（毕业设计图纸全套）X502型立式铣床电气部分数控化改造设计（含说明书）

刀具控制自动换刀刀具使用状态监测刀具参数值设置。

保护控制正负行程的软硬限位进给高低速限制。

辅助功能控制包括冷却照明。

操作功能运动方式选择程序运行自动运行单步运行暂停及暂停恢复，空运行，坐标参考值设置手轮运行对系统轴的正负向运动进行控制方式手动程序数据输入。

程序操作程序的输入输出手工键盘输入网络通讯输入等程序的编辑程序管理。

显示操作系统状态显示包括信号监测运行方式选择正在使用的刀具信息等位置显示机床坐标系的位置报告，工件坐标系的绝对相对位置报告等故障报警。

诊断功能编程错误提示操作错误提示执行错误提示实验台硬件系统的实现.数控车床实验台硬件系统设计遵循的原则为使数控车床实验台硬件系统设计趋向合理化，在设计过程中着重考虑如下几个方面尽量选用标准化模块化的典型电路，从而提高设计的成功率。

尽量选用功率强集成度高的微机芯片，因为采用这种器件可能代替部分电路，使系统可靠性增加。

注意选用通用性强市场货源充足的元器件。

系统的扩展及各功能模块的设计在满足应用系统功能要求的基础上，留有适当的余地，以备将来进行修改扩展。

努力采用最新的些技术，因为电子技术发展迅速，器件更新换代很快，市场上不断推出性能更优功能更强的芯片。

电路设计时，充分考虑应用系统各部分的驱动能力，因为不同的电路有不同的驱动能力，对后级系统的输入阻抗要求也不样。

实验表明如果阻抗匹配不恰当，系统的驱动能力不够，可能导致系统的不可靠性甚至于使系统无法进行工作。

值得提的是，系统的不可靠性很难通过般的测试手段来确定。

因此，在电路的设计过程中，应该特别注意系统的驱动能力尽量减少系统的损耗。

电路设计过程中要注意电平的匹配，和电平单片机扩展时，不应该超过其驱动能力，如电路不使用的输入端不允许浮空，否则会引起逻辑电平不正常，容易接受外界干扰产生错误动作。

系统的抗干扰设计，这个问题在硬件设计中也有十分重要的意义。

.微机控制的数控车床实验台硬件系统的具体设计.绘制系统电气控制的结构框图根据总体方案及机械结构的控制要求，确定硬件电路的总统方案，绘制系统电气控制的结构框图。

如图接口光电隔离步进电机外设键盘显示器即其他图结构框图数控系统是由硬件和软件两部分组成。

硬件是组成系统的基础，有了硬件与软件才能有效地运行。

硬件电路的可靠性直接影响到数控系统性能的指标。

机床硬件电路由以下五个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程序存储器和数据存储器接口即输入输出接口外围设备如键盘显示器及光点输入机等。

选择中央处理单元的类型在微机应用系统中的选择应考虑以下因素时钟频率和序号这个指标将控制数据处理的速度可扩展存储器包括和的质量指令系统功能影响编程灵活性扩展的能力即对外设备的控制能力开发手段包括支持开发的软件和硬件的电路此外还要考虑到系统应用场合，控制对象对各种参数的要求以及经济价格比等经济性的要求。

目前在经济型数控机床上推荐采用系列单片机作为主控制器。

存储器扩展电路设计存储器扩展电路设计应该包括程序存储器和数据存储器的扩展。

在选择程序存储器芯片时，要考虑与时序的匹配，还应考虑最大读出速度，工作温度及存储器的容量等问题。

口即输入输出接口电路设计应包括接口芯片的选用。

步进电机控制电路键盘，显示器的及其它辅助电路的设计。

例如，复位电路越界报警电路，掉电保护电路等。

此外，不同的数控系统还要求配备不同的外设，这些部分的电路设计也应包括。

系列单片机简介系列单片机是美国公司在系列单片微机基础上推出的产品，于年问世，它的集成度很高是集片内存储器，片内输入输出部件和于体的优良的单片机系统。

在我国已广泛地被应用于经济型数控机床。

系列单片机主要有三种型号的产品。

和本数控车床中使用的是芯片。

因为片内设有，适用于需扩展。

可在现场修改和更新程序存储器的应用场合，其价格底，使用灵活，非常适用。

．单片机的基本特征具有功能很强的位型立式铣床电气部分数控化改造设计摘要应的运算处理，然后发出控制命令，使各坐标轴主轴以及辅助动作相互协调，实现刀具与工件的相对运动，自动完成零件的加工。

系统的数据转换过程如图所示。

图系统的数据转换过程译码程序的主要功能是将用文本格式通常用码表达的零件加工程序，以程序段为单位转换成刀补处理程序所要求的数据结构格式，该数据结构用来描述个程序段解释后的数据信息。

它主要包括等坐标值，进给速度，主轴转速，代码，代码，刀具号，子程序处理和循环调用处理等数据或标志的存放顺序和格式。

为方便编程，零件加工程序通常是按零件轮廓或按工艺要求设计的进给路线编制的，而数控机床在加工过程中控制的是刀具中心准确说是刀位点轨迹，因此在加工前必须将编程轨迹变换成刀具中心的轨迹。

刀补处理就是完成这种转换的处理程序。

数控编程提供了刀具运动的起点终点和运动轨迹，而刀具怎么从起点沿运动轨迹走向终点则由数控系统的插补装置或插补软件来控制。

该程序以系统规定的插补周期定时运行，它将由各种线形直线圆弧等组成的零件轮廓，按程序给定的进给速度，实时计算出各个进给轴在内的位移指令，并送给进给伺服系统，实现成形运动。

插补计算的原理及插补与加工精度的关系将在后面进步讨论。

系统对机床的控制分为对各坐标轴的速度和位置的“轨迹控制”和对机床动作的“顺序控制”或称“逻辑控制”。

后者是指在数控机床运行过程中，以内部和机床各行程开关传感器按钮继电器等开关信号状态为条件，并按预先规定的逻辑关系对诸如主轴的起停换向，刀具的更换，工件的夹紧松开，液压冷却润滑系统的运行等进行的控制。

控制就是实现上述功能的功能模块。

通过以上介绍可知数控加工原理就是将预先编好的加工程序以数据的形式输人数控系统，数控系统通过译码刀补处理插补计算等数据处理和协调控制，最终实现零件的自动化加工。

.数控车床的特点通常数控车床由床身主轴箱刀架进给系统和冷却系统等几部分组成，其结构特点主要体现在进给系统刀架等方面。

由于实现了，进给装置用伺服电机驱动，以连续控制刀具的纵向轴和横向轴的运动，完成对回转体零件的内外型面的加工。

进给系统中没有走刀箱溜板箱和挂轮架，直接用伺服电机通过滚珠丝杠副驱动溜板和刀架进给，大大简化了进给系统的结构，传动链路线短，刚性好，加工精度高。

由于刀架移动采用滚珠丝杠副，因而运动轻巧。

刀架是数控车床的重要部件，对车床的整体布局影响很大，两坐标连续控制的数控车床般采用工位的回转刀盘。

在车床上加工零件时，工件装夹在三爪卡盘上，随主轴起绕轴旋转。

车刀固定在走刀架上，随刀架起沿车床的纵轴轴和横轴轴移动。

车刀刀尖的直线运动与工件的旋转运动形成切削表面。

由于工件只随主轴旋转，所以在车床上加工零件的基本形状是个绕主轴轴的回转体。

车床加工的工件以柱面锥面和球面为基本形状，其它形状都是由这些基本形状组合而成。

上述三种基本形状的图形都要求车刀刀尖走出二种基本的轨迹，即直线和圆弧。

以上分析的车床的运动为连续动作，即要求控制对象车刀在平面走出连续的轨迹。

车床还有些辅助运动，如主轴的正反转与停止﹑冷却泵的启动与停止等运动。

这些辅助运动属于断续的开关动作。

所以，车床的动作包括连续动作和开关动作。

.数控车床实验台的方案设普通车床数控化改造的条件并不是所有的旧机床都适合于数控改造。

改造的机床应具备如下几个条件。

机床基础件必须有足够的刚度数控机床属于高精密机床，要求有很高的移动精度。

通常闭环系统的脉冲当量为.，开环系统的脉冲当量为.或.。

高的定位精度和轮廓加工精度要求机床的基础件具有很高的动静刚度。

基础件刚性不好则受力后容易变形，且这种变形具有很大的不确定性，无法用数控系统中的补偿功能进行补偿。

因此，基础件刚性不好的机床不适宜改造为数控机床。

改造费用合适经济性好机床改造费用分为机床和电气两部分。

方面是维修和改动原机床部分，更换已磨损的部件另方面是更换原机床控制柜，用新的数控系统和强电装置代替。

改造费用与原机床零件的利用多少有关，也与采用何种控制系统有关。

由于经济上的考虑，目前通常采用步进电动机驱动的经济型数控系统进行机床改造。

改造总费用多少才算合适要因用户而异。

般来说不超过同类规格设备价格的半，在经济上就算合适。

普通车床数控化改造的般步骤旧机床的设备选型通常对台旧机床，是否需要进行数控化改造，首先应对该设备进行基本估价，这也就是设备选型。

以判断该设备是否具有改造价值，改造后能不能满足需求，改造成功的可能性等，这些都与设备的选择密切相关，所以选型是设备改造的首要环节，应重点考虑几个主要参数设备的型号规格生产