X502型立式铣床数控化改造（电气部分设计）【2张CAD图纸和说明书】

摘   要

随着数控技术的飞速发展，机械制造业的生产方式、产品结构、发生了深刻的变化。在我国数控机床的发展过程中，MCS-51系列单片机在数控技术领域中得到广泛应用，经济型数控系统大多采用MCS-51系列单片机。

本文在分析了数控车床的特点和实验台应该具备的功能后，确定采用基于单片机控制的系统总体结构方案。设计方案由系统硬件结构和系统软件结构两部分组成。

关键词：数字控制，单片机系统，数控车床

ABSTRACT

With the development of NC, there have been many changes in mechanical industry, such as producing method and struture of product. MCS-51 single microcomputers have been used widely in NC, especially in ecomical NC equipments in china. 

Based on MCS-51 single microcomputers, the NC lathe training equipment is designed with less money for the professional NC courses.

 After analyzing the feature of NC lathe and defining the functions of training equipment, a system general scheme is assumed by hardware architecture and software architecture, which uses MCS-51 single microcomputer.

KEY WORDS: training equipment, numeric control, single microcomputer system

目   录

1  引言………………………………………………………………………

1.1  数控机床的产生与发展………………………………………………

1.2  我国数控机床的发展概况……………………………………………

1.3  本课题研究的背景……………………………………………………

2  数控车床实验台的性能要求………………………………………………

2.1  数控机床的组成及工作原理  …………………………………………

2 .1.1  数控机床的组成

2 .2.2  数控机床的工作原理

2.2  数控车床的特点…………………………………………………………

2.3  数控车床实验台的方案设计………………………………………………

    2.3.1  普通车床数控化改造的条件

2.3.2  普通车床数控化改造的一般步骤

2.3.2（1） 主要机械部件改造

2.3.2（2）主传动的数控改造

2.3.2（3） 进给传动的数控改造

2.3.3总体方案设计论证与确定

2.3.3（1）  运动方式的确定

2.3.3（2） 行机构传动方式的确定

2.3.3（2） 运动方式与伺服系统的选择

2.3.3（3） 机械传动方式的确定

2.4  数控车床实验台的性能要求………………………………………………

3  实验台硬件系统的实现…………………………………………………………

3.1 数控车床实验台硬件系统设计遵循的原则…………………………………

3.2 微机控制的数控车床实验台硬件系统的具体设计....................

3.2.1绘制系统电气控制的结构框图………………………………………

3.2.2选择中央处理单元CPU的类型………………………………………

3.2.2（1 ）存储器扩展电路设计…………………………………………

3.2.2（2 ）I/O口即输入/输出接口电路设计…………………………

3.2.2（3） MCS—51系列单片机简介…………………………………

3.2.2（4 ）存储器扩展电路设计…………………………………………

3.2.2（5） I/O借口电路及辅助电路设计………………………………

3.2.2（6） 硬件环行分配器……………

3.3 经济型数控车床微机控制系统硬件电路原理图 ……………………

4  实验台功能原理及插补算法………………………………………………

4.1车削数控原理、实验台插补功能要求和插补算法的选择……………………

4.2数字积分插补法………………………………………………………………

参考文献 中英文翻译

附   录

致 谢

1引言

数字控制（numerical control——NC）简称数控，是一种利用数字化信息对设备运动及加工过程进行控制的一种自动化技术。将数控技术实施到加工控制中去的机床，或者说装备了数控系统的机床被称为数控（NC）机床。

数控机床作为一种使用广泛、典型的机电一体化产品，综合应用了微电子技术、计算机技术、自动控制、精密测量和机床结构等方面的最新成就，是一种高效自动化机床。数控系统不仅能控制机床各种动作的先后顺序，还能控制机床运动部件的运动速度以及刀具的运动轨迹。由于数控机床的高效率、高精度和高柔性代表了机床的主要发展方向，所以它已经成为目前机加工自动化生产过程中最具代表性的核心设备，且成为计算机辅助设计与制造、柔性制造系统、计算机集成制造系统等柔性加工和柔性制造系统的基础。

1.1 数控机床的产生与发展

1.1.1 数控机床的产生

随着科技的不断发展，对各种产品的质量和生产效率提出了高要求。产品加工过程的自动化是实现高质量、高效率的重要措施。飞机、汽车等生产企业大多采用自动机床、组合机床和自动生产线，从而保证了产品质量，提高了生产效率和减轻了操作者的劳动强度。

但是，在产品加工中，单件、小批量生产的零件约占机加工总量的80％以上。对这些多品种、小批量、形状复杂、精度要求高的零件的加工，采用专业化程度高的自动机床和自动生产线就很不合适。在市场经济大潮中，产品竞争日趋激烈，为求得生存与发展，各企业纷纷在提高产品技术档次、增加产品种类、缩短试制与生产周期和提高产品质量上下功夫，即使批量较大的产品，也不大可能多年不变，必须经常开发新产品，频繁地更新换代。传统的自动化生产线难以适应小批量、多品种生产要求。

为了解决上述问题，一种灵活、高精度、高效率的自动化设备——数控机床应运而生。

1952年美国帕森斯公司和麻省理工学院在美空军的委托下，合作研制出世界上第一台三坐标数控铣床，完成了直升飞机叶片轮廓检查用样板的加工。这是一台采用专用计算机进行运算与控制的直线插补轮廓控制数控铣床。经过三年的试用、改进与提高，数控机床于1955年进入实用化阶段，在复杂曲面的加工中发挥了重要作用。