机转矩横向进给伺服系统机械部分结构设计横向进给伺服系统总图设计进给伺服系统的装配图纵向进给伺服系统机械部分计算与校核计算切削滚珠丝杆螺母副的计算和造型计算进给牵引力计算最大动负载滚珠丝杆螺母副的选型传功效率计算刚度验算稳定性校核纵向滚珠丝杆副几何参数齿轮传动比计算进给齿轮箱传比计算步进进电机的计算和选型初选步进电机校核步进电机转矩纵向进给伺服系统机械部分结构设计纵向进给伺服系统总图设计进给伺服系统的装配图微机数控系统硬件电路的设计硬件电路般要求控制系统的组成及功能存储器接口电路扩展控制系统的功能步进电机控制电路步进电机开环驱动原理脉冲分配驱动电路其他辅助电路微机控制系统的软件设计监控程序直线圆弧插补程序设计升降速处理软件步进电机的软件控制及转程序设计机床的加工程序编制致谢参考文献附录前言经济型数控是我国年代科技发展的产物。这种数控系统由于功能适宜，价格便宜，用它来改造车床，投资少见效快，成为我国七五八五重点推广的新技术之。数控机床与通用机床相比，增加了功能，提高了性能，简化了结构，较好地解决形状复杂精密小批及形状多变零件的加工问题，能够获得稳定的加工质量和提高生产率，其应用越来越广泛，但是数控机床的应用也受到其他条件的限制。数控机床价格昂贵，次性投资巨大，对中小企业常是心有余而力不足。目前，各企业都有大量的通用机床，完全用数控机床替换根本不可能，而且替代下的机床闲置起来又会造成浪费。在国内，订购新数控机床的交货周期般较长，往往不能满足生产需要。通用数控机床对类具体生产项目有多余功能。要较好地解决上述问题，通用机床数控化改造便是很好的对策。通用机床的数控化改造就在通用机床上增加微机控制装置，使其具有定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标。这工作早在世纪年代已经开始时迅速发展，并有专门企业经营这门业务。目前，在国外已发展成为个新兴的工业部门。从美国日本等工业化国家的经验看，机床的数控化改造也必不可少，如日本的大企业中有的机床经过数控改造，中小企业则多达。在美国有许多数控专业化公司为世界各地担供数控化改造业务。中国是拥有多万台机床的国家，其中大部分都是多年累积生产的通用机床，如卧式车床和各种铣床等，自动化程度低，要想在近几年来内用自动和精密设备更新现有机床，不论是资金还是中国机床制造厂的能力都是办不到的。因此，通用机床的数控化改造大有可为。它适合中国的经济水平生产水平和教育水平，已成为中国设备技术改造主要方向之。十几年来，随着科学技术的发展，经济型数控技术也在不断进步，数控系统产品不断改进完善，并且有了阶段性的突破，使新的经济型数控系统功能更强，可靠性更稳定，功率增大，结构简单，维修方便。由于这项技术的发展增强了经济型数控的活力，根据我国国情，该技术在今后段时间内还将是我国机械行业老设备改造的很好途径。对于原有老的经济型数控车床，特别是年代末期改造的设备，由于种种原因闲置的很多，浪费很大在用的设备使用至今也十几年了，同样面临进步改造的问题通过改造可以提高原有装备的技术水平，大大提高生产效率，创造更大的经济效益。是金属切削机床加工中比较常用的类机床。属于经济型数控车床的改造，主要针对进给系统进行数控化改造，利用数控系统对纵横向进给系统进行开环控制，驱动元件采用步进电动机，车床通过步进电动机带动滚珠丝杠转动。当工件随主轴回转时，通过刀架的纵向和横向移动，能加工出内外圆柱面，圆锥面，端面，螺纹面等，借助于成型刀具，还能加工各种回转表面。普通车床刀架的纵向和横向进给运动是由主轴回转运动经挂轮传递而来，通过进给箱变速后，由光杆或丝杆带动纵溜板横溜板的移动。进给参数要靠手工预先调整好，改变参数时要停车进行操作，刀架的纵向进给运动和横向进给运动不能联动，切削次序也由人工控制。对普通车床进行数控化改造，主要是将纵向和横向进给系统改造成为微机控制的，能运动的进给系统，刀架改造为能自动换刀的回转刀架。这样，利用数控装置，车床就可以按预先输入的加工指令进行切削加工。由于切削过程中切削参数，切削次序和刀具都会按程序自动运行，调节和更换，再加上纵向和横向联动的功能，数控改装后的车床就可以加工出各种形状复查的回转零件，并能实现多工序自动加工车削，从而提高了生产效率和加工精度，也能适合小批量多品种复查零件的加工。毕业设计是学生在校学习阶段的最后个教学环节，也是学生完成工程师基本训练的重要环节。其目的是培养学生综合运用所学的专业和基础理论知识，解决本专业般工程技术问题的能力，树立正确的设计思想和工作作风。毕业设计说明书不只反映了设计的思想内容，方法和步骤，而且还反映了学生的文理修养和作风。本说明书介绍了此次设计的任务，将普通卧式车床改造为经济型数控车床有关经济型数控车床改造总体方案确定及框图进给伺服系统机械部分设计计算及校核数控系统硬件电路的设计加工程序编制。设计方案总体方案的确定系统的运动方式与伺服系统的选择由于改造后的经济型数控车床应具有定位直线插补顺圆和逆圆插补暂停循环加工公英制螺纹加工等功能，故应选择连续控制系统。考虑到属于经济型数控机床加工精度要求不高，为了简化结构降低成本，采用步进电机开环控制系统。计算机系统根电流波形顶部下凹，使平均电流下降，转矩下降其他辅助电路此控制系统中设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引入的，中断源，同时又接到的口，采用硬件申请中断软件查询的方法，这无论哪个方向越界都会引起中断，在中断服务程序中通过软件查询的办法，便可确定是哪个方向越界，当，方向越界，则相应的红灯亮报警。微机控制系统的软件设计控制系统的软件是为完成机电设备的各项功能而编制的，由于各种机电设备所完成的功能和控制方法不同，其软件在结构和规模上也不尽相同，以单片机为核心的数控微机控制系统软件般包括监控块，插补计算块，步进电机控制块，误差补偿怀。监控程序监控程序的作用是进行人机对话和控制检测系统运行状态，监控程序般包括系统的初始化，命令处理循环，零件加工程序作业程序输入，编程，控制分析执行，以及系统自控。微机在执行指令分析时，微机控制系统对输入指令进行分析，并根据分析结果进行相应操作，如数控系统中的功能，功能，和国标的识别功能等，其中是直线插补，是顺时针圆弧插补，是逆时针圆弧插补功能等，辅助功能主要是主轴的启停，切削液的开关，工件夹紧松开，加工停止等，功能规定进给速度，功能规定主轴转速，功能规定加工刀具等。直线圆弧插补程序设计直线插补程序设计在机电设备中，执行部件如要实现平面斜线和圆弧曲线的路径运动，必须通过两个方向的运动合成来完成，在数控机床中，这只是由，方向运动的工作应按照插补程序设计。用逐点比较法进行直线插补计算，每走步，都需要以下四个步聚偏差判别判别偏差或，从而决定拿个方向进给和采用那个偏差计算公式。坐标进给根据直线所在象限及偏差符号，决定沿，的拿个方向进给。偏差计算进给步后，计算新的偏差。终点判别进给步后，终止高计数器减。若为零，表示达到终点停止插补不为零，则返回第步插补。终点判别可用两个方向坐标来判别。第象限直线插补程序框图如图所示。图逐点比较法直线插补框图圆弧插补程序的设计逐点比较法的圆弧的插补计算过程和直线插补的基本相同，也分偏差判别，坐标进给，偏差计算，终点判别。不同点在偏差计算公式不仅与前点偏差有关，还与坐标有关。在进行偏差计算时，还要进行坐标计算。终点判别是以个方向的坐标为判别的，以加工步数多的方向的坐标为终点判据。第象限圆弧插补程序框图如图所示。图第象限圆弧插补程序框图升降速处理软件在本设计中步进电机运行频率比较高，为使其不出现失步现象，不能采用突然启动方式，通常要有个加速过程，同样电机从高速到停止要有个减速过程，以免产生过载。用微机实现加减速控制，可采用等加速控制和按照指数曲线控制方法。图是可加减速方法控制的输出脉冲频率波形图步进电机等加减速输出脉冲频率波形步进电机在启动过程中进给脉冲频率随时间按线性变化，上升到定频率时停止变化，改为匀速进给，在停止过程中，同样给定匀减速变化直到步进电机停止运转，程序实现这种方式比较容易。即在步进电机的启动和制动的变速过程中，微机每输出个状态控制后的延时时间间隔按线性递减或递增变化，启动进给定步数然后达到匀速状态，此时时间保持不变，步进电机等加速启动，匀速运行，等减速停车控制的程序框图如图所示。图步进电机等加减速控制程序框图步进电机的软件控制及转程序设计步进电机的控制需要变频信号源，环行分配器及功率放大等硬件。而变频信号源环行分配器可用软件代替，并且还可以方便的实现步进电机的加减速控制。图示的单片机组成的三相步进电机控制电路原理图如图所示。的口低位为输出位，分别控制电机的三相，由软件实现环行分配器功能，分别输出时序脉冲，经光电隔离，驱动放大使步进电机转动。步进电机控制的任务是判别旋转方向，依次送出控制源，根据运转速度实现定的延时，判断是否结束，以上是以三相步进电机为例介绍程序设计。设步进电机总的运行步数为，转向标志存放在程序状态存储器，用户标志位，中，当为零时，电机正转，正转时口的输出控制为，存放在的片内数据存储单元中，中存放结素标志，在的存储单元内存放反转时口的输出字单元内存放标志位。图步进电机的控制原电路原理及控制字步进电机正反转程序如下机床的加工程序编制编制如图轴类零件的车削加工程序。加工内容包括粗精车端面倒角外圆锥度圆角退刀槽和螺纹加工等。其左端为夹紧用，可先在普通车床上完成车削。该零件采用棒料毛坯，由于加工余量大，在外圆精车前采用粗车循环指令去切除大部分毛坯余量，留有单边余量。选用第参考点为换刀点。使用刀具为外圆粗车刀外圆精车刀切槽刀和螺纹车刀。图轴类零件参考程序程序号设置工件坐标系返回参考点主轴正转，调用号粗车刀，打开冷却液快速走到粗车右端面起点,粗车右端面，车削进给速度快速走到外圆粗车循环起点粗车循环，每次车削深度，每次退刀留粗车余量向，向快速走到车削起点，精车进给刀具右偏精车外圆精车台阶端面精车锥面精车台阶端面精车外圆精车内圆角精车端面精车外圆取消刀补返回参考点限制主轴最高转速为，指令可做钳位用指定恒定切削速度，调用号精车刀，号刀补粗车后精车回退到精车端面快