用微机数控系统改造ck6150车床的设计

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1、西南大学工程技术学院课程设计(论文)目录1引言32机床的数控化改造32.1概述32.2数控改造的必要性32.3数控改造的优点43设计任务与总体方案的确定43.1设计任务43.2总体方案的确定44机械部分设计计算64.1谐振频率64.2高刚度64.3阻尼74.4转动惯量74.5摩擦84.6其它部件的设计85数控系统硬件电路设计95.1数控系统基本硬件组成95.2单片机控制系统设计95.3光电隔离电路105.4功率放大电路115.5其它辅助电路125.6自动回转刀架的控制125.7螺纹加工的控制1317西南大学工程技术学院课程设计(论文)5.8地

2、址编码136软件设计136.1总体方案设计136.2圆弧插补程序设计147半闭环反馈系统的设计167.1检测元件的正确选用及其功能与特点167.2反馈系统设计168课程设计体会17参考文献1717西南大学工程技术学院课程设计(论文)CK6150车床的设计西南大学工程技术学院，重庆4007161引言本设计是对CK6150普通车床进行设计改造，进给两坐标联动，采用单片机的半闭环控制系统。驱动元件为步进电动机，传动系统采用滚珠丝杠。这里，主要对原车床进行横、纵向进给机构改造，位置检测元件为光电编码器，经过改造后的系统能实现直线插补和圆弧插补，从而大

3、大提高了普通车床的工作效率。2机床的数控化改造2.1概述随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品的性能和质量不断提高，产品的更新换代也不断加快，因此对机床不仅需要具有较高的精度和生产率，而且应能迅速地适应产品零件的变换。生产的需要促使了数控机床的产生。随着电子技术，特别是计算机技术的发展，数控机床迅速地发展起来。改革开放二十年来，数控技术在企业中不断得到普及提高。与此同时，普通机床的数控化改造也在进行中。2.2数控改造的必要性数控机床可以较好地解决形状复杂，精密，小批，多变零件的加工问题，能够稳定加工质量和提高生产效率。但是应用数控还受到其

4、它条件的限制。（1）数控机床价格昂贵，一次性投资巨大，中小型企业常是心有余而力不足。（2）目前各企业都有大量的普通机床，完全用数控机床替换根本不可能，而且替代下的机床闲置起来又会造成浪费。（3）通用数控机床对具体生产有多余功能。17西南大学工程技术学院课程设计(论文)要较好地解决上述问题，应走普通机床数控改造之路。从国外的经验来看，机床的数控改造必不可少，而且大有可为，尤其对一些中小企业更是如此。2.3数控改造的优点数控改造一般是指对普通机床某些部位做一定的改造，配上数控装置，从而使机床具有数控加工能力。数控改造有下列优点：（1）易于对现有的

5、机床实现自动化，而且专业性强，没有多余功能。（2）减少辅助加工时间，提高机床的生产效率。（3）降低对工人技术等级的要求。（4）数控改造费用低，可充分利用原有机床设备。（5）数控改造的周期短，可满足生产急需。3设计任务与总体方案的确定3.1设计任务本设计任务是对CK6150普通车床进行数控改造。利用单片机对纵、横系统进行半闭环控制，进给两坐标联动。纵向脉冲当量为0.01mm/脉冲，横向脉冲当量为0.005mm/脉冲。驱动元件采用步进电动机。传动系统采用滚珠丝杠。车床配有自动回转刀架（4位），具有切削螺纹的功能，并且系统能实现直线插补和圆弧插补。

6、3.2总体方案的确定查看了有关资料，并且参照数控车床的改造经验，确定总体方案为：采用微机对数据进行计算处理，由I/O接口输出步进脉冲，经二级齿轮减速后，带动滚珠丝杆传动，从而实现纵向、横向的进给运动。其总体改造方案的结构框图见图A。系统的运动方式和伺服系统的选择由于改造后的经济型数控车床应具有定位，直线插补（圆弧插补）。暂停，循环加工，螺纹加工等功能。故应选择连续控制系统。由于设计的是经济型数控车床，所以在考虑具体方案时，基本原则是在满足需要的前提下，对于机床尽可能减少改动量，以降低成本。故采用半闭环控制系统。计算机系统17西南大学工程技术学

7、院课程设计(论文)根据机床要求，采用8位微机，由于MCS-51系列单片机具有集成度高可靠性好，功能强，速度快，抗干扰能力强，具有很高的性能价格比等特点，采用MCS-51系列的8031单片机的扩展系统。经过改造后的机床数控半闭环系统的功能模块组成见下图。图3-1数控半闭环系统的功能模块组图控制系统由微机部分、键盘及显示器，I/O接口及光电隔离电路，步进电机，功率放大电路等组成。系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现。显示器采用数码管显示加工数据及机床状态等信息。（3）机械传动方式为实现机床所要求的分辨率，采用步进电机经齿轮减速再传动丝杆，为保

8、证一定的传动精度和平稳性，尽量减小摩擦，选用滚珠丝杆螺母副。同时，为提高传动刚度和消除间隙采用有预加负荷的结构，齿轮传动也要采用消除齿侧间隙的结构。纵向进给机构的改