简易立式钻铣床数控系统改造设计

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1、（机电系20XX级）毕业设计说明书学生姓名：学生班级：机械制造及其自动化学生学号：设计题目：简易立式钻铣床数控系统改造设计指导老师：教研室主任：系主任：机电工程系20XX年X月X日30前言据资料介绍，我国拥有400多万台机床，绝大部分都是多年累积生产的普通机床。这些机床自动化程度不高，加工精度低，要想在短时期内用自动化程度高的设备大量更新，替代现有的机床，无论从资金还是从我国机床制造厂的生产能力都是不可行的。但尽快将我国现有的部分普通机床实现自动化和精密化改造又势在必行。为此，如何改造就成了我国现有设备技术改造迫切要求解决的重要课题。在过去的几十年里，金属切削机床的基本动作原理

2、变化不大，但社会生产力特别是微电子技术、计算机技术的应用发展很快。反映到机床控制系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工的精度，现已有一些企业在这方面做了有益的尝试。实践证明，改造后的机床既满足了技术进步和较高生产率的要求，又由于产品精度提高，型面加工范围增多也使改造后的设备适应能力加大了许多。这更加突出了在旧机床上进行数控技术改造的必要性和迫切性。由于新型机床价格昂贵，一次性投资巨大，如果把旧机床设备全部以新型机床替换，国家要花费大量的资金，而替换下的机床又会闲置起来造成浪费，若采用改造技术加以现代化，则可以节省50%以上的资金。从我国的具体情况来讲，一套经济型数控装

3、置的价格仅为全功能数控装置的1/3到1/5，一般用户都承担得起。这为资金紧张的中小型企业的技术发展开创了新路，也对实力雄厚的大型企业产生了极大的经济吸引力，起到了事半功倍的积极作用。据国内资料统计订购新的数控机床的交货周期一般较长，往往不能满足生产需要。因此机床的数控改造就成为满足市场需求的主要补充手段。在机械工业生产中，多品种、中小批量甚至单件生产是现代机械制造的基本特征，占有相当大的比重。要完成这些生产任务，不外乎选择通用机床、专用机床或数控机床，其中数控机床是最能适应这种生产需要的。从上述分析中不难看出数控技术用于机床改造是建立在微电子现代技术与传统技术相结合的基础之上。

4、通过理论上的推导和实践使用的证明，把微机数控系统引入机床的改造有以下几方面的优点：1）可靠性高、柔性强、易于实现机电一体化；2）经济性可观。为此在旧的机床上进行数控改造可以提高机床的使用性能，降低生产成本，用较少的资金投入而得到较高的机床性能和较大的经济效益。本文针对企业的Z512小型钻床进行数控化改造。其内容包括：总体方案的确定和验证、机械改造部分的设计计算（数控工作台设计，伺服进给机构设计，钻头Z向进给装置）、数控装置（8031单片机）等。对台钻进行数控系统改造设计符合我国国情，即适合我国目前的经济水平、教育水平和生产水平，又是国内许多企业提高生产设备自动化水平和精密程度的

5、主要途径，在我国有着广阔的市场。从另一个角度来说，该设计既有机床结构方面内容，又有机加工方面内容，还有数控技术方面的内容，有利于将大学所学的知识进行综合运用，是个很好的学习机会。30目录前言设计任务书摘要绪论第一章Z512原机型说明及其改造方案第二章XY工作台的改造设计及其设计计算第三章主轴钻头的Z向进给改造第四章数控系统电路及其软件设计结语与致谢参考文献30设计任务书一、毕业设计目的：毕业设计是学生在教师的指导下进行的一次理论联系实际的综合训练。学生通过毕业设计，在综合运用所学的基础理论与专业知识进行独立分析和解决某一个专业技术问题的能力方面，应当得到一次全面的锻炼和提高。二

6、、毕业设计题目：简易立式钻铣床数控系统改造设计三、技术要求：1．采用8031单片机作为控制器，以标准步进电机为驱动元件，滚珠丝杠为传动件，滚动导轨为支承，对钻头直径小于φ13mm的简易台钻（Z512-1型或4112型台式钻床）进行数控系统改造设计，机构设计必须符合有关产品设计规范；2．根据钻削加工的机床运动需要，在原有工作台的基础上加装数控工作台；数控工作台Z向静止高低工作位置调整采用手动方式进行，工作时，采用手动夹紧；3．主轴钻头的Z向进给由步进电机驱动，主轴钻头Z向进给量（向下）为99mm，加工完成后，由软件控制返回起始点；4．主轴钻头转速的调整采用原有的手动调速机构，实现

7、人工三级调速；5．数控工作台（形状与面积与原工作台相似）在水平面（X－Y平面）内的移动范围为300mm×198mm（X向为±150mm，Y向为±99mm）；6．数控工作台在X－Y平面内重复定位精度为±15μm，Z向孔深定位精度在±10μm以内；7．钻铣床坐标系遵循右手法则，Z轴向上为正，钻头尖部为X－Y坐标系零点；8．采用8031单片机和驱动电路对X、Y、Z三个方向的三个运动实现开环控制，数控工作台的运动状态用点位控制系统，按X、Y、Z三个坐标轴实现顺序运动；9．最终完成钻铣床的控制系统组成