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X502型立式铣床数控改装任务书.doc

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X502型立式铣床数控改装任务书.doc

1X502型立式铣床微机数控改装一、设计任务将X502型立式铣床改造成用AT89S51单片机控制的经济型数控铣床。该铣床用于加工中型或小型零件的平面或成型表面,也可加工具有一定斜度的平面。改装的目的一方面要提高加工精度,另一方面利用数控方法加工任意圆弧面或凸轮的曲面。二、已知条件1、机床型号X502型立式升降台铣床2、主要参数1工作台面积(长宽)750225mmmm2工作台最大行程纵向500mm横向200mm3主轴中心(端面)至台面距离80300mm4进给量纵向20mm540mm横向14mm380mm5工作台及夹具总重量G800N6快速进给速度纵向2400mm横向1600mm7导轨类型纵向综合性导轨横向综合性导轨8立铣头最大回转角45度9主轴转数级数8级10主轴转数公比14111主轴转数n47.5,67,95,132,190,265,375,530r/min12驱动电机功率N2.2KW13主轴的传动功率N1.45kW14主轴孔径24mm15铣刀最大直径32mm16加速时间30ms3、工件材料1)碳钢,合金钢2)铸铁4、刀具材料21)硬质合金2)高速钢三、设计要求改装后数控车床应具有的性能改装要方便,原铣床的改动应尽可能少,如果数控部分发生故障时仍能手工半自动操作,如果不需数控时,能很快改回原状。控制部分要求运行可靠,维修方便,须防尘及抗干扰,改造成本低。1、改装后应具有的基本功能及技术指标1)工艺范围保持原有的铣床的工艺范围外,增加任意弧面和凸轮曲面的数控加工2)控制轴数二坐标纵向X、横向Y3)同时控制纵、横向进给运动进行圆弧面和凸轮面加工4)脉冲当量0.01mm/step5)重复定位精度0.01mm6)定位精度0.01mm7)加工精度2级2、采用步进电机开环控制3、对微机数控系统的要求微机控制系统要有可靠性好、功能强、速度快、抗干扰能力强,可在线编程、具有很高的性能价格比等特点。1)单片机型号AT89S5124PU2)SRAM型号IDT7164S35P(8k8)3)PROME2型号AT28C25615PI(32k8)4)采用全译码方式译码5)步进电机采用硬件环行分配,功放电路采用高低压功放6)控制系统的加工程序和控制命令可通过键盘操作实现7)采用数码管显示加工数据及机床的状态等信息8)具有ISP(在线编程)功能四、设计工作量1.进给系统机械装配图一张(A1)2.数控系统硬件电路原理图一张(A1)3.驱动电路原理图一张(A2)4.课程设计说明书一份包括以下内容(1)前言(数控改装的意义、用途及目的等)(2)改装方案确定(包括系统总体方案的确定、机械系统改装方案确定、控制系统方案确定)(3)机械部分改装设计计算1)滚珠丝杠螺母副型号确定2)齿轮传动比和齿数确定33)轴承型号确定(4)步进电机选型(5)控制系统硬件电路设计1)存储器扩展电路设计2)通用接口芯片型号选择及接口电路设计3)译码芯片型号选择及各芯片地址分配4)数码管和键盘接口电路设计5)环行分配器芯片型号选择及环行分配电路设计6)步进电机功放电路设计7)ISPInSystemProgramming在线系统编程及调试接口设计8)机床报警电路设计等(6)总结及结束语五、设计过程需考虑的问题1、进给伺服系统机械设计部分1滚珠丝杠螺母副如何预紧2怎样保证滚珠丝杠螺母的螺母座与两端支承同心3滚珠丝杠所受的轴向力如何通过支承件传递到床身上。4滚珠丝杠上的(向心推力球轴承、或其他)轴承如何预紧5齿轮传动副如何消除齿侧间隙6消隙齿轮装配过程是怎样的7步进电机在齿轮箱体上怎样定位8各部件的配合表面应该采用什么性质的配合及精度等级9设计和装配时,如何保证滚珠丝杠在垂直和水平面内与机床导轨的平行度10在什么情况下需要对滚珠丝杠进行预拉伸怎样进行预拉伸2、微机数控系统电路设计部分1各芯片名称及功能。2AT89S51的各口的功能。3线选法地址译码方法。4全地址译码方法及各芯片地址编码。5扩展I/O口芯片地址。468155或8255可编程接口芯片I/O口输入、输出情况及控制字。7键盘及显示接口电路工作原理。8扩展数据存储器及程序存储器地址范围9步进电机环形分配工作原理、硬件环形分配芯片各引脚的功能。10光电隔离电路工作原理。11高低压驱动电路工作原理。12恒流斩波驱动电路的工作原理。13其他辅助电路如越界报警电路、复位电路、时钟电路系工作原理。六、主要参考书目1.数字控制机床,廖效果、朱启逑主编,华中理工大学出版社2.金属切削机床设计,戴曙主编,机械工业出版社.3.机电一体化系统设计,张建民等编著,北京理工大学出版社4.机电一体化技术手册(上、下册),机电一体化技术手册编委会编,.机械工业出版社.5.单片机原理与应用设计,蒋辉平,周国雄编著,北京航空航天大学出版社6.机电一体化系统设计课程设计指导书,尹志强等编著。机械工业出版社7.各芯片管脚及功能上网查询。

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