控制直流伺服电机，驱动工作台进行三个方向的进给运动，从而实现二轴联动，该半闭环控制数控系统由测速发电机来反馈伺服电机的速度，同时由感应同步器来反馈滚珠丝杠的角位移量，具有机床自动进给的功能。

该系统可实现直线插补和圆弧插补，数控加工按轮廓编程，能自动适应刀具尺寸的变化。

关键词数控改造半闭环控目录前言正文.总体设计方案的设计.原来的普通升降台铣床的用途.总体设计任务.总体设计方案.主传动系统的改造电气部分的改造机械部分的数控化改造.给传动系统的改造改造设计要求进给传动系统的改造方案数控系统的硬件与软件设计改造后的布局及功能.控制系统的硬件设计.单片机的选择的比较和选用存储芯片的选择接口芯片越界报警和急停电路.伺服电机的驱动光电耦合电路功率放大器电路.检测装置测速发电机感应同步器.实现机床自动进给的数控装置自动进给数控装置框图总电路图单元电路.软件部分的系统设计.数控系统软件功能的实现.数控系统的软件设计系统初始化工作方式选择机床控制.数控系统的软件设计举例转换电路的程序设计显示器显示程序.总结经济型数控化改造控制部分设计前言装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业如信息技术及其产业生物技术及其产业航空航天等国防工业产业的使能技术和最基本的装备。

马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。

制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。

当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。

此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。

总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展提高综合国力和国家地位的重要途径。

.数控技术的产生和发展数控技术是机械加工技术微电子技术监控检测技术计算机技术自动控制等多种学科的集成，是门新兴技术。

数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域机械制造技术信息处理加工传输技术自动控制技术伺服驱动技术传感器技术软件技术等。

该新技术主要是研究更好的具有高效率高精度高自动化高可靠性的设备数控机床，能满足各种加工要求，提高生产率改善产品质量增加经济效益。

数控技术从发明到现在，已有近年的历史。

按照电子器件的发展可分为个发展阶段电子管数控，晶体管数控，中小规模数控，微处理器数控数控系统装备的机床大大提高了加工精度速度和效率。

机械制造商可以在该开放系统的平台上增加定的硬件和软件构成自己的系统。

目前，数控系统的体系结构主要有以下几种形式专用数控加前端的复合式结构这类系统的设计思想是将通用专用通过高速信息交换通道连接到起组成复合式数控系统。