X52K数控铣床X-Y工作台设计【4张CAD图纸+毕业论文】

X52K数控铣床X-Y工作台设计
21页 9300字数+说明书+任务书+3张CAD图纸【详情如下】
X-Y工作台装配图.dwg
X52K数控铣床X-Y工作台设计论文.doc
丝杆.dwg
轴套.dwg
齿轮.dwg
任务书.doc

目录
1.引言： 5
2.设计任务 5
3.总体方案的确定6
3.1.1导轨副的选用
3.1.2丝杠螺母副的选用
3.1.3减速装置的选用
3.1.4伺服电动机的选用
3.1.5检测装置的选用
3.2 控制系统的设计 6
3.3 绘制总体方案图 7
4.机械传动部件的计算与选型 7
4.1 导轨上移动部件的重量估算 7
4.2 铣削力的计算 7
4.3 直线滚动导轨副的计算与选型（纵向） 8
4.3.1 块承受工作载荷的计算及导轨型号的选取
4.3.2 距离额定寿命L的计算
4.4  滚珠丝杠螺母副的计算与选型 9
4.4.1 最大工作载荷Fm的计算
4.4.2 最大动工作载荷FQ的计算
4.4.3 初选型号
4.4.4 传动效率η的计算
4.4.5 刚度的验算
4.4.6 压杆稳定性校核
4.5 步进电动机减速箱的选用 10
4.6 步进电动机的计算与选型 10
4.6.1 计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量Jeq
4.6.2 计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩Teq
4.6.3 步进电动机最大静转矩的选定
4.6.4 步进电动机的性能校核
5.增量式旋转编码器的选用 14
6. 绘制进给传动系统示意图 14
7．工作台控制系统的设计 14
8．步进电动机的驱动电源选用 16
9.选择AT89S52单片机的控制系统计17
10.控制软件设计……………………19
11.致谢……………………………… 21
参考文献………………………………21
题　目 X52K数控铣床X-Y工作台设计
1、课程设计的目的
专业课程综合训练目的是本使学生通过对所学主要专业课的综合应用，基本掌握一般机电控制系统的设计方法及步骤。综合运用所学的基础知识和技能，进一步提高学生的设计能力，培养学生创新意识和创新能力，提高控制系统分析设计的总体意识和工程实践能力。
2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）
设计内容要求：对普通铣床进行数控改造，使之成为半自动化加工车床。设计内容包括：（1）总体方案设计；（2）机械传动改造方案设计；（3）控制系统硬件设计；（4）控制系统软件设计。最后将上述内容整理成设计说明书及图纸。
设计结束后提交:1．4000字左右的课程设计论文;2.有机械设计的完成设计分析计算3.CNC系统硬件原理图及说明。4.CNC软件框图及其说明。
3、主要参考文献
[1]、张建民等 ，《机电一体化系统设计》，北京：高等教育出版社，2002年
[2]、赵先仲，《机电系统设计》，北京：机械工业出版社，2004年
[3]、吴圣庄，《金属切削机床概论》，北京：机械工业出版社，1993
[4]、杨有君，《数控技术》，北京：机械工业出版社，2005
4、课程设计工作进度计划
内容学时
总体方案设计 8
机械传动方案的分析与计算 48
CNC系统硬件设计 16
CNC系统软件设计 8
系统性能验算 4
绘制所需的各类图及编制技术文件 20
合计 3周
1.引言：
现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。
x52k铣床数控改造是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵—横向进刀机构、数控铣床和数控钻床的X-Y工作台、激光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。
模块化的x52k铣床数控改造，通常由导轨座、移动滑块、工作、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在X、Y方向的直线移动。导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均以标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。控制系统根据需要，可以选取用标准的工作控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。
2.设计任务
题目：数控X-Y工作台设计
任务：设计一种供应式数控铣床使用的x52k铣床数控改造，主要参数如下：
1.立铣刀最大直径的d=15mm；
2.立铣刀齿数Z=3;
3.最大铣削宽度=15mm;
4.最大背吃刀量=5mm;
5.每齿进给量fz=0.4mm
6.加工材料为碳素钢活有色金属。
7.X、Y方向的脉冲当量=0.004mm;
8.X、Z方向的定位精度均为mm;
9.加工范围为200×150㎜;
10.工作台空载进给最快移动速度：;
11.工作台进给最快移动速度:;
7．工作台控制系统的设计
根据任务书的要求，设计控制系统的硬件电路时主要考虑以下功能：
（1）接收键盘数据，控制LED显示
（2）接受操作面板的开关与按钮信息；
（3）接受车床限位开关信号；
（4）接受电动卡盘夹紧信号与电动刀架刀位信号；
（5）控制X，Z向步进电动机的驱动器；
（6）控制主轴的正转，反转与停止；
（7）控制多速电动机，实现主轴有级变速；
（8）控制交流变频器，实现主轴无级变速；
（9）控制切削液泵启动/停止；
（10）控制电动卡盘的夹紧与松开；
（11）控制电动刀架的自动选刀；
（12）与PC机的串行通信。
x52k铣床数控改造的控制系统设计，控制系统根据需要，可以选取用标准的工作控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。本设计CPU选用ATMEL公司的8位单片机AT89S52，由于AT89S52本身资源有限，所以扩展了一片EPROM芯片W27C512用做程序存储器，存放系统底层程序；扩展了一片SRAM芯片6264用做数据存储器，存放用户程序；由于数控工作台还需要加入铣刀运动控制和程序输入等指令，所以除设置了X﹑Y方向的控制指令键，操作开停键，急停键和复位键等外还采用8279来管理扩展多种按键。8279是一种通用的可编程键盘显示器接口芯片，它能完成键盘输入和显示控制两种功能。键盘部分提供扫描工作方式，可与64个按键的矩阵键盘进行连接，能对键盘实行不间断的自动扫描，自动消除抖动，自动识别按键并给出键值。显示部分包括一组数码显示管和七只发光二极管。与PC机的串行通信经过MAX233，可以采用PC机将编好的程序送入本系统。控制步进电动机的转动需要三个要素：方向﹑转角和转速。对于含有硬件环形分配器的驱动电源，方向取决于控制器送出的方向电频的高低，转角取决于控制送出的步进脉冲个数，而转速则取决于控制器发出的步进脉冲的频率。在步进电动的控制中，方向和转角控制简单，而转速控制则比较复杂。由于步进电动的转速正比于控制脉冲的频率，所以对步进电动机脉冲频率的调节，实质上就是对步进电动机的速度的调节。步进电动机的调频的软件延时和硬件定时。采用软件延时法实现速度的调节，程序简单，不占用其他硬件资源；缺点是控制电动机转动的过程中，CPU不能做其他事。硬件定时要占用一个定时器。本设计没有从硬件上布置，由于单片机功能强大，采用软件延时。当步进电动机的运行频率低于它本身的起动频率时，步进电动机可以用运行频率直接起动，并以该频率连续运行；需要停止的时候，可以从运行频率直接降到零，无需升降频控制。当步进电动机的运行频率 （为步进电动机有载起动时的起动频率）时，若直接用 起动，由于频率太高，步进电动机会失步，甚至会丢步，甚至停转；同样在 频率下突然停止，步进电动机会超程。因此，当步进电动机在运行频率 下工作时，就需要采用升降频控制，以使步进电动机从起动频率开始，逐渐加速升到运行频率 ，然后进入匀速运行，停止前的降频可以看作是升频的逆过程。虽然本设计采用了半闭环控制，加入了增量式编码器作为反馈信号，但是在编程过程中仍需设计升降频的部分，以使步进电动机运行平稳、精确。根据需要，可编写出驱动步进电动机的程序。AT89S52指令与80C51指令完全兼容。
11.致谢
经过三周的课程设计，我不但加深了对课本知识的了解，更加强了对手能力，本次课程设计题目是对铣床的数控改造，这是一项非常有意义的课题，实现对铣床的数控改造可以大大提高生产效率，降低成本。非常感谢本次课程设计的指导老师，不但细仔地讲解各种改造方案，而且给我们提供了很大的帮助和很好的建议。
参考文献
[1]、张建民等 ，《机电一体化系统设计》，北京：高等教育出版社，2002年
[2]、赵先仲，《机电系统设计》，北京：机械工业出版社，2004年
[3]、吴圣庄，《金属切削机床概论》，北京：机械工业出版社，1993
[4]、杨有君，《数控技术》，北京：机械工业出版社，2005
[5]. 机电一体化系统课程设计指导书   尹志强等编著       北京:机械工业出版社
[6]. 机电一体化系统设计              曾励主编          北京:高等教育出版社