（毕业设计全套）普通X62W铣床的数控化改造设计（打包下载）

安全系数查表，丝杠是安全的，不会失稳。

高速丝杠工作时有可能发生共振，因此需验算其不发生共振的最高转速临界转速。

要求丝杠的最大转速。

临界转速按下式计算式中为临界转速系数，见表，本题取，即，所以丝杠工作时不会发生共振。

此外滚珠丝杠副还受值的限制，通常要求刚度验算滚珠丝杠在工作负载和转矩共同作用下引起每个导程的变形量为式中丝杠截面积，为丝杠的极惯性矩，为丝杠切变模量，对钢为转矩。

式中为摩擦角，其正切函数值为摩擦系数为平均工作载荷按最不利的情况取其中则丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为通常要求丝杠的导程误差小于其传动精度的，即该丝杠的满足上式，所以其刚度可以满足要求。

传动效率计算滚珠丝杠螺母副的传动效率为丝杠的螺旋升角，滚珠丝杠螺母副的混动摩擦系数。

，则伺服驱动系统的设计计算伺服驱动系统的设计包括步进电机选型，减速齿轮副的设计。

.脉冲当量的选择及减速齿轮副的设计脉冲当量根据机械的加工精度，并参照同类数控铣床的精度参数，则可选择脉冲当量初步选择步进电机的步距角为那么每个脉冲丝杠螺母移动的距离为要实现，就必须在步进电机和滚珠丝杠之间加上那个对降速轮，此对减速齿轮的减速比为.减速齿轮副的选择减速比计算出来后，采用以及齿轮减速，减速齿轮的模数般取.压力角初选齿轮齿数故大齿轮为故初选减速齿轮副的参数如下步进电机的选型已知条件故初选和合理满足启动力矩式中为脉冲当量，取为移动部件上的负载为作用在移动部件上的负载为导轨摩擦系数，取.为步进电机步距角为机械的传动效率，般取为纵向移动部件的重量代入公式得确定步进电机最高工作频率式中运动部件快进速度查说明书，纵向工作台最大进给速度为代入公式得综合考虑并参考金属切削机床设计简明手册，选择步进电机步进电机主要技术参数最大静转矩电机的最高空载效率为运行频率为满足条件空载运行详述为相步距角为.电压电阻为，相电流分配方式为三相六拍外形尺寸为质量为轴颈为.垂直进给系统的设计计算.铣削力的设计计算与纵横向所设参数相同，则有工作台纵向进给方向载荷工作台横向进给方向载荷工作台垂直进给方向载荷算出周向铣削力强度校核计算式中代入计算工作台和移动部件的总重量.由此得再根据最大的动载荷来选择横向丝杠寿命值为同纵向取则有滚珠丝杠最大动载荷式中为载荷系数，般取，本例取.为精度系数，对于本丝杠取可以选择与纵向通向好的滚珠丝杠螺母副.滚珠丝杠的额定动载荷﹥滚珠丝杠的额定静载荷预紧力远远小于，故可不加预紧力，滚珠丝杠的传动效率步进电机的选型步进电机的启动力矩式中为脉冲当量，取为移动部件上的负载为作用在移动部件上的负载为导轨摩擦系数，取.为步进电机步距角为机械的传动效率，般取为纵向移动部件的重量代入公式得确定步进电机最高工作频率式中运动部件快进速度查说明书，纵向工作台最大进给速度为.代入公式得与纵向相同，且接近相同，为方便改造初选与纵向相同的型号电机，选择步进电机.普通铣床数控系统设计根据机械系统方案的要求。

可以看出对机械部分的控制只有进给系统的步进电机的控制和工作台回转的步进电机控制。

控制系统由微机的，有的，也有单片机的，这里采用的是开环控制系统，可以选择经济型的单片机控制系统。

另外，居然要控制，就得有输入和输出设备才能对相应的运动进行控制。

其控制系统框图，如图所示。

图控制系统框架图.微机数控系统组成及特点微机控制系统的组成微机控制系统主要由微型计算机和伺服系统两大部份组成，其中微机又包括硬件和软件两部分。

微机控制系统基本硬件组成硬件是组成系统的基础，有了硬件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的性能指标。

数控系统的硬件电路概括起来由以下部分组成。

主控制器，即中央处理单元。

存储器，包括只读可编程存储器和随机读写数据存储器。

接口。

微机数控系统软件软件是指为实现微机控制系统各项功能编制的专用程序，它般由以下几部分组成输入数据处理程序它接受输入的零件加工程序，用标准代码表示的加工指令和数据整理成便于解释执行的格式后存放。

插补运算程序它完成普通数控系统中插补器的功能。

速度控制程序它根据给定的速度代码或每分毫米数控制插补运算的频率，以保证预定速度进给。

管理程序和诊断程序管理程序对数据输入处理及切削加工过程服务的各个程序进行调度，还可以对面板命令时钟信号故障信号等引起的中断进行处理。

诊断程序可以在运行中及时发现系统的故障，并指示故障类型。

微机数控系统的特点可靠性高。

由于采用大规模集成电路软件连接以及自诊断功能，所以大大提高了无故障运行时间，即使有极少的故障也能及时发现和排除。

灵活性强。

由于系统的硬件是通用标准化的，对于不同机床的控制要求只需更换可编程只读存储器中的系统程序就可实现。

易于实现机电体化。

采用大规模集成电路时控制框尺寸大为缩小，采用可编程接口又可将等顺序控制部分逻辑电路与数控装置结合起，使结构更为紧凑。

价格低。

采用微机数控，使数控机床电气部分成本大为下降，对功能较齐全的数控机床价格幅度下降更大。

由于微机的功能强，存储量大，可实现多功能控制多路运行控制及数据和图形显示等，给操作人员和监视生产过程带来方便。

.微机数控系统设备介绍主控制器的选择目前在数控系统中常用的芯片由以及等位机的，也有和等位机的。

但从性能价格比上，我们常采用系列单片机中的作为主控制器。

下面对各功能部件作进步的说明数据存储器片内为个字节，片外最多可扩至字节。

程序存储器无此部件为为。

片外最多可外扩至字节。

中断系统具有个中断源，级中断优先权。

定时器计数器个位的定时器计数器，具有四种工作方式。

串行口个全双工的串行口，具有四种工作方式。

口口口口为四个并行位口。

微处理器为位的，且内含个位位处理器，不仅可处理字节数据，还可以进行位变量处理。

单片机的硬件结构，如图图单片机内结构单片机包含中央处理器数据存储器定时计数器并行接口串行接口和中断系统等几大单元及数据总线地址总线和控制总线等三大总线。

下图为的引脚图系列单片机中的采用封装的双列直插式封装结构，下图是它们的引脚配置，个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根。

组位共个口，中断口线与口线复用。

引脚配置图存储器电路的扩展程序存储器的扩展单片机应用系统中扩展用的程序存储器芯片，即紫外线可编程的芯片，其型号分别为等，其容量分别位。

在选择芯片时，要考虑与时序的匹配，即所能读取的时间必须大于所要求的读取时间。

此外，还要考虑最大读出速度工作温度计存储器的容量。

在满足容量要求是应尽量选择大容量芯片以减少芯片数量，是系统简化。

在本系统中，我们拟采用作为扩展芯片。

与主要是三总线的联接。

中的低位地址线通过地址锁存器与口相联。

当地址锁存允许信号为高电平，则口输出地址有效。

位数据线直接与口相连，高位地址线分别与相联，引脚直接同引脚相联，片选信号接地，以便总能选中。

由于只能选通外部程序存储器，因而其引脚接地。

引脚图数据存储器的扩展由于内部只有字节，远远不能满足系统的要求，须扩展片外的数据存储器。

单片机应用系统数据存储器扩展电路般采用和静态数据存储器，其选用的规则与程序存储器的要求相同。

本系统拟采用芯片作为数据存储器的外扩芯片。

低位地址线通过地址锁存器与口相接，高位地址线分别与相联，位数据线直接接至口，读写控制引脚与的读写控制引脚直接相联，片选端通过译码电路与相联。

引脚图单片机锁存器是片三态输出触发器，锁存允许输入有回环特性。

的输出端可直接与总线相连。

当三态允许控制端为低电平时，为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。

当为高电平时，呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。

当锁存允许端为高电平时，随数据而变。

当为低电平时，被锁存在已建立的数据电平。

当端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善。

引出端符号数据输入端三态允许控制端低电平有效锁存允许端输出端锁存器外部管腿.口电路的扩展并行口的扩展单片机共有四个位并行口，但可供用户使用的只有口及部分口线。

因此在大部分应用系统中都不可避免地要进行口的扩展。

通用可编程接口芯片具有位的静态个位和个位的可编程并行口个位的计数器。

由于与单片机的接口简单，是单片机系统广泛使用的芯片。

与的联接可归结为三总线的连接。

本身具有地址锁存信号控制线和地址锁存器，故可直接将地址数据线直接与口线对应的相连，的与的直接相连，高位地址的经译码器提供的片选信号，控制端接.口，其它读写信号也都对应相连。

的地址与统编址。

键盘显示器接口电路键盘显示器是数控系统常用的人机交互的外部设备，可以完成数据的输入和计算机状态的动态显示。

通常，数控系统都采用行列式键盘，按键设置在行列的交点上。

本系统中所设计的是由键和位显示器组成。

为了简化电路，键盘的列线及显示器的段码共用个口，即的口，键盘的行线由的口提供，的字位控制则由口经后提供。

各引脚功能说明如下复位信号输入端，高电平有效。

复位后，个端口均为输入方式。

三态的地址数据总线。

与单片机的低位地址数据总线口相连。

单片机与之间的地址数据命令与状态信息都是通过这个总线口传送的。

读选通信号，低电平有效。

写选通信号，低电平有效。

片选信号线，低电平有效。

的存储器和口选择。

当时，则选择的片内，上地址为中单元的地址当时，选择的口，定时计数器，命令状态寄存器地址锁存信号。

内部设有地址锁存器，在的下降沿将单片机口输出的低位地址信息及，的状态都锁存到内部锁存器。

因此，口输出的低位地址信号不需外接锁存器。

位通用口，其输入输出的流向可由程序控制。

位通用口，功能同口。

有两个作用，既可作为通用的口，也可作为口和口的控制信号线，这些可通过程序控制。

内部定时计数器信号输入端。

内部定时计数器信号输出端。

电源集成芯片引脚图图对外和的链接.步进电机驱动电路步进电机是种用脉冲信号控制的电动机。

在负载能力及动态特性范围内，电动机的角位移仅与控制脉冲成正比。

在多数情况下，用步进电机作为执行元件的数控系统不需要或转换，可采用较为简单的开环控制，因而成为经济性数控机床最主要的种伺服驱动元件。

计算机接口在控制系统中，步进电机的接口电路至关重要，没有它将无法实现微机对步进电机的控制。

如前所述，系列单片机含有个并行输入输出口，其中口可以提供给用户使用，作为步进电机及其它控制对象的接口。

也可采用或等可编程并行输入输出接口芯片设计扩展接口电路，来控制步进电机即其它外部设备。

本系统即采用的口作为步进电机的控制端口。

脉冲分配器脉冲分配器又叫做环形分配器，是驱动步进电机必不可少的环节。