摘 要
我所设计的毕业课题为“普通铣床数控化改造设计”。对于机床的设计来说 ，我首先对所要设计的机床进行技术调查，查阅了国内外有关文献资料，在此基础上，对其用途范围、性能指标、方案对比等进行论证分析。对于通用机床我更是查阅了大量的国内外有关铣床的资料后，拟定了此机床的总体方案为立式铣床。
本文在X62W数控铣床改造设计时主要从经济性、方便性、实用性、可靠性四方面因素出发，对X62W型铣床进行了数控铣床机械系统设计，硬件及电路设计。使改造后的机床的机械传动部分具有高静态、动态刚度;运动副之间的摩擦因数小，传动无间隙;功率大;便于操作和维修。
X62W数控铣床机械系统设计包括伺服驱动系统的设计计算，滚珠丝杠螺母副的设计计算。进给传动系统设计中，拆除纵向、横向、垂向进给箱齿轮，在该处将手轮轴通过一对减速齿轮和纵向、横向及垂向步进电机相连。 数控系统是一个基于8031单片机的数字型控制系统。采用较小体积的单片机来实现一般的逻辑功能，对进给系统的两个轴进行控制。
关键词：数控化改造；定位精度；步进电机；滚珠丝杠；伺服传动系统
ORDINARY X62W MILLING MACHINE
OF THE RETROFIT DESIGN OF THE NUMERICAL CONTROL
ABSTRACT
I design of graduation project for" ordinary milling machine numerical control transformation design". For the machine tool design, I first want to design of machine tool technology research, consulting literature at home and abroad, on the basis of this, the application scope, performance index, scheme comparison and analysis. For universal machine I was referring to a large number of domestic and international relevant milling machine information, formulate the overall plan for the vertical milling machine.
Based on the X60W numerical control milling machine transformation design mainly from the economy, convenience, practicality, reliability based on four factors, X60W type milling machine for numerical control milling machine mechanical system design, hardware and circuit design. After the improvement of the mechanical transmission part of machine tool with high static, dynamic stiffness; kinematic pair between the small friction coefficient, no transmission gap; the power is large; easy to operate and repair.
X60W CNC milling machine mechanical system design of servo drive system design and calculation, the design and calculation of ball screw pair. Feed transmission system design, longitudinal, transverse, demolition of vertical feeding gear box, where the hand wheel shaft through a pair of gear and the longitudinal, transverse and vertical step motor. NC system is based on 8031 single-chip digital control system. Using a smaller volume of single chip to achieve the general logic function, on the feed system of the two axes control.
KEY WORDS Numerical control transformation; position precision; stepping motor; ball screws; servo drive system
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
1 机床数控化改造论证分析 1
1.1 机床数控化改造的必要性 1
1.2 我国数控系统发展现状 2
2 普通X62W铣床数控化改造分析 4
2.1 主传动系统的改造设计 4
2.1.1主轴部件选择 5
2.1.2主轴组件的动态特性 8
2.2 进给伺服系统的设计 8
2.2.1对进给伺服系统的基本要求 8
2.2.2 进给伺服系统的设计要求 9
2.2.3进给伺服系统的动态响应特性及伺服性能分析 10
2.3 X62W数控铣床改造设计方案及步骤 11
3 普通X62W铣床数控化改造设计计算 13
3.1主轴系统计算 13
3.1.1 V带传动的设计计算 13
3.1.2 Z轴滚珠丝杠副 15
3.2横向进给系统的设计计算 18
3.2.1滚珠丝杠螺母副的设计计算 18
3.2.2伺服驱动系统的设计计算 23
3.3纵向进给系统的设计计算 24
3.3.1滚珠丝杠螺母副的设计计算 24
3.3.2传动效率计算 29
3.3.3伺服驱动系统的设计计算 29
3.4垂直进给系统的设计计算 31
4 普通X62W铣床数控系统设计 33
4.1微机数控系统组成及特点 33
4.2 微机数控系统设备介绍 34
4.2.1 I/O口电路的扩展 38
4.2.2 步进电机驱动电路 41
4.2.3 其它辅助电路设计 42
结 论 43
参考文献 44
致 谢 45
1 机床数控化改造论证分析
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。我国是世界上机床产量最多的国家，但在数控机床的产品竞争力仍然处于较低的水平。因为开发一台新的数控机床的周期比较长，不能及时针对用户的需求提供满意的产品。为此我们应该在普通机床上考虑，不能一味的大量添置全新的数控机床，这样会造成资金投资量大，成本高，而且又会造成原有设备闲置浪费。把普通机床改造为数控机床不失为一条提高数控化率的有效途径。普通机床数控化改造，顾名思义就是在机床上增加微机控制装置，使其具有一定的自动化能力，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。
1.1机床数控化改造的必要性
我国现有机床320多万台，这些机床技术状况老化严重，据统计，全国30%左右设备在16年以上，其中近30%的役龄超过了26年，这些都说明目前我国还没有走上主要依靠科技进步对机床进行改造的轨道。另外，随着科技的进步，生产依赖于设备的程度日益增大，企业的产量、质量、效率、成本、安全及环境保护和劳动情绪都受设备的制约，实现企业的现代化己势在必行。但据资料介绍，我国的金属切削机床年产量仅占同类设备拥有量的1/28，如将每年生产的全部机床用来更换旧机床需要28年所以，我国目前解决设备技术进步的主要途径是机床改造。
微观上看，数控机床比传统机床有突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。数控机床可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3~7倍。由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。
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