机械机床毕业设计30X62铣床数控改造设计Word文档格式.docx

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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

X62CNCmillingmachinetransformation

Abstract

BasedontheaspectsoftheimprovementonX62millingmachineasfollows:

theeconomy，convenience,functionandreliability.Thisdissertationconductsthesystematicdesignandhardwarecircuitdesign.Theseworkimprovethefunctionsofmillingmachineonsomeaspectsasfollows:

thelargestaticanddynamicstiffnessofthemechanicaldriveparts，thelittlefrictionfactorofthemotionpairs，noclearanceindriving，thelargepowerandtheconvenientoperationandmaintenance.

ThesystemdesignsofX62numericalmachine’smechanicalincludethedesignandthecalculationofthedesignandthecalculationoftheservodrivesystem,oftheleadscrewnutpair.Inthedesignofhefeedmotion’sdrivesystem，itshouldberemovedthatthelongitudinalandthetraverseandtheverticalfeedchangegears.Jointthehandlewheelaxelwiththeverticalsteppingmotorthroughapairofreductiongearthere,theballscrewisusedinsteadoftheleadscrew,whichisconnectedwiththegearbox.AccuracyofpositionoftheimprovedX62millingmachineis士0.01mm,itsprecisionofrepeatabilityis士0.005mm.ThemotorsforXandYdirectionsinthespeedof6-2300r/min.

Thenumericalsystemisadatacontrolsystemdesignedbymodelblockbasedonsinglechipmicrocomputerof8031.Thesinglechipmicrocomputerofsmallervolumeisadoptedtorealizetheordinaryfunction.,commandthelocomotionoftheXandY.

Keywords　Millingmachine,NCinnovation,Steppingmotor，Ballbearingthreadstick

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目录

摘要

Abstract

第1章绪论1

1.1课题背景1

1.2X62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

3.1X62铣床数控控制系统方案16

3.2CPU分析选用16

3.2.1单片机引脚及其功能16

3.2.23.2.2I/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

3.3.38255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。

1.微观看改造的必要性

微观上看，数控机床比传统机床有突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。

数控机床可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。

由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。

可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3~7倍。

由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。

数控机床只要更换一个程序，就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化，故被称为实现了“柔性自动化”。

加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要“修配”。

可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。

拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时问无人看管加工。

由以上五条派生的好处，如:

降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。

以上这些优越性是前人想象不到的，是一个极为重大的突破。

此外，机床数控化还是推行FMC、FMS以及CIMS等企业信息化改造的基础。

数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。

2.宏观看改造的必要性

宏观上看，工业发达国家的军、民机械工业，在70年代末、80年初已开始大规模应用数控机床。

其本质是采用信息技术对传统产业（包括军、民机械工业）进行技术改造。

除在制造过程中采用数控机床、FMC、FMS外，还包括在产品开发中推行CAD、CAE、CAM、虚拟制造以及在生产管理中推行MIS（管理信息系统）、CIMS等等。

以及在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等的含量。

由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造（称之为信息化），最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。

而我们在信息技术传统产业方面比发达国家约落后20年，如我国机床拥有量中，数控机床的比重（数控化率）到1995年只有1.9%，而日本在1994年己达20.8%，因此每年都有大量机电产品进口。

这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。

（数控化率）到1995年只有1.9%，而日本在1994年己达20.8%，因此每年都有大量机电产品进口。

当今世界，工业发达国家对机床工业高度重视，竞相发展机电一体化、高精、高效、高自动化先进机床，以加速工业和国民经济的发展。

长期以来，欧、美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争，己形成一条无形战线，特别是随微电子、计算机技术的进步，数控机床在20世纪80年代以后加速发展，各方用户提出更多需求，早己成为四大国际机床展上各国机床制造商竞相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的焦点。

较著名的控制系统有:

日本FANUC系列、Mitsubishi系列、OKUNIA系列、SODICK系列、日立系列、德国SIEMENS系列、DECKEL系列、Heidenhain系列、HELLER系列、美国ALLEN-BRADLEY（AB）系列、CINCINNANTI系列、法国Num系列、意大利FIDIA系列、西班牙FAGOR系列、瑞士的AG系列、国产系列等。

在美国、日本和德国等发达国家，它们将机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。

由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个“永恒”的课题。

我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。

在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，己形成了机床和生产线数控改造的新的行业。

在美国，机床改造业称为机床再生（Remanufacturing）业。

从事再生业的著名公司有:

Bertsche工程公司、ayton机床公司、Devlieg-Bullavd（得宝）服务集团、US设备公司等。

美国得宝公司己在中国开办公司。

在日本机床改造业称为机床改装（Retrofitting）业。

从事改装业的著名公司有：

大限工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司山本工程公司等。

赶上计算机体系结构前进的步伐、加快数控系统的开发速度，已成为数控发展的最主要趋势。

以第四代计算机的工程结构和微电子工艺技术为基础，充分利用现有微机的硬件、软件资源，发展总线式、模块式、开放