D147-ZXK-7532数控立式钻铣床主运动、进给系统及控制系统的设计 下载积分：50　资料编号： D147

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Word版说明书一份，66页，约22000字

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PROE 3D图纸1张

DDB电路图一张

摘  要

数控机床即数字程序控制机床，是一种自动化机床，数控技术是数控机床研究的核心，是制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的基础。随着制造技术的发展，现代数控机床借助现代设计技术、工序集约化和新的功能部件使机床的加工范围、动态性能、加工精度和可靠性有了极大的提高。

本次设计通过对现有数控钻铣床的分析研究，提出一种新的设计方案,其自动化程度更高，结构也相对比较简单。这一点在论文会得以体现。本方案中，主轴箱采用电磁离合器实现有级变速，在X、Y、Z三个方向上的进给运动均采用滚珠丝杆，而动力则由步进电动机通过调隙齿轮来传递，并且采用单片机进行数字控制。

控制系统采用MCS-51系列单片机，通过扩展程序存储器、数据存储器和I/O接口实现硬件电路的设计。论文中也对软件系统的设计做出了相关说明。

关键词：数控技术  滚珠丝杆  步进电机  单片机系统扩展

目  录

第1章 机床总体布局设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

1.1机床总体尺寸参数的选定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

1.2机床主要部件及其运动方式的选定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

1.2.1 主运动的实现.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

1.2.2 进给运动的实现.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

1.2.3 数字控制的实现.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

1.2.4 机床其它零部件的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

1.3机床总体布局的确定 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

第2章 主运动的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

2.1议定转速图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3  

  2.1.1确定结构式和结构网式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

  2.1.2拟定转速图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

  2.1.3确定各齿轮的齿数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

  2.1.4传动系统图的拟定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

2.2主传动主要零件的强度计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

  2.2.1电动机的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

  2.2.2齿轮传动的设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

2.3轴的设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

  2.3.1各传动轴轴径的估算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

  2.3.2各轴段长度值的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

  2.3.3轴的刚度与强度校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

2.4离合器的选用 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27  

第3章 进给系统的设计计算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

3.1垂直进给系统的设计计算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

  3.1.1脉冲当量和传动比的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

  3.1.2滚珠丝杠设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

  3.1.3步进电机的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

  3.1.4滚珠丝杆副的预紧方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34

  3.1.5齿轮传动消隙．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

3.2横向进给系统的设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

  3.2.1脉冲当量和传动比的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

  3.2.2滚珠丝杠设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

  3.2.3步进电机的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

第4章 控制系统的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39

4.1控制系统总体方案的拟定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39

4.2总控制系统硬件电路设计 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

4.2.1单片机的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

4.2.2系统的扩展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

4.2.3键盘、显示器接口设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48

4.2.4步进电机控制电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

4.2.5光电隔离电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53

4.2.6其它接口电路的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54

4.3部分控制程序 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54

4.3.1直线圆弧插补程序设计 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54

4.3.2直线插补程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54

4.3.3圆弧插补程序设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．55

4.4控制系统的软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．59

4.4.1步进电机控制程序设计 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．59

4.4.2 LED动态显示接口程序设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．61

结论 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．64

致谢 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．65

参考文献 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．66

科技译文．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

实习报告 ．

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