X502型立式铣床横向毕业设计说明书

1毕业设计（论文）题目：X502 型立式铣床微机数控改装（横向）学 院： 机械工程学院专 业： 机电一体化工程班 级： 机电 1202学 号： 010113304504姓 名： 李开帆指导教师： 黄江2014 年 10 月 31 日I摘要数控机床具有高精度、高效、高速、高可靠性等优点，并且机床结构趋于模块化、数控功能专门化。数控机床是集计算机技术、电子技术、自动控制、传感测量、机械制造、网络通信技术于一体的典型的机电一体化产品。它的发展和运用，开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式、使世界制造业的格局发生了巨大的变化。数控技术水平的高低已经成为衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，己成为当今制造业的发展方向。为了满足用户的需求，减少成本及各种浪费，我们不能一味的大量添置全新的数控机床，而是考虑把普通机床改造为数控机床。普通机数控化改造，顾名思义就是在机床上增加微机控制装置即单片机数控系统，使其伺服电机型机床具有一定的自动化能力，使其传动系统更加符合要求，以实现预定的加工工艺目标。这种机床改造花费少，改造针对性强，时间短，改造后的机床大多能克服原机床缺点和存在的问题，生产效率高，尤其适合中国机床拥有量大、生产规模小的具体国情。我国数控系统发展具有以下 3 个特征：(l)高档数控系统技术已经突破。如华中 I 型等数控系统，都具有多轴联动功能，快速进给速度在 1.67m/s 以上，具有较强的通信、管理功能。(2)普及型数控系统技术已经成熟。如北京机床研究所的 BS9l 系统，这些系统一般配有 CRT 显示器，可配置直流和交流伺服驱动，24 轴联动。(3)经济型数控系统仍有广阔的市场前景。由于这类系统结构简单，价格便宜，非常适合中小型企业，目前仍是我国应用面最广的数控系统。比较典型的有南京大方的 JWK 系列。我国是机床生产大国，又是使用大国。数控机床是机械工业发展的关键产品，我国的数控机床在机床产品中的比例总体水平低。但是我国是发展中国家，许多企业财力薄弱，不可能花费大量的资金添置许多全新的数控机床，同时大量的通用机床不可能全部淘汰。因此，把普通机床改造为数控机床则不失为是一条提高数控化率的有效途径，机床改造花费少，改造针对性强，时间短，改造后的机床大多能克服原机床的缺点和存在的问题，生产效率高。II关键词： 改装设计 X502 伺服电机 控制系统 IIIX502 type vertical milling machine microcomputer numerical control refittingAbstractNc machine tool has the advantages of high precision, high efficiency, high speed, high reliability, and specialized structures tend to be modular machine tool, numerical control functions. Nc machine tool is the collection computer technology, electronic technology, automatic control, sensing measurement, machinery manufacturing, and network communication technology in one of the typical electromechanical integration products. Its development and utilization, opened a new era of manufacturing, change the manufacturing production mode, industrial structure, management mode, make the pattern of world manufacturing industry, great changes have taken place.The level of NC technology has become the core measure of a countrys manufacturing industry modernization degree symbol, the processing machine and the production process of NC, has become the development direction of manufacturing industry. In order to meet the needs of users, reduce cost and waste, we cannot blindly large additions of new CNC machine tools, but consider the general machine tools for the transformation of CNC machine tools. Ordinary machine CNC transformation, just as its name implies is in bed to increase the microcomputer control device is the singlechip digital control system, the servo motor type machine tool has some automation capabilities, the transmission system is more in line with the requirements, in order to achieve the goal of predetermined processing technology. This machine costs less, reform targeted, time is short, most of the machine after the original machine can overcome the shortcomings and problems, high production efficiency, especially for the Chinese machine tool has a large amount ofspecific national conditions, the small scale of production.Our country numerical control system development has the following three characteristics:(l) have breakthrough high-grade CNC system. Such as huazhong type I numerical control system, all have the multi-axis linkage function, fast feed rate in more than 1.67 m/s, with strong communication and management capabilities.(2) affordable numerical control system technology is mature. Such as Beijing machine tool research institute BS9l system, these systems are generally equipped with a CRT display, configurable dc and ac clothing drive, 2 4 axis IVlinkage.(3) the economical CNC system still has a broad market prospect. Because this kind of system structure is simple, cheap, very suitable for small and medium-sized enterprise, at present is still the most widely used nc system in our country. Typically have nanjing generous JWK series.China is big country of production of machine tools, it is with great power. NC machine tools is the key product development of mechanical industry, the proportion of the overall level of NC machine tool in our country machine tool products in the low. But China is a developing country, many enterprises financial weakness, can not spend a lot of money to acquire many new NC machine tools, and general machine tool large can not completely eliminate. Therefore, the general machine tools to CNC machine tools is a effective way to improve the rate of NC machine tool rebuilding, spend less, reform targeted, time is short, after the transformation of the machine tool are able to overcome the shortcomings and problems of the machine tool, the production efficiency is high.Key words：reform design X502 control system numerical control V目 录一、设计任务.1二、已知条件.1三、设计要求.2四、设计工作量.3五、主要参考书目.4前 言.5一、机床数控化改造的意义.5二、机床改造的优缺点.5第一章 数控改造总体方案的设计.7一、系统总体改造方案的确定.7二、机械传动系统的改造方案的确定.8三、微机控制系统方案的确定.9第二章 机床进给伺服系统-机械部分(横向) 的设计计算 .11第一节 工作载荷分析及计算.11第二节 滚珠丝杠螺母副的选型和校核.13第三节 脉冲当量和传动比的确定.21第四节 进给伺服系统传动计算.23第三章 微机控制部分的设计.29第一节 微机控制系统概述.29第二节 系统扩展.31第三节 步进电机控制电路.36第四章 微机控制系统软件设计.42一、模块组成.42二、缓冲区设置.42三、中断优先级.43四、各模块说明及流程图.43设计小结.46参考资料.47致 谢.481X502 型立式铣床数控改装任务书一、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。该铣床用于加工中小型零件的平面或成型表面，也可以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）750225（mmmm）2）工作台最大行程纵向： 500mm横向： 200mm 3）主轴中心（端面）至台面距离：80300mm4）进给量：纵向： 20540mm横向： 14380mm5）工作台及夹具总重量：G=1000N6）快速进给速度：纵向： 2400mm/min横向： 1600mm/min7）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）主轴转速级数：8 级10）主轴转速公比：1：41211）主轴转速：n=48，67，95，132，190，265，375，530r/min12）主轴电机功率：N=2.2KW13）主轴传动功率：N=1.45KW14）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1）硬质合金2）高速钢三、设计要求 改装后数控机床应具有的性能：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应能手工半自动操作，如果不需要数控时，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，增加任意圆弧面或凸轮曲面的数控加工。2）控制轴数：二坐标（纵向 X、横向 Y）。3）同时控制纵、横向进给运动进行圆弧面或凸轮曲面的加工。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：803132）SRAM 型号：62643）E 2PROM 型号：27644）采用全译码方式译码5）步进电机采用硬件环形分配，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