CK6140数控卧式车床及控制系统的设计论文[带图纸].doc

目录1总体方案················································01.1CK6140的现状和发展····································21.2CK6140数控卧式车床的总体方案论证与拟定·····················31.2.1数控车床········································31.2.2CK6140数控卧式车床的拟定···························32机械部分设计计算说明·······································52.1主运动部分计算········································52.1.1参数的确定······································52.1.2传动设计·······································62.1.3转速图的拟定·····································92.1.4带轮直径和齿轮齿数的确定··························122.1.5传动件的估算和验算································202.1.6展开图设计······································372.2纵向进给运动设计······································542.2.1滚珠丝杆副的选择·································542.2.2驱动电机的选用···································593控制系统设计············································633.1绘制控制系统结构框图···································633.2.选择中央处理单元（CPU）的类型···························633.3存储器扩展电路设计····································643.I/O接口电路及辅助电路设计····························65参考文献···············································71致谢···················································73LATHES···················································78湖南工业大学共80页第1页摘要数控车床又称数字控制（Numbercalcontrol，简称NC）机床。它是基于数字控制的，采用了数控技术，是一个装有程序控制系统的机床。它是由主机，CNC，驱动装置，数控机床的辅助装置，编程机及其他一些附属设备所组成。本次设计课题是CK6140数控卧室车床，CK是数控车床，61是卧式车床，40是床身上最大工件回转直径为400mm。此次设计包括机床的总体布局设计，纵向进给设计，其中还包括齿轮模数计算及校核，主轴刚度的校核等。控制系统部分包括步进电机的选用及硬件电路设计和软件系统设计，说明了芯片的扩展，键盘显示接口的设计等等。关键词数控机床；开放式数控系统；电动机AbstractThenumericalcontrollathecalledthenumericalcontrol(Numbercalcontrol,iscalledNC)theenginebed.Itisbasedonthenumericalcontrol,hasusedthenumericalcontroltechnology,isloadedwiththeprocedurecontrolsystemtheenginebed.Itisbythemainengine,CNC,thedrive,thenumericalcontrolenginebedauxiliaryunit,theprogrammingmachineandothersomeappurtenancesiscomposed.ThisdesigntopicistheCK6140numericalcontrolbedroomlathe,CKisthenumericalcontrollathe,61isthehorizontallathe,40isonthelathebedthebiggestworkpiecerotationdiameteris400mm.Thisdesignincludingtheenginebedoveralllayoutdesign,longitudinalentersforthedesign,alsoincludesthegearmoduluscomputationandtheexamination,themainaxlerigidityexaminationandsoon.Thecontrolsystempartiallyincludingstep-by-stepstheelectricalmachinerytoselectandthehardwarecircuitdesignandthesoftwaresystemdesign,explainedthechipexpansion,keyboarddemonstrationconnectiondesignandsoon.Keywordnumericalcontroltool；Open-architecture；motor湖南工业大学共80页第2页1总体方案1.1CK6140的现状和发展自第一台数控机床在美国问世至今的半个世纪内，机床数控技术的发展迅速，经历了六代两个阶段的发展过程。其中，第一个阶段为NC阶段；第二个阶段为CNC阶段，从1974年微处理器开始用于数控系统，即为第五代数空系统。在近20多年内，在生产中，实际使用的数控系统大多是这第五代数控系统，其性能和可靠性随着技术的发展得到了根本性的提高。从20世纪90年代开始，微电子技术和计算机技术的发展突飞猛进，PC微机的发展尤为突出，无论是软硬件还是外器件的进展日新月异，计算机所采用的芯片集成化越来越高，功能越来越强，而成本却越来越低，原来在大，中型机上才能实现的功能现在在微型机上就可以实现。在美国首先推出了基于PC微机的数控系统，即PCNC系统，它被划入为所谓的第六代数控系统。下面从数控系统的性能、功能和体系结构三方面讨论机床。数控技术的发展趋势：1.性能方面的发展趋势（1）.高速高精度高效（2）.柔性化（3）.工艺复合和轴化（4）.实时智能化2.功能发展方面（1）.用户界面图形化（2）.科学计算可视化（3）.插补和补偿方式多样化（4）.内置高性能PLC（5）.多媒体技术应用3.体系结构的发展（1）.集成化（2）.模块化（3）.网络化（4）.开放式闭环控制模式湖南工业大学共80页第3页1.2CK6140数控卧式车床的总体方案论证与拟定1.2.1数控车床数控车床又称数字控制（Numbercalcontrol，简称NC）机床，它是20世纪50年代初发展起来的一种自动控制机床，而数控车床四其中的一类使用性很强的机床形式。数控车床是基于数字控制的，它与普通车床不同的是，数控车床的主机结构上具有以下特点：（1）.由于大多数数控车床采用了高性能的主轴及伺服传动系统，因此，数控机床的机械传动结构得到了简化。（2）.为了适应数控车床连续地自动化加工，数控车床机械结构，具有较高的动态刚度，阻尼精度及耐磨性，热变形较小。（3）.更多地采用高效传动部件，如滚动丝杆副，直线滚动导轨高，CNC装置这是数控车床的核心，用于实现输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储，数据的变换，插补运算以及实现各种控制功能。1.2.2CK6140数控卧式车床的拟定1.CK6140数控卧式车床具有定位，纵向和横向的直线插补功能，还能要求暂停，进行循环加工等，因此，数控系统选取连续控制系统。2.CK6140数控卧式车床属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下，应简化结构、降低成本，因此，进给伺服系统应采用步进电机开环控制系统。3.根据设计所给出的条件，主运动部分z=18级，即传动方案的选择采用有级变速最高转速是2000r/min，最低转速是40r/min，1.26。4.根据系统的功能要求，微机控制系统中除了CPU外，还包括扩展程序存储器，扩展数据存储器，I/O接口电路，包括能输入加工程序和控制命令的键盘，能显示加工数据和机床状态信息的显示器，包括光电隔离电路和步进电机驱动电路。此外，系统中还应该包括脉冲发生电路和其他辅助电路。5.纵向和横向进给是两套独立的传动链，它们由步进电机，齿轮副，丝杆螺母副组成，它的传动比应满足机床所要求的。6.为了保证进给伺服系统的传动精度和平稳性，选用摩擦小，传动效率的滚珠丝杆螺母副，并应有预紧机构，以提高传动刚度和消除间隙。齿轮副也应有消除齿侧间隙的机构。7.采用滚动导轨可以减少导轨间的摩擦阻力，便于工作台实现精确和微量移动，且润滑方法简单。（附注：伺服系统总体方案框图1.1）湖南工业大学共80页第4页图1.1伺服系统总体方案框图