X52K铣床的数控化改造(1)

有全套图纸 QQ1074765680 有全套图纸 QQ1074765680 毕毕 业业 设设 计计 设计设计（ （论论文）文）题题目目：X52KX52K 铣床的数控化改造铣床的数控化改造 姓姓 名：名： 专专 业：业： 机电一体化机电一体化 指导教师：指导教师： 2009 年 9 月 12 日 X52KX52K 铣床的数控化改造铣床的数控化改造 有全套图纸 QQ1074765680 有全套图纸 QQ1074765680 内容摘要内容摘要 本文提供了一种 X52k 铣床的经济型数控化改造方案，改造的 主要模块有：机械部分和数字控制电路部分。机械部分主要是对丝 杠、驱动元件和减速齿轮的改造。改造后的系统是以步进电机为驱 动执行元件的开环控制系统，以 MCS-51 型单片机为控制处理芯片， 实现 X、Y 两坐标联动改造,使得改造后的机床能加工除了铣削键槽、 平面及孔等简单的零件外，还能加工形状复杂（如加工圆弧面、斜 面及凸轮等）的零件。改造后的数控机床具有高精、高效及加工产 品范围广等特点。最后再对系统的误差及精度进行分析，并提出改 进的方法、建议。 关键词： X52k 数控化 改造 单片机 ABSTRACT 有全套图纸 QQ1074765680 有全套图纸 QQ1074765680 In this paper ,in base of our countrys eco- momic condition and the expensive CNC, in order to extend machining scope, high accuracy , small batch, Keywords: X52Kmill numerization rebuilding single chip computer 目 录 前前 言言 6 6 正正 文文 错误！未定义书签。 第一章第一章 整体改造方案整体改造方案 错误！未定义书签。 1.11.1 总体设计方案：总体设计方案：错误！未定义书签。 1.1.1 机床改造的方案比较 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1.1.21.1.2 实现的目标实现的目标错误！未定义书签。 1.21.2 主传动的系统改造：主传动的系统改造：错误！未定义书签。 1.2.1 机械部分的数控化改造：错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1.2.21.2.2 电气部分的数控化改造电气部分的数控化改造错误！未定义书签。 1.31.3 进给系统的改造进给系统的改造错误！未定义书签。 1.3.11.3.1 进给机构的改造进给机构的改造 错误！未定义书签。 1.3.21.3.2 X52KX52K 的改造要求的改造要求错误！未定义书签。 有全套图纸 QQ1074765680 有全套图纸 QQ1074765680 1.41.4 微机系统的硬件与软件设计微机系统的硬件与软件设计错误！未定义书签。 1.4.11.4.1 系统软件的设计系统软件的设计 错误！未定义书签。 1.4.21.4.2 硬件系统设计硬件系统设计 错误！未定义书签。 1.51.5 改造后的布局改造后的布局错误！未定义书签。 2.12.1 纵向方向（纵向方向（X X 轴）的设计：轴）的设计： 错误！未定义书签。 2.1.12.1.1 铣削力铣削力 C F 的计算的计算 错误！未定义书签。 表表 2-12-1 X52KX52K 基本技术规格基本技术规格 错误！未定义书签。 2.1.22.1.2 滚珠丝杠所受的平均轴向载荷滚珠丝杠所受的平均轴向载荷 m F 的计算的计算 错误！未定义书签。 2.1.32.1.3 丝杠副工作负荷计算及丝杠型号的选择丝杠副工作负荷计算及丝杠型号的选择错误！未定义书签。 2.1.42.1.4 传动效率传动效率的计算的计算 错误！未定义书签。 2.1.5 刚度验算错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.1.6 稳定性的验算错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.1.7 齿轮传动设计的有关计算：错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.1.8 齿轮材料的选用及许用应力：错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.1.9 直齿圆柱齿轮副的计算 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。 (1)(1)计算减速器的传动比计算减速器的传动比 错误！未定义书签。 (3)(3)齿轮弯曲强度应力校核齿轮弯曲强度应力校核 错误！未定义书签。 2.1.102.1.10 步进电机型号的计算选择步进电机型号的计算选择错误！未定义书签。 2.1.112.1.11 纵向步进电机选择计算纵向步进电机选择计算错误！未定义书签。 (1)计算工作台、丝杠以及齿轮折算到电机轴上的惯量 d J .错误！未定义书签。错误！未定义书签。 (2)(2)惯量匹配验算惯量匹配验算 错误！未定义书签。 (3)(3)负载转矩计算及最大静转矩选择负载转矩计算及最大静转矩选择 错误！未定义书签。 有全套图纸 QQ1074765680 有全套图纸 QQ1074765680 (4)(4)快速进给时所需力矩快速进给时所需力矩 快 M错误！未定义书签。 2.1.122.1.12 步进电机动载荷矩频特性和运行矩频特性步进电机动载荷矩频特性和运行矩频特性错误！未定义书签。 2.22.2 横向横向(Y(Y 轴轴) )的设计的设计 错误！未定义书签。 3.3.数控部分设计数控部分设计 错误！未定义书签。 3.13.1 系统硬件设计系统硬件设计错误！未定义书签。 3.1.13.1.1 主控制器（主控制器（CPUCPU）错误！未定义书签。 3.1.23.1.2 存储器扩展电路存储器扩展电路错误！未定义书签。 3.1.33.1.3 扩展扩展 I/OI/O 接口接口错误！未定义书签。 3.1.43.1.4 步进电机驱动电路步进电机驱动电路错误！未定义书签。 3.1.53.1.5 行程控制行程控制错误！未定义书签。 3.1.63.1.6 键盘与显示键盘与显示错误！未定义书签。 3.1.73.1.7 复位电路复位电路错误！未定义书签。 3.23.2 编程时应注意的问题编程时应注意的问题错误！未定义书签。 3.33.3 步进电机系统软件控制步进电机系统软件控制错误！未定义书签。 4.4.误差来源及精度分析误差来源及精度分析 错误！未定义书签。 4.14.1 误差的来源误差的来源错误！未定义书签。 4.1.1 机械结构原因错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4.1.24.1.2 数控部分原因数控部分原因错误！未定义书签。 4.24.2 误差补偿措施误差补偿措施错误！未定义书签。 4.2.14.2.1 齿轮副误差补偿分析齿轮副误差补偿分析错误！未定义书签。 4.2.24.2.2 数控系统误差补偿分析数控系统误差补偿分析错误！未定义书签。 有全套图纸 QQ1074765680 有全套图纸 QQ1074765680 4.2.34.2.3 滚珠丝杠副误差补偿分析滚珠丝杠副误差补偿分析6 6 结结 论论 6 6 致致 谢谢 6 6 参参 考考 文文 献献 6 6 山东大学自考毕业论文（本科） 1 前前 言言 该课题来源于生产实践的需要，利用大量闲置旧机床，对其进行数控化改造后， 成为一种高效的、多功能的经济型数控机床，是一种推陈出新、盘活存量资金的有 效办法，是低成本自动化的必由之路。 数控技术及数控机床是以数控系统为代表的新技术，对传统机械制造产业的渗 透形成的机电一体化产品：数控机床；其技术范围涉及很多领域： 机械制造技术；信息处理技术；自动控制技术；伺服驱动技术；传感器技术； 软件技术等。 数控机床 4.2.3 滚珠丝杠副误差补偿分析 滚珠丝杠副可采用预紧方式来减小滚珠丝杠副的轴向回程间隙误差。工作原理 是在滚珠螺母体内的两侧循环滚珠链之间，使内螺纹滚道在轴向预制 L0 的导程突 变量，在两列滚珠间产生轴向错位而实现预紧，L0 的大小和单列滚珠径向间隙决 定预紧力大小，如图 4.1 所示。 L0L0 L0+L0 图图 4.1 单螺母变位导程式预紧单螺母变位导程式预紧 山东大学自考毕业论文（本科） 2 结 论 依照我国目前的数控机床发展状况及我国的国情，对原有的普通机床进行数控 化改造是符合当前国情的。对普通立式铣床 X52K 的数控化改造是为了扩大产品加 工范围和提高加工精度、效率、质量，进而满足市场多变的要求：小批量、多品种、 柔性化加工。改造后的 X52K 铣床不仅能够完成加工键槽、平面和孔等一般加工， 还能加工复杂的零件，且精度高。 对普通 X52K 铣床改造的总体思路是把 X52K 改造成 X，Y 两坐标能联动的经济 型数控铣床，由程序控制实现柔性化加工。从总体方案设计开始，确定了改造的目 标经济型数控铣床，全文进行了机械部分和数控部分的改造设计，最后进行了系 统的误差分析。在 X52K 的数控化改造中有如下特点： 为了控制改造成本，不进行升降台方向（即 Z 向）机械部分的改造，而仍 采用手动方式升降。 为了不大量改变原有的机械结构，本设计保留原有手动功能手柄，且只把 原机床的普通丝杠改为滚动丝杠。 在横向和纵向的改造设计计算中，突出步进电机、减速箱和滚珠丝杠设计 计算的连贯性，计算合理的准确性。 在论文的最后进行系统的误差分析，并提出自己的建议、方法。 但是在这个设计过程中，还存在一些不足之处，如： 在对整个系统的改造中，由于缺乏实践的条件，对机床改造的结构还欠合 理。只有理论与实践相结合才能改造设计出理想的结构。 对数控系统的系统软件的认识不够深入，在改造过程中只提出了总体的设 计思想和系统软件的功能模块，未给出详细的系统程序。 山东大学自考毕业论文（本科） 3 致致 谢谢 在完成本设计过程中，各位辅导老师的认真负责，不厌其烦的教学态度给我留 下了深刻的印象。为我们讲解知识难点和修正错误，教导我们在设计中要注意的问 题，以及查找资料等等，才能让我能顺利地完成该课题的论文。各位辅导老师的教 学态度，和追求科学真理的精神，耐心的对学生指导，永远值得我们学习。不仅仅 是因为学到了知识，更是一种做人的道理和理念，可以说，在我们出了校园，步入 社会，对我们都是一种财富。在各位辅导老师身上，我看到了作为老师的伟大和崇 高。在我以后的生活和工作中，所有的这一切一切都让我受益匪浅，对完美的不懈 追求的精神及做事的科学态度，并将让我终身受益，各位辅导老师是值得尊敬的。 在我整个在校学习的四年期间，各个任课老师的言传身教，解答疑问，为我们学习 到最基础，最扎实的公共课程和专业知识是分不开的，在此，我感谢你们，向你们 说一声：老师们，你们辛苦了！ 还有和同学们的帮助也是分不开的，在完成本设计的过程中，与同学一起探讨 问题也是一种乐趣，是他们让我感到学习不是一种负担，而是一种快乐。在彼此的 互相帮助、关心，生活中分享彼此的欢乐、共担烦恼，这一切都让我的大学生活变 的无比多彩。在这里，我向各位同窗好友表示忠心感谢：祝你们常年好运，幸福快 乐！ 最后，我还要感谢给予我机会、赋予我能力的母校。 山东大学自考毕业论文（本科） 4 参 考 文 献 【1】 杨广才，唐学媛普通铣床的数控改造苏盐科技2002 第 3 期14-16 【2】 李为民，王海涛轴向定位预紧轴承刚度计算河北工业大学学报2001 年 30 卷第 2 期15-19 【3】 刘兴国，刘贵杰，岳恒志铣床数控改造及设计山东轻工业学院学报1998 【4】 杨可桢，程光蕴主编机械设计基础北京：高等教育出版社，1988 【5】 郑堤，唐可洪主编机电一体化设计基础北京：机械工业 【6】 张柱银主编数数控原理与数控机床北京：化学工业出版社，2003 【7】 余英良主编机床数控改造设计与实例北京：机械工业出版社，1996 【8】 张德忠X52K 铣床数控化改造机械设计与制造1995 第 01 期48-49 【9】 张宝林主编数控技术北京：机械工业出版社，1997.8 【10】 成大先主编机械设计手册北京：化学工业出版社，2002 【11】 廖效果，朱启逑主编数字控制机床武汉：华中科技大学出社，1992 【12】 于俊主编滚动轴承计算北京：高等教育出版社，1993.7 【13】 张新义主编经济型数控机床系统设计北京：机械工业出版社，1995 【14】张俊生