单片机控制的数控车床改造设计

齐齐哈尔大学毕业设计主题单片机控制的数控车床改造设计学院机电工程学院普罗克斯机电083学生名董岩指导教师曹维江成绩年月日摘要随着数控技术的快速发展，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系列单片机广泛应用于数控技术领域，经济实惠的数控系统多采用MCS-51系列单片机。本文分析了数控车床的特点和应具备的功能后，确定将普通机床改造为经济型数控机床，对C616车床进行了具体的分析改造。 普通车床(C616 )的数控改造设计内容包括总体方案的确定和验证、机械改造部分的设计计算(包括纵向、横向进给系统的设计和计算)、主运动自动变速原理和改造后的机床传动系统图的设计、机床调速电动机控制电路的设计、电磁离合器的设计计算。在这次毕业设计中，我熟悉了机电设计的基本过程，将各部门学到的知识结合起来形成了有机整体，为今后的设计工作打下了良好的基础，同时我也深刻理解了不足之处。 我在今后的工作中一定会不断学习和实践。关键词：数字控制、单片机系统、数控车床ABSTRACT我们开发的是scuhasproductingmethodandstrutureofproduct.MCS-51 singmicrocomputershavebenuedwidelyinnc，especielyineecomicalncequipmentbasedonmcs-51 singlemicrocomputers，thecnstrationtrationentermictionissderingwithlensmonotyfortheprofessionnccourses。fartanalyzingthefeaturefonclathesanddddefiningtheffuncturinfunctionsof makesurrestodorearymachinetoolsintoeconomicnumericalconts ry lathe (C616 ) nemericalcontrollcontronfigurationdintermentdandvalizationofthemectiondection transform parts (includinglinglonitionalhorizontalfs ) l culation ) automaticationtransingpronicalleandmainmovementafterreformingmachinedrivesystemofthemachinespeedmotordesigndiagramcosiaccacquatintedwiththemectricityintegraleentoturnthebasicprocessofthedesign andintegrationthengethekenternalletobemenanorganining forlaterdesignworktolayagoodfoundation isallorializedtheplaceoftheshortagedeeplyatthesametime，iwillkeeplearningandpracticingconcKey words: traininge quipment，numeric control，单一microcomputer，系统第一章绪论数字控制(numerical controlNC )是简称为数字控制，通过由数字、文字和符号构成的数字指令实现一台或多台机械设备的动作控制的自动化技术。 数控机床是数控机床(computernumericalcontrolmachinetools )的简称，是一种搭载程序控制系统的自动机床。数控机床是一款全面复盖计算机、微电子、信息、传感、测试、机械制造技术各领域的先进机电产品，高效的自动化机床。 数控系统能够控制机床动作的优先顺序、机床运动部件的运动速度和刀具的运动轨迹。 机床的主要发展方向是时间效率最大化、精密化、灵活性高，成为现代技术自动化生产过程中最具代表性的主力军。1.1数控机床的产生与发展1.1.1机床的发生随着时代的进步和科学的发展，在当前节奏快的社会中，各种产品的质量和生产效率需要大大加快。 生产自动化是实现这一要求的最有效措施。 例如飞机、汽车等生产企业多采用由自动机床、复合机构成的流水生产线，保证了产品质量，提高了生产效率，减轻了作业人数和劳动强度。但占大部分加工总量80%以上的是单独部件、少量批量生产。 对于这些复杂类型、小批量、复杂形状、高精度零部件的加工，采用专业化程度高的自动机床和自动生产线不符合经济规律。 在现代经济快速发展的中国，各公司生产的产品竞争激烈，为了保证效益，需要新提高产品质量，增加种类，减少生产周期和实验时间，对其他可大批量生产的部件也要保持一贯的转型。 这样，传统的自动化生产线在当前经济热潮中难以应对严峻的要求。为了解决上述问题，产生了柔性、高精度、高效率的自动化设备机床。1.1.2机床的发展1948年，在美国一家名为帕森斯的公司受到USAF的委托，开发了飞机螺旋桨叶轮廓模板的制造装置。 空军给出的图纸形状复杂，精度要求高，当时加工设备不合适，因此提出了用计算机控制机床的思路。 1949年，该公司委托麻省理工大学(MIT )伺服研究室研究数控机床，3年后成功试制出第一台三坐标数控铣床，正式开始生产，1957年正式使用。 这是制造技术发展过程中的一大突破，显示了数控技术正式进入制造领域。 迄今为止，数控加工已成为现代制造技术的关键。 因此，数控机床对制造行业影响了制造业的结构，具有划时代的意义。但是，当时的数控装置采用电子管元件，体积大，价格昂贵，而且只在航空工业等少数领域加工复杂的部件，1959年发明了晶体管元件和印刷电路板，数控装置正式进入第二代，体积缩小，价格下降。 1960年以来，点控数控钻床和直线控数控铣床得到了充分发展，使数控机床在机械制造业各部门逐渐普及。 我国于1958年开发了数控机床，成功试制出了搭载电子管NC系统的数控机床，1965年开始批量生产搭载晶体管NC系统的三坐标数控铣床。1965年，第三代集成电路数控装置问世，大大促进了数控机床品种和产量的发展趋势。60年代以来，出现了一个根本变化：计算机控制机床的数控装置，分为(DNC )一台计算机直接控制多台机床的数控系统(CNC )小型计算机控制的计算机数控系统，数控装置发展到了第四代：小型计算机化。1974年，简称MNC开发成功，成为第五代NC系统。 与第三代相比，数控装置的功能增加了一倍，但体积只是第三代原来的二分之一，价格也降低了四分之三，系统更加稳定，可靠性提高了。自1980年以来，计算机技术出现了井喷式的发展，各种新技术应用于数控装置，例如能够实现人机交互式自动制作程序的一些数控装置的体积已经能够直接安装在机床上的自动化程度最高，具有自动检查刀具状态的功能数控系统的许多优点广泛发展了数控机床。1.2我国数控机床的发展历史数控机床是现代机械制造业的主流装备，是市场上很受欢迎的商品。 我国数控机床的发展经历了30多年的起伏，从成长期进入成熟期。 2008年的年产达到了12万2千台。“十一五”期间，随着一系列关键技术的突破和自主生产能力的形成，中国开始强调“外国制造”的“包围”，进入世界高速数控机床和高精度数控机床生产国家的行列。 在需求拉动下，我国数控机床产量保持高速增长，年平均复合增长率达到37.4%。 2010年，我国数控机床产量达到23.6万台，同比增长62.2%，2010年我国数控机床消费超过60亿美元，台数超过10万台，数控机床已成为机床消费的主流。2009年至今，“高级数控机床和基础制造设备”科技重要专家的不断投入，标志着政府发展高级数控机床和基础制造设备的决心。 “十二五”期间，中国将继续投入，加大力量，每年重大专家投入资金100亿多亿。在经济发展、国家政策大力支持、上下游产业振兴等背景下，我国数控机床行业的旺盛需求仍保持高速增长，特别是高档数控机床迎来更大的市场空间，今后35年，我国数控机床行业市场增长率将达到12%左右。 这无疑为我国国产数控机床及其数控系统和相关功能部件的市场发展，国内数控系统的生产厂家不断发展自己的技术，提供了扩大市场的机会。展望“十二五”，解决我国数控机床发展主机大而不强、数控系统和功能部件发展滞后、高级数控机床关键技术差距大、产品质量稳定性差、行业整体经济效益差等问题，战略提高核心竞争力、自主创新、量化融合、品牌建设等方面并且，通过10年到15年的时间，实现了机床从工具生产大国向工具强国的转变，实现了国产中高级数控机床在国内市场占主导地位等一系列中长期目标。1.3本课题研究的背景1.3.1国外数控机床情况分析12010年美国芝加哥国际制造技术(机床)展览会(IMTS2010 )展示了国际机床行业的最新技术动态和发展趋势。 IMTS展览会展示了高科技数控机床、数控系统，展示了最新的科技和生产方式，强调了未来数控机床的发展趋势。国外数控机床技术现状高速高精度和多轴加工已成为数控机床的主流，纳米控制已越来越多地应用于高速高精度加工潮流、多任务和多轴加工数控机床，能源、航天等行业，机床和机器人的综合应用普及，结构形式多样化，应用范围扩大，运动速度加快， 多传感器融合技术实用化，控制功能智能化的多机器人协作普及化，智能加工和监控功能扩充，工厂加工监控和管理实时获取机床本身的状态信息，分析相关数据，预测机床状态，预先进行相关维护， 避免事故的发生，减少机床故障率，提高机床利用率，最新的机床误差检测和补偿技术可以在较短的时间内完成机床补偿测量，与传统的激光干涉仪相比，机床误差校正精度可以提高34倍，同时效率大幅提高，最新的CAD/CAM技术为多轴多任务数控机床的加工提供了强有力的支撑，大大提高了加工效率，刀具技术的发展迅速，许多刀具的设计复盖了加工过程，新型刀具能够满足光滑加工和隔振性能的要求。国外数控系统的发展趋势平台数字化、运行高速化、加工高精细化、功能复合化、智能控制、伺服驱动器高性能控制。1.3.2机床发展预测1高速化、高精度化、高可靠性、复合化、智能化、集成化、开放性是当前数控机床行业的主要发展方向。数控机床功能复合化的发展，使得一台机床完成了汽车、铣床、钻头、攻丝、拉深孔和扩孔等多道工序，提高了机床的效率和加工精度，提高了生产的灵活性。高速化部：实现进给速度的提高和主轴转速的提高。高精度化：从微米级到亚微米级，进而到纳米级精度高智能内容包括数控系统方面：为了提高驱动性能和方便使用等方面的智能化而简化编程、简化操作的智能化自动编程、智能化人机软化集成化当前世界数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是从：点(数控单机、加工中心和数控复合加工机床)、线(FMC、FMS、FTL、FML )向面(工程现