【毕业设计】XK5040数控立式铣床主运动系统及进给系统及控制系统毕业设计说明书 ㊣ 精品文档 值得下载

可以用于加工回转体表面及内孔，以及进行切断工作等。

由于铣床使用旋转的多齿刀具加工工件，同时有数个刀齿参加切削，所以生产效率高，但是，由于铣刀每个刀齿的切削过程是断续的，且每个的切削厚度又是变化的，这就使切削力相应地发生变化，容易引起机床振动，因此，铣床在结构上要求有较高的刚度和抗振性。

铣床的类型很多，主要类型有卧式升降台铣床立式升降台铣床龙门铣床工具铣床和各种专门化铣床等。

随着科学技术的进步，数控铣床得到了越来越广泛的应用，它般分为立式和卧式两种，般数控铣床是指规格较小的升降台数控铣床，其工作台宽度多在以下，规格较大的数控铣床，例如工作台宽度在以上的，其功能已向加工中心靠近，进而演变成柔性制造单元。

数控铣床多为三坐标两轴联动的机床，也称两轴半控制，即三个坐标轴中，任意两个都可以联动。

般情况下，在数控铣床上只能用来加工平面曲线的轮廓。

对于有特殊要求的数控铣床，还可以加进个回转的坐标或坐标，即增加个数控分度头或数控回转工作台，这是机床的数控系统为四坐标的数控系统，它可用来加工旋转槽叶片等立体曲面零件。

我们本次设计过程中要接触到的为数控立式铣床。

它的工作台宽度为。

型数控铣床的总体布局主要技术参数及总传动系统图型数控铣床的总体布局图所示为型数控铣床的布局图，床身固定在底座上，用于安装与支承机床各部件。

操纵台上有显示器机床操作按钮和各种开关及指示灯。

纵向工作台横向溜板安装在升降台上，通过纵向进给伺服电动机横向进给伺服电动机和垂直升降进给服电动机的驱动，完成坐标进给。

强电柜中装有机床电器部分的接触器继电器等。

变压器器箱安装在床身立柱的后面。

数控柜内装有机床数控系统。

保护开关可控制纵向行程硬限位挡铁为纵向参考点设定挡铁。

主轴变速手柄和按钮板用于手动控制主轴的正反转停止及切削液开停等。

图铣床外观图型数控铣床的主要技术参数机床设计的初使，首先需确定有关参数，它们是传动设计和就亿个度微设计的依据，影响到产品是否能满足所需要的功能要求，因此，参数拟定是机床设计中的重要问题。

机床参数有主参数和基本参数。

主参数是最重要的，它直接反映机床的加工能力特性决定和影响其他基本参数的数值。

如铣床的工作台宽度等。

基本参数是些与加工工件尺寸机床结构运动和动力特性有关的参数。

可归纳为尺寸参数运动参数和动力参数。

型数控铣床的主要技术参数如下工作台工作台尺寸长宽工作台最大纵向行程工作台最大横向行程工作台最大垂直行程工作台型槽数工作台型槽宽工作台型间距主轴主轴锥度主轴孔径刀杆直径或主轴前轴承直径主轴轴向移动距离部件间主要尺寸立铣头最大回转角度主轴端面到工作台面的距离主轴中心线至床身垂直导轨距离工作台侧面至床身垂直导轨距离机动性能主轴转速级数主轴转速范围动力外形主电机功率主电机转速工作台进给量纵向横向垂直定位精度标准重复定位精度标准工作台最大承载机床外形尺寸长宽高机床重量约总传动系统图立式铣床的总的传动系统图如图所示。

图总传动系统图主运动系统设计传动系统设计参数的拟定选定公比，确定各级传送机床常用的公比为或，考虑适当减少相对速度损失，这里取公比为，根据给出的条件主运动部分级，根据标准数列表，确定各级转速为，传动结构或结构网的选择确定变数组数目和各变数组中传动副的数目该机床的变数范围较大，必须经过较长的传动链减速才能把电机的转速降到主轴所需的转速。

级数为的传动系统由若干个传动副组成，各传动组分别有个传动副，即。

传动副数由于结构的限制，通常采用或，即变速应为或的因子因此，这里，共需三个变速组。

传动组传动顺序的安排级转速传动系统的传动组，可以排成，或。

选择传动组安排方式时，要考虑到机床主轴变速率的具体结构，装置和性能。

轴如果安置制动的电磁离和器时，为减少轴向尺寸。

第传动组的传动副数不能多，系统硬件电路图译码电路设计由于这里扩展的容量较大，扩展多个外围芯片。

因此，这里使用译码法来进行编址。

译码电路可使用现有的译码芯片，这里我们选用译码器这种芯片，输入端占用根最高位地址线，剩余的根低位地址线可作为片内地址线，译码器的根输出线分别对应个字节的地址空间。

与芯片的连接地址线的连接芯片的和用来传送地址和数据。

口传送高位地址，口传送低位地址和数据，因此采用锁存器，锁存低位地址，以实现口地址和数据的分时传送作为的选用信号，当为高电平时，锁存器的输入和输出透明，此时不需锁存。

当从高电平变为低电平，出现下降沿时，低位地址锁存入地址锁存器中，的输出不再随输入变化，这样口就用来传送数据，芯片的口和的送出口工组成位地址线，是需要根地址线，低位接的芯片的输出，接芯片的。

系统采用全地址译码，两片芯片的片选信号分别接译码器的和，系统复位后程序从开始执行。

数据线的连接芯片的位数据线与口直接连接单片机规定指令码与数据都是由口读入，数位对应即可。

控制线的连接芯片的外部程序存储器的读选通信号与芯片的端相连，芯片的地址锁存允许信号接地址锁存器的引脚。

数据存储器的扩展由于芯片内部只有字节供用户使用，远不能满足系统需要，因此需要扩展片外的数据存储器。

常用的数据存储器有，等，这里我们选用，扩展片，与的连接方式与和的连接大致相同，不同的是，读输信号与芯片的引脚连接，写输信号与的相连。

由于程序存储器与数据存储器编址，地址可以重复使用，因此，片的片选信号也分别接译码器的和接口电路及辅助电路设计接口电路设计单片机共有四个位并行，但可供用户使用的只有口和部分口，不能满足输入输出口的需要，因此系统必须扩展输入输出接口电路。

这里根据系统功能及需要，扩展片和片可编程接口芯片的片选信号接的端，芯片的片选信号接的。

三八译码器有三个输入分别接，输出个输出，低电平有效。

对应输入的到的种组合，其中对应位，对应位。

还有三个使能端，其中两个和为低电平使能，另个为高电平使能。

只有当使能端均处于有效电平时，输出才能产生，否则输出处于高电平无效状态。

接口芯片与外部设备的连接是这样安排的，芯片的作为显示器段选信号输出，是显示器的为选信号输出，是键盘扫描输入。

芯片的引脚接的因为使用的，故为高电平。

芯片接向向和向步进电机硬件环形分配器，为输出，为三个方向的点动及回零输入，为面板上的选择开关键输入，设有编辑单步运行自动手动Ⅰ手动Ⅱ等方式。

系统个芯片都采用全地址译吗，个存储器及接口芯片的地址编码如下表所示。

表铣床控制系统芯片地址分配芯片接引脚地址选择线片内地址单元地址编码向向和向步进电机硬件环形分配器采用，相通五相十拍方式工作，故，引脚接，三个芯片的选同输出控制分别接的，清零接的，正反转控制端接的，时钟输入端接芯片的，用以解决脉冲分配器输出脉冲的频率。

为实现插补时不同的进给速度，可给芯片定时记数器中设置不同的时钟常数。

步进电机接口及驱动电路通常在经济型数控机床中，大多采用步进电机开环控制，步进电机是种用电脉冲信号进行控制，并将电脉冲转变成相应的角位移的电机，其角位移两与电脉冲成正比，其转速与电脉冲频率成正比，通过改变脉冲频率就可以调节电机转速。

驱动步进电机的脉冲需要按所需的顺序供给电机个相。

脉冲分配器就是实现步进电机个相脉冲通电顺序的。

为使步进电机正常运行并输出定的功率，需要有足够的功率提供给步进电机，因此需要有功率放大环节。

脉冲分配器及前面的微机接口芯片，工作电压般为，而作为电机电源的许符合步进电机要求的额定值，为避免干扰，在它们之间采用光电隔离电路脉冲分配器环形分配器这里向向和向三个方向均采用环形分配器。

光电隔离电路在步进待年纪驱动电路中，般在接口电路与功率放大器之间家上光电隔离电路，实现电气隔离，通常使用光电偶合器作为光电隔离电路。

功率放大器环型分配器的输出脉冲很小，还远不能满足步进电机的要求，不许将它放大，以产生足够大的功率驱动步进电机正常运转，这里采用的功率放大电路如下图所示图功率放大电路其他辅助电路的时钟电路单片机的时钟可由内部方式产生，内部方式利用芯片内部的振荡电路，在，引脚上外接定时元件。

如下图所示图的时钟电路复位电路单片机的复位电路都是靠外部电路实现，在时钟电路工作后，只要在引脚上出现以上高电平，单片机便实现状态复位，以后单片机便从单元开始执行程序，其电路图如图所示图复位电路越界报警电路为防止工作台真越界，可分别在极限位置安装限位开关，此控制系统中有越界报警和急停处理电路，方向的越界和急停信号经或门的中断源同时又接到的口，采用硬件申请中断和软件查询的方法，这样无论哪个方向越界都会引起中断，在中断服务中通过软件查询的办法，便可确定是哪个方向越界，当等方向越界，则相应的红灯亮报警其电路图如图所示。

图越界报警电路参考文献李福生主编，数控机床技术手册北京出版社，曹金榜易锡麟，机床主轴变速箱设计指导北京机械工业出版社，王爱玲白恩远赵学良赵建国主编，现代数控机床北京国防工业出版社，机械设计手册编辑组编，机床设计手册北京机械工业出版社，机械设计手册联合编写组编，机械设计手册北京化学工业出版社，周明衡主编，离合器制动器选用手册北京化学工业出版社，华东纺织工学院哈尔滨工业大学天津大学主编，机床设计图册上海上海科学技术出版社，李广弟朱月绣王绣山主编，单片机基础北京北京航空航天大学出版社，黄鹤汀主编，金属切削机床设计北京机械工业出版社，赵大兴李天宝主编，现代工程图学武汉武汉科学技术出版社，顾维邦主编，金属切削机床概论北京机械的工业出版社，张维纪编著，金属切削原理及刀具杭州浙江大学出版社，甘永立主编，几何量公差与检测上海上海科学技术出版社，张建钢胡大泽主编，数控技术武汉华中科技大学出版社，朱张校主编，工程材料北京清华大学出版社，濮良贵陈庚梅主编，机械设计教程西安西北工业大学出版社，文怀兴主编，数控铣床设计北京化学工业出版社致谢首先在此要感谢我的指导老师颜教授对我悉心的指导，使我在整个毕业设计过程中受益匪浅，为了让我们在实践中做好设计，我的导师颜竟成教授亲自带我们去南华大学了解铣床的外型及控制原理和主要的零部件等而且给了我们多的相关参考书籍。

因此才能够更好的如质如量的完成我的毕业设计，毕业设计也是我在大学里的最后的综合总结。

此次设计，让我以前所学的知识得到了强化，也学到了很多以前不曾接触的知识，比如说，软件的应用和许多芯片的应用等，大大地拓展了