CA6140型普通车床的数控化改造设计教程分析.docVIP

CA6140型普通车床的数控化改造设计 系别： 机电工程系 年级： 10机电一体化2班 专业： 机电一体化 姓名： 学号： 指导教师： 评阅人： 2013年 5 月 15 日  摘 要 随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品日趋精密复杂，且需频繁改型，普通机床已不能适应这些要求，数控机床应运而生。这种新型机床具有适应性强、加工精度高、加工质量稳定和生产效率高等优点。它综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密测量和新型机械结构等多方面的技术成果，是今后机床控制的发展方向。 关键字：数控机床，伺服驱动，机床控制 目录 第一章 CA6140车床数控系统总体设计方案 5 §1—1总体方案的确定 5 §1—1—1系统的运动方式与伺服系统的选择 5 §1—1—2计算机系统 5 §1—1—3机械传动方式 5 §1—2 设计X-Y数控工作台及其控制系统 6 第二章 CA6140车床进给伺服系统机械部分设计 7 §2—1系统脉冲当量的选择 7 §2—2 滚珠丝杠螺母副的选型 7 §2—3 纵向及横向滚珠丝杠副几何参数 8 §2—4 齿轮传动比计算 9 §2—4—1.纵向进给齿轮箱传动比计算 9 第三章 CA6140车床数控系统硬件电路设计 12 §3-1单片机数控系统的设计内容 12 §3—1—1硬件电路设计内容 121 §3—1—2机床数控系统软件设计 12 3-2 MCS-80C51单片机及其扩展 13 §3—2—1 80C51单片机的简介 13 §3—3 存储器扩展电路设计 15 §3—3—1 单片机的系统扩展概述 15 §3—3—2 存储器扩展 17 §3—4 I/O接口电路及辅助电路设计 18 §3—4—1 I/O口的扩展 18 §3—4—2 步进电机驱动电路 18 §3—4—3液晶显示控制器 18 §3—4—4控制面板 23 §3—5典型零件加工程序设计 24 参考文献 26 第一章CA6140车床数控系统总体设计方案 1．1总体方案的确定 1．2设计X-Y数控工作台及其控制系统 图1-1车床数控化改造总体方案框图 第二章CA6140车床进给伺服系统机械部分设计 2．1系统脉冲当量的选择 螺 纹 滚 道 公称直径 25 20 导程 6 5 接触角 钢球直径 3.969 3.175 滚道法面半径 2.064 1.651 偏心距 0.056 0.045 螺纹升角 螺 杆 螺杆外径 24.2 19.4 螺杆径 20.984 16.788 螺杆接触直径 17.027 13.835 螺 母 螺母螺纹直径 32.826 23.212 螺母内径 25.8 20.635 2．4齿轮传动比计算 2.4.1.纵向进给齿轮箱传动比计算 已确定纵向进给脉冲当量滚珠丝杠导程，初选步进电机步距角 0.75°。可计算出传动比 可选定齿轮齿数为: 2.横向进给齿轮箱传动比计算 已确定横向进给脉冲当量=0.005,滚珠丝杠导程=5㎜,初选步进电机步距角0.75°可计算传动比: 考虑到结构上的原因，不使大齿轮直径太大，以免影响到横向溜板的有效行程,故此处可采用两级齿轮降速: 、、、 因进给运动齿轮受力不大，模数取2。有关参数如下: 表2-1传动比参数 齿数 32 40 24 40 20 25 分度圆 64 80 48 80 40 50 齿顶圆 68 84 52 84 44 54 齿根圆 59 75 43 75 35 45 齿宽 20 20 20 20 20 20 中心距 72 64 45 3.计算步进电机空载起动频率和切削时的工作频率 从表中查出型步进电机允许的最高空载起动频率为2800HZ运行频率为8000HZ，130BF001步进电机的起动矩频特性和运行矩频特性曲线如图2-3，2-4所示， 当快速运动和切削进给时，130BF001型步进电机运行矩频特性（图2-4）完全可以满足要求。 第三章CA6140车床数控系统硬件电路设计 3．1单片机数控系统的设计内容 3.1.1硬件电路设计内容 硬件是组成系统的基础,也是软件编制的前提,数控系统硬件的设计包括以下几部分内容： 1、绘制系统电气控制结构框图 据总体方案及机械结构的控制要求，确定硬件电路的总体方案，绘制电气控制结构图。机床硬件电路由五部分组成： 2、选择中央处理单元CPU的类型 CPU的种类很多，在此处选择MCS——51系列单片机中的80C51， 3、存储器扩展电路设计 存储器扩展包括数据存储器和程序存储器扩展两部分。分别选择两片2764和一片6264来扩展16K的内存。 4、I/O接口电路设计 设计内容包括：据外部要求选