X62铣床数控改造
摘 要
本文在X62铣床数控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X62 型铣床进行了铣床数控机械系统设计，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。
X62铣床数控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。丝杠拆去，换上滚珠丝杠，并由齿轮箱与滚珠丝杠连接，改造后的X62铣床的定位精度为士0.01㎜，重复定位精度为士0.005㎜。X、Y电机能够拖动工作台以6～2300r/min的切削进给速度进行X向、Y向运动。
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 铣床；数控改造；步进电机；滚珠丝杠
X62 CNC milling machine transformation
Abstract
Based on the aspects of the improvement on X62 milling machine as follows: the economy，convenience , function and reliability. This dissertation conducts the systematic design and hardware circuit design . These work improve the functions of milling machine on some aspects as follows: the large static and dynamic stiffness of the mechanical drive parts， the little friction factor of the motion pairs，no clearance in driving，the large power and the convenient operation and maintenance.
The system designs of X62 numerical machine’s mechanical include the design and the calculation of the design and the calculation of the servo drive system, of the lead screw nut pair. In the design of he feed motion’s drive system，it should be removed that the longitudinal and the traverse and the vertical feed change gears. Joint the handle wheel axel with the vertical stepping motor through a pair of reduction gear there, the ball screw is used instead of the leads crew, which is connected with the gearbox. Accuracy of position of the improved X62 milling machine is士0.01mm, its precision of repeatability is士 0.005mm. The motors for X and Y directions in the speed of 6-2300r/min.
The numerical system is a data control system designed by model block based on single chip microcomputer of 8031. The single chip microcomputer of smaller volume is adopted to realize the ordinary function., command the locomotion of the X and Y.
Keywords Milling machine, NC innovation, Stepping motor，Ball bearing thread stick
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目 录
摘 要I
AbstractII
第1章 绪论1
1.1 课题背景1
1.2 X62 铣床数控改造设计总体要求和内容3
第2章 X62 铣床数控机械系统设计6
2.1 概述6
2.2 纵向进给系统的设计计算7
2.2.1 滚珠丝杠螺母副的设计计算7
2.2.2 伺服驱动系统的设计计算9
2.3 横向进给系统的设计计算11
2.3.1 滚珠丝杠螺母副的设计计算11
2.3.2 伺服驱动系统的设计计算12
2.4 垂直进给系统的设计计算13
2.4.1 滚珠丝杠螺母副的设计计算13
第3章 X62 数控系统设计16
3.1 X62 铣床数控控制系统方案16
3.2 CPU分析选用16
3.2.1 单片机引脚及其功能16
3.2.2 3.2.2 I/O口及其功能16
3.2.3 控制线17
3.3 存储器I/O的扩展18
3.3.1 存储器的选用、扩展及连接18
3.3.2 键盘与显示接口电路19
3.3.3 8255与8031的连接27
结论38
致谢39
参考文献40
附录42
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第1章绪论
1.1课题背景
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、生规模小的具体国情。
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